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Abstract:
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Polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres sintetizados por várias bactérias que possuem características termoplásticas, biocompatíveis e biodegradáveis. Sua aplicação comercial é limitada pelo alto custo de produção. Do ponto de vista econômico, o substrato contribui mais significativamente com os custos de produção totais. Para reduzir tais custos, linhagens recombinantes e estratégias de cultivo vêm sendo desenvolvidas. Desta forma, estudaram-se linhagens recombinantes de Escherichia coli, DH10B e JM101, ancorando os genes para a biossíntese de PHA de Ralstonia eutropha (Alcaligenes eutrophus), utilizando fontes de carbono de baixo custo. Visando estabelecer as melhores condições de cultivo com relação à fonte de carbono (amido de milho hidrolisado e óleo de soja) e suplemento (soro de queijo), efetuou-se um planejamento experimental 23 nas concentrações de 0 e 5% para cada substrato ou suplemento. Para a linhagem DH10B o maior acúmulo de PHA deu-se no meio com o amido (53,21% da MCS) enquanto o maior crescimento celular (MCS) foi obtido em meio contendo amido, soro e óleo (4,60g.L-1). Para a linhagem JM101 o comportamento foi análogo, com maior acúmulo de PHA com amido (68,27% da MCS) e maior crescimento celular em amido, soro e óleo (2,42g.L-1). A combinação das respostas fornecidas pelos modelos estatísticos indicou como melhores, de acordo com os níveis propostos, os valores de 5% (m/v) de amido e 5% (v/v) de soro para ambas linhagens, enquanto para o óleo, os valores foram estabelecidos em 0% (v/v) para DH10B e 1,5% (v/v) para JM101. Com estes resultados desenvolveu-se um segundo planejamento experimental 25 visando-se testar as concentrações de inóculo (2 e 5% sobre uma Abs=1,2), IPTG e ácido acrílico (0 e 0,1mg.L-1), tempo (48 e 96h) e temperatura (30 e 37°C) em E. coli JM101, ancorando os genes para a biossíntese de PHA de R. eutropha, em meio mineral contendo 5% de amido e 5% de soro e 1,5% de óleo (obtidos pelo planejamento anterior), as melhores respostas foram: MCS de 3,5g.L-1, 75% de PHB, com o acúmulo de 2,5g.L-1 de PHB, quando inóculo foi fixado em 5% (Abs = 1,2), sem a adição de IPTG e ácido acrílico durante 96h a 37°C. IPTG não teve influência significativa sobre as respostas, ácido acrílico não atendeu ao objetivo de permitir a incorporação do monômero HHx ao polímero e a temperatura de 30°C favoreceu preferencialmente o acúmulo de PHB e 37°C o acúmulo de massa celular. A fim de promover a síntese de PHAs de cadeia média (PHAMCL), um terceiro estudo foi realizado em E. coli recombinante, linhagens DH10B e JM101, ancorando os genes para a biossíntese de PHA de Pseudomonas aeruginosa, utilizando fontes de carbono de baixo custo. Através de um planejamento experimental 24 avaliou-se a composição de amido de milho hidrolisado, soro de queijo e óleo de soja ao meio mineral e a adição de ácido acrílico como inibidor da b-oxidação para a síntese de PHAMCL. As melhores respostas experimentais obtidas para E. coli DH10 foram MCS de 0,95g.L-1, 20% de PHA, com o acúmulo de 0,2g.L-1 de PHA, em meio mineral contendo 5% de amido, 5% de soro e 5% de óleo, além de 0,1mg.L-1 de ácido acrílico, e para E. coli JM101 alcançou-se MCS de 0,85g.L-1, 3% de PHA, com o acúmulo de 0,015g.L-1 de PHA, em meio mineral contendo 5% de amido e 5% de soro e 1,5% de óleo. Com o mesmo objetivo, utilizaram-se diversos óleos vegetais (algodão, arroz, canola, dendê, girassol, milho, oliva, soja) para o acúmulo de PHAMCL por E. coli JM101, ancorando os genes para a biossíntese de PHA de P. aeruginosa em meio mineral contendo 5% de soro e 1% do respectivo óleo vegetal, sendo que o maior acúmulo de PHA deu-se em óleo de dendê (11,64%). Por fim, analisou-se a estabilidade dos plasmídios, que até 24h de cultivo mantiveram praticamente 100% de sua estabilidade. |
