ÁREA: