Produção de carotenoides por Phaffia rhodozyma : efeito da aplicação de campos magnéticos e extração com solventes alternativos
Autor: Pedro Garcia Pereira da Silva (Currículo Lattes)
Resumo
Carotenoides são pigmentos de interesse comercial devido à sua atividade biológica. Em resposta à crescente demanda por esses compostos a partir de fontes naturais, a produção de carotenoides por via biotecnológica tem ganhado destaque mundialmente. A levedura Phaffia rhodozyma se destaca por possuir a certificação GRAS (Generally Recognized as Safe) e produzir carotenoides como betacaroteno e astaxantina, ambos de alto valor comercial, apresentando potencialidades de aplicação nas indústrias farmacêutica, alimentícia e de rações. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da aplicação de campos magnéticos (CM) na produção de carotenoides por P. rhodozyma, bem como a eficiência de solventes alternativos durante o processo de extração. Diversas estratégias foram investigadas na etapa upstream do processo, incluindo a aplicação de CM no cultivo do inóculo. Além disso, cultivos foram conduzidos com variação na intensidade de CM (0-60 mT) e agitação (150-210 rpm). Para otimizar a produção de carotenoides, um Delineamento Composto Central (DCC) foi implementado, variando parâmetros como temperatura, agitação e intensidade do CM. Paralelamente, um estudo de extração de carotenoides foi realizado utilizando etanol como solvente alternativo, visando compreender a eficiência do processo e suas potenciais aplicações. Além disso, outro estudo sobre os efeitos da aplicação de CM na produção de carotenoides utilizando biorreator de bancada foi conduzido, e o processo de extração foi avaliado utilizando líquidos iônicos (LIs) como solventes alternativos, buscando aumentar a eficiência da etapa downstream do processo. Os resultados indicaram que a aplicação de CM durante o cultivo do inóculo aumentou em 12,4 % (1,45 x 10^8 cel/mL) o crescimento celular. No cultivo, observou-se aumento significativo de 22,7 % (1898,60 µg/L) na produção de carotenoides e 66 % (19,77 µg/L h) na produtividade em carotenoides em 96 h nos ensaios com agitação de 150 rpm e aplicação de 60 mT. O uso do DCC demonstrou efetividade de 24,8 % (2459,95 µg/L) no aumento da produção de carotenoides e 78,9 % (25,39 µg L-1 h-1) na produtividade em carotenoides para o cultivo com 30 ºC, 150 rpm e 60 mT. No processo de extração, o etanol destacou-se como uma alternativa promissora e sustentável, alcançando rendimento de recuperação de 89 % durante o processo. A aplicação de CM em biorreator de bancada mostrou-se efetiva, resultando em aumento de 8,6 % (4,67 mg/L) e 22,9 % (4,51 mg/L) na produção de betacaroteno e astaxantina, respectivamente. No que se refere à extração de carotenoides com LIs, observou-se que, conforme aumenta a cadeia alquílica do ânion, maior é a eficiência do processo. Nesse contexto, [Pro][Oct]:EtOH (50 % v/v) foi selecionado como o solvente mais efetivo no processo de extração, alcançando recuperações de 74 % e 70,9 % para betacaroteno e astaxantina, respectivamente. Portanto, pode-se inferir que o uso do biorreator de bancada foi mais eficaz para a produção de carotenoides por P. rhodozyma, alinhado com a utilização de EtOH como solvente alternativo mais eficiente. Além disso, a aplicação de CM e a adoção de solventes alternativos durante o processo de extração podem ser consideradas abordagens tecnológicas mais sustentáveis para a obtenção desses compostos de interesse, visando potenciais aplicações no setor industrial.