Otimização das condições de fermentação de glicerol por Clostridium beijerinckii Br21 para a obtenção de 1,3-propanodiol em presença de sulfato de amônio - Castro, Pedro Felipe Dassie Leonel de (2024)
O interesse por práticas econômicas sustentáveis torna os processos biotecnológicos uma das alternativas mais atraentes na valorização de matérias primas renováveis e residuais. A utilização do glicerol tem sido estudada em vários bioprocessos como fonte de carbono, dentre os quais destaca-se a sua conversão em produtos de interesse industrial como o gás hidrogênio, o etanol, o butanol, o ácido butírico e o 1,3-propanodiol (1,3-PDO). O 1,3- PDO é um diol amplamente utilizado em diversos segmentos industriais, como a indústria farmacêutica, alimentícia e têxtil, pois é uma matéria prima cuja suas propriedades químicas permitem essa vasta aplicação industrial, destacando a sua utilização como monômero para síntese de vários polímeros, sendo o mais valorizado o polipropileno tereftalato (PPT). Neste trabalho foi estudado a bioconversão de glicerol a 1,3-PDO por Clostridium beijerinckii Br21, bactéria isolada pelo nosso grupo de pesquisa. Em estudos anteriores com C. beijerinckii Br21 foi verificada a importância da suplementação do meio de cultura com FeSO4.7H2O e fontes de nitrogênio para promover o aumento na produção de 1,3-PDO. Com esta premissa, e que, bactérias do gênero Clostridium podem realizar redução do íon sulfato (SO4 2- ), foi realizada a suplementação do meio WISmod com sulfato de amônio (NH4)2SO4. Um planejamento fatorial completo foi inicialmente realizado para avaliar a influência da suplementação com (NH4)2SO4 ao meio WISmod, obtendo-se uma resposta positiva nas concentrações estudadas. Posteriormente, a otimização da concentração de glicerol e de (NH4)2SO4 no meio WISmod foi realizada seguindo a metodologia do delineamento central composto rotacional 2² (DCCR 2²). O meio otimizado promoveu um aumento de 112% na produção de 1,3-PDO comparado ao meio WISmod original. Por fim, o nível de expressão absoluta de genes responsáveis pela síntese de enzimas envolvidas no metabolismo do glicerol, a glicerol uptake (glpF), fosfoenolpiruvato-dihidroxiacetona fosfotransferase (dhaK dhaL e dhaM), a glicerol desidratase (dhaB1 e dhaB2) e 1,3-propanodiol desidrogenase (dhaT), as duas últimas envolvidas na via redutiva do glicerol responsável pela síntese de 1,3-PDO. A expressão do gene da enzima ATP sulfurilase (sat) relacionada à redução de sulfato também foi quantificada. Esta investigação visou ampliar os conhecimentos relativos às vias de metabolização do glicerol por C. beijerinckii Br21 na presença de sulfato e de amônio.