Otimização do processo de rompimento celular por congelamento e descongelamento da biomassa de Arthrospira SP para extração de ficocianina

Abstract

Resumo: A ficocianina é um pigmento acessório presente nas cianobactérias que apresenta diversas atividades biológicas, como a ação anti-inflamatória, antiviral, antioxidante, além de ter aplicação como corantes naturais nas indústrias farmacêuticas, alimentícias e de produtos cosméticos. Por se tratar de uma substância intracelular, é necessário o rompimento celular para sua extração. O método de congelamento/descongelamento, segundo a literatura, é o processo mais adequado para a extração de ficocianina, mas não há padronização sobre os parâmetros que possam interferir na extração do biopigmento. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência de diversos parâmetros no processo de rompimento celular por congelamento/descongelamento da biomassa de Arthrospira sp. para extração de ficocianina e otimização do processo para a aplicação industrial. Primeiramente, foi realizado o screening one-at-a-time dos parâmetros que pudessem interferir na extração de ficocianina tais como tempo e temperatura de congelamento, descongelamento e incubação, além de concentrações e pH da solução tampão. Em seguida, foi realizado o planejamento fatorial completo, verificando que apenas as variáveis concentração de solução tampão, pH da solução tampão e tempo descongelado têm interferência significativa no processo de congelamento/descongelamento para extração de ficocianina. A partir destes resultados, foi realizado o experimento otimizado utilizando solução tampão fosfato de sódio 0,1M com pH 6,4, congelamento por 4 horas e descongelamento por 16 horas, obtendo um teor de ficocianina de 84,62 mg.g-¹ utilizando apenas um ciclo de congelamento/descongelamento, valor superior aos encontrados na literatura, e verificou-se também que a relação proporção de biomassa com o solvente de extração, o tem relevância no processo, sendo que quanto maior a concentração de biomassa, menor o teor de ficocianina extraído em um único passo.

Abstract: Phycocyanin is an accessory pigment present in cyanobacteria that presents several biological activities, such as anti-inflammatory, antiviral, and antioxidant, as well as application as natural dye in the food, drug and cosmetic industries. Because it is an intracellular substance, it is necessary to apply a cellular disruption step for proper extraction. The freezing / thawing method, according to the literature, is the most appropriate process for the extraction of phycocyanin, but there is no consensus regarding the parameters that could interfere in the extraction of the biopigment. Therefore, the present work has the objective of evaluating the influence of several parameters on the process of freezing / thawing of the biomass of Arthrospira sp. for extraction of phycocyanin, and the process optimization for industrial application. The first step was a one-at-a-time screening of the parameters that could interfere with phycocyanin extraction, such as: time and temperatures of freezing, thawing and incubation, and concentrations and pH of the buffer solution. Afterwards, a complete factorial design was carried out, showing that only the variables: buffer concentration, buffer pH and thawing time have significant influence in the freeze / thaw process for the extraction of phycocyanin. Following these findings, an optimized-condition experiment was carried out using 0.1M sodium phosphate buffer solution with pH 6.4, freezing for 4 hours and thawing for 16 hours, giving a phycocyanin content of 84.62 mg.g-¹ using only one freeze / thaw cycle. This value is higher than those reported in the literature. It was also verified that the biomass proportion to the extraction solvent has relevance in the process, and the higher the biomass concentration, the lower the phycocyanin content extracted in one step.