Produção de ácido clavulânico em biorreator agitado mecanicamente

Este trabalho objetivou o estudo de alguns aspectos da produção de ácido clavulânico em biorreator agitado mecanicamente.

Observou-se que, quando comparado com os resultados obtidos em frascos agitados, a condução do processo em biorreator, com grau de aeração semelhante (KLa ≈ 50h-1), possibilitou o aumento das seguintes variáveis de resposta: QX (de 0,015 para 0,100 g/L.h), µX (de 0,022 para 0,100 h-1) e QP (de 0,017 para 0,026 mg/L.h).

A capacidade de oxigenação em biorreator foi avaliada para diferentes taxas especificas de aeração (de 0,02 a 0,2 vvm) em termos de KLa sendo observado um aumento linear de 11 vezes nos valores deste parâmetro.

Em seguida, a influência do grau de aeração na produção do ácido clavulânico foi estudada. Com o maior grau de aeração testado (KLa = 250,2 h-1), houve um aumento da eficiência da conversão de substrato em produto (YP/S = 1,17 mg/g) em detrimento da conversão em células (YX/S = 0,96 g/g). Sob estas condições, a concentração máxima de ácido clavulânico produzida foi de 2,21 mg/L. Por outro lado, com menor grau de aeração (KLa =54,6 h-1), as células foram mais eficientes para produção de biomassa (YX/S = 1,78 g/g) em todos os experimentos desta serie a concentração de ácido clavulânico apresentou um rápido declínio no final do processo, provavelmente devido à degradação ou re-metabolização do produto utilizando como meio de produção apenas leite de soja e sulfato ferroso (ausência de maltose) e KLa = 250,2 h-1, registrou se uma pequena redução no crescimento celular (STSmáx = 3,13 g/L) e na concentração máxima de ácido clavulânico (Pmáx = 1,31 mg/L). Para este meio, verificou se que a demanda especifica máxima de oxigênio (qO2 = 0,59 mg O2/g STS.min) ocorreu no final da fase exponencial de crescimento, diminuindo para 0,32 mgO2/g STS.min após 47 h de processo.

Estimativas dos parâmetros cinéticos de Luedeking-Piret para as bioproduções com KLa = 250,2 h-1 na ausência ou na presença de maltose conduziram ao seguinte resultado: utilizando o meio sem maltose, a produção pode ser descrita pelo modelo não associado de Luedeking-Piret, apresentando β = 0,0074 mg P/g STS.h, enquanto que, com maltose α = 0,44 mg P/g STS.h e β = 0,0023 mg P/g STS.h, evidenciando um perfil de formação de ácido clavulânico semi-associado ao crescimento. Substituindo a maltose pelo glicerol, não houve alteração nas variáveis de resposta relativas ao crescimento celular. Enquanto que, a concentração de ácido clavulânico produzida sofreu uma redução de 50%. A concentração do produto permaneceu constante no final do processo.

Por fim, verificou-se que as curvas cinéticas de produção obtidas através da bio-ánalise ou da utilização do método espectrofotométrico para a quantificação do ácido clavulânico apresentam perfis semelhantes.

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