Nome do Projeto
Suplementos e bioprodutos derivados de fontes alternativas para o bem-estar animal: Um projeto de inovação tecnológica
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/12/2022 - 01/09/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Multidisciplinar
Resumo
Bem-estar animal é um conceito moderno, definido em 1986 por Donald Broom como "o estado de um indivíduo em relação às suas tentativas de se adaptar ao ambiente em que vive". Neste contexto, foram definidos cinco princípios, que estabelecem que os animais devem estar livres de medo e estresse (liberdade psicológica), de fome e sede (liberdade nutricional), de desconforto (liberdade ambiental), de dor, doenças e lesões (liberdade sanitária), e que possam expressar seu comportamento natural (liberdade comportamental). As práticas de bem-estar animal têm exercido um papel importante na pecuária moderna, impactando a produtividade de forma positiva. Para isso, é essencial que os animais estejam bem nutridos com proteínas, vitaminas, energia e minerais em níveis adequados, obtidos através de suplementação. Neste contexto, as microalgas e insetos apresentam um enorme potencial como fontes alternativas destes nutrientes, muitos apresentando propriedades bioativas. A presente proposta objetiva a criação de um cluster tecnológico visando o desenvolvimento de suplementos derivados de microalgas e insetos para a avicultura. Desta forma, a proposta contempla a participação de duas spinoffs de base tecnológica, a AlgaSul e a Nuinset, incubadas nos Parques Tecnológicos da Universidade Federal do Rio Grande (FURG) e da Universidade Federal de Pelotas (UFPel), respectivamente. Aliado a estas spinoffs, haverá um grupo de pesquisadores da FURG, da UFPel e da EMBRAPII Soluções Agroalimentares, abarcando especialidades diversas como bioprospecção, veterinária, microbiologia, biotecnologia e desenvolvimento de formulações. A EMBRAPII Soluções Agroalimentares conta com uma área de 471 hectares e ampla infraestrutura, abrangendo áreas de criação de animais, tendo papel fundamental na validação final dos suplementos através de estudos de campo. Também haverá a participação da Ouro Fino Saúde Animal no desenvolvimento, como empresa âncora. Os suplementos e bioprodutos desenvolvidos serão avaliados quanto às suas propriedades microbiológicas, antioxidantes, anti-inflamatórias e toxicológicas, através de bioensaios e análises, efetuadas no parque de equipamentos da equipe e com o apoio das centrais analíticas da FURG, da UFPel e da EMBRAPII. Em suma, a proposta envolve duas spinoffs, as duas maiores universidades da Região Sul do estado, uma unidade EMBRAPII, uma empresa do setor pronta para o atendimento às demandas do mercado de suplementos para o bem-estar da avicultura de corte, além da prospecção de bioprodutos secundários. A proposta estabelece fortes perspectivas de agregação de valor, criação de novos produtos, adensamento tecnológico e crescimento do setor produtivo de forma sustentável.

Objetivo Geral

Desenvolver suplementos alimentares funcionalizados e bioprodutos, a partir de microalgas e insetos, para uso na avicultura com aplicação multidisciplinar da química, bioprospecçâo, ciências dos materiais e biotecnologia com base na inovação tecnológicas.

Observação
O projeto em questão no âmbito se compromete a seguir aos preceitos de Termo de Confidencialidade, e todos demais termos explicitados e que devem ser seguidos dentro dos locais de produção, sejam laboratórios de análises, laboratórios de pesquisa nominados no projeto, escritórios de patentes e salas de conferência existentes e que venham a ser criadas. Todos os processos para o desenvolvimento de produtos devem seguir LEI Nº 13.243 DE 11 DE JANEIRO DE 2016 de INOVAÇÃO TECNOLÓGICA.

