Avaliação da bioconversão de ácido ferúlico em aromas vaniloides por leveduras isoladas da biodiversidade latino-americana

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Bettio, Giulia
• Orientador(a): Ayub, Marco Antônio Záchia
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Bioconversão; Resíduos agroindustriais; Ácido ferúlico
• Palavras-chave em Inglês: bioconversion; ferulic acid; vanillic acid; 4-vinylguaiacol; vanillin; Rhodotorula mucilaginosa; agro-industrial wastes
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/211915

Diversos estudos vêm sendo conduzidos com o objetivo principal de produzir aditivos alimentícios por via biotecnológica, através da utilização de microrganismos. Aromas produzidos biotecnologicamente, além de serem legalmente classificados como naturais, apresentam diversas vantagens quando comparados aos métodos tradicionais como maior pureza óptica, melhores características sensoriais e a possibilidade de serem produzidos continuamente. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo principal avaliar a obtenção biotecnológica de aromas vaniloides como ácido vanílico, vanilina e 4-vinilguaiacol por linhagens de diferentes gêneros de levedura a partir de ácido ferúlico em meio sintético. Oito das nove linhagens testadas (88 %) apresentaram capacidade de assimilação de ácido ferúlico, entretanto, somente 3 foram capazes de converter o substrato em compostos de aroma. As linhagens selecionadas de Rhodotorula mucilaginosa (UFMG-CM-Y3647, UFMG-CM-Y2190, UFMG-CM-Y665) foram avaliadas em experimentos em frascos para investigar a influência do pH inicial e um cultivo em dois estágios foi conduzido visando a máxima obtenção de ácido vanílico, vanilina e 4-vinilguaiacol. O pH foi observado como parâmetro significativo (p < 0,05) na bioconversão de ácido ferúlico, em que condições de pH < 6,0 favoreceram a produção de ácido vanílico, com máxima concentração de 1,14 ± 0,02 e 1,25 ± 0.03 g.L-1 para as linhagens UFMG-CM-Y3647 e UFMG-CM-Y2190, respectivamente. O cultivo em dois estágios favoreceu a produção de 4-vinilguaiacol para a maioria das linhagens, sendo a linhagem UFMG-CM-Y2190 a melhor produtora, com acúmulo de 1,63 ± 0,09 g.L-1 após 55 h, resultando em uma produtividade volumétrica de 29,59 ± 1,55 mg.(L‧h)-1. O aumento na concentração de glicose não demonstrou efeito positivo na produção de ácido vanílico, mas foi possível observar sua influência na modulação do metabolismo das linhagens. A linhagem R. mucilaginosa UFMG-CM-Y3647 foi selecionada para experimentos em biorreator, em que foram avaliadas condições de pH controlado (5,5 e 6,5) e diferentes aerações foram testadas, com o objetivo de aumentar a produção e os parâmetros cinéticos de ácido vanílico. A condição de pH controlado em 5,5 e aeração de 2,5 vvm foi definida como a melhor para obtenção da máxima produtividade do metabólito, em que foi observada a produção de 1,20 ± 0,02 g.L-1, com rendimento molar de 78 % e produtividade calculada de 40,82 ± 0,57 mg.(L‧h)-1. Em seguida, as linhagens UFMG-CM-Y3647 e UFMG-CM-Y2190 foram cultivadas hidrolisado ácido de casca de arroz e casca de aveia, com o objetivo de produzir ácido vanílico e vanilina em resíduos agroindustriais. Ambas leveduras apresentaram boa adaptação ao hidrolisado, indicando seu potencial de uso. A levedura UFMG-CM-Y3647 apresentou melhores resultados com relação à degradação de compostos fenólicos, especificamente ácido ferúlico, variando entre 20 % no hidrolisado de casca de arroz e 68 % no hidrolisado de casca de aveia. Embora os resultados de produtividade não tenham apresentado diferenças significativas, observou-se que a máxima produção de ácido vanílico pela levedura R. mucilaginosa UFMG-CM-Y3647, de 7,43 ± 1,57 mg.L-1 no hidrolisado de casca de arroz e 11,75 ± 1,68 g.L-1 para o hidrolisado de cascas de aveia, foi obtida após 24 h de cultivo, resultando em uma produtividade de 0,31 ± 0,07 mg.(L‧h)-1 e 0,49 ± 0,07 mg.(L‧h)-1, respectivamente. Este é o primeiro trabalho avaliando o potencial de utilização de linhagens de Rhodotorula mucilaginosa em hidrolisados de casca de arroz e casca de aveia visando a produção de compostos de aroma.