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Título: Estudo da biossorção de flavonoides do bagaço de uva em Saccharomyces cerevisiae
Título(s) alternativo(s): Biosorption study of phenolic compounds of grapevine in Saccharomyces cerevisiae
Autor(es): Oliveira, Ann Lou Mucharski Strafit de
Orientador(es): Haminiuk, Charles Windson Isidoro
Palavras-chave: Compostos bioativos
Leveduras
Adsorção
Vinho e vinificação
Flavonóides
Saccharomyces cerevisiae
Polifenóis
Tecnologia ambiental
Bioactive compounds
Yeast
Adsorption
Wine and wine making
Flavonoids
Saccharomyces cerevisiae
Polyphenols
Green technology
Data do documento: 26-Fev-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: OLIVEIRA, Anna Lou Mucharski Strafit de. Estudo da biossorção de flavonoides do bagaço de uva em Saccharomyces cerevisiae. 2018. 94 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
Resumo: Vinícolas e cervejarias produzem grande quantidade de resíduos agroindustriais que podem ser reaproveitados. Na produção de vinhos, os compostos fenólicos presentes nas uvas não são totalmente extraídos, sendo descartados junto com o bagaço. Já na indústria de cerveja, a levedura utilizada na fermentação, Saccharomyces cerevisiae, pode ser reaproveitada, porém parte de sua eficiência é perdida, o que gera grande quantidade de resíduo, sendo necessário repor o microrganismo para a continuidade do processo. Ambas industrias geram então, grandes volumes de resíduos, com alto potencial de reaproveitamento. Neste contexto, este estudo teve como objetivo avaliar a utilização da levedura Saccharomyces cerevisiae como substrato biossorvente para flavonoides extraídos do bagaço de uva das variedades Merlot e Tannat. O resíduo de levedura e o bagaço de uva foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV - EDS), onde foi possível verificar os danos celulares iniciais, sendo notório que após a biossorção as células se apresentaram inchadas e com pequenos grumos em sua superfície. Além da microscopia, utilizou-se de Espectroscopia no Infravermelho Médio com Refletância Total Atenuada (FTIR/ATR) para a caracterização e posterior comparação. Com o FTIR, foram identificados os principais grupos funcionais relacionados com a biossorção, como grupos carboxila, amino/hidroxila e amida. A concentração de flavonoides dos extratos hidroalcoólicos foi identificada via cromatografia líquida de alta eficiência com detector de arranjo de diodos (CLAE-DAD/UVVis). Para as análises de cromatografia, precedeu-se com a validação do método, onde foram avaliados 5 flavonoides, sendo os mesmos buscados nas amostras antes e após a biossorção, no entanto, a catequina foi o único flavonoide encontrado nas amostras, sendo que seu pico sofreu redução de 16% e 50% para as amostras Merlot e Tannat biossorvidas. Para a determinação de compostos fenólicos totais (CFT) utilizou-se do método de de Folin - Ciocalteu, enquanto que para a determinação dos flavonoides totais foi utilizada a metodologia baseada no reagente cloreto de alumínio. Para a variedade Merlot os flavonoides corresponderam a cerca de 24,5% dos CFT, enquanto que para a variedade Tannat, esse valor se aproxima de 42% do total de compostos fenólicos totais. Para os ensaios de biossorção, utilizou-se o tempo de equilíbrio de 4 horas, sendo aplicados os modelos cinéticos de Pseudo – segunda ordem e difusão intrapartícula. O primeiro modelo descreve que a taxa de sorção é proporcional ao número de sítios livres de ligação na superfície do material biossorvente, e o segundo considera que mais de um fator pode interferir na adsorção, resultando em adsorção de vários estágios. Com isso, os dados ajustaram-se melhor ao modelo de pseudo – segunda ordem, com coeficientes de determinação de 0,9968 e 0,9914 para as variedades Merlot e Tannat, respectivamente. Para a variedade Merlot obteve-se duplo ajuste para o modelo de difusão intrapartícula, indicando 2 principais estágios de biossorção. Já no estudo das isotermas, foram testados os modelos de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin – Radushkevich. Observou-se o melhor ajuste, bem como os parâmetros de cada isoterma. Com isso o modelo de melhor ajuste foi o de Dubinin – Raduschkevich, indicando que a levedura tem alta porosidade, sendo a adsorção de caráter físico, ou seja, ocorrendo principalmente por interações de van der Waals. Com a digestão in vitro avaliou-se a degradabilidade dos flavonoides biossorvidos na levedura. Na etapa gástrica observou-se a diminuição da concentração de flavonoides, fato que pode ter relação com as condições químicas do meio, já na etapa intestinal o pH básico pode modificar os compostos, gerando novas moléculas, com diferentes atividades biológicas. Assim, a levedura é um meio interessante para incorporação de flavonoides, já que ela é capaz de protege-los durante a etapa gástrica e entregá-los na fase intestinal, onde serão absorvidos.
