Development of characterization process of rhamnolipids: exploring the effects of hydrophilic and hydrophobic balance in its composition for use in cosmetic industry

• Grant number: 16/13925-0
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: June 01, 2016
• End date: February 28, 2017
• Field of knowledge: Biological Sciences - Microbiology - Biology and Physiology of Microorganisms
• Principal Investigator: Juliana Santos Nakayama
• Grantee: Juliana Santos Nakayama
• Company: DC Química, Representação e Comércio de Produtos Químicos Ltda
• Associated research grant: 15/13883-3 - Development of characterization process of rhamnolipids: exploring the effects of hydrophilic and hydrophobic balance in its composition for use in cosmetic industry, AP.PIPE

Abstract

Ramnolipídios (RLs) são biossurfactantes produzidos por algumas bactérias, principalmente Pseudomonas aeruginosa. Sua estrutura glicolipídica consiste de uma ou duas moléculas de ramnose em combinação com ácidos hidroxialifáticos (3-hidroxiácidos ou 3-HAs). A presença de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos na mesma molécula faz com que esses compostos apresentem propriedades emulsificantes e tensoativas interessantes, tornando-os adequados para uma ampla gama de aplicações. Estas associadas a uma maior aceitação ecológica, menor toxicidade e maior biodegradabilidade, tornam os RLs muito atrativos para a indústria química, alimentícia, farmacêutica e, principalmente, a cosmética. A indústria cosmética usa grandes quantidades de surfactantes para uma variedade de produtos, incluindo antiácidos, corantes capilares, desodorantes, esmalte, batom, sombra, rímel, produtos de limpeza de próteses, preservativos lubrificados, produtos para bebê e produtos depilatórios. Apesar das vantagens apresentadas, o custo elevado de produção associado à baixa produtividade e ao uso de matérias-primas caras tem dificultado o estabelecimento desses compostos no mercado. Para facilitar o desenvolvimento industrial da produção de RLs, o uso de fontes alternativas de nutrientes, como resíduos agroindustriais e urbanos, tem se mostrado uma estratégia importante. Faltam, no entanto, trabalhos que estabeleçam de forma eficiente um processo de produção controlada de RLs de composição variável, principalmente no que diz respeito à avaliação do balanço entre as porções hidrofílicas e hidrofóbicas da molécula, uma vez que as propriedades desses biossurfactantes estão diretamente relacionadas a esse balanço. Nesse contexto, o objetivo deste projeto é estabelecer um ou mais processos de produção de ramnolipídios para gerar diferentes composições de biossurfactantes, almejando aplicação cosmética. Para isso, busca-se padronizar as condições de cultivo e compreender melhor o funcionamento do metabolismo do micro-organismo alvo, visando alcançar maiores rendimentos e produtividade. Propõe-se, portanto, avaliar a produção de RLs por linhagem isolada de Pseudomonas a partir de fontes óleos vegetais, com foco na incorporação de quantidades maiores de 3-HAs contendo insaturações a fim de permitir modificações químicas após a biossíntese, além de caracterizar as moléculas obtidas e suas propriedades. Este projeto será desenvolvido em parceria com o Laboratório de Bioprodutos, localizado no Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo (USP), o qual conta com uma equipe de pesquisadores experientes na área de metabolismo microbiano e produção de bioprodutos, além de apresentarem resultados promissores de produção de RLs por isolados de Pseudomonas spp. a partir de uma gama de substratos. Tomando como base esses resultados, ensaios serão conduzidos em biorreatores com a finalidade de gerar informações acerca do metabolismo da linhagem alvo a partir da quantificação de substratos, produtos e subprodutos do metabolismo. Essas informações, associadas à análise de fluxos metabólicos serão essenciais para controlar a composição dos RLs, além de permitir sua síntese sob medida, ao relacionar os caminhos metabólicos com as matérias primas fornecidas e indicar aqueles que conduziriam a uma maior eficiência na produção desses compostos. Paralelamente, serão realizados testes de possíveis aplicações na área cosmética do produto obtido. (AU)