Produção e avaliação das propriedades antioxidantes de lipopeptídeos bacterianos

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dc.contributor.advisorRocha, Cristiani Baldo da
dc.contributor.authorBertoncini, Giovana Élika Silveira
dc.contributor.bancaSartori, Daniele
dc.coverage.extent95 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-10-31T20:33:48Z
dc.date.available2025-10-31T20:33:48Z
dc.date.issued2025-07-22
dc.description.abstractLipopeptídeos, metabólitos produzidos por espécies do gênero Bacillus, destacam-se por suas propriedades antioxidantes e seu potencial de aplicação nas indústrias alimentícia, cosmética e farmacêutica. A crescente demanda por antioxidantes naturais, em substituição aos sintéticos que podem representar riscos à saúde, ressalta a relevância de soluções biotecnológicas sustentáveis e renováveis. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo produzir, caracterizar e avaliar as propriedades antioxidantes de lipopeptídeos produzidos pela linhagem Bacillus sp. UELAsF1.483, e aplicar os lipopeptídeos em formulações filmogênicas. A linhagem foi cultivada em meio contendo glicose e ácido glutâmico, com 2% de inóculo, por até 96 horas, a 150 rpm e 37°C. A presença de biossurfactantes foi confirmada por meio de ensaios de índice de emulsificação e espalhamento de óleo. Os lipopeptídeos foram extraídos por precipitação ácida seguida de extração orgânica e submetidos às análises de suas características estruturais e ensaios de atividade antioxidante, e desenvolvimento de formulação filmogênica. Os resultados indicaram que o sobrenadante induziu dispersão na camada de óleo e formou emulsões estáveis com índices de emulsificação superiores a 50%, confirmando a presença de biossurfactantes com propriedades tensoativas e emulsificantes, especialmente após 72 de fermentação. A atividade antioxidante aumentou significativamente após 48 horas de cultivo, estabilizando entre 35–40% em 72 horas. Com base nesses resultados, o tempo de fermentação de 72 horas foi escolhido para os experimentos subsequentes. Nesse intervalo, a produção de biossurfactantes alcançou 0,45 g/L. A análises estruturais confirmou a presença de grupos funcionais típicos de lipopeptídeos, identificando tempos de retenção compatíveis com padrões descritos na literatura. O lipopeptídeo produzido foi denominado LP.F1483 e apresentou 47,26% de inibição de radicais DPPH, em baixas concentrações, além de apresentar atividade antioxidante total, equivalente ao Trolox, antioxidante de referência. Além disso, o lipopeptídeo LP.F1483 foi incorporado em filmes biodegradáveis à base de amido e gelatina, 0%, 2.5 mg, 5 mg e 25 mg/100g polímero. A solubilidade em água aumentou de forma dependente da concentração de LP.F1483, atingindo 56,97% nos filmes com maior teor do aditivo, o que evidencia a desestabilização da matriz polimérica e maior afinidade com a água. A análise por espectroscopia FT-IR confirmou a presença de interações típicas entre os componentes dos filmes e grupos funcionais relacionados ao lipopeptídeo. Por fim, a atividade antioxidante nos filmes foi observada apenas na formulação com 25 mg de LP.F1483, que apresentou 45,53% de inibição de radicais DPPH, demonstrando um efeito dose-dependente e o potencial desses materiais para uso como embalagens ativas ou cosméticos funcionais. Esses achados destacam o potencial de Bacillus sp. UELAsF1.483 como uma ferramenta biotecnológica promissora, contribuindo para o desenvolvimento de alternativas naturais aos antioxidantes sintéticos e abrindo novas perspectivas para inovações sustentáveis nas indústrias cosmética, alimentícia e farmacêutica.
dc.description.abstractother1Lipopeptides, metabolites produced by species of the genus Bacillus, stand out for their antioxidant properties and their potential for application in the food, cosmetic and pharmaceutical industries. The growing demand for natural antioxidants, to replace synthetic ones that can pose health risks, highlights the relevance of sustainable and renewable biotechnological solutions. In this context, this study aimed to produce, characterize and evaluate the antioxidant properties of lipopeptides produced by the Bacillus sp. UELAsF1.483 strain, and to apply the lipopeptides in film-forming formulations. The strain was cultivated in a medium containing glucose and glutamic acid, with 2% inoculum, for up to 96 hours, at 150 rpm and 37°C. The presence of biosurfactants was confirmed by emulsification index and oil spreading tests. The lipopeptides were extracted by acid precipitation followed by organic extraction and subjected to analysis of their structural characteristics and antioxidant activity tests, and development of a film-forming formulation. The results indicated that the supernatant induced dispersion in the oil layer and formed stable emulsions with emulsification indices higher than 50%, confirming the presence of biosurfactants with surfactant and emulsifying properties, especially after 72 hours of fermentation. The antioxidant activity increased significantly after 48 hours of cultivation, stabilizing between 35–40% at 72 hours. Based on these results, the fermentation time of 72 hours was chosen for the subsequent experiments. In this interval, the production of biosurfactants reached 0.45 g/L. Structural analysis confirmed the presence of functional groups typical of lipopeptides, identifying retention times compatible with standards described in the literature. The lipopeptide produced was named LP.F1483 and presented 47.26% inhibition of DPPH radicals at low concentrations, in addition to presenting total antioxidant activity, equivalent to Trolox, the reference antioxidant. Furthermore, the lipopeptide LP.F1483 was incorporated into biodegradable films based on starch and gelatin, 0%, 2.5 mg, 5 mg and 25 mg/100g polymer. The water solubility increased in a concentration-dependent manner of LP.F1483, reaching 56.97% in the films with higher additive content, which evidences the destabilization of the polymer matrix and greater affinity with water. The FT-IR spectroscopy analysis confirmed the presence of typical interactions between the components of the films and functional groups related to the lipopeptide. Finally, the antioxidant activity in the films was observed only in the formulation with 25 mg of LP.F1483, which presented 45.53% inhibition of DPPH radicals, demonstrating a dose-dependent effect and the potential of these materials for use as active packaging or functional cosmetics. These findings highlight the potential of Bacillus sp. UELAsF1.483 as a promising biotechnological tool, contributing to the development of natural alternatives to synthetic antioxidants and opening new perspectives for sustainable innovations in the cosmetic, food and pharmaceutical industries.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18977
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Bioquímica e Biotecnologia
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia
dc.subjectLipopeptídeos
dc.subjectDPPH
dc.subjectAntioxidante
dc.subjectFilme
dc.subjectAntioxidantes naturais
dc.subjectBiossurfactantes
dc.subjectFilmes biodegradáveis
dc.subjectEmbalagens ativas
dc.subjectBacillus sp
dc.subject.capesCiências Biológicas - Bioquímica
dc.subject.cnpqCiências Biológicas - Bioquímica
dc.subject.keywordsLipopeptides
dc.subject.keywordsDPPH
dc.subject.keywordsAntioxidant
dc.subject.keywordsFilms
dc.subject.keywordsNatural antioxidants
dc.subject.keywordsBiosurfactants
dc.subject.keywordsBiodegradable films
dc.subject.keywordsActive packaging
dc.subject.keywordsBacillus sp
dc.titleProdução e avaliação das propriedades antioxidantes de lipopeptídeos bacterianos
dc.title.alternativeProduction and evaluation of antioxidant properties of bacterial lipopeptides
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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