BR102021026040A2 - Processo de obtenção de biossurfactante em meios de cultivo com caldo de cana e óleo de abacate - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a um processo de obtenção de um biossurfactante produzido por dois tipos de bactérias do gênero Bacillus a Bacillus subtilis UFPEDA 16 e Bacillus pumillus. O processo da presente invenção utiliza dois tipos de meio de produção constituído por caldo de cana-de-açúcar com e sem adição de óleo de abacate como indutor. O biossurfactante bruto obtido apresentou capacidade emulsificante e poder de redução de tensão superficial. Devido a essas características o biossurfactante obtido pode ser empregado na agricultura, indústria de cosméticos e fármacos.

Description

PROCESSO DE OBTENÇÃO DE BIOSSURFACTANTE EM MEIOS DE CULTIVO COM CALDO DE CANA E ÓLEO DE ABACATE

[001] A presente invenção trata de um processo de obtenção de biossurfactante utilizando meios de cultivo alternativos compostos por caldo de cana, extrato de levedura e sais com e sem óleo de abacate como indutor para potencial aplicação na área de cosméticos e fármacos, visando proporcionar a utilização de tensoativos biodegradáveis e menos poluentes

[002] O documento PI 1102592-1 A2 refere-se a um processo de produção de biossurfactante pela bactéria Pseudomonas aeruginosa empregando glicerol como substrato e a sua utilização no desenvolvimento de um biodetergente biodegradável.

[003] O documento PI 1105951-6 A2 refere-se ao processo de produção de um biossurfactante por espécie de Streptomyces isolada e selecionada da Região Amazônica. Para isso foi empregado óleo vegetal residual de fritura e resíduo da indústria de refino do milho.

[004] O documento PI 1102193-4 A2 refere-se a um método de utilização da engenharia genética para obtenção de biossurfactante do tipo ramnolipídeos utilizando a cepa de Burkholderia kururienses geneticamente modificado empregando diferentes substratos como glicerol puro ou bruto, óleo de oliva, óleo de soja, óleo de canola, óleo de milho, óleo de girassol, óleo de babaçu, óleo diesel, biodiesel metílico de soja, n-hexadecano, óleo mineral, óleo de motor como fonte de carbono. O biossurfactante produzido tem aplicação na biorremediação de solos e águas que apresentam contaminação por hidrocarbonetos.

[005] O documento BR 102014031965-4 A2 refere-se a um processo de obtenção de um biossurfactante por leveduras não patogênicas dos gêneros Candida, Trichosporon, Issatchenkia, Pichia e Spathaspora a partirde uma biomassa.

[006] A partir da busca dos antecedentes alguns processos de produção de biossurfactantes apresentam características semelhantes como a utilização de substratos de baixo custo, porém a utilização conjunta de caldo de cana-de-açúcar e óleo de abacate, e utilizando as cepas de bactérias Bacillus pumillus e Bacillus subtilis UFPEDA 16, tornam a invenção agregativa ao estado técnico, uma vez que representa uma nova forma de obtenção de biossurfactantes com potencial de aplicação industrial.

[007] Descobertos no final da década de 1960, em um processo fermentativo usando petróleo como matéria base, os biossurfactantes atraíram muita atenção devido as inúmeras vantagens sobre os surfactantes químicos. Por possuírem facilidade de se degradar na água e no solo, e, portanto, podendo ser aplicados em processos de biorremediação e tratamentos residuais, além de possuírem aplicabilidade nas indústrias de alimentos, cosméticos e fármacos.

[008] Os biossurfactantes são tensoativos microbianos que possuem estruturas semelhantes aos surfactantes sintéticos: são polímeros constituídos de moléculas anfipáticas contendo porções polares e apolares ao longo de sua cadeia. Estas estruturas quando presentes em mistura com líquidos de diferentes polaridades forma micelas, que são estruturas globulares, que se depositam na interface entre líquidos de polaridades distintas diminuindo a área de contato entre cadeias hidrocarbônicas e a água, facilitando assim a formação de microemulsões. A porção hidrofílica dessas biomoléculas é composta por carboidratos, aminoácidos, ácido carboxílico, álcool, fosfato, ou por um peptídeo cíclico e sua porção hidrofóbica é constituída de ácido graxos de cadeia longa, ou de hidroxiácidos.

