Produção de compostos de aroma através da biotransformação do Limoneno por fermentação em estado sólido utilizando resíduo natural de laranja como substrato

Resumo: Aromas e fragrâncias incorporadas em alimentos, perfumes e cosméticos possuem alto valor comercial, possibilitando um grande potencial econômico para obtenção de uma ampla variedade de biomoléculas de interesse nestas áreas. A produção industrial de aromas corresponde a 25% do mercado mundial de aditivos alimentares. Entre os métodos para produção de aromas, a biotransformação de terpenos representa uma alternativa muito atrativa. Esta é uma via biotecnológica que apresenta vários benefícios em relação aos métodos químicos, como aproveitamento de resíduos e geração de compostos naturais. Atualmente, a busca por fontes alternativas de aromas e fragrâncias fortalece a via biotecnológica. Terpenos como limoneno, ?-pineno e ?-pineno representam uma interessante fonte para biotransformação, pois são abundantes em resíduos agroindustriais e florestais e podem ser biotransformados em interessantes compostos de aroma. O objetivo deste estudo foi desenvolver um processo biotecnológico completo que envolvesse o isolamento e seleção de cepas com potencial para biotransformar substratos terpênicos, caracterização de resíduos e seleção para fermentação em estado sólido, screening dos produtos de biotransformação, fermentação em estado sólido e otimização do processo. Quatro resíduos distintos foram utilizados, dentre eles, o resíduo de laranja (casca e bagaço) se destacou quanto a sua concentração de limoneno (0,055g/g de substrato seco) e alta quantidade de açúcares redutores (10,13%) e totais (21,13%) e foi utilizada posteriormente para a fermentação no estado sólido (FES). Foram testados micro-organismos obtidos de coleções e isolados de uma fonte natural de terpenos. Vinte e uma cepas foram selecionadas por sua resistência a terpenos em Ágar Batata Dextrose contendo 1% de limoneno ou ?-pineno e ?-pineno (1:1). Posteriormente, dez cepas foram selecionadas por sua capacidade de utilizar estes terpenos como fonte de carbono em meio mineral contendo 1% de limoneno ou ?-pineno e ?-pineno (1:1). A capacidade de biotransformação em meio líquido foi testada para dez cepas e quatro delas produziram compostos de interesse na indústria de alimentos como carvona (245,10 ?L/L), limoneno-1,2-diol (73,80 ?L/L) e álcool perílico, sendo a mais produtiva das cepas o fungo isolado 3a. O cultivo desta cepa foi otimizada quanto aos tipos de preparo do inóculo, escolhendo-se um inóculo em forma de pellets fúngicos crescidos em extrato aquoso do resíduo da laranja. Como resultado da fermentação no estado sólido, utilizando resíduo de laranja, foram obtidos como produtos principais limoneno-1,2-diol (3320,46 ?g/g de substrato) e ?-terpineol (411,48 ?g/g), após a otimização do processo estudando as variáveis pH, taxa de inóculo e granulometria. Todos os experimentos ocorreram a 30°C e por um período de 7 dias. As fermentações submersas ocorreram sob agitação de 120 rpm. Estes resultados confirmam a capacidade da biotransformação do limoneno por fermentação no estado sólido, um processo inexistente na literatura até o momento no estado sólido, e escasso quando se aplicam resíduos

Produção de compostos de aroma através da biotransformação do Limoneno por fermentação em estado sólido utilizando resíduo natural de laranja como substrato