Ementa:
DISPÕE SOBRE ESTÍMULOS AO DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO, À PESQUISA, À CAPACITAÇÃO CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA E À INOVAÇÃO E ALTERA A LEI Nº 10.973, DE 2 DE DEZEMBRO DE 2004, A LEI Nº 6.815, DE 19 DE AGOSTO DE 1980, A LEI Nº 8.666, DE 21 DE JUNHO DE 1993, A LEI Nº 12.462, DE 4 DE AGOSTO DE 2011, A LEI Nº
8.745, DE 9 DE DEZEMBRO DE 1993, A LEI Nº 8.958, DE 20 DE DEZEMBRO DE 1994, A LEI Nº 8.010, DE 29 DE MARÇO DE 1990, A LEI Nº 8.032, DE 12 DE ABRIL DE 1990, E A LEI Nº 12.772, DE 28 DE DEZEMBRO DE 2012, NºS TERMOS DA EMENDA CONSTITUCIONAL N 85, DE 26 DE FEVEREIRO DE 2015.

D.O.U. DE 12/01/2016, P. 1
Referenda:
MINISTÉRIO DE DESENVOLVIMENTO, INDÚSTRIA E COMÉRCIO EXTERIOR - MDIC; MINISTÉRIO DA CIÊNCIA, TECNOLOGIA E INOVAÇÃO - MCTI; MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO - MEC; MINISTÉRIO DA FAZENDA - MF; MINISTÉRIO DO PLANEJAMENTO, ORÇAMENTO E GESTÃO - MP




Justificativa

Necessidade de alimentos sustentáveis e nutricionais para o consumo humano; ● Estabelecimento de um conceito atual no setor produtivo de consumo, alimentos com altos valores nutricionais e com características especiais, como, carotenóides, vitaminas, proteínas, sais minerais, Ώ-3 (ômega-3), Ώ-6 e Ώ-9 e ainda ácidos graxos especiais como o ácido láurico são sinônimos de saúde e bem-estar animal, atuando no sistema imunológico e permitindo uma melhor qualidade de vida, menos expostos à doenças, e, outros malefícios indesejáveis; ● Em relação às aves, espera-se uma significativa diminuição em massa do consumo de fármacos antimicrobianos; ● Em especial, o frango é um dos alimentos mais consumidos no mundo, o frango é, dentre as carnes brancas, considerado uma interessante alternativa por ter percentagens de gordura e ricamente protéico. Além da grande quantidade de
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proteínas, o frango também é uma rica fonte de vitamina B6; e se constitui em uma carne com preço acessível para a população; ● As matérias primas, bem como suplementos terão uma avaliação criteriosa através das análises químicas e os bioensaios planejados. O apoio da EMBRAPII envolvida permitirá uma validação dos suplementos, e estes irão nortear a formulação final perfazendo um produto sustentável, promotor do bem-estar animal e com custos atrativos ao setor de produção de avícola; ● O cultivo de microalgas em larga escala através de condições ambientalmente e comercialmente atrativas são especialidades da AlgaSul, startup ancorada na plataforma de incubadoras da Universidade Federal do Rio Grande do Sul se alia à um grupo de cientistas especialistas em pesquisa e inovação da FURG e da UFPel, que conta com expertises na área de bioprospecção de algas, veterinária, microbiologia e biotecnologia; ● Aperfeiçoamento e disponibilização ao mercado de um suplemento baseado em linhas do bem-estar animal. No mesmo sentido a Nuinset, que é uma empresa incubada na Universidade Federal de Pelotas; ● Há um interesse de empresas como a Ouro Fino na comercialização destes suplementos aliado ao interesse de outros setores produtivos, como produtores rurais e associações.

Metodologia

Devido a extensão do projeto, as metodologias estão distribuidas em tópicos
(A) EXTRAÇÃO DE LPÍDEOS E ATIVIDADE BIOLÓGICA DE ALGAS
(B) CELULOSE DE ALGAS
(C) LINHAS GERAIS