[009] Os biotensoativos podem ser obtidos por várias fontes e sintetizados a partir de bactérias, fungos e leveduras. Por essa razão possuem diferentes estruturas químicas e propriedades particulares. Sua qualidade é diretamente influenciada pela fonte de carbono, concentrações de nutrientes, tais como, nitrogênio, fósforo, magnésio, ferro, enxofre e manganês no meio e as condições de crescimento, tais como pH, temperatura, agitação e concentração de oxigênio disponível.

[010] A preocupação com o meio ambiente e a criação de novas legislações influenciaram o aumento na procura por biossurfactantes. O crescente interesse das indústrias na melhoria da produção de biossurfactante, promoveu o aumento na investigação de microrganismos capazes de produzi-los bem como a quantidade e o tipo de matéria-prima utilizada como substrato para o desenvolvimento do microrganismo, pois do ponto de vista econômico, devido a estimativas cerca de 30% do custo total de produção dos biotensoativos está vinculado à obtenção de substratos.

[011] Diante disso, o uso de substratos renováveis e/ou com baixo custo provenientes da agroindústria, torna-se imprescindível para viabilizar essa produção. Dentre as matérias-primas renováveis utilizadas para a produção de biossurfactantes, podemos citar o uso de óleos vegetais através da utilização de óleo de soja e de girassol. O aproveitamento de resíduos provenientes de refinarias de extração de óleos vegetais também são bons substratos para produção de glicolipídios. Os resíduos oleosos são degradados pelos microrganismos que são capazes de utilizar hidrocarbonetos como fontes de carbono para obtenção de energia. Estudos apontam que microrganismos ambientados a crescer em óleo são bons produtores de biossurfactantes.

[012] Com o objetivo de obter um processo de produção de biossurfactantes a partir de uma matéria-prima renovável a presente invenção trata do processo de produção de um biossurfactante produzido em meios com caldo de cana de açúcar e óleo de abacate, com potencial aplicação na indústria de cosméticos e fármacos.

[013] Essa invenção fornece um método de obtenção de um biossurfactante através de cultivo por bactérias do gênero Bacillus pumillus e Bacillus subtilis UFPEDA16, empregando caldo de cana de açúcar e óleo de abacate como indutor. O processo para a obtenção apresentado tem potencial para a aplicação industrial e apresenta como vantagens o baixo custo da matéria prima principal, o caldo de cana, insumo agroindustrial. O biossurfactante produzido apresentou capacidade emulsionante e de redução de tensão superficial.

[014] A FIGURA 1 mostra o fluxograma do processo de obtenção do biossurfactante.

[015] Na presente invenção, foi produzido um biossurfactante pelas bactérias do gênero Bacillus subtilis UFPEDA 16 cedidos pelo departamento de Antibióticos da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) e Bacillus pumillus isolado do solo cultivado de cana de açúcar de uma usina da região e cedido pelo centro de Biotecnologia da UFPB. A manutenção das culturas foi realizada em Meio Lúria-Bertani composto por Ágar (20 g/L), Peptona (10 g/L), Extrato de levedura (5 g/L), Cloreto de sódio (10 g/L). Os microrganismos foram repicados periodicamente para manter a viabilidade celular, incubados a 37°C por 24h e posteriormente mantidos sob refrigeração a 4°C.

[016] Para o preparo do inóculo foi transferindo três alçadas da cepa do microrganismo contido no meio de manutenção, em um erlenmeyer de 500 mL contendo 50% do seu volume de meio. A incubação foi realizada em mesa agitadora shaker a 34 ºC e 200 rpm por 5 horas.

[017] Na etapa do processo de produção, como descrito na Figura 1, foram utilizados dois tipos de meio sendo o primeiro constituído por: fosfato dipotássico 7 g/L; fosfato monopotássico 3 g/L; Extrato de levedura 1 g/L; suplementado com caldo de cana-de-açúcar em uma concentração de 20 g/L de açúcares redutores e o segundo constituído por: fosfato dipotássico 7 g/L; fosfato monopotássico 3 g/L; Extrato de levedura 1 g/L; suplementado com caldo de cana-de-açúcar em uma concentração de 20 g/L de açúcares redutores e 2 g/L de óleo de abacate

[018] A produção foi realizada em erlenmeyers de 1 L contendo 500 mL de meio e 10% v/v de inóculo. O meio de cultura foi esterilizado a 0,5 atm e 105ºC por 15 minutos. Após isso, os erlenmeyers foram inoculados com as células obtidas no inóculo e incubados em mesa agitadora a 34°C e agitação orbital de 200 rpm por 48 h. Todos os ensaios foram realizados sob as mesmas condições de temperatura, agitação e concentração de inóculo. Foram retiradas amostras em intervalos regulares de tempo para análise de tensão superficial e índice de emulsificação.

