Abstract:
O objetivo deste trabalho foi utilizar diferentes técnicas químicas (dimetilsulfóxido, ácido clorídrico, acético e lático), técnicas mecânicas (banho ultrassônico, abrasão com pérolas de vidro, maceração com terra diatomácea, ruptor ultrassônico e imersão em nitrogênio líquido) e técnica enzimática (preparado enzimático comercial Glucanex®) para a recuperação de carotenoides a partir da ruptura da parede celular das leveduras Sporidiobolus pararoseus e Rhodotorula mucilaginosa isoladas de amostras ambientais. Para isso a obtenção de biomassa foi realizada através de cultivos submersos no meio YM, a 25 °C, 180 rpm por 168 h. Para a ruptura celular, a operação de congelamento da biomassa (-18°C por 48 h) foi estudada. Os métodos de secagem convencional por ar forçado (35°C/48h) e liofilização (-80°C/48h, em ultrafreezer, seguido de liofilizador até alcançar 2% de umidade da amostra) também foram avaliados. Nas técnicas químicas aplicadas, o dimetilsulfóxido apresentou os melhores resultados para as duas leveduras, porém o seu uso é limitado devido a sua toxicidade. Para S. pararoseus, os maiores valores encontrados foram para o ácido clorídrico, seguido do acético e do lático, sendo detectada diferença entre eles quando aplicado o congelamento. Com R. mucilaginosa, os maiores valores foram encontrados para os ácidos acético e lático, seguido do ácido clorídrico, no qual o congelamento da biomassa também não influenciou a recuperação dos carotenoides. Dentre as técnicas mecânicas estudadas, para a levedura S. pararoseus, o banho ultrassônico e a abrasão com pérolas de vidro apresentaram os resultados mais promissores comparados ao DMSO (84,79±2,34 e 76,87±2,06 μg/g respectivamente), onde o processo de congelamento da biomassa não influenciou positivamente no percentual de extratibilidade e na concentração específica dos carotenoides quando utilizada estas técnicas. Com Rhodotorula mucilaginosa, o banho ultrassônico propiciou a recuperação da maior concentração específica de carotenoides (193,5±25,8 μg/g), sendo que o processo de congelamento também não influenciou positivamente no percentual de extratibilidade e na concentração específica dos carotenoides. Através do Delineamento Central Composto Rotacional (DCCR) 23 foi possível avaliar que a levedura S. pararoseus não demonstrou nenhum efeito sob as variáveis pH, temperatura e concentração de enzima. Assim, a melhor condição de trabalho escolhida foi pH 7,4, 30 ºC e concentração de enzima de 1,0 g/gcs, onde apresentou a concentração específica de 42,6 μg/g e volumétrica de 308 μg/L de carotenoides. Para R. mucilaginosa, a condição ótima foi definida como 1,0 g/gcs, pH 5,0 e temperatura de 30 ºC, onde foi encontrado 115,1±8,1 μg/g e 470,1±38,8 μg/L para a concentração específica e volumétrica de carotenoides, respectivamente. A utilização de técnicas combinadas empregando banho ultrassônico e lise enzimática não proporcionou melhorias nos resultados para ambas as leveduras. A liofilização provocou um ganho de 20% e 13,7% na concentração específica dos carotenoides das leveduras S. pararoseus e R. mucilaginosa, respectivamente, onde o congelamento da biomassa não influenciou significativamente (p<0,05) a recuperação de carotenoides provenientes das duas leveduras, podendo ser eliminada do processo. Assim, para S. pararoseus o banho ultrassônico e as pérolas de vidro apresentaram os melhores resultados na recuperação de carotenoides, e para R. mucilaginosa o melhor resultado foi alcançado com o banho ultrassônico.
This work aimed to use different chemical (dimethylsulfoxide, hydrochloric acid, acetic acid and lactic), mechanical (ultrasonic bath, abrasion with glass beads, maceration with diatomaceous clay, ultrasonic hammer and immersion in liquid nitrogen) and enzymatic (commercial enzymatic preparation Glucanex®) techniques to brake the cell wall of Sporidiobolus pararoseus and Rhodotorula mucilaginosa yeast isolated from environmental samples. For this, the biomass obtaining was performed through submerged cultivations in YM mean, at 25 °C, 180 rpm per 168 h. To the cell disruption, the biomass frozen operation (-18°C per 48 h) was studied. The conventional drying methods by forced air (35°C/48h) and lyophilization (-80°C/48h, in an ultra-freezer, followed by lyopholizator until it reaches 2% of the sample moisture) were also evaluated. On the applied chemical techniques, the dimethylsulfoxide has presented the best results in both yeast, however, its use is limited due to its toxicity. In S. pararoseus, hydrochloric acid has presented the highest values, followed by acetic and lactic, being a difference detected among them when the frozen was applied. With R. mucilaginosa the highest values were found in acetic and lactic acids, followed by hydrochloric acid, where the presence of biomass frozen hasn’t also influenced the carotenoids recovering. Among the mechanical techniques studied, to S. pararoseus yeast, the ultrasonic bath with glass beads has presented the most promising results compared to DMSO (84.8±2.3 and 76.9±2.1 μg/g respectively), where the biomass frozen process hasn’t positively influenced on the extractability and on the carotenoids specific concentration when these techniques were used. With Rhodotorula mucilaginosa, the ultrasonic bath has presented the highest of carotenoids specific concentration (193.5±25.8 μg/g), where the frozen process hasn’t also positively influenced on the extractability percentage and on the carotenoids specific concentration. Through the Central Composite Rotatable Design (CCRD) 23 it was possible to evaluate that S. pararoseus yeast hasn’t shown any effect under the pH, temperature and enzyme concentration variables, thus, the best work condition chosen was pH 7.4, 30 ºC and enzyme concentration of 1.0 g/gdc, where it has presented the specific concentration of 42.6 μg/g and volumetric of 308 μg/L of carotenoids. To R. mucilaginosa, the best condition was defined as 1.0 g/gdc, pH 5.0 and temperature of 30 ºC, where was found 115.1±8.1 μg/g e 470.1±38.8 μg/L to the specific concentration and carotenoids volumetric respectively. The use of the combined techniques applying ultrasonic bath and enzymatic lysis hasn’t brought improvements in the results of both yeasts. The lyophilization has provoked a gain of 20% and 13.7% on the carotenoids specific concentration of S. pararoseus and R. mucilaginosa, respectively, where the biomass frozen hasn’t significantly influenced (p<0,05) the carotenoids from both yeasts recovering, what could be eliminated on the process. Thus, for S. pararoseus the ultrasonic bath and the glass beads have presented the best results on the carotenoids recovering and for R. mucilaginosa the best result was reached with the ultrasonic bath.