(A) EXTRAÇÃO DE LIPÍDEOS ATIVIDADE BIOLOGICA DE ALGAS
As microalgas serão moídas em moinho de facas tipo Willey da marca Biothec (Brasil)
modelo B-602 até pulverização. Posteriormente, serão pesadas individualmente 1g de
cada alga liofilizada. A extração dos lipídios seguirá o método modificado de Bligh & Dyer
(1959).
Preparação dos ésteres metílicos de ácidos graxos das microalgas
Os lipídios extraídos da biomassa das microalgas serão metilados e convertidos aos
respectivos ésteres metílicos de ácidos graxos (FAME) seguindo a metodologia
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modificada de Moss et al. (1974): em balão de 50mL contendo os lipídeos será
acrescentado 6 mL de solução de KOH a 2% em metanol (m/v) sob agitação e
aquecimento de 80ºC, essa solução ficará por um período de 8 min em refluxo. Serão
adicionados 7 mL de BF3 (ácido de Lewis) seguindo com agitação por 2 min, para que
ocorra a catálise ácida, logo após serão adicionados 5 mL da solução de NaCl a 20%
(m/v). A amostra será deixada em repouso até temperatura ambiente, posteriormente,
será transferida para funil de separação juntamente com 20 mL de hexano. A fase
orgânica será separada e seca com 2 g de sulfato de sódio anidro. A evaporação do
solvente será realizada com N gasoso e a amostra será pesada para que depois seja
realizada a análise em GC/FID 2010 e GC-MS QP 2020S.

Condições cromatográficas do GC/FID e GC-MS para análises de FAME por
cromatografia gasosa
Os FAME serão analisados qualitativamente em cromatógrafo a gás acoplado a um
detector de massas, modelo MDGC-MS QP 2020 SE (Shimadzu, Japão), equipado com
autoinjetor AOC-20i. Será utilizada uma coluna capilar ELITE-WAX 30m x 0,25mm x 0,25
μm (PerkinElmer, EUA). As condições cromatográficas serão: temperatura inicial de 100°C
subindo a 7°C/min até 165ºC passando a 5°C/min até 230°C permanecendo nesta
temperatura por 10 min; volume injetado: 1µL; interface: 200ºC; temperatura do injetor:
230°C; gás de arraste: hélio; fluxo linear de gás: 1,20 mL/min; split: 1:25; corrida em modo
scan; faixa de massa 40 a 700 m/z e voltagem do filamento 70 eV. As identificações serão
feitas utilizando padrão FAME Mix 37 (Sigma-Aldrich) e a biblioteca NIST-S do GC-MS. A
análise quantitativa será realizada em um cromatógrafo a gás GC/FID 2010 (Shimadzu,
Japão) equipado com injetor split/splitless, detector por ionização em chama (FID), auto
injetor AOC-20i e coluna RTX-WAX 30m x 0,25mm x 0,25μm (Restek Corporation, EUA).

Análises de metais em microalgas
Para análise de metais as amostras serão submetidas à espectroscopia por energia
dispersiva (EDX), antes do início dos processos metodológicos, a fim de obter a
composição elementar das matérias primas (algas) e seus derivados, para avaliar os
produtos formados, e demais propriedades físico-químicas. O equipamento utilizado será
o EDX-720 – Shimadzu Scientific Instruments.


Avaliação in vitro da atividade antioxidante e anti-inflamatório
Tratamento da matéria prima da biomassa algal
Serão utilizadas como matéria prima a biomassa de microalgas que será fornecida pela
empresa AlgaSul. O material será armazenado em recipientes plásticos sob refrigeração
para posterior extração dos compostos fenólicos. A biomassa liofilizada será submetida a
processo de extração a frio com metanol, na proporção de 1:5 (p/v) a 25 °C durante 60
minutos, sob agitação orbital a 160 rpm, com uma interrupção de 90 minutos. O resíduo
de solvente será seco em rotaevaporador. O extrato extraído será tratado com hidróxido
de bário 0,1 M e sulfato de zinco a 5%.

Atividade antifungica
A ação antifúngica dos compostos bioativos e formulações nanotecnológicas será
analisada com o teste de Microdiluição em Caldo para a determinação da Concentração
Inibitória Mínima (CIM) baseada nas metodologias dos documentos M27-S4 (CLSI, 2017).

