Produção de biopigmentos pela levedura Pichia kudriavzevii cultivada em subprodutos agroindustriais

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Silva, Gilda Mariano
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Pichia kudriavzevii; Agroindustrial byproducts; Bagaço de cana-de-açúcar; Biopigments; Carotenoides; Carotenoids; Farelo de arroz; Produtos bioativos; Submerged cultivation
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97132/tde-05082021-173845/

Os pigmentos naturais (biopigmentos) são cada vez mais demandados por suas propriedades biológicas e nutracêuticas. Pesquisas que contribuam para a redução de custos de produção dos biopigmentos são imprescindível para que estes sejam competitivos no mercado. O objetivo deste trabalho foi a avaliação do uso de subprodutos agroindustriais como fonte de carbono e nitrogênio para a produção de biopigmentos pela levedura Pichia kudriavzevii e a caracterização desses bioprodutos. A fonte de carbono renovável utilizada foi o hidrolisado misto de bagaço de cana-de-açúcar (HMBCA), enquanto que a fonte de nitrogênio complexa foi o extrato de farelo de arroz (EFA). Em cultivos submersos, avaliou-se o consumo de açúcares, o crescimento celular e a produção de biopigmentos. Paralelamente, avaliou-se a ruptura celular com nutrigênio líquido ou agitação com pérolas de vidro, assim como estudou se combinações de solventes para a extração dos biopigmentos. O extrato dos bioprodutos foi analisado por espectrofotometria e FT-IR e teve sua atividade antioxidante determinada. A utilização de pérolas de vidro para o rompimento celular apresentou eficiência e a melhor combinação de solventes para extração dos biopigmentos foi a mistura etanol:acetato de etila 1:3 v/v. Análises espectrofotométricas e por FT-IR identificaram esses biopigmentos como carotenoides. O EFA foi considerado uma alternativa viável ao extrato de levedura, pois proporcinou resultados semelhantes de crescimento celular e a produção de carotenoides. Ao substituir-se a glicose de origem comercial pelo HMBCA, a produção de carotenoides foi menor e essa observação se correlaciona, possivelmente, ao metabolismo da xilose pela levedura e à constituição da suplementação desse meio. A partir desses resultados, verificou se a possibilidade modificar o meio nutricional, visando à eliminação de fosfatos, sulfatos e amônio deste. Em um meio de cultivo composto apenas por HMBCA, EFA e ureia, obteve-se 19,93 mg/L de carotenoides totais, uma produtividade volumétrica de carotenoides totais de 0,17 (mg/L)/h e uma taxa de conversão de açúcares fermentescíveis em massa de biopigmentos de 0,77 mg de carotenoides totais por g de açúcares. Esses resultados foram os maiores obtidos entre todos os cultivos, inclusive comparando-se com o meio de cultivo baseado em glicose de origem comercial. Demonstrou-se a atividade antioxidante dos carotenoides (1028,25 μmol ET/mL) e o valor obtido foi semelhante a compostos antioxidantes de referência. Concluiu-se que o EFA é igualmente favorável à produção de biopigmentos em relação ao extrato de levedura. Ademais, o meio de cultivo em que a fonte de carbono foi o HMBCA e a fonte complexa de nitrogênio, o EFA permitiu um aumento da produção, produção específica, produtividade volumétrica e taxa de conversão de açúcares em biopigmentos, em relação ao meio composto por HMBCA e uma suplementação mais rica e ao cultivo realizado com glicose de origem comercial e extrato de levedura. Verificou-se que esses biopigmentos são produzidos durante as fases de crescimento exponencial e estacionária, apresentam similaridade espectral aos carotenoides e possuem atividade antioxidante. Este trabalho possibilitou a produção de biopigmentos por P. kudriavzevii com a utilização de subprodutos agroindustriais, a extração destes com métodos de baixo custo e se apresenta como um ponto de partida para a exploração dessas moléculas como agentes antioxidantes.