Desenvolvimento de biofilme de celulose bacteriana enriquecido com compostos bioativos de origem vegetal e colágeno hidrolisado

Abstract

Resumo: A celulose bacteriana (CB) é um polissacarídeo extracelular, produzido por células bacterianas, que se forma como película na interface ar/meio de cultura. Apresenta características como alta capacidade de absorção de água, alta cristalinidade, biocompatibilidade e biodegradabilidade. A CB é comumente empregada em curativos para feridas, tratamentos de queimadura e regeneração de tecidos, no entanto, a CB pura não possui propriedades bioativas. Desse modo, este estudo teve como objetivo caracterizar as propriedades bioativas, estruturais e mecânicas da celulose bacteriana (CB) produzida por Gluconacetobacter xylinus em meio de cultura enriquecido com compostos bioativos do chá verde (CV) e uma mistura ternária (MT) de chá branco, chá de Hibiscus, e bagaço de uva (delineamento simplex-centroide). No meio de cultura MT, foi adicionado colágeno hidrolisado. O perfil cromatográfico exibiu a presença de compostos bioativos nos meios de cultura enriquecidos. Além de demonstrar que após o processo de fermentação houve uma metabolização dos bioativos pela G. xylinus e uma biossorção desses bioativos pela CB. As membranas CB apresentaram altas concentrações de compostos fenólicos (879,7 e 1312,8 mg equivalentes de ácido gálico por litro), flavonoides (26,4 e 29,2 mg equivalentes de catequina por litro) e atividade antioxidante (973,3 e 575,9 mmol equivalentes de Trolox por grama) de CV e MT, respectivamente. A microscopia eletrônica de varredura mostrou que as membranas CB possuíam uma rede nanodimensional de microfibrilas e, com a adição de colágeno hidrolisado na MT, essas estruturas tornaram-se mais espessas e com melhores propriedades mecânicas. Além disso, as membranas CB dos meios CV e MT exibiram inibição significativa contra Escherichia coli e Staphylococcus aureus. Assim, este trabalho confirma que o enriquecimento do meio de cultura com compostos bioativos resulta na formação de CB em menor tempo e com características antioxidantes e antimicrobianas. Palavras-chave: Celulose bacteriana, Fenólicos, Flavonoides, Colágeno hidrolisado, Atividade antioxidante, Atividade antimicrobiana.

Abstract: Bacterial cellulose (CB) is an extracellular polysaccharide, produced by bacterial cells, which forms as a film at the air interface/culture medium. It features characteristics such as high water absorption capacity, high crystallinity, biocompatibility and biodegradability. CB is commonly used in dressings for wounds, burn treatments and tissue regeneration, however, pure CB does not have bioactive properties. Thus, this study was intended to characterize the bioactive, structural and mechanical properties of bacterial cellulose (CB) produced by Gluconacetobacter xylinus in culture media enriched with bioactive compounds from green tea (CV) and a ternary mixture (MT) of white tea, Hibiscus and grape pomace (simplex centroid design). In the MT culture medium hydrolyzed collagen was added. The chromatographic profile exhibited the presence of bioactive compounds in the enriched culture media. Besides demonstrating that after the fermentation process there was a metabolization of the bioactive by G. xylinus and a biosorption of these bioactive by CB. The CB membranes had high concentrations of phenolic compounds (879.7 and 1312.8 mg gallic acid equivalent per liter), flavonoids (26.4 and 29.2 mg catechin equivalent per liter) and antioxidant activity (973.3 and 575.9 mmol Trolox equivalent per gram) from CV and MT, respectively. The scanning electron microscopy showed that the CB membranes had a nanodimensional network of microfibrils, and with the addition of hydrolyzed collagen in the MT, these structures became thicker and had better mechanical properties. In addition, the CB membranes from the CV and MT media exhibited significant inhibition against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Thus, this work confirms that the enrichment of the culture medium with bioactive compounds results in the formation of CB in a shorter time with antioxidant and antimicrobial characteristics. Key-words: Bacterial cellulose, Phenolic, flavonoids, Hydrolyzed collagen, Antioxidant activity, Antimicrobial activity.