Avaliação da produção de ácidos graxos, óleos-lipídeos e carotenoides nas

Após 96 h de processo, ponto no qual a levedura atingiu sua máxima produção celular, realizou-se a extração e quantificação dos lipídeos e carotenoides produzidos pela mesma em meio às diferentes condições ambientais que lhe foram impostas. A Figura 2.13 mostra o aspecto das biomassas obtidas em cada uma das condições estudadas após a etapa de secagem.

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Figura 2.13 - Aspecto das biomassas microbianas obtidas após 96 h de crescimento da

levedura Rhodotorula mucilaginosa CCT3892 nos cultivos CS (1), CM (2) e CMEL (3).

Fonte: Autor.

Com respeito ao teor de lipídeos totais (Figura 2.14 (a)), os resultados mostraram que os cultivos CS (15,36 ± 1,36 %) e CM (16,50 ± 0,68 %) acumularam o mesmo percentual de lipídeos por grama de células. O que confirma o fato de que no cultivo CM houve um maior destino do substrato para a síntese de metabólitos em lugar do uso para crescimento celular.

Figura 2.14 - Percentual de lipídeos totais (a) e carotenoides totais (b) acumulados pela

levedura Rhodotorula mucilaginosa CCT3892 após 96 h de cultivo nas condições CS, CM e CMEL. Fonte: Autor. *Diferentes letras indicam diferenças estatisticamente significativas entre as médias (p < 0,05).

No cultivo CMEL, o acúmulo de lipídeos foi de 4,38 ± 0, 75 % e isso indica que a adição de uma fonte externa de nitrogênio, o extrato de levedura, pode ter direcionado a rota sintética do microrganismo para a formação de outros metabólicos, como proteínas e enzimas, os quais não foram foco de avaliação deste trabalho.

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Como reportado por Garay, Boundy-Mills e German (2014), a dependência da produção de compostos oleaginosos por leveduras, com a limitação da matriz fonte de nitrogênio, é uma constatação já registrada na literatura e confirmada nesta pesquisa haja vista a discrepância de quase 75 % entre os acúmulos de lipídeos obtidos entre os cultivos CM e CMEL.

Segundo Gientka et al. (2017), a síntese metabólica de lipídeos por microrganismo oleaginosos pode ser classificada de acordo com o uso de substratos oleosos (síntese ex novo) ou não-oleosos (de novo). No segundo caso, a limitação de nitrogênio no meio de cultivo faz com que haja uma queda no teor de adenosina monofosfato (AMP), levando a um consequente acúmulo de citrato mitocondrial o qual permeia até o citosol onde atua como substrato para síntese de Acetil-CoA. A Acetil-CoA junto com a malonil-CoA atuam como precursores da síntese lipídica.

Liu et al. (2015) mostram através de seus experimentos com a levedura Rhodotorula

gluitinis que, em sua condição ótima de cultivo, eles obtiveram um percentual de acúmulo de

lipídeos equivalente a 36,4 %, utilizando hidrolisado de sabugo de milho como fonte de carbono a uma razão carbono-nitrogênio (C/N) equivalente a 75, a qual é seis vezes maior que a razão utilizada no presente estudo e explica o maior resultado obtido.

Uma compreensão geral do efeito de uma fonte exógena de nitrogênio sobre o acúmulo de lipídeos no microrganismo aqui estudado pode ser notada pelos diferentes resultados observados entre o cultivo CMEL e CM. Ambos foram formulados utilizando-se o melaço como fonte de carbano, diferenciando-se apenas pela inserção, ou não, de extrato de levedura.

Os resultados de Silva et al. (2018), os quais também trabalharam com a Rhodotorula

mucilaginosa CCT3892, mostraram um acúmulo máximo de 13,33 % ao se utilizar um meio

alternativo composto por extrato de mandioca a um teor de 50 % e suplementado com extrato de levedura a uma concentração de 3,0 g.L-1, o que reforça a aplicabilidade do melaço de cana-de-açúcar para este tipo de bioprocesso uma vez que este resultado está equiparado aos obtidos nesta pesquisa sem a utilização de suplementação alguma (CM).

Reyna-Martínez et al. (2014) obtiveram para um cultivo de Rhodotorula

mucilaginosa, realizados com uma razão C/N de 12,5, um acúmulo de bioativos lipídicos de

20,0 %, o que está em consonância com as considerações e resultados encontrados nesta dissertação, na qual utilizou-se semelhante condição.

