Produção de vanilina natural a partir de biotransformação de isoeugenol por microrganismos

• Processo: 21/01696-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Fernando César Barbosa
• Beneficiário: Aline Araujo Politano
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Vinculado ao auxílio: 20/00372-9 - Produção de vanilina natural a partir de biotransformação de isoeugenol por microrganismos, AP.PIPE
• Assunto(s): Biotransformação Bioprocessos Extratos vegetais Vanilla
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biotransformação | Isoeugenol | Natural | Vanilina | Bioprocessos

Resumo

Vanilina é o principal componente do extrato de vanila (baunilha), um dos sabores mais bem aceitos e utilizados em todo mundo. Entretanto, menos de 1% desse montante é oriundo de fontes naturais. A crescente demanda por bioprocessos ecologicamente corretos e uma exigência dos consumidores e empresas por produtos naturais tem aumentado o interesse por rotas alternativas de produção de vanilina natural. O mercado mundial de vanilina tem uma demanda de mais de 20 mil toneladas e uma expectativa de taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 8,3% até 2024. Atendidas as expectativas de crescimento, o mercado de Bio-Vanilina tende a movimentar cerca de 495 milhões de dólares até 2024, pelo consumo em 3 principais setores: indústria alimentícia, cosmética e farmacêutica. Em 2015, Nestlé e General Mills anunciaram planos de utilizar apenas ingredientes naturais em suas linhas de produção em até 5 anos. Apesar de o ácido ferúlico ser o substrato mais bem explorado para a produção de vanilina natural, a sua extração da parede celular de plantas de maneira natural tem tornado o processo custoso e desafiador, além de possuir um baixo rendimento teórico molar máximo (72%). Por outro lado, o uso de isoeugenol, um fenilpropeno presente no óleo essencial da árvore do cravo, quatro vezes mais barato que o ácido ferúlico e com um rendimento molar teórico máximo de 92%, surge como um substrato alternativo para a produção de vanilina natural. Em prova de conceito realizada com bactéria isolada de solo nacional, a Biotimize conseguiu comprovar a produção vanilina a partir de isoeugenol. Diante disso, o presente projeto tem por objetivo otimizar o processo biotecnológico para produção de vanilina natural a partir da biotransformação do isoeugenol. Para tal, a Biotimize irá realizar estudo de mercado para compreender as expectativas dos possíveis clientes e, com esses resultados, avaliar a capacidade de crescimento e produção das potenciais cepas produtoras de vanilina em altas concentrações de isoeugenol; selecionar o sistema de produção, bem como a concentração de isoeugenol, concentração celular inicial e temperatura para a otimização da produção de vanilina; e desenvolver um processo de purificação da vanilina natural. A Biotimize espera alcançar uma taxa de conversão de isoeugenol em vanilina de pelo menos 60% com um rendimento na purificação de pelo menos 80% após o desenvolvimento do projeto. Atingindo os resultados esperados, a Biotimize almeja construir sua planta piloto e escalonar sua produção para 50 L de cultivo, de modo a produzir uma tonelada de vanilina natural em 2024 e atingir uma parcela do mercado nacional de 3.5%, com um faturamento líquido de mais de 2 milhões de reais. Atingida essa fase, a Biotimize almeja construir sua planta industrial.