Resumo: Aromas e fragrâncias incorporadas em alimentos, perfumes e cosméticos possuem alto valor comercial, possibilitando um grande potencial econômico para obtenção de uma ampla variedade de biomoléculas de interesse nestas áreas. A produção industrial de aromas corresponde a 25% do mercado mundial de aditivos alimentares. Entre os métodos para produção de aromas, a biotransformação de terpenos representa uma alternativa muito atrativa. Esta é uma via biotecnológica que apresenta vários benefícios em relação aos métodos químicos, como aproveitamento de resíduos e geração de compostos naturais. Atualmente, a busca por fontes alternativas de aromas e fragrâncias fortalece a via biotecnológica. Terpenos como limoneno, ?-pineno e ?-pineno representam uma interessante fonte para biotransformação, pois são abundantes em resíduos agroindustriais e florestais e podem ser biotransformados em interessantes compostos de aroma. O objetivo deste estudo foi desenvolver um processo biotecnológico completo que envolvesse o isolamento e seleção de cepas com potencial para biotransformar substratos terpênicos, caracterização de resíduos e seleção para fermentação em estado sólido, screening dos produtos de biotransformação, fermentação em estado sólido e otimização do processo. Quatro resíduos distintos foram utilizados, dentre eles, o resíduo de laranja (casca e bagaço) se destacou quanto a sua concentração de limoneno (0,055g/g de substrato seco) e alta quantidade de açúcares redutores (10,13%) e totais (21,13%) e foi utilizada posteriormente para a fermentação no estado sólido (FES). Foram testados micro-organismos obtidos de coleções e isolados de uma fonte natural de terpenos. Vinte e uma cepas foram selecionadas por sua resistência a terpenos em Ágar Batata Dextrose contendo 1% de limoneno ou ?-pineno e ?-pineno (1:1). Posteriormente, dez cepas foram selecionadas por sua capacidade de utilizar estes terpenos como fonte de carbono em meio mineral contendo 1% de limoneno ou ?-pineno e ?-pineno (1:1). A capacidade de biotransformação em meio líquido foi testada para dez cepas e quatro delas produziram compostos de interesse na indústria de alimentos como carvona (245,10 ?L/L), limoneno-1,2-diol (73,80 ?L/L) e álcool perílico, sendo a mais produtiva das cepas o fungo isolado 3a. O cultivo desta cepa foi otimizada quanto aos tipos de preparo do inóculo, escolhendo-se um inóculo em forma de pellets fúngicos crescidos em extrato aquoso do resíduo da laranja. Como resultado da fermentação no estado sólido, utilizando resíduo de laranja, foram obtidos como produtos principais limoneno-1,2-diol (3320,46 ?g/g de substrato) e ?-terpineol (411,48 ?g/g), após a otimização do processo estudando as variáveis pH, taxa de inóculo e granulometria. Todos os experimentos ocorreram a 30°C e por um período de 7 dias. As fermentações submersas ocorreram sob agitação de 120 rpm. Estes resultados confirmam a capacidade da biotransformação do limoneno por fermentação no estado sólido, um processo inexistente na literatura até o momento no estado sólido, e escasso quando se aplicam resíduos

Evaluation of antioxidant activity of the fermented product from the biotransformation of R-(+)-limonene in solid-state fermentation of orange waste by Diaporthe sp.

A

Crescimento e consumo de Xilose de Candida guilliermondii na fermentação submersa utilizando-se bagaço de cana-de-açúcar

O xilitol tem se mostrado um produto de grande valor comercial para a indústria alimentícia, farmacêutica e odontológica, em virtude de suas características benéficas, como sua doçura e a prevenção de cáries, simultaneamente a que é indicado para obesos e tolerado por diabéticos. O xilitol pode ser obtido pelas vias químicas e biotecnológicas. Segundo a literatura, a produção química do xilitol envolve um processo dispendioso, pouco produtivo, em resposta ao processo de purificação. A via biotecnológica, por sua vez, tem-se tornado uma excelente alternativa para sua produção, empregando-se processos fermentativos realizados por microrganismos. Neste trabalho foi estudada a utilização da via biotecnológica, utilizando-se a levedura Candida guilliermondii e bagaço de cana-de-açúcar como substrato, um resíduo agroindustrial de baixo custo empregado para fermentação da xilose. Realizaram-se ensaios em duplicata, onde foi testada a capacidade fermentativa de três cepas de C. guilliermondii nos tempos de 0, 24, 48, 72 e 96 horas. Inicialmente, foi realizada hidrólise ácida para conversão da xilana em xilose. Utilizou-se, em seguida, carvão ativado para purificação do hidrolisado e suplementação do meio de fermentação com sulfato de amônio e farelo de arroz. O processo fermentativo ocorreu em misturador shaker a 150rpm e temperatura de 30 ºC. O estudo teve como objetivo estimar por meio do crescimento das leveduras e o consumo de xilose os melhores parâmetros para produção do xilitol. Entre as cepas utilizadas a de melhor resultado foi a LBP018, onde se obteve a maior quantidade de biomassa e consumo de xilose. Palavras-chave: Xilitol. Fermentação. Processo biotecnológico

Analysis of inducers of xylanase and cellulase activities production by Ganoderma applanatum LPB MR-56

n/

Produção de compostos de aroma através da biotransformação do Limoneno por fermentação em estado sólido utilizando resíduo natural de laranja como substrato