Com relação ao acúmulo de carotenoides totais (Figura 2.14 (b)), também não verificou-se diferença significativa entre o cultivo SC (0,051 ± 0,005 mg.g-1) e o CM (0,053 ±

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0,001 mg.g-1), o que indica que o melaço de cana-de-açúcar possui uma constituição química que favorece a produção deste pigmentos oleaginosos por meio do metabolismo da levedura.

O cultivo CMEL produziu 0,032 ± 0,007 mg.g-1, cerca de 40,0 % a menos que o obtido no cultivo CM. Esta resposta experimental reforça a ideia de que a presença do extrato de levedura direcionou a rota metabólica da levedura para síntese de outros compostos bioativos e/ou para a manutenção de suas atividades vitais.

O acúmulo volumétrico de carotenoides totais no cultivo CM foi de 0,400 ± 0,001 mg.L-1. Este resultado é próximo do obtido por Schneider et al. (2013), que reportaram o valor de 0,6 mg.L-1. Os autores cultivaram Rhodotorula glutinis utilizando efluente de cervejaria como fonte de nutrientes. Esta comparação entre ambos os resultados mostram a importância da seleção do resíduo adequado para ser aplicado neste tipo de bioprocesso, demanda essa que foi bem suprida pelo melaço aqui estudado.

Outra ressalva referente ao acúmulo volumétrico de carotenoides no cultivo CM é que o mesmo foi superior aos obtidos por Gong et al. (2019), uma vez que para cultivos realizados com glicose e frutose, ambos a 40,0 g.L-1, as maiores concentrações de carotenoides totais obtidas foram respectivamente de 0,115 e 0,108 mg.L-1, o que em média representa um resultado 72 % menor que o obtido pelo referido processo sugerido nesta dissertação.

A análise do perfil de ácidos graxos (Tabela 2.5) mostra que o cultivo CM apresentou a composição graxa mais interessante, do ponto de vista nutricional, uma vez que o principal a ser produzido foi o ácido oleico (74,05 %), seguido pelo ácido margárico (11,54 %) e o ácido esteárico (9,64 %).

Khot e Ghosh (2017) estudaram a produção de lipídeos pela cepa Rhodotorula

mucilaginosa IIPL32 e obtiveram como melhor resultado um teor de ácido oleico equivalente

a 40,41 %, utilizando como substrato o licor do bagaço de cana a uma concentração de 40,0 g.L-1 de xilose. Destaca-se que Gientka et al. (2017), embora também tenham conseguido uma produção predominante de ácido oleico por Rhodotorula mucilaginosa, demonstraram que seu melhor percentual foi equivalente a 36,6 %, o que é um tanto quanto inferior aos resultados obtido para ambos os cultivos CM e CMEL.

Os resultados acima citados corroboram com a ideia de que o melaço configura-se como uma boa fonte de carbono para a obtenção de ativos oleaginosos via ação metabólica da levedura Rhodotorula mucilaginosa uma vez que sua composição foi capaz de direcionar a síntese de ácidos graxos para a produção predominante de ácidos insaturados, os quais são muito requeridos pela indústria de alimentos para suplementação nutricional devido às suas capacidades energéticas e nutricionais (VANICCE e RASMUSSEN, 2014).

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Com respeito ao possível uso do óleo obtido para a produção de biodiesel, constata-se que o perfil graxo obtido no cultivo CMEL se mostrou mais vantajoso por apresentar um menor teor de ácidos graxos insaturados frente ao CM. Segundo Jiru et al. (2018), a presença excessiva de ácidos graxos poli-insaturados é indesejada para a produção do biocombustível devido à sua alta capacidade em oxidar-se durante o período de armazenamento e também por possuírem uma influência negativa sob o mecanismo dos motores em geral.

Tabela 2.5 - Perfil de ácidos graxos obtidos para cada condição de cultivo.

Ácido graxo Cultivo CS (%) Cultivo CM (%) Cultivo CMEL (%) Ácido cáprico (C10:0) 3,07 * * Ácido esteárico (C18:0) 16,19 9,64 * Ácido láurico (C12:0) 6,47 0,67 * Ácido linolênico (C18:2n6c) 17,82 3,17 17,83 Ácido α-linolênico (C18:3n3) 19,37 * * Ácido mirístico (C14:0) 8,61 0,93 8,61 Ácido margárico (C17:0) * 11,54 12,89 Ácido oleico (C18:1n9c) 16,66 74,65 39,54 Ácido palmítico (C16:0) 11,81 * 11,81 Ácido pentadecanóico (C15:0) * * 9,32 Total 100 100 100

Ácidos graxos saturados (%) 46,15 22,78 42,63

Ácidos graxos instaurados (%) 53,85 77,82 57,37

Nota: (*) Não determinado. Fonte: Autor.