Use of deep eutectic solvents for the recovery of bioactivie obtained from rhodotorula mucilaginosa and application in nanoemulsified systems
| Autor: | Costa, Willyan Araújo da |
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| Přispěvatelé: | Sousa Júnior, Francisco Canindé de, Padilha, Carlos Eduardo de Araújo, Oliveira Júnior, Sérgio Dantas de, Ferrari, Márcio, Santos, Everaldo Silvino dos |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2020 |
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| Zdroj: | Repositório Institucional da UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) instacron:UFRN |
| Popis: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A presente dissertação teve como objetivo a obtenção de bioativos lipídicos por meio de um bioprocesso utilizando-se Rhodotorula mucilaginosa CCT3892 como catalisador e melaço de cana-de-açúcar como fonte de carbono, a recuperação das mesmas por meio de um processo verde utilizando solventes eutéticos profundos e a obtenção de um sistema nanoemulsionado para aplicação cosmética. Os resultados da primeira etapa mostraram que o uso de melaço (CM) na produção simultânea dos ativos pela levedura foi capaz de promover a obtenção de rendimentos em lipídeos totais e carotenoides totais (16,50 % ± 0,68% e 0,053 ± 0,001 mg.g-1, respectivamente) semelhantes ao obtido com o cultivo em meio sintético (S) (15,36 ± 1,36 % e 0,051 ± 0,001 mg.g-1). Com respeito à produção de ácidos graxos, o cultivo CM mostrou-se ser também se destacou uma vez que o mesmo apresentou uma composição rica em ácido oleico (74,05%). Com respeito à suplementação com extrato de levedura (CMEL), verificou-se que a mesma não foi capaz de melhorar os rendimentos em relação às outras condições. Na segunda parte da pesquisa, verificou-se que o uso de solventes eutéticos profundos à base de cloreto de colina foi capaz de promover o aumento da permeabilidade das células da levedura e uma correlata recuperação fracionada dos carotenoides. A maior recuperação de carotenoides totais (0,110 ± 0,005 mg.mL-1) se deu com o usos do solvente sintetizado com cloreto de colina e glicerol (ChGy). A análise do perfil de ácidos graxos dos óleos obtidos após cada um dos tratamentos revelou que não houve variação qualitativa nos óleos obtidos. A análise termogravimética da biomassa microbiana, antes e após os tratamentos realizados, revelou que a depender da espécie química utilizada na síntese do solvente, o mecanismo de interação do mesmo para com a parede celular muda completamente. Um planejamento experimental (2³) revelou a influência direta que a temperatura de processo, a adição de etanol no solvente e o tempo de processo exercem sobre toda operação de recuperação. Na última etapa desta pesquisa, constatou-se a forte atividade antioxidante do extrato obtido, a qual foi atribuída não só a presença de carotenoides (0,10 ± 0,02 mg.g-1) mas também dos diferentes açúcares redutores presentes em sua composição, como: xilose (2,19 ± 0,02 mg.g-1), glicose (1,03 ± 0,00 mg.g-1) e arabinose (0,36 ± mg.g-1). Após a determinação do valor de concentração de meia inibição (IC50) para a atividade antioxidante do extrato (10,84 mg.mL-1), o mesmo foi adicionado a 2,5% em uma fase oleosa composta por triglicerídeos de ácido cáprico e caprílico e conservante. A fase foi então emulsionada com água destilada (fase aquosa) e Tween 20 (tensoativo), verificando-se então a formação de dois sistemas de escalas nanométricas, F1 (42,90 ± 8,17 nm) e F2 (118,85 ± 1,44 nm). Ambos sistemas obtidos foram caracterizados quanto ao seu pH, potencial zeta e índice de polidispersividade (PDI). Após os ensaios de estabilidade, constatou-se que os sistemas se apresentaram estáveis em relação ao ensaio de centrifugação e estáveis com relação ao comportamento cinético de acordo com as condições térmicas impostas, após 30 dias de estocagem. A análise reológica também foi realizada constatando-se que o comportamento dos mesmos variou de newtoniano (F1) para não-newtoniano (F2) em função da composição da fase oleosa no sistema final. Por fim, os resultados obtidos mostram a possibilidade de atrelar à produção de bioativos lipídicos por biocatálise à uma recuperação fracionada e possível aplicação na área dos cosméticos. The present study aimed to obtain lipo-molecules by a bioprocess using Rhodotorula mucilaginosa CCT3892 cells as catalyst and sugarcane molasses as carbon source, evaluated a green extraction process of them using Deep Eutectic Solvents and lastly to obtain nanoemulsioned systems containing these biosubstances in view of a future application in the cosmetic industry. The results obtained in the first part of this work showed that the use of molasse (CM) in the bioactive simultaneous production by the yeast was able to produce the same content of total lipids and total carotenoids (16.50 % ± 0.68% e 0.053 ± 0.001 mg.g-1) as a synthetic medium (CS) (15.36 ± 1.36 % e 0.051 ± 0.001 mg.g-1). With regards to the fatty acids production, the CM cultivation showed the most interesting profile once it present a great content of oleic acid (74,05%). The yeast extract supplementation (CMEL) did not provide an improvement in microbial oil-production once it redirected the yeast metabolism to others actives instead of secondary metabolites obtainment. In the second part of this research, the use of four choline chloride based Deep Eutectic Solvents was verified in relation to their ability in to improve the yeast cell permeability and total carotenoids recuperation. The best result for the total carotenoid recovery (0.110 ± 0.005 mg.mL-1) was achieved using the solvent synthetized with glycerol (ChGy). The results of the fatty acids analysis showed that DES treatments did not influence in the oil composition. The thermogravimetric analysis of the yeast cells, before and after the treatments, revealed that the solvent interaction with the cells were conditioned to the chemical specie used in DES synthesis. An experimental design (2³) evidenced the process dependence in relation to the temperature, etanol addition in the solvent and extraction time. In the last part of this research, it was found a strong antioxidant activity for the eutectic extract obtained from the Rhodotorula cells and it was conclude that this characteristic was not only due the carotenoid presence (0.10 ± 0.02 mg.g-1) but also because of the content of reducing sugars, such as: xylose (2.19 ± 0.02 mg.g-1), glucose (1.03 ± 0.00 mg.g-1) and arabinose (0.36 ± 0.00 mg. g-1). After the determination of the inhibitory concentration for oxidative species (IC50) (10.84 mg.mL-1), the extract was added at 2,5% in an oil phase formed by caprylic/capric triglycerides and preservative. The phase was emulsified with distilled water (aqueous phase) and Tween 20 (surfactant) and the formation of nanoemulsions was noticed, F1 (42.90 ± 8.17 nm) and F2 (118.85 ± 1.44 nm). Both systems were characterized in relation to their pH, zeta potential and polydispersity index (PDI). After the stability tests, the systems showed to be stable in relation to the centrifugal action and variant in kinetic terms according to the storage temperature (30 days). The rheology of the nanoemulsions was also investigated and it revealed that the behavior in ration to a shear stress was conditioned to the oil content, which varied from Newtonian (F1) to non-Newtonian (F2) as a function of the oil phase content. At leats, the results present here were able to show that the bioproduction of oleaginous compounds can be attached to a fractional recovery and cosmetical application. |
| Databáze: | OpenAIRE |
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