Abstract: Wineries and Breweries produce large amount of agro-industrial wastes which can be reused. In the production of wines, the phenolic compounds present in grapes are not fully extracted, being discarded with pomace. In the production of beer, the yeast used in fermentation, Saccharomyces cerevisiae, can be reused, but part of your efficiency is lost, being necessary the replacement of the yeast during the process. Both industries generate, therefore, large amounts of waste, with high potential of reutilization. In this context, this study aimed to evaluate the use of yeast Saccharomyces cerevisiae as a biosorbent substrate for flavonoids extracted from the grape pomace of the varieties Merlot and Tannat. The yeast residue and the grape pomace were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) where it was possible to verify the initial cell damage, being notorious after biosorption cells showed swollen and with small lumps in the surface area. In addition, the Medium Infrared Spectroscopy with Attenuated Total Reflectance (MIR/ATR) was used for the characterization and comparison of the samples. With spectroscopy analysis, the main functional groups were identified related to the biosorption, as groups, carboxyl and hydroxyl amino/amide. The phenolic content of hydroalcoholic extracts was identified via High-Performance Liquid Chromatography with diode array detector (HPLC-DAD). For the analysis of chromatography, preceded with the validation of the method, where they were assessed 5 flavonoids, and the same searched in the samples before and after the biosorption. However, the catechin was the only flavonoid found in the samples, with your peak reduced 16% and 50% for samples Merlot e Tannat biossorved. For the determination of total phenolic compounds (TPC), the method of the Folin-Ciocalteu reagent was used, while for the determination of flavonoids the methodology based in the aluminium chloride reagent was applied. For the Merlot variety, the flavonoids corresponded to about 24.5% of the CFT, while for the Tannat variety, this value approached 42% of the total phenolic compounds. For the biosorption assays, the equilibrium time was 4 hours, being applied the kinetic models of Pseudo - second order and intraparticle diffusion. The first model describes that the sorption rate is proportional to the number of free binding sites on the surface of the biosorbent material, and the second one considers that more than one factor can interfere with the adsorption, resulting in adsorption of several stages. Thus, the data were better fitted to the pseudo-second order model, with determination coefficients of 0.9968 and 0.9914 for the varieties Merlot and Tannat, respectively. The Merlot variety showed a double fit curve for the intraparticle diffusion model, indicating 2 main stages of biosorption. In the study of the isotherms, the Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin - Radushkevich models were tested. The best model fit, as well as the parameter of each isotherm, were analysed. The Dubinin – Raduschkevich model showed the best fit for the two varieties tested. This model indicates a yeast with high porosity, being an adsorption of physical character, that is, occurring mainly by interactions of van Waals. In vitro digestion was evaluated for the degradability of the biosorbent flavonoids in yeast. In the gastric stage, the concentration of flavonoids decreased, which may be related to the chemical conditions gastric environment, in intestinal step the pH basic can change the compounds, generating new molecules with different biological activities. Thus, the yeast is interesting for incorporation of flavonoids, since she is able to protect them during the gastric phase and deliver them in the intestinal phase, where they will be absorbed.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4273
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