DO-AMARAL, C.C.F. ; PACHECO, B.S. ; SEGATTO, N.V. ; PASCHOAL, J.D.F. ; Santos, M.A.Z. ; SEIXAS, F.K. ; PEREIRA, C.M.P. ; ASTORGA-ESPAÑA, M.S. ; MANSILLA, A. ; COLLARES, T. . Lipidic profile of sub-Antarctic seaweed Mazzaella laminarioides (Gigartinales, Rhodophyta) in distinct developmental phases and cell cytotoxicity in bladder cancer. Algal Research-Biomass Biofuels and Bioproducts, v. 48, p. 101936, 2020.
DE FREITAS, SAMANTHA C. ; BERNEIRA, LUCAS M. ; DOS SANTOS, MARCO A. Z. ; POLETTI, TAIS ; MANSILLA, ANDRES ; ASTORGA-ESPAÑA, MARIA S. ; GARCIA, MARCELLE O. ; HARTWIG, DAIANE D. ; HÜBNER, SILVIA DE O. ; DE PEREIRA, CLAUDIO M. P. . Bioactivity evaluation and composition of extracts from sub-Antarctic macroalgae Mazzaella laminarioides at distinct development phases. Brazilian Journal of Botany, v. 43, p. 689-696, 2020
MARTINS, ROSIANE M. ; NEDEL, FERNANDA ; GUIMARÃES, VICTORIA B. S. ; DA SILVA, ADRIANA F. ; COLEPICOLO, Pio ; DE PEREIRA, CLAUDIO M. P. ; LUND, RAFAEL G. . Macroalgae Extracts From Antarctica Have Antimicrobial and Anticancer Potential. Frontiers in Microbiology, v. 9, p. 1-10, 2018.
PACHECO, Bruna Silveira ; dos Santos, Marco Aurélio Ziemann ; SCHULTZE, EDUARDA ; MARTINS, ROSIANE MASTELARI ; LUND, RAFAEL GUERRA ; SEIXAS, FABIANA KÖMMLING ; COLEPICOLO, Pio ; COLLARES, TIAGO ; PAULA, FAVERO REISDORFER ; DE PEREIRA, CLAUDIO MARTIN PEREIRA . Cytotoxic Activity of Fatty Acids From Antarctic Macroalgae on the Growth of Human Breast Cancer Cells. FRONTIERS IN BIOENGINEERING AND BIOTECHNOLOGY, v. 6, p. 1-10, 2018

(B) APROVEITAMENTO DE POLISSACARÍDEO DE ALGA E ANALISES EXTRAÇÃO DE CELULOSE

MARTINY, THAMIRIS R. ; PACHECO, BRUNA S. ; PEREIRA, CLAUDIO M. P. ; MANSILLA, Andrés ; ASTORGA-ESPAÑA, MARIA S. ; DOTTO, GUILHERME L. ; MORAES, CAROLINE C. ; ROSA, GABRIELA S. . A novel biodegradable film based on κ-carrageenan activated with olive leaves extract.
FOOD SCIENCE & NUTRITION, v. 8, p. 3147-3156, 2020.
PANIZ, OSCAR G. ; PEREIRA, CLAUDIO M. P. ; PACHECO, BRUNA S. ; WOLKE, SILVANA I. ; MARON, GUILHERME K. ; MANSILLA, Andrés ; COLEPICOLO, Pio ; ORLANDI, MARCELO O. ; OSORIO, ALICE G. ; CARREÑO, NEFTALI L. V. . Cellulosic material obtained from Antarctic algae biomass. Cellulose, v. 27, p. 113-126, 2020


