Orientadores: Rubens Maciel Filho, Leonardo Vasconcelos Fregolente

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O desenvolvimento de produtos de maior valor agregado a partir do óleo de microalga é uma alternativa promissora para a expansão desse setor da bioeconomia. Estudos sobre a extração do óleo focam majoritariamente na aplicação de solventes tóxicos através do método Bligh & Dyer, dificultando...

Resumo: O desenvolvimento de produtos de maior valor agregado a partir do óleo de microalga é uma alternativa promissora para a expansão desse setor da bioeconomia. Estudos sobre a extração do óleo focam majoritariamente na aplicação de solventes tóxicos através do método Bligh & Dyer, dificultando sua aplicação nas indústrias alimentícias, farmacêuticas e de cosméticos. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo a aplicação de ultrassom para otimizar um método de extração mais ecológico e menos tóxico para a microalga Scenedesmus sp. LF01 e avaliar a aplicação do óleo bruto na produção de lipídios funcionais por rotas enzimáticas. Diferentes pré-tratamentos da biomassa foram testados utilizando a extração pelo método Bligh & Dyer. A secagem ao sol obteve a menor eficiência, enquanto que a autoclavagem seguida de secagem em estufa e a liofilização obtiveram resultados semelhantes. Posteriormente, métodos de extração assistidos por ultrassom (25 kHz, 60 ºC, 1 h, razão solvente:biomassa 10:1) utilizando os solventes n-hexano, clorofórmio/metanol (1:1) e etanol foram avaliados. A extração com etanol foi otimizada através de um planejamento de experimentos 22 e os fatores temperatura e razão solvente:biomassa foram considerados significativos a 95% de confiança. A extração com os fatores otimizados (80 ºC e razão 25:1) obteve um resultado (15,80 ± 0,55%) semelhante ao método Bligh & Dyer, com a vantagem de ser um processo ambientalmente mais amigável. Quatro lipases foram avaliadas e a de maior atividade enzimática (Rhizopus javanicus - 4533,33 ± 243,43 U.mg-1) foi selecionada para ser aplicada nas reações enzimáticas. O óleo bruto apresentou o mesmo perfil de ácidos graxos independente do pré-tratamento ou método de extração, com altos níveis de ácidos graxos poli-insaturados (60%). Também se observou um alto teor de ácidos graxos livres e ésteres (77,42%) e baixo teor de triacilgliceróis (17,21%), favorecendo a esterificação em detrimento da glicerólise, que não foi observada nos experimentos. A esterificação (50-55 ºC, 24-48 h) proporcionou uma produção de diacilgliceróis (20-25%) compatível com a literatura, porém nenhuma formação de monoacilglicerol foi obtida. Uma hipótese para esta observação está na possível interferência dos componentes do óleo bruto na reação, visto que outro estudo com óleo não purificado reportou resultados similares. A etanólise foi a reação mais promissora apresentando o melhor rendimento (92,74%) a menor temperatura (25 ºC) e duração (6 h). Isto sugere que o óleo bruto da cepa LF01 é uma matéria-prima em potencial para produção de etil ésteres ricos em ácidos graxos poli-insaturados que futuramente possam ser aplicados em formulações farmacêuticas e alimentares

Abstract: The development of higher value-added products from microalgae oil is a promising alternative for the expansion of this sector of the bioeconomy. Studies on oil extraction mainly focus on toxic solvents application through the Bligh & Dyer method, bringing some restrictions to apply it in...

Abstract: The development of higher value-added products from microalgae oil is a promising alternative for the expansion of this sector of the bioeconomy. Studies on oil extraction mainly focus on toxic solvents application through the Bligh & Dyer method, bringing some restrictions to apply it in the food, pharmaceutical and cosmetic industries. In this context, the present work aimed to apply ultrasound to optimize a greener less toxic oil extraction method for Scenedesmus sp. LF01 microalgae and evaluate the application of its crude oil in the production of functional lipids through enzymatic routes. Different biomass pretreatments were tested using the Bligh & Dyer extraction method. Sun drying presented the lowest yield, while autoclaving followed by oven drying and lyophilization obtained similar results. Subsequently, ultrasound-assisted extraction methods (25 kHz, 60 ºC, 1 h, solvent:biomass ratio 10:1) using the solvents n-hexane, chloroform/methanol (1:1) and ethanol were evaluated. Ethanol extraction was optimized through a 22 design of experiments and the factors temperature and solvent:biomass ratio were considered significant at a 95% confidence level. The extraction with optimized factors (80 ºC and 25:1 ratio) presented a result (15.80 ± 0.55%) similar to the Bligh & Dyer method, with the advantage of being a more environmentally friendly process. Four lipases were evaluated and the one with the highest enzymatic activity (Rhizopus javanicus - 4533.33 ± 243.43 U.mg-1) was selected to be applied in the enzymatic reactions. The crude oil presented the same fatty acid profile regardless of pretreatment or extraction method, with high levels of polyunsaturated fatty acids (60%). A high content of free fatty acids and esters (77.42%) and a low content of triacylglycerols (17.21%) was also observed, favoring esterification over glycerolysis, which was not observed in the experiments. Esterification (50-55 ºC, 24-48 h) led to a production of diacylglycerols (20-25%) compatible with the literature, but no formation of monoacylglycerol was reported. One hypothesis for this observation is the possible interference of crude oil components in the reaction, as another study with unpurified oil reported similar results. Ethanolysis was the most promising reaction with the highest yield (92.74%) at the lowest temperature (25°C) and duration (6 h). This suggests that the LF01 strain crude oil is a potential feedstock for the production of ethyl esters rich in polyunsaturated fatty acids that can be applied in pharmaceutical and food formulations in the future

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