[019] Após a etapa de produção foram realizadas análises do cultivo, como descrito na Figura 1. A presença de biossurfactante é evidenciada através do índice de emulsificação e da medição da tensão superficial (realizada em tensiômetro) do líquido metabólico nos intervalos de tempo de 12, 24, 36 e 48h de experimento.

[020] Nas análises realizadas observou-se que a máxima produção de biossurfactante ocorreu em condições aproximadas de pH próximo a faixa de neutralidade (6,5 a 7), temperatura aproximada de (34 ºC), agitação (200 rpm), concentração de açúcares redutores totais (20 g/L) para ambos os meios testados, com óleo de abacate (2 g/L) e sem a presença do óleo. A tensão superficial dos meios de produção foi reduzida de 29,21% no meio 1 utilizando caldo de cana sem óleo de abacate no tempo de 24hrs e 20,38 % no meio 2 utilizando caldo de cana com óleo de abacate no tempo de 48hrs com o microrganismo Bacillus subtilis UFPEDA 16. Utilizando o microrganismo Bacillus pumilus a redução da tensão foi de 26,81% para o meio 1 no tempo de 24hrs e 25,51% para o meio 2 no tempo de 36hrs. Os índices de emulsificação são de 46,54 % para o meio 1 no tempo de 48 h de fermentação e 48,51% para o meio 2 no tempo de 24h de fermentação no óleo de soja utilizando o microrganismo Bacillus subtilis UFPEDA 16 e 44,68% no meio 1 no tempo de 36 h de fermentação e 49,80% no meio 2 no tempo de 24h de fermentação. Estes resultados foram obtidos usando o caldo bruto fermentado, sem passar por nenhuma etapa de purificação.

[021] Devido a essas características o biossurfactante obtido pode ser empregado na indústria de cosméticos como emulsificante na composição de xampus, condicionadores e hidratantes e na indústria de fármacos.

Claims (5)

1. “Processo de obtenção de biossurfactante em meios de cultivo com caldo de cana e óleo de abacate”, apropriado para a obtenção de biossurfactante através de processo fermentativo utilizando caldo de cana de açúcar como fonte de carbono adicionado ou não de óleo de abacate como indutor, caracterizado pelas seguintes etapas: a) manutenção dos microrganismos em meio Lúria-Bertani (LB); b) obtenção dos substratos e análise de açúcares redutores do caldo de cana; c) preparo e padronização do inóculo; d) processo fermentativo em dois tipos de meio, com caldo de cana sem adição de óleo de abacate e com caldo de cana com adição de óleo de abacate; e) análise do caldo fermentado obtido; f) índice de emulsificação; g) tensão superficial.
2. “Processo de obtenção de biossurfactante em meios de cultivo com caldo de cana e óleo de abacate”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o biossurfactante é obtido em dois tipos de meio de cultivo contendo água destilada, caldo de cana de açúcar como fonte de carbono, extrato de levedura como fonte de nitrogênio, fosfato dipotássico, fosfato monopotássico, com ou sem o óleo de abacate.
3. “Processo de obtenção de biossurfactante em meios de cultivo com caldo de cana e óleo de abacate”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do inóculo ser preparado transferindo-se três alçadas da cepa do microrganismo Bacillus pumillus ou Bacillus subtilis UFPEDA 16 em um erlenmeyer de 500 mL contendo 250 mL de meio fermentativo sem adição do óleo de abacate, incubado em mesa agitadora a temperatura de 34°C, agitação de 200 rpm por 24h.
4. “Processo de obtenção de biossurfactante em meios de cultivo com caldo de cana e óleo de abacate”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o biossurfactante é obtido por fermentação submersa em agitador rotativo orbital em condições aproximadas de temperatura 34°C, de 200 rpm por 48h.
5. “Processo de obtenção de biossurfactante em meios de cultivo com caldo de cana e óleo de abacate”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela utilização produção de biossurfactante empregando substrato de baixo custo com potencial aplicação na agricultura, indústria de cosméticos e na indústria farmacêutica.

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