(C) LINHAS GERAIS
Ahmed E, Fukuma N, Hanada M, Nishida T. 2021. Insects as novel ruminant feed and a potential mitigation strategy for methane emissions. Animals. 11(9):1–13. https://doi.org/10.3390/ani11092648
Davies J, Davies D. 2010. Origins and Evolution of Antibiotic Resistance. Microbiol Mol Biol Rev. 74(3):417–433. https://doi.org/10.1128/MMBR.00016-10
Harun R, Singh M, Forde GM, Danquah MK. 2010. Bioprocess engineering of microalgae to produce a variety of consumer products. Renew Sustain Energy Rev. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.11.004
van Huis A. 2021. Prospects of insects as food and feed. Org Agric. 11(2):301–308. https://doi.org/10.1007/s13165-020-00290-7
Kulshreshtha G, Hincke MT, Prithiviraj B, Critchley A. 2020. A review of the varied uses of macroalgae as dietary supplements in selected poultry with special reference to laying hen and broiler chickens. J Mar Sci Eng. 8(7). https://doi.org/10.3390/JMSE8070536
Lemões JS, Alves Sobrinho RCM, Farias SP, De Moura RR, Primel EG, Abreu PC, Martins AF, Montes D’Oca MG. 2016. Sustainable production of biodiesel from microalgae by direct transesterification. Sustain Chem Pharm. https://doi.org/10.1016/j.scp.2016.01.002
Liang X, Luo D, Luesch H. 2019. Advances in exploring the therapeutic potential of marine natural products. Pharmacol Res [Internet]. 147(April):104373. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2019.104373
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Martins A, Vieira H, Gaspar H, Santos S. 2014. Marketed marine natural products in the pharmaceutical and cosmeceutical industries: Tips for success. Mar Drugs. https://doi.org/10.3390/md12021066
Mayer AMS, Rodríguez AD, Taglialatela-Scafati O, Fusetani N. 2013. Marine pharmacology in 2009-2011: Marine compounds with antibacterial, antidiabetic, antifungal, anti-inflammatory, antiprotozoal, antituberculosis, and antiviral activities; affecting the immune and nervous systems, and other miscellaneous mechanisms of . Mar Drugs. https://doi.org/10.3390/md11072510
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Opio C, Gerber P, Mottet A, Falcucci A, Tempio G, MacLeod M, Vellinga T, Henderson B, Seinfield H. 2013. Greenhouse gas emissions from ruminant supply chains. [place unknown]. http://www.fao.org/docrep/018/i3461e/i3461e00.htm
Pye CR, Bertin MJ, Lokey RS, Gerwick WH, Linington RG. 2017. Retrospective analysis of natural products provides insights for future discovery trends. Proc Natl Acad Sci U S A. 114(22):5601–5606. https://doi.org/10.1073/pnas.1614680114
Roselet F, Vandamme D, Roselet M, Muylaert K, Abreu PC. 2015. Screening of commercial natural and synthetic cationic polymers for flocculation of freshwater and marine microalgae and effects of molecular weight and charge density. Algal Res. https://doi.org/10.1016/j.algal.2015.05.008
Thomford NE, Senthebane DA, Rowe A, Munro D, Seele P, Maroyi A, Dzobo K. 2018. Natural products for drug discovery in the 21st century: Innovations for novel drug discovery. Int J Mol Sci. 19(6). https://doi.org/10.3390/ijms19061578
Thompson F, Krüger R, Thompson CC, Berlinck RGS, Coutinho R, Landell MF, Pavão M, Mourão PAS, Salles A, Negri N, et al. 2018. Marine Biotechnology in Brazil: Recent Developments and Its Potential for Innovation. Front Mar Sci. https://doi.org/10.3389/fmars.2018.00236

