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Publicação
Assessing banana and rice waste for postbiotics production
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Orientador(es)
Resumo(s)
The growing demand for sustainable solutions in biotechnology has encouraged the use of agri-food residues as alternative raw materials for producing value-added compounds. Accordingly, this study aimed to propose a sustainable biotechnological strategy for valorizing residues, focusing on banana peel and rice bran, through the microbial production of health-promoting compounds. In line with the principles of the circular economy, the work sought to demonstrate that food by-products can be converted into bioactive compounds, thereby combining environmental responsibility with applications relevant to the health sector. Initially, both residues were characterized to evaluate their suitability for bioprocessing. Although an attempt to extract ellagic acid from banana peel using ultrasound-assisted extraction (UAE) was performed, the compound was not detected. Consequently, the investigation shifted towards the microbial production of γ-aminobutyric acid (GABA). To this end, the residues were subjected to enzymatic hydrolysis with two proteases, alcalase and P24, to increase the availability of glutamic acid (Glu). Subsequently, the resulting hydrolysates were fermented with co-cultures of Saccharomyces cerevisiae and either Lactobacillus brevis or Lactobacillus plantarum. Samples were collected at 0, 48 and 72 hours for GABA and Glu quantification. The results indicated that rice bran was a more suitable substrate than banana peel for GABA production, primarily because of its higher protein content and greater release of Glu after hydrolysis with P24. Moreover, the co-culture with L. brevis yielded higher GABA levels at earlier fermentation stages, whereas L. plantarum displayed a slower and more gradual profile. This contrast highlights distinct fermentation dynamics and suggests different strategies for process optimization depending on the microbial consortium and production goals. Overall, this study demonstrates the potential of fermentation-based approaches for the valorization of agro-industrial residues. Not only did the process prove effective in generating GABA from rice bran, but it also pointed to possible strategies for improving the use of banana peel. Therefore, future studies should focus on optimizing fermentation conditions to enhance both efficiency and applicability.
A crescente procura por soluções sustentáveis na biotecnologia tem incentivado o aproveitamento de resíduos agroindustriais como matérias-primas alternativas para a produção de compostos de valor acrescentado. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo propor uma estratégia biotecnológica sustentável para a valorização de resíduos, com foco na casca de banana e no farelo de arroz, através da produção microbiana de compostos com potencial efeito benéfico para a saúde. Em conformidade com os princípios da economia circular, pretendeu-se demonstrar que subprodutos alimentares podem ser convertidos em bioativos, conciliando assim a responsabilidade ambiental com aplicações relevantes para o setor da saúde. Numa fase inicial, ambos os resíduos foram caracterizados para avaliar a sua adequação ao bioprocessamento. Embora tenha sido realizada uma tentativa de extração de ácido elágico da casca de banana, através de extração assistida por ultrassons (UAE), o composto não foi detetado. Consequentemente, a investigação direcionou-se para a produção microbiana de ácido γ-aminobutírico (GABA). Para tal, os resíduos foram submetidos a hidrólise enzimática com duas proteases, alcalase e P24, com o intuito de aumentar a disponibilidade de ácido glutâmico (Glu). Posteriormente, os hidrolisados resultantes foram fermentados com co-culturas de Saccharomyces cerevisiae em associação com Lactobacillus brevis ou Lactobacillus plantarum. As amostras foram recolhidas aos 0, 48 e 72 horas para quantificação de GABA e Glu. Os resultados evidenciaram que o farelo de arroz constituiu um substrato mais adequado do que a casca de banana para a produção de GABA, devido sobretudo ao seu maior teor proteico e à maior libertação de Glu após a hidrólise com P24. Além disso, a co-cultura com L. brevis apresentou níveis mais elevados de GABA nas fases iniciais da fermentação, ao passo que L. plantarum revelou um perfil mais gradual e lento. Este contraste demonstra dinâmicas fermentativas distintas e aponta para diferentes estratégias de otimização, dependendo do consórcio microbiano e dos objetivos de produção. Em síntese, o estudo demonstra o potencial das abordagens fermentativas na valorização de resíduos agroindustriais. Não só se confirmou a eficácia do processo na produção de GABA a partir do farelo de arroz, como também se identificaram possíveis estratégias para melhorar o aproveitamento da casca de banana. Assim, trabalhos futuros deverão incidir na otimização das condições de fermentação, de forma a aumentar a eficiência e a aplicabilidade do processo.
A crescente procura por soluções sustentáveis na biotecnologia tem incentivado o aproveitamento de resíduos agroindustriais como matérias-primas alternativas para a produção de compostos de valor acrescentado. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo propor uma estratégia biotecnológica sustentável para a valorização de resíduos, com foco na casca de banana e no farelo de arroz, através da produção microbiana de compostos com potencial efeito benéfico para a saúde. Em conformidade com os princípios da economia circular, pretendeu-se demonstrar que subprodutos alimentares podem ser convertidos em bioativos, conciliando assim a responsabilidade ambiental com aplicações relevantes para o setor da saúde. Numa fase inicial, ambos os resíduos foram caracterizados para avaliar a sua adequação ao bioprocessamento. Embora tenha sido realizada uma tentativa de extração de ácido elágico da casca de banana, através de extração assistida por ultrassons (UAE), o composto não foi detetado. Consequentemente, a investigação direcionou-se para a produção microbiana de ácido γ-aminobutírico (GABA). Para tal, os resíduos foram submetidos a hidrólise enzimática com duas proteases, alcalase e P24, com o intuito de aumentar a disponibilidade de ácido glutâmico (Glu). Posteriormente, os hidrolisados resultantes foram fermentados com co-culturas de Saccharomyces cerevisiae em associação com Lactobacillus brevis ou Lactobacillus plantarum. As amostras foram recolhidas aos 0, 48 e 72 horas para quantificação de GABA e Glu. Os resultados evidenciaram que o farelo de arroz constituiu um substrato mais adequado do que a casca de banana para a produção de GABA, devido sobretudo ao seu maior teor proteico e à maior libertação de Glu após a hidrólise com P24. Além disso, a co-cultura com L. brevis apresentou níveis mais elevados de GABA nas fases iniciais da fermentação, ao passo que L. plantarum revelou um perfil mais gradual e lento. Este contraste demonstra dinâmicas fermentativas distintas e aponta para diferentes estratégias de otimização, dependendo do consórcio microbiano e dos objetivos de produção. Em síntese, o estudo demonstra o potencial das abordagens fermentativas na valorização de resíduos agroindustriais. Não só se confirmou a eficácia do processo na produção de GABA a partir do farelo de arroz, como também se identificaram possíveis estratégias para melhorar o aproveitamento da casca de banana. Assim, trabalhos futuros deverão incidir na otimização das condições de fermentação, de forma a aumentar a eficiência e a aplicabilidade do processo.
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Palavras-chave
Agri-food waste Banana peel Rice bran Circular economy Postbiotics GABA Resíduos agroalimentares Casca de banana Farelo de arroz Economia circular Posbióticos GABA
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