Bioconversão de subprodutos agroindustriais por Favolus brasiliensis em cultivo submerso: potencial antioxidante, antitirosinase e fotoprotetor

Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Ana Paula Bandeira Gobo
Orientador: Juliana Silveira do Valle
Defendido em: 12/06/2026

Resumo

A crescente demanda por soluções sustentáveis e a valorização de resíduos agroindustriais impulsionam a pesquisa em biotecnologia, especialmente na conversão mediada por microrganismos. Os basidiomicetos, como Favolus brasiliensis, destacam-se por sua versatilidade metabólica e pela capacidade de produzir metabólitos secundários com potencial bioativo. Embora seja tradicionalmente conhecida por seu consumo alimentar em algumas culturas, ainda são escassos os estudos sobre a espécie. Neste contexto, a fermentação submersa surge como uma estratégia promissora para o cultivo de micélio, oferecendo um ambiente controlado que otimiza a produção de biomassa e de metabólitos de interesse, superando as limitações do cultivo de corpos de frutificação. Além disso, a utilização de subprodutos agroindustriais, como o melaço de cana-de-açúcar (MC) e a polpa cítrica peletizada (PCP), representa uma alternativa sustentável para o aproveitamento de resíduos abundantes da agroindústria brasileira e alinha-se aos princípios da economia circular, transformando esses resíduos em insumos biotecnológicos valiosos. O melaço, subproduto da indústria sucroalcooleira, é rico em açúcares fermentescíveis, enquanto a polpa cítrica, resíduo da indústria de sucos, contém compostos orgânicos como óleos essenciais e polissacarídeos. Dessa forma, a composição nutricional desses substratos pode influenciar a biossíntese de metabólitos produzidos pelo fungo. Este estudo investigou o potencial bioativo do micélio de F. brasiliensis cultivado por fermentação submersa em meios suplementados com MC e com extrato de polpa cítrica peletizada (EPCP), avaliando a influência desses substratos sobre a produção de biomassa, as atividades antioxidante, fotoprotetora e inibição enzimática dos extratos. O micélio foi cultivado em meio líquido contendo nutrientes essências em concentrações definidas, suplementado com MC ou EPCP, em comparação ao controle com glicose. A biomassa micelial obtida foi seca, triturada e utilizada na produção de extratos miceliais com etanol a 80%. Após a evaporação do solvente, os extratos foram utilizados na determinação de fenóis e flavonoides totais, na avaliação da atividade antioxidante pelos métodos de sequestro de radicais livres, 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH•), 2,2'-azino-bis (3-etilbenzotiazolina-6-sulfonato) (ABTS•⁺) e pelo método de poder antioxidante redutor de íon férrico (FRAP), na determinação da capacidade de inibição enzimática (tirosinase, acetilcolinesterase (AChE) e α-glicosidase) e na determinação do fator de proteção solar (FPS) e da razão UVA/UVB. O resíduo agroindustrial empregado no meio de cultivo afetou o perfil metabólico e as propriedades bioativas dos extratos de F. brasiliensis. O cultivo em MC favoreceu a produção de biomassa micelial (12,87 g/L) enquanto o meio com EPCP apresentou rendimento de 1,64 g/L. Em contrapartida, o EPCP atuou como indutor da produção de metabólitos secundários, promovendo maiores teores totais de fenóis e de flavonoides. Esse perfil refletiu diretamente nas bioatividades observadas, com destaque para o maior poder redutor determinado pelo método FRAP (95,60 ± 3,48 µmol Fe2+/g), valor 41,3% superior ao obtido em MC, além da inibição total (100%) da enzima tirosinase na concentração de 3,0 mg/mL. Os extratos obtidos em MC, por sua vez, apresentaram maior eficiência nos ensaios de sequestro de radicais livres DPPH• e ABTS•⁺. A avaliação fotoprotetora demonstrou comportamento dose-dependente para ambos os extratos, com elevação dos valores de FPS e da razão UVA/UVB conforme o aumento da concentração. Tanto MC quanto EPCP apresentaram proteção de amplo espectro, atingindo FPS próximo de 39, classificação “Ultra” para proteção anti-UVA e comprimento de onda crítico (λc) de 370 nm. Por outro lado, as atividades de inibição da AChE e da α-glicosidase foram inexpressivas nas condições avaliadas. Este estudo demonstrou a viabilidade técnica da bioconversão de subprodutos agroindustriais por F. brasiliensis em cultivo submerso, evidenciando que a composição do substrato influencia diretamente o direcionamento metabólico do fungo e o perfil funcional dos extratos produzidos. A utilização de MC e EPCP mostrou-se uma estratégia eficiente para agregar valor aos resíduos, contribuindo simultaneamente para práticas sustentáveis e para a economia circular. As atividades antioxidante, fotoprotetora e antitirosinase observadas reforçam o potencial inédito de F. brasiliensis como fonte promissora de biomoléculas de interesse. Futuras pesquisas voltadas à caracterização estrutural dos compostos produzidos e à otimização dos bioprocessos poderão ampliar as possibilidades de aplicação industrial desses metabólitos naturais.

