Uso de solventes eutéticos profundos na recuperação de lipídeos e carotenóides da microalga dunaliella salina

dc.contributor.advisorSantos, Everaldo Silvino dos
dc.contributor.advisor-co1Chagas, Bruna Maria Emerenciano das
dc.contributor.advisor-co1ID05771378402pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0892013738849363pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4330639792072559pt_BR
dc.contributor.authorAsevedo, Estefani Alves
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0728251649697161pt_BR
dc.contributor.referees1Rios, Nathalia Saraiva
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1800467263737484pt_BR
dc.contributor.referees2Padilha, Carlos Eduardo de Araújo
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1186888955341616pt_BR
dc.date.accessioned2021-09-09T18:06:45Z
dc.date.available2021-09-09T18:06:45Z
dc.date.issued2021-07-29
dc.description.abstractAchieving sustainability in some biotechnological processes still requires overcoming important challenges. In this context, microalgae and Deep Eutectic Solvents (DES) have shown attractive characteristics. Microalgae can biosynthesize products that are used for numerous applications such as pharmaceutical, nutraceutical, cosmetic and recently in the production of biofuels. DESs stand out as adjuvants in stages of cell disruption and biomolecule extraction, working as non-toxic, non-volatile and renewable agents. Seeking to explore techniques for extracting intracellular compounds from microalgae, the aim of this work was to evaluate the cultivation of the microalgae Dunaliella salina in order to maximize the production of lipids and carotenoids, as well as the study of DES-assisted extraction of these compounds. First, microalgae growth was evaluated under three growing conditions: Cultivation under Light Stress (CEL), Cultivation under Nutritional and Light Stress (CENL) and Control Cultivation (CC). The results indicated that the stress caused only by the high light intensity significantly influenced the accumulation of biomass. In the CEL the mean values were 0.46 g.L-1, in the CC 0.37 g.L-1 while in the CENL only 0.25 g.L-1. In turn, the culture conditions did not affect the contents of total lipids and carotenoids, which remained at an average value of 158.42 mg.g-1 and 19.18 mg.g-1, respectively. The CEL culture achieved lipid productivity of 9.78 ± 0.86 mg.g-1.d-1 and carotenoid productivity of 1.24 ± 0.10 mg.g-1.d-1 and was chosen to obtain biomass to carry out the study of extraction using DES as an adjuvant. It was found that the use of different DESs, pure and aqueous based on choline chloride, enhanced the permeability of the Ethanol and Ethyl Acetate (EAE) solvent in the microalgae cell wall. Based on product recovery in crude biomass (without DES pretreatment), the use of DES (Ch-U) increased the recovery of total lipids and carotenoids by 57% and 11%, respectively. The carbohydrate content of dry biomass after treatment with DESs showed losses with mean values of 7.97%. The DES pretreatment achieved a lipid recovery equal to 74.99%, presenting higher values than observed for mechanical pretreatments (sonication-67.34%, ball mill-44.22%). In order to improve the obtainment of carotenoids and reduce the process steps, the extraction from wet biomass using the one-pot method was evaluated. Given these changes, yields of 84.06% ± 1.22 were achieved with DES Ch-U. Finally, the effects of temperature, Ch-U volume and treatment time were investigated by a factorial design. In this experiment, the maximum recovery of the carotenoids (88.91% ± 1.01) was reached after treatment of the wet biomass at 60ºC, by 1.5 mL of DES in just 20 min followed by de addition of EAE in the same pot.pt_BR
dc.description.resumoAtingir a sustentabilidade em alguns processos biotecnológicos ainda demanda ultrapassar importantes desafios. Neste contexto, microalgas e Solventes Eutéticos Profundos (ou do inglês Deep Eutectic Solvents; DES) possuem características atrativas. As microalgas podem biossintetizar produtos que têm inúmeras aplicações no setor farmacêutico, nutracêutico, cosmético e ainda na produção de biocombustíveis. Já os DESs se destacam como adjuvantes na extração de biomoléculas, sendo não-tóxicos, nãovoláteis e renováveis. Buscando explorar técnicas de extração de compostos intracelulares de microalgas, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o cultivo da microalga Dunaliella salina visando maximizar produção de lipídeos e carotenóides, bem como o estudo da extração assistida por DES desses compostos. Primeiramente, avaliouse o crescimento da microalga frente a três condições de cultivo: Cultivo sob Estresse Luminoso (CEL), Cultivo sob Estresse Nutricional e Luminoso (CENL) e Cultivo Controle (CC). Os resultados indicaram que o estresse causado apenas pela alta intensidade luminosa influenciou significativamente o acúmulo de biomassa. No CEL os valores médios foram 0,46 g.L-1, no CC 0,37 g.L-1 enquanto no CENL apenas 0,25 g.L-1. Por sua vez, as condições de cultivo não afetaram os conteúdos de lipídeos e carotenoides totais, os quais se mantiveram em um valor médio de 158,42 mg.g-1 e 19,18 mg.g-1, respectivamente. O cultivo CEL alcançou produtividade de lipídeos no valor de 4,54 ± 0,01 mg.L-1.d-1 e produtividade de carotenóides de 0,57 ± 0,05 mg.L-1.d-1 e foi escolhido para a obtenção de biomassa para a realização do estudo da extração utilizando DES como adjuvante. Verificou-se que o uso de diferentes DESs, puros e aquosos à base de cloreto de colina, potencializou a permeabilidade do solvente Etanol e Acetato de Etila (EAE) na parede celular da microalga. Baseado na recuperação dos produtos na biomassa bruta (sem pré-tratamento com DES), o uso do DES (Ch-U) aumentou a recuperação de lipídeos e carotenoides totais em 57% e 11%, respectivamente. O conteúdo de carboidratos da biomassa seca após o tratamento com os DESs apresentou perdas com valores médios de 7,97%. Usando EAE como solvente, o pré-tratamento com DES se destacou para a recuperação de lipídeos frente aos demais pré-tratamentos mecânicos explorados. Ao tratar a biomassa com Ch-U, 74,99% dos lipídeos contidos na biomassa microalgal foram recuperados, enquanto após o uso do sonicador o rendimento foi de 67,34% e moinho de bolas apenas 44,22%. No sentido de melhorar a obtenção dos carotenóides e reduzir as etapas do processo, foi avaliado a extração a partir da biomassa úmida utilizando o método one-pot. Diante dessas alterações, rendimentos de 84,06% ± 1,22 foram alcançados com o uso do DES Ch-U e EAE. Por fim, os efeitos da temperatura, volume de Ch-U e tempo do tratamento foram investigados a partir de um planejamento fatorial. Neste experimento, a recuperação máxima dos carotenóides (88,91% ± 1,01) foi atingida após o tratamento da biomassa úmida a 60 °C, com 1,5 mL de DES em apenas 20 min seguido pelo acréscimo de EAE no mesmo vaso.pt_BR
dc.identifier.citationASEVEDO, Estefani Alves. Uso de solventes eutéticos profundos na recuperação de lipídeos e carotenóides da microalga dunaliella salina. 2021. 92f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/33320
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectDunaliella salinapt_BR
dc.subjectSolvente eutético profundopt_BR
dc.subjectCarotenóidespt_BR
dc.subjectLipídeospt_BR
dc.subjectMicroalgapt_BR
dc.titleUso de solventes eutéticos profundos na recuperação de lipídeos e carotenóides da microalga dunaliella salinapt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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