Produção de ectoína por bactérias halofílicas do gênero halomonas

Ectoína é um soluto compatível que protege até mesmo células inteiras contra os efeitos deletérios do dessecamento, congelamento e aquecimento, tendo assim aplicações em diversos segmentos da indústria, como a de cosméticos, farmacêutica e de biotecnologia. O gênero Halomonas tem apresentado resultados promissores pelos altos valores de produtividade e a facilidade da técnica de obtenção do produto.

A produção industrial química não é viável, pois apresenta diversos empecilhos como custo de precursores, a baixa qualidade do produto e a grande formação de co-produtos.

No processo biotecnológico é empregado microrganismo de fácil manuseio e robustez, e reagentes de custo e toxicidade menores que os utilizados na síntese química. Porém ainda é necessário sobrepor certos limitantes, como as altas concentrações de sal, que causam problemas em equipamentos e limitam o crescimento celular, tornando assim as concentrações de produto mais baixas. Desta forma, o objetivo geral desta dissertação de mestrado foi desenvolver um bioprocesso capaz de produzir ectoína com valores de rendimento e produtividade volumétrica e específica que sejam atrativos sob o ponto de vista industrial.

Inicialmente, os estudos realizados focalizaram na escolha da cepa mais apropriada ao processo, levando em consideração parâmetros como simplicidade do meio, tempo de cultivo e concentração de sal necessária mais baixa para que ocorra o choque hiperosmótico.

A metodologia do planejamento experimental de delineamento composto central rotacional foi empregada, avaliando as concentrações de glutamato monossódico, cloreto de sódio e de fosfatos, tendo sido todas estas substâncias relevantes para a síntese de ectoína.

Após a otimização das concentrações desses componentes do meio de fermentação, outras condições também foram analisadas, sendo demonstrado que a aeração é um fator limitante para a produção do soluto compatível, que foi estudada mais detalhadamente, devido à necessidade de obtenção de altas concentrações celulares e às características estritamente aeróbicas da espécie. Assim, investigou-se a produção de ectoina em biorreator instrumentado, empregando- se altas velocidades de agitação e vazões de ar a fim de se identificar o melhor suprimento de oxigênio. A produtividade de ectoína apresentou um aumento de aproximadamente 20 vezes, passando de 0,011g/L.h para 0,238g/L.h, quando a taxa de aeração foi controlada a 2,5 vvm, resultando em concentrações finais de ectoína ao redor de 4,7 g/L. Com fatores de rendimento de produto por célula superiores a 0,8 g/g, é possível observar um grande avanço se comparado aos resultados reportados na literatura, que apresentam fatores de rendimento de cerca de 0,25 g/g.

Estudos avançados com o intuito de suprimir a conversão de ectoína em hidroxiectoína e aumentar a taxa de secreção da molécula, bem como avaliar outras formas de condução do bioprocesso foram apontados como sugestões para continuidade do desenvolvimento da tecnologia para a produção de ectoína.

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