Palavras-chave

Basidiomicetos. Economia circular. Polpa cítrica. Metabolismo fúngico. Melaço de cana-de-açúcar.

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Title

Bioconversion of Agro-Industrial By-Products by Favolus brasiliensis under

Abstract

The growing demand for sustainable solutions and the valorization of agro-industrial waste are driving biotechnology research, especially in microorganism-mediated conversion. Basidiomycetes, such as Favolus brasiliensis, stand out for their metabolic versatility and ability to produce secondary metabolites with bioactive potential. Although this species is traditionally consumed in some cultures, studies on it remain scarce. In this context, submerged fermentation emerges as a promising strategy for mycelium cultivation, offering a controlled environment that optimizes biomass and metabolite production while overcoming the limitations of fruiting body cultivation. Furthermore, the use of agro-industrial byproducts, such as sugarcane molasses (SM) and pelleted citrus pulp (PCP), offers a sustainable alternative for managing abundant waste from the Brazilian agro-industry and aligns with the principles of the circular economy, transforming waste into valuable biotechnological inputs. Molasses, a byproduct of the sugar and ethanol industry, is rich in fermentable sugars, while citrus pulp, a residue from the juice industry, contains organic compounds such as essential oils and polysaccharides. Therefore, the nutritional composition of these substrates can influence the biosynthesis of metabolites produced by the fungus. This study investigated the bioactive potential of Favolus brasiliensis mycelium cultivated by submerged fermentation in media supplemented with molasses and pelleted citrus pulp extract (PCPE). It evaluated the influence of these substrates on biomass production, antioxidant and photoprotective activities, and the enzymatic inhibition of the extracts. The mycelium was cultivated in a liquid medium containing essential nutrientes at defined concentrations, supplemented with molasses or PCPE, and compared with a control supplemented with glucose. The obtained mycelial biomass was dried, ground, and used to produce mycelial extracts with 80% ethanol. After solvent evaporation, the extracts were used to determine the total phenol and flavonoid content, evaluate antioxidant activity by the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH•), 2,2′-azinobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS•⁺), and ferric reducing antioxidant power (FRAP) assays, determine enzyme inhibition capacity (tyrosinase, acetylcholinesterase (AChE), and α-glucosidase), and determine the sun protection factor (SPF) and UVA/UVB ratio. The agro-industrial residue used in the culture medium affected the metabolic profile and bioactive properties of the F. brasiliensis extracts. Cultivation in the SM medium favored mycelial biomass production (12.87 g/L), whereas the PCPE medium yielded 1.64 g/L. On the other hand, PCPE acted as an inducer of secondary metabolite production, promoting higher total levels of phenols and flavonoids. This profile was directly reflected in the observed bioactivities, notably in the higher reducing power determined by the FRAP method (95.60 ± 3.48 µmol Fe2+/g), a value 41.3% higher than that obtained in SM, in addition to the total inhibition (100%) of the tyrosinase enzyme at a concentration of 3.0 mg/mL. The extracts obtained in SM, in turn, showed greater efficiency in the DPPH• and ABTS•⁺ free radical scavenging assays. The photoprotective evaluation demonstrated dose-dependent behavior for both extracts, with increases in SPF values and the UVA/UVB ratio as concentration increased. Both SM and PCPE showed broad-spectrum protection, reaching an SPF close to 39, an "Ultra" classification for anti-UVA protection, and a critical wavelength (λc) of 370 nm. On the other hand, AChE and α-glucosidase inhibition activities were insignificant under the evaluated conditions. This study demonstrated the technical feasibility of bioconverting agro-industrial byproducts using F. brasiliensis in submerged culture, showing that substrate composition directly influences the fungus's metabolic direction and the functional profile of the resulting extracts. The use of SM and PCPE proved an efficient strategy for adding value to waste while contributing to sustainable practices and the circular economy. The observed antioxidant, photoprotective, and antityrosinase activities underscore the unprecedented potential of F. brasiliensis as a promising source of bioactive molecules. Future research focused on the structural characterization of the compounds produced and the optimization of bioprocesses can expand the possibilities of industrial application of these natural metabolites.

Keywords

Basidiomycetes. Circular economy. Citrus pulp. Fungal metabolism. Sugarcane molasses.