Indicadores, Metas e Resultados

Estabelecer parcerias garantidas com o setor interessado que são as empresas, fábricas especializadas em Alimentos e produtos destinados à saúde e o bem-estar animal;
● A confirmação da disponibilização de biomassa em larga escala no âmbito nacional, destas matérias primas derivadas dessas fontes alternativas prontas para integrar o mercado;
● Promover, no Rio Grande do Sul, o conceito de bem-estar animal, oferecendo suplementos nutracêuticos que aumentam a imunidade das espécies e que diminuem o gasto e consumo de antibióticos, antiparasitários e outros fármacos que são consumidos pelo animal durante o seu período de vida;
● Segundo site nacional especializado em alimentos nutrinewsbrasil.com o consumo de frango representará 51% do consumo total de carnes no Brasil em 2022, podendo chegar a 10,54 milhões de toneladas. Esse crescimento acentuado viabiliza de forma positiva a oportunidade da entrada da AlgaSul e Nuinset no mercado de suplementos para frangos de corte;
● O sistema de produção deve estar conectado com o mercado, portanto, iniciativas de melhoramento do produto e também de outras prospecções serão sempre observadas, analisadas e trabalhadas pelas equipes envolvidas;
● O projeto propiciará alguns indicadores de formação, como produções de artigo científicos (20 artigos), Depósitos de patentes (4), formação de mestres e doutores com experiência em biotecnologia focado no setor agro sustentável;
● A expansão das empresas produtoras de biomassa, logicamente devem vir com a inclusão de tecnologia, busca de normas técnicas, mas também com o impacto positivo de contratação pessoal. A região SUL do Rio Grande do Sul é uma região universitária, com vários profissionais das áreas de alimentos, biotecnologia, química, farmácia e engenharias que podem se integrar perfeitamente ao time de produção dos suplementos;
● Realização de evento para a promoção do produto e socialização de conceitos de alimentos promotores do bem-estar animal em parceria com produtores, cooperativas e associações;
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● Inclusão tecnológica na Região Sul do Rio Grande do Sul, apresentando um alimento totalmente sustentável e pesado dentro dos conceitos de bem-estar animal.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ALVARO RENATO GUERRA DIAS3
AMANDA FONSECA LEITZKE
BRUNO NUNES DA ROSA
CAMILA DE OLIVEIRA PACHECO
CAREM PERLEBERG
CARINA MACHADO LIMA
CARLA DE ANDRADE HARTWIG2
CATARINE PETER BELLETTI
CLARISSA MARQUES MOREIRA DOS SANTOS1
CLAUDIO MARTIN PEREIRA DE PEREIRA7
CRISTINA JANSEN ALVES
DAISA HAKBART BONEMANN
DANIELA FERNANDES RAMOS
DANIELLE TAPIA BUENO
DIOGO LA ROSA NOVO2
ELDER PACHECO DA CRUZ
ELESSANDRA DA ROSA ZAVAREZE3
EVANDRO PIVA4
FELIPE NARDO DOS SANTOS
FRANCIELI MORO STEFANELLO3
GLENIO DO COUTO PINTO JUNIOR1
HERICA CORTINAZ MACHADO
JEANIFER TEIXEIRA CAMACHO
JOSE MARIO BARICHELLO6
JULIANA PORCIUNCULA DA SILVA
JULIANI BUCHVEITZ PIRES
LUISA DE VARGAS MORALES
MICHELLE DIAS HORNES DA ROSA
MILENA MATTES CERVEIRA
MIRNA SAMARA DIÉ ALVES
MONICA LOPES FERREIRA
NATALIA DA SILVA COELHO
NATHALIA STARK PEDRA
NEFTALI LENIN VILLARREAL CARRENO4
PATRICIA DA SILVA NASCENTE3
RAFAEL GUERRA LUND4
RODRIGO DE ALMEIDA VAUCHER3
ROGERIO ANTONIO FREITAG7
ROSELIA MARIA SPANEVELLO3
ROSINEI SILVA SANTOS
RUI CARLOS ZAMBIAZI4
SAMUEL ALVES PEREIRA
SIBELE BORSUK5
TAMARA MENDES LEITE SILVA TRINDADE
TAÍS POLETTI
VINICIUS FARIAS CAMPOS5
WILIAM BOSCHETTI3

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
FAPERGS / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado Rio Grande do SulR$ 2.632.500,00Coordenador

Plano de Aplicação de Despesas

DescriçãoValor
339033 - Passagens de Despesas de LocomoçãoR$ 15.000,00
339030 - Material de ConsumoR$ 399.611,42
339018 - Auxílio Financeiro a EstudantesR$ 552.000,00
339014 - Diária Pessoa CivilR$ 6.400,00
449052 - Equipamentos e Material PermanenteR$ 985.488,58
339039 - Outros Serviços de Terceiro - Pessoa JurídicaR$ 674.000,00

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