Resumo: Aromas e fragrâncias incorporadas em alimentos, perfumes e cosméticos possuem alto valor comercial, possibilitando um grande potencial econômico para obtenção de uma ampla variedade de biomoléculas de interesse nestas áreas. A produção industrial de aromas corresponde a 25% do mercado mundial de aditivos alimentares. Entre os métodos para produção de aromas, a biotransformação de terpenos representa uma alternativa muito atrativa. Esta é uma via biotecnológica que apresenta vários benefícios em relação aos métodos químicos, como aproveitamento de resíduos e geração de compostos naturais. Atualmente, a busca por fontes alternativas de aromas e fragrâncias fortalece a via biotecnológica. Terpenos como limoneno, ?-pineno e ?-pineno representam uma interessante fonte para biotransformação, pois são abundantes em resíduos agroindustriais e florestais e podem ser biotransformados em interessantes compostos de aroma. O objetivo deste estudo foi desenvolver um processo biotecnológico completo que envolvesse o isolamento e seleção de cepas com potencial para biotransformar substratos terpênicos, caracterização de resíduos e seleção para fermentação em estado sólido, screening dos produtos de biotransformação, fermentação em estado sólido e otimização do processo. Quatro resíduos distintos foram utilizados, dentre eles, o resíduo de laranja (casca e bagaço) se destacou quanto a sua concentração de limoneno (0,055g/g de substrato seco) e alta quantidade de açúcares redutores (10,13%) e totais (21,13%) e foi utilizada posteriormente para a fermentação no estado sólido (FES). Foram testados micro-organismos obtidos de coleções e isolados de uma fonte natural de terpenos. Vinte e uma cepas foram selecionadas por sua resistência a terpenos em Ágar Batata Dextrose contendo 1% de limoneno ou ?-pineno e ?-pineno (1:1). Posteriormente, dez cepas foram selecionadas por sua capacidade de utilizar estes terpenos como fonte de carbono em meio mineral contendo 1% de limoneno ou ?-pineno e ?-pineno (1:1). A capacidade de biotransformação em meio líquido foi testada para dez cepas e quatro delas produziram compostos de interesse na indústria de alimentos como carvona (245,10 ?L/L), limoneno-1,2-diol (73,80 ?L/L) e álcool perílico, sendo a mais produtiva das cepas o fungo isolado 3a. O cultivo desta cepa foi otimizada quanto aos tipos de preparo do inóculo, escolhendo-se um inóculo em forma de pellets fúngicos crescidos em extrato aquoso do resíduo da laranja. Como resultado da fermentação no estado sólido, utilizando resíduo de laranja, foram obtidos como produtos principais limoneno-1,2-diol (3320,46 ?g/g de substrato) e ?-terpineol (411,48 ?g/g), após a otimização do processo estudando as variáveis pH, taxa de inóculo e granulometria. Todos os experimentos ocorreram a 30°C e por um período de 7 dias. As fermentações submersas ocorreram sob agitação de 120 rpm. Estes resultados confirmam a capacidade da biotransformação do limoneno por fermentação no estado sólido, um processo inexistente na literatura até o momento no estado sólido, e escasso quando se aplicam resíduos

Biotransformação de limoneno : produção de compostos de aromas e fragâncias, caracterização e investigação de suas propriedades bioativas

