Orientador: Gláucia Maria Pastore

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: A biotransformação de carotenóides é um campo de crescente interesse para a indústria de aromas, uma vez que podem ser obtidos compostos considerados como ¿naturais¿, de grande aplicabilidade industrial e que podem apresentar, em muitos casos, propriedades biológicas interessantes. Desta...

Resumo: A biotransformação de carotenóides é um campo de crescente interesse para a indústria de aromas, uma vez que podem ser obtidos compostos considerados como ¿naturais¿, de grande aplicabilidade industrial e que podem apresentar, em muitos casos, propriedades biológicas interessantes. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi efetuar um estudo de biotransformação de carotenóides seguida de uma otimização do processo, avaliar o uso de sub-produtos industriais para barateamento do processo, realizar a biotransformação de outros substratos terpênicos para formação de compostos voláteis e por fim, estudar as propriedades biológicas dos produtos voláteis derivados de carotenóides. O capítulo 1 apresenta uma revisão bilbiográfica sobre bio-oxidação de terpenos, focando especialmente no uso monoterpenos e b-caroteno como substrato. O capítulo 2 trata do isolamento de micro-organismos a partir de fontes naturais ricas em b-caroteno. Das mais de 400 linhagens avaliadas, cerca de 60 apresentaram um potencial para biotransformação de carotenóides, evidenciado por um halo de degradação característico formado ao redor da colônia inoculada em uma placa contendo b-caroteno. Em seguida, a técnica de microextração em fase sólida (SPME) foi usada para extração e concentração dos compostos voláteis formados na biotransformação pelas linhagens selecionadas, e os compostos foram identificados por CG-DIC e CG-EM. O estudo das variáveis envolvidas no processo de biotransformação de b-caroteno pela linhagem LB398APD é reportada no Capítulo 3. Para isso, um Placket-Burman (PB16) foi realizado inicialmente para seleção de variáveis, e seguindo o processo de planejamento experimental, um fatorial 22 com os parâmetros significativos do PB foi realizado. Em posse dos resultados da otimização, o Capítulo 4 retrata o uso de meios alternativos para o desenvolvimento de biomassa pela linhagem LB398APD. O micro-organismo possuiu um desenvolvimento em meio manipueira superior ao meio convencional, com condições ótimas do sistema alcançadas usando 60 % de manipueira, 30 °C e 300 rpm (produção de biomassa em 24h = 4,6g.L-1). Entretanto, quando glicerol foi usado como fonte de carbono, o desenvolvimento de biomassa não foi obtido com sucesso. Além dos ensaios usando b-caroteno como substrato, outros terpenos também foram avaliados com algumas linhagens fúngicas isoladas, e essa biotransformação é reportada no Capítulo 5. Carvona e carveol foram obtidos quando o limoneno foi usado como única fonte de carbono, e o uso de Paecilomyces sp. parece ser a primeira vez onde esse micro-organismo é reportado na literatura para ensaios e biotransformação. Por fim, o Capítulo 6 trata de alguns estudos ¿in vitro¿ com compostos de aromas derivados de carotenóides. Os resultados alcançados geram a possibilidade para esses compostos seres utilizados industrialmente como ¿aromas funcionais¿, pois apresentaram resultados extremamente interessantes quando esses terpenos foram usados em 12 células tumorais, representando resultados muitas vezes superiores ao controle positivo (doxorrubicina)

Abstract: The biotransformation of carotenoids is a field of growing interest to the flavor industry, once the compounds obtained can be labeled as "natural", with high industrial applicability and that may present, in many cases, interesting biological properties. Chapter 1 reviews a variety of...

Abstract: The biotransformation of carotenoids is a field of growing interest to the flavor industry, once the compounds obtained can be labeled as "natural", with high industrial applicability and that may present, in many cases, interesting biological properties. Chapter 1 reviews a variety of techniques developed till the present days for the oxidation of terpenes, especially monoterpenes and ß-carotene, to volatile compounds. In sequence, Chapter 2 deals with the screening of microorganisms from natural sources rich in ß-carotene. Among more than 400 strains evaluated, 60 exhibited a potential for biotransformation of carotenoids, as evidenced by a characteristic degradation halo formed around the colonies inoculated on a plate containing ß-carotene. Afterwards, the solid phase microextraction technique (SPME) was used to extrain and concontrate the aroma compounds produced by the selected strains, and the analysis were conduced by GC-FID and GC-MS. The study of the variables involved in the biotransformation of ß- carotene by the LB398APD strain is reported in Chapter 3. For this, a Placket-Burman (PB16) was initially performed for the screening of the variables, and following the experimental design process, a 22 factor with the significant parameters selected in the PB was performed. In sequence, Chapter 4 shows the use of alternative culture media for the biomass development by the LB398APD strain. The microorganism demonstrated a development in the cassava wastewater media higher than in the conventional media, and the optimum system conditions were achieved by using 60 % of cassava wastewater, 30 °C and 300 rpm (biomass production in 24 hours = 4.6 gL-1). In addition to the tests using ß-carotene as substrate, other terpenes were also tested with some fungal strains, and this biotransformation is reported in Chapter 5. Carvone and carveol were obtained when limonene was used as the sole carbon source. The use of Paecilomyces sp. seems to be the first report in literature for biotransformation assays. Finally, Chapter 6 deals with some in vitro studies with carotenoids derived aroma compounds. The promising results create the possibility for such compounds to be used as "functional flavors"