Compósitos cerâmica-polímero obtidos por impressão 3D aplicados na imobilização do fungo Aspergillus oryzae IPT-301 para a produção de frutooligossacarídeos

Abstract

O alto consumo de açúcares, bem como diversos outros alimentos de alto índice calórico, contribuem significativamente para o desenvolvimento e intensificação de problemas metabólicos, dentre os quais ganham destaque a obesidade, diabetes, hipertensão e problemas cardiovasculares. Diante disso, a indústria alimentícia notou a necessidade de implantar novos meios, mais viáveis, de produção de alimentos funcionais que sejam considerados mais saudáveis e menos agressivos à saúde humana. Os frutooligossacarídeos (FOS) se mostram como uma alternativa mais saudável e menos calórica aos açúcares tradicionalmente utilizados na dieta humana. Assim, o desenvolvimento de tecnologias que permitam a obtenção desses açúcares em larga escala torna-se de suma importância para a sociedade atual. Esta pesquisa investigou a produção de suportes porosos cerâmicos pela técnica de réplica; poliméricos e de compósitos cerâmicapolímero utilizando impressão 3D, e avaliou seu potencial de aplicação na imobilização do fungo Aspergillus oryzae IPT-301 para a produção de frutooligossacarídeos (FOS). A pesquisa se dividiu em duas etapas principais: a produção e caracterização dos suportes feitos de alumina, de polímeros (PLA, ABS e PETG) e de compósitos destes materiais (alumina-PLA, aluminaABS e alumina-PETG); e a avaliação de sua eficácia com base em sua capacidade de imobilização de biomassa catalítica e de sua respectiva atividade de transfrutosilação (ATs). A produção de FOS a partir desses biocatalisadores visa uma alternativa industrial sustentável e de baixo custo para a síntese de compostos funcionais em larga escala. Os resultados indicaram que suportes poliméricos puros, especialmente o PLA e o ABS, proporcionaram maiores ATs, enquanto materiais com alta carga de biomassa, como os compósitos com Al₂O₃, apresentaram menores valores de atividade. Esse comportamento foi atribuído à ocorrência de limitações difusionais, ou seja, à dificuldade de o substrato atravessar camadas densas de biomassa ou regiões de baixa porosidade no interior do suporte, dificultando o acesso do reagente às células ativas mais internas e comprometendo a eficiência catalítica do sistema como um todo. A pesquisa comprovou a viabilidade técnica da manufatura aditiva para o desenvolvimento de biocatalisadores customizados e de baixo custo, com forte potencial para aplicação industrial na produção sustentável de açúcares funcionais.