Produção de biossurfactantes e nanoemulsões a partir da microalga spirulina

Abstract

As microalgas têm sido foco de muitos estudos tendo em vista sua grande aplicabilidade na indústria de alimentos e farmacêutica, como também nas áreas da biomedicina e ambiental. A Spirulina é uma microalga que possui alto valor nutricional, apresenta alto teor proteico e é rica em substâncias bioativas. Esta microalga apresenta em sua composição compostos como glicolípidios, fosfolipídios e lipídios neutros, que por sua vez possuem efeito biossurfactante. Assim, o objetivo deste estudo foi verificar a potencialidade de produção de biossurfactantes a partir de diferentes cepas de Spirulina. Para isso, foram realizados experimentos utilizando Delineamento Fatorial Completo 22 , visando avaliar a influência da concentração de fósforo e nitrogênio no cultivo das microalgas Spirulina platensis Paracas, Spirulina platensis LEB 52 e Spirulina sp. LEB 18, como também nos extratos oriundos das microalgas, através da medida da tensão superficial. Foi também avaliada a influência destes nutrientes em extratos de Spirulina platensis LEB 52 e Spirulina sp. LEB 18 a partir do índice de emulsificação e diâmetro médio das gotículas das emulsões preparadas a partir dos extratos. Para extrações de biossurfactantes foram testados os solventes metanol, etanol e hexano. Nas formulações das nanoemulsões utilizou-se homogeneizador de alta velocidade, como fase aquosa os extratos oriundos das microalgas e como fase oleosa, óleo de girassol. As formulações foram preparadas utilizando-se diferentes concentrações da fase aquosa e oleosa, bem como diferentes velocidades e tempos de agitação. De acordo com os cultivos de Spirulina platensis Paracas realizados foi verificado que o cultivo que atingiu maior valor de concentração máxima de biomassa e maior produtividade foi realizado com 114 mg.L-1 de fósforo e sem adição de nitrogênio. Porém em relação às microalgas Spirulina platensis LEB 52 e Spirulina sp. LEB 18, as variáveis fósforo e nitrogênio não apresentaram influência significativa na concentração máxima de biomassa e produtividade máxima. O extrato que apresentou a menor tensão superficial (26,75 mN.m-1 ) foi verificado quando foi utilizado etanol como solvente, sendo este obtido a partir de cultivo da microalga Spirulina sp. LEB 18 realizado sem adição de nitrogênio e de fósforo. Em relação ao índice de emulsificação foram atingidos valores superiores a 59%, porém as concentrações utilizadas de nitrogênio e fósforo não apresentaram influência significativa nesta resposta. Neste trabalho foi possível obter nanoemulsões estáveis por até 30 d e com diâmetro médio de gotículas de até 532 nm. Os resultados obtidos neste trabalho são favoráveis à pesquisa na aplicação tanto dos extratos microalgais como das nanoemulsões obtidas apresentando potencialidade de uso em diversos processos industriais, como nas áreas ambiental, farmacêutica, cosmética e alimentos.

Microalgae has been the focus of many studies because their wide application in the food and pharmaceutical industry, as well as in the areas of biomedicine and environmental. Spirulina is a microalga that has high nutritional value with high protein content and is rich in bioactive substances. This microalga has compounds in its composition as glycolipids, phospholipids and neutral lipids, which in turn have biosurfactant effect. The aim of this study was to verify the capability of producing biosurfactants from different strains of Spirulina. For this, experiments were performed using Full Factorial Design 22 , for evaluate the influence of the concentration of phosphorus and nitrogen in the cultivation of microalgae Spirulina platensis Paracas, Spirulina platensis LEB 52 and Spirulina sp. LEB 18, as well as in extracts of these microalgae by measuring the surface tension. Also, were evaluated the influence of these nutrients in Spirulina platensis LEB 52 and Spirulina sp. LEB 18 extracts by emulsification index and average diameter of the droplets of the emulsions prepared from the extracts. For biosurfactants extraction were tested the solvents methanol, ethanol and hexane. In the preparation of the nanoemulsions was used a high speed homogenizer, and as aqueous phase were used extracts derived from microalgae and as oil phase, sunflower oil. The formulations were prepared using different concentrations of the aqueous and oil phase as well as different times and stirring speeds. According to the cultivation of Spirulina platensis Paracas performed it was found that cultivation which achieved a higher value of the maximum biomass concentration and maximum productivity was carried out with 114 mg.L -1 phosphorus and without addition of nitrogen. But regarding the microalgae Spirulina platensis LEB 52 and Spirulina sp. LEB 18, phosphorus and nitrogen variables showed no significant influence on the maximum biomass concentration and maximum productivity. The extract with the lowest surface tension (26.75 mN.m- 1 ) was observed when ethanol was used as solvent, which is obtained from cultivation of Spirulina sp. LEB 18 performed without addition of nitrogen and phosphorus. Regarding the emulsification index, were reached values higher than 59%, but the concentrations of nitrogen and phosphorus used showed no significant influence on this response. In this work it was possible to obtain stable nanoemulsions for up to 30 d with a mean diameter of droplets up to 532 nm. The results obtained in this study are in favor of research in the application of both microalgal extracts of nanoemulsions obtained as potential use in various industrial processes such as in the environmental, pharmaceutical, cosmetic and food.