Valorization of yeast-based mannans as sources of bioactive ingredients for nutraceutical applications

Tese do aluno

Resumo

A Amyris, Inc. é uma empresa dedicada a biologia sintética que procura minimizar o impacto ambiental dos processos industriais. Assim, este trabalho foca-se na valorização de subprodutos da levedura, especialmente Saccharomyces cerevisiae, para obtenção de compostos bioativos como mananas e oligossacarídeos de mananas (MOS), para diversas aplicações nas indústrias alimentares (humana e animal) e de produtos nutracêuticos. Diferentes processos de extração (físico, químico e enzimático) foram explorados para a extração de mananas da biomassa de levedura, e os produtos finais foram caracterizados quanto às suas propriedades estruturais, físico-químicas e biológicas. A hidrólise enzimática apresentou o maior rendimento de sólidos, apesar de ser o processo mais dispendioso. A hidrólise alcalina com 0.25 M de hidróxido de sódio resultou num maior rendimento de mananas, mas apresentou problemas de contaminação de sais. A hidrólise térmica com água foi selecionada como o método preferencial devido ao alto teor de mananas obtido e aos custos mínimos associados. O passo seguinte visou a produção de MOS a partir das mananas extraídas utilizando duas metodologias: produção hidrotérmica em reator Parr (MOS Parr) e hidrólise com ácido fosfórico (MOS H3PO4). Além da caracterização estrutural e físico-química, os MOS produzidos foram avaliados quanto ao seu potencial biológico. Entre as propriedades anteriores, o extrato hidrotérmico apresentou populações de oligómeros com maior peso molecular. Ambos os extratos foram submetidos a uma simulação da digestão gastrointestinal, e suas respostas imunomoduladoras foram avaliadas. Além de não apresentarem propriedades anti-inflamatórias, os extratos atuaram como imunoestimulantes ao aumentar os níveis de expressão da interleucina 6 (IL-6), uma citocina pleiotrópica que desempenha um papel central na resposta imunológica. Quanto às suas potenciais aplicações, os extratos de MOS foram avaliados quanto à sua capacidade de inibir a adesão da Escherichia coli uropatogénica (UPEC) às células da bexiga, com o objetivo de prevenir infeções do trato urinário (ITUs). Ambos os extratos de MOS foram avaliados em ensaios de profilaxia e competição, mostrando uma inibição significativa da UPEC no ensaio de competição (MOS H3PO4 89,6 ± 1,4% e MOS Parr 79,8 ± 1,1%) quando comparados com a D-manose, uma das referências comerciais mais utilizadas em terapias não-antibióticas contra a UPEC. Além disso, os extratos mostraram potencial para serem utilizados no controlo da candidíase vulvovaginal (CVV). Quando em fluido vaginal simulado (FVS), e embora tenha sido observada uma pequena diminuição no crescimento de Candida albicans apenas nos ensaios profiláticos, ambos os extratos promoveram o crescimento de lactobacilos (um aumento de 4 ciclos logarítmicos na viabilidade celular). Ademais, estudos de competição in vitro demonstraram que o extrato MOS Parr, em combinação com Lactobacillus crispatus, inibiu a adesão de C. albicans às células vaginais (redução da adesão de ~69%), enquanto a avaliação profilática revelou que ambos os extratos, em sinergia com a população de L. crispatus, preveniram efetivamente a adesão de C. albicans (redução da adesão de ~56% e ~60% para MOS H3PO4 e MOS Parr, respetivamente). Adicionalmente, a modificação química de mananas por carboximetilação foi investigada para aumentar o seu potencial biológico. A carboximetilação afetou a composição, aparência física e capacidade antioxidante das mananas, e as mananas modificadas demonstraram maior eficácia na inibição do crescimento de bactérias e fungos patogênicos, nomeadamente UPEC e C. albicans. No geral, esta dissertação contribui para o objetivo mais amplo de valorizar os subprodutos da levedura e aproveitar seus compostos bioativos para aplicações nas indústrias alimentares e indústria nutracêutica, enquanto fornece as bases para o desenvolvimento de suplementos de mananas e MOS para a gestão de desafios específicos relacionados à UPEC e C. albicans.
Data do prémio21 dez. 2023
Idioma originalEnglish
Instituição de premiação
  • Universidade Católica Portuguesa
PromotoresFundação para a Ciência e a Tecnologia & PDR2020/FEDER
SupervisorAna Carvalho (Supervisor), Joana Raquel de Oliveira Durão (Co-Orientador) & Carla F. Pereira (Co-Orientador)

Keywords

  • Extração de mananas
  • Extratos de oligossacarídeos de mananas (MOS)
  • Caracterização
  • Inibição da adesão de uropatogénicos
  • Carboximetilação de mananas

Designação

  • Doutoramento em Biotecnologia

Citação

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