Bioemulsificante no contexto de biorrefinarias integradas: Produção biotecnológica, caracterização química e aplicação

• Autor(a) principal: Barbosa, Fernanda Gonçalves
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97140/tde-19072023-133105/
• topic: Biemulsificante; Biemulsifier; Biorefineries; Biorrefinarias; Cosméticos; cosmetics; Hemicellulose hydrolysate; Hidrolisado hemicelulosico; Óleo de soja; Soybean oil

Os surfactantes microbianos são moléculas anfipáticas, possuem propriedades tensoativas e emulsificantes. São capazes de reduzir a tensão superficial e interfacial entre diferentes fases, e emulsificar líquidos imiscíveis. Quando esses compostos atuam preferencialmente como agentes estabilizadores de emulsão, essas moléculas são chamadas de bioemulsificantes. Estes normalmente possuem alto peso molecular, e estruturas complexas, como os lipopolissacarídeos e heteropolissacarídeos. Devido a suas propriedades, essas moléculas têm aplicações em diversos setores industriais, como cosméticos, farmacêutico, e na agrícola. Os bioemulsificantes são produzidos a partir de processos fermentativos por bactérias, fungos e leveduras. O desafio do uso desses compostos no setor industrial é o custo de sua produção. Nesse contexto, foi realizado otimização dos parâmetros nutricionais no meio de cultura contendo hidrolisado hemicelulósico do bagaço de cana-de-açúcar, óleo de soja, peptona e nitrato de amônio para a produção dessa biomolécula pela levedura Sheffersomyces shehatae 15-BR6-2AI. Posteriormente, com o bioemulsificante produzido foi realizado a caracterização físico-químicas e estruturais, e suas propriedades emulsificantes foram avaliadas. Além disso, foi avaliado o uso do bioemulsificante a partir do desenvolvimento de formulações para limpeza geral e cosméticos. O bioemulsificante foi caracterizado como um polímero contendo 53 % de carboidratos, 40,92 % de proteínas e 6,08 % de lipídios. O espectro da análise de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) confirmou a presença de grupos funcionais como amidas, aminas e carbonila. O bioemulsificante foi estável em ampla faixa de temperatura (-20 °C a 120 °C), salinidade (1-15 % (m/v)) e pH (2-12). Observou-se que a biomolécula tem melhor ação emulsificante em solventes orgânicos de caráter apolar (hexano, ciclohexano, fenol, clorofórmio, tolueno, querosene). Após otimização nutricional da produção do bioemulsificante pela levedura S. shehatae 16-BR6-2AI, o meio de cultivo apresentou a composição de 33,63 g/L hidrolisado de hemicelulose de bagaço de cana-de-açúcar, 5,9 % óleo de soja, 6 g/L peptona e 5 g/L nitrato de amônio. Análise da influência das fontes de carbono mostraram que a combinação de ambos substratos aumentam o crescimento microbiano e a produção de bioemulsificante. Na condição otimizada, a levedura S. shehatae mostrou máxima produção de bioemulsificante em 24 horas, com produtividade de PP = 0.467 g /L/h. Para avaliar o uso dessa biomolécula, foram desenvolvidas duas formulações. A primeira é um biosabão líquido, utilizando o bioemulsificante como princípio ativo e sua ação de limpeza foi analisada por lavagem de tecidos de algodão e pratos. De acordo com os resultados, a formulação desenvolvida mostrou eficiente remoção das sujidades. A segunda formulação consistiu de um gel de limpeza esfoliante, com o bioemulsificante responsável pela ação de limpeza, a casca de arroz e café moídas como agentes esfoliantes. A estabilidade do gel de limpeza e esfoliação (segunda formulação) foi avaliada por teste de centrifugação. Esta formulação permaneceu estável e homogênea. Além disso, também foi determinada a viscosidade da formulação e esta análise indicou que a formulação possui características de um fluido não-Newtoniano pseudoplástico. Neste trabalho, foi demostrado a produção sustentável do bioemulsificante por leveduras em meio de cultura contendo substratos renováveis derivados de importantes biorrefinarias