Produção e caracterização de nanofibras poliméricas para encapsulação de hidrolisados bioativos obtidos por bioconversão microbiana

Abstract

A intensificação da produção agroindustrial tem ampliado a geração de resíduos de difícil degradação, exigindo estratégias inovadoras para sua valorização no contexto da bioeconomia e da sustentabilidade. Entre esses resíduos, as penas de frango se destacam como fonte abundante de queratina, cuja conversão em biomoléculas bioativas representa uma alternativa promissora para o desenvolvimento de materiais funcionais. Esta tese teve como objetivo transformar esse subproduto em sistemas nanoestruturados multifuncionais, obtendo hidrolisados de queratina via bioconversão microbiana, nomeados de HKB e incorporando-os em nanofibras por eletrofiação. A pesquisa foi estruturada em seis etapas consolidadas em artigos científicos. Os hidrolisados foram caracterizados quanto à atividade antioxidante, e nanofibras poliméricas com diferentes matrizes — poli(álcool vinílico) (PVA), poli(ε-caprolactona) (PCL) e pectina — foram desenvolvidas e avaliadas. Em seguida, curcumina e natamicina foram incorporadas para ampliar a bioatividade dos sistemas, conferindo propriedades antioxidantes, antimicrobianas e antifúngicas. Os materiais resultantes demonstraram estabilidade, funcionalidade e potencial para aplicação como embalagens ativas e biomateriais. A tese consolida uma abordagem científica que integra nanotecnologia, biotecnologia e valorização de resíduos, alinhada aos princípios da economia circular, evidenciando o potencial dos resíduos agroindustriais na geração de soluções tecnológicas sustentáveis e de alto valor agregado.

The intensification of agro-industrial production has increased the generation of recalcitrant waste, demanding innovative strategies for its valorization within the context of bioeconomy and sustainability. Among these residues, chicken feathers stand out as an abundant source of keratin, whose conversion into bioactive biomolecules represents a promising alternative for the development of functional materials. This thesis aimed to transform this by-product into multifunctional nanostructured systems by obtaining hydrolysates of keratin via microbial bioconversion, hereafter referred to as HKB, and incorporating them into electrospun nanofibers. The research was structured into six stages, each consolidated in a scientific article. The HKB were first characterized for their antioxidant activity, and polymeric nanofibers with different matrices — poly(vinyl alcohol) (PVA), poly(ε-caprolactone) (PCL), and pectin — were then developed and evaluated. Subsequently, curcumin and natamycin were incorporated to enhance the bioactivity of the systems, conferring antioxidant, antimicrobial, and antifungal properties. The resulting materials demonstrated stability, functionality, and potential for application as active packaging and biomaterials. This thesis consolidates a scientific approach that integrates nanotechnology, biotechnology, and waste valorization, aligned with the principles of the circular economy, highlighting the potential of agro-industrial residues as a basis for high-value, sustainable technological solutions.