Recuperação e nanoencapsulamento de compostos bioativos do resíduo de processamento de siri-azul (Callinectes sapidus)

Abstract

O processamento de crustáceos produz uma grande porção de resíduos que, em geral, é subvalorizado ou descartado indevidamente, causando problemas socioambientais. Este resíduo possui alguns compostos químicos com propriedades técnicas e atividades biológicas. O siri-azul (Callinectes sapidus) é um crustáceo que pode ser encontrado em grande parte do litoral brasileiro, mas o seu processamento e o descarte do seu resíduo são pouco documentados, já que a sua captura é realizada predominantemente por pesca extrativa artesanal. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o aproveitamento do resíduo de processamento de siri-azul na obtenção de compostos bioativos, avaliando diferentes técnicas de extração, caracterização e encapsulamento destes materiais. Inicialmente, a partir do resíduo de siri-azul, foram obtidos hidrolisados proteicos por hidrólise enzimática, uma tecnologia alternativa à tradicional hidrólise proteica química, técnica que causa a degradação dos aminoácidos. A utilização de enzimas no processo de hidrólise mostrou-se eficiente na obtenção de hidrolisados proteicos e extrato rico em carotenoides e não alterou significativamente a estrutura da quitina formada comparada à técnica convencional. A recuperação de astaxantina, principal carotenoide encontrado no resíduo de siri-azul, foi avaliada por diferentes técnicas. Técnicas convencionais foram aplicadas na recuperação a baixa pressão, utilizando solventes orgânicos, e extração supercrítica (ESC) nas condições de 313,15 K e 333,15 K de temperatura e pressões de 10, 20 e 30 MPa, empregando CO2 puro como solvente. Como modificadores do CO2 foram utilizados etanol (2%, 4% e 6%, m/m), acetona (4%, m/m) e acetona:etanol (50:50) a 4% (m/m). Os extratos ricos em astaxantina obtidos foram avaliados quanto ao rendimento global de extração, concentração de astaxantina e atividade antioxidante. As extrações a baixa pressão com o uso do solvente etanol apresentaram os melhores rendimentos, mas a atividade antioxidante foi maior em extratos obtidos com a acetona. Apesar dos extratos obtidos com ESC apresentarem baixos rendimentos, a utilização de acetona a 4% como modificador de CO2 resultou em extratos com alta atividade antioxidante, indicando que esta técnica é viável na obtenção de extratos concentrados com potencial biológico. A recuperação dos carotenoides por diferentes técnicas também não causou alterações significativas na estrutura da quitina recuperada após o processo de despigmentação (recuperação de astaxantina). Por fim, foi realizado o nanoencapsulamento de extrato rico em astaxantina em matriz polimérica de quitosana, ambos recuperados do resíduo de siri-azul. As nanocápsulas formadas apresentaram tamanho médio entre 209 e 284 nm e obteve-se uma eficiência de encapsulamento de aproximadamente 99%. Foram realizados ensaios de citotoxicidade em células saudáveis (MDCK) do extrato obtido com a técnica de Soxhlet com acetona:etanol (50:50) e das nanocápsulas. O extrato do resíduo de siri-azul apresentou toxicidade às células a partir da concentração de 0,20 mg/mL, entretanto não houve diminuição na viabilidade celular na presença das nanocápsulas nas concentrações avaliadas.

Abstract : Crustaceans processing generates waste which is generally undervalued or discarded unduly, causing socio-environmental problems. This residue has some chemical compounds with technical properties and biological activities. Blue crab (Callinectes sapidus) is a crustacean found in most of the Brazilian coast, but its processing and disposal of its residue are scarcely documented, since its capture is carried out predominantly by artisanal extractive fishing. Therefore, the objective of this study is to evaluate the use of blue-crab processing waste to obtain bioactive compounds, evaluating different techniques for extracting, characterizing and encapsulating these materials. Initially, were obtained protein hydrolysates by enzymatic hydrolysis, from blue crab waste, an alternative technology to traditional chemical protein hydrolysis, which causes amino acids degradation. Use of enzymes in the hydrolysis process was efficient in obtaining protein hydrolysates and astaxanthin- rich extract and did not change significantly the obtained chitin structure compared to the conventional technique. Astaxanthin recovery from blue crab waste was evaluated by different techniques. Conventional low pressure recovery techniques using organic solvents and supercritical extraction (ESC) under conditions of 313.15 K and 333.15 K temperature and pressures of 10, 20 and 30 MPa using CO2 as solvent. Ethanol (2%, 4% and 6%, w/w), acetone (4%, w/w) and acetone:ethanol (50:50) at 4% (w/w) were used as CO2 modifiers. Astaxanthin-rich extract obtained were evaluated through the overall extraction yield, astaxanthin amount and antioxidant activity. Conventional extractions using ethanol as solvent presented the best yields, but the antioxidant activity was higher in extracts obtained with acetone. Although the extracts obtained with ESC showed low yields, use of 4% acetone as CO2 modifier resulted in extracts with high antioxidant activity, indicating that the technique is feasible in obtaining concentrated extracts with biological potential. Astaxanthin recovery by different techniques did not significantly influence in the chitin structure recovered after the depigmentation process. Finally, astaxanthin-rich extract nanoencapsulation was carried out in a chitosan polymer matrix, both recovered from blue crab waste. Nanocapsules obtained had an average size between 209 and 284 nm and an encapsulation efficiency of approximately 99%. Cytotoxicity assays were performed in healthy cells (MDCK) with extract obtained by Soxhlet method with acetone:ethanol (50:50 v/v) and the nanocapsules. Blue crab waste extract presented toxicity to the cells in concentration of 0.20 mg/mL, however there was no decrease in cell viability in the presence of nanocapsules at the concentrations evaluated.