Orientadora: Prof. Dra. Adriane Bianchi Pedroni MedeirosTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia. Defesa : Curitiba, 29/12/2016Inclui referênciasResumo: Desde há muito tempo, o aroma ou sabores desempenham papéis importantes na vida humana. Até o século 20, muitos aromas naturais foram obtidos a partir de animais e plantas superiores. A fermentação tem grandes perspectivas de aplicação na alimentação humana e animal como uma técnica para a produção biotecnológica de aromas e fragrâncias. Ela é responsável por mais de um quarto do mercado mundial de aditivos alimentares. Um interesse global em produtos que promovem benefícios para a saúde é crescente e deve aumentar a exigência de alimentos e bebidas, cosméticos e produtos de higiene pessoal. Aromas e fragrâncias são usados com antioxidantes e vitaminas para reduzir os gostos e odores indesejados. Em adição às características sensoriais, existem outras características desejáveis para os compostos de aromas, tais como agentes antibacterianos, antifúngicos e atividade antiviral; Atividade antioxidante; Redução de gordura; Regulação da pressão arterial; Propriedades anti-inflamatórias. A presente pesquisa tem como objetivo aumentar as alternativas para a produção e recuperação de aromas, oferecendo rotas biotecnológicas alternativas e a utilização de resíduos agroindustriais líquidos e sólidos. Objetiva estabelecer precedentes do resíduo de laranja para processos de biotransformação de limoneno e confirmar o potencial dos fungos endofíticos na produção de compostos de aroma e compostos bioativos. E, sobretudo, comprovar as propriedades bioativas destes derivados de limoneno, uma vez que este já possui propriedades interessantes. Um processo para a produção de aromas a partir de resíduos sólidos e do extrato de laranja foi desenvolvido com fermentação no estado submerso. Os principais resultados foram à produção de carvona, mentol e limoneno-1,2-diol na fermentação submersa e a produção de limoneno-1,2-diol e ?-terpineol na fermentação no estado sólido após cinéticas de produção e otimização. O fermentado e o produto derivado apresentaram toxicidades inferiores a seus respectivos precursores. Apesar das concentrações obtidas não terem sido as maiores registradas, a maior parte dos trabalhos conta com o uso de meios sintéticos. Não há registro até o momento de tais resultados em fermentação no estado sólido ou da biotransformação do limoneno com fungos endofíticos obtendo-se resultados significativos. Palavras-chave: Aromas, resíduo de laranja, limoneno-1,2-diol, compostos bioativos, fungos endofíticos.Abstract: Since a long time, the aroma or flavors play important roles in human life. Until the 20th century, many natural scents were obtained from superior plants and animals. The fermentation process has great prospects of application in human and animal food as a technique for the biotechnological production of aromas and fragrances. It accounts for more than a quarter of the world's food additive market. A global interest in products that promote health benefits is increasing and should increase the requirement for food and beverages, cosmetics and personal care products. Aromas and fragrances are used with antioxidants and vitamins to reduce unwanted tastes and odors. In addition to the sensory characteristics, there are other desirable characteristics for flavor compounds, such as antibacterial, antifungal and antiviral activity; Antioxidant activity; Fat reduction; Blood pressure regulation; Anti-inflammatory properties. The present research aims to increase the alternatives for the production and recovery of aromas, offering alternative biotechnological routes and the use of liquid and solid agroindustrial residues. It aims to establish precedents for the orange residue in the biotransformation process of limonene and to confirm the potential of endophytic fungi in the production of aroma compounds and bioactive compounds. And, above all, to prove the bioactive properties of these limonene derivatives, since it already has interesting properties. A process for the production of flavors from solid residues and orange extract was developed with fermentation in the submerged state. The main results were the production of carvone, menthol and limonene-1,2-diol in submerged fermentation and the production of limonene-1,2-diol and ?-terpineol in solid-state fermentation after production kinetics and optimization. The fermented product and the derived product showed toxicities inferior to their respective precursors. Although the concentrations obtained were not the highest recorded, most of the studies rely on the use of synthetic media. There is no record to date of such solid fermentation or biotransformation results of limonene with endophytic fungi obtaining significant results. Keywords: Aromas, orange residue, limonene-1,2-diol, bioactive compounds, endophytic fungi

Crescimento e consumo de Xilose de Candida guilliermondii na fermentação submersa utilizando-se bagaço de cana-de-açúcar

O xilitol tem se mostrado um produto de grande valor comercial para a indústria alimentícia, farmacêutica e odontológica, em virtude de suas características benéficas, como sua doçura e a prevenção de cáries, simultaneamente a que é indicado para obesos e tolerado por diabéticos. O xilitol pode ser obtido pelas vias químicas e biotecnológicas. Segundo a literatura, a produção química do xilitol envolve um processo dispendioso, pouco produtivo, em resposta ao processo de purificação. A via biotecnológica, por sua vez, tem-se tornado uma excelente alternativa para sua produção, empregando-se processos fermentativos realizados por microrganismos. Neste trabalho foi estudada a utilização da via biotecnológica, utilizando-se a levedura Candida guilliermondii e bagaço de cana-de-açúcar como substrato, um resíduo agroindustrial de baixo custo empregado para fermentação da xilose. Realizaram-se ensaios em duplicata, onde foi testada a capacidade fermentativa de três cepas de C. guilliermondii nos tempos de 0, 24, 48, 72 e 96 horas. Inicialmente, foi realizada hidrólise ácida para conversão da xilana em xilose. Utilizou-se, em seguida, carvão ativado para purificação do hidrolisado e suplementação do meio de fermentação com sulfato de amônio e farelo de arroz. O processo fermentativo ocorreu em misturador shaker a 150rpm e temperatura de 30 ºC. O estudo teve como objetivo estimar por meio do crescimento das leveduras e o consumo de xilose os melhores parâmetros para produção do xilitol. Entre as cepas utilizadas a de melhor resultado foi a LBP018, onde se obteve a maior quantidade de biomassa e consumo de xilose. Palavras-chave: Xilitol. Fermentação. Processo biotecnológico

Isolation and screening of microorganisms with potential for biotransformation of terpenic substrates

The objective of the present work was to isolate and select strains with potential to perform the biotransformation of terpenic substrates. Microorganisms obtained from a collection culture and also isolated from a natural source of terpene substrate were tested. Seventeen strains were selected by their resistance to terpenes in potato dextrose agar containing up to 1% of limonene or α-pinene and β-pinene (1:1). Subsequently, 10 strains were selected by their capacity of using these terpenes as sole carbon source in a mineral medium. The biotransformation capacity of these strains was tested and the products obtained were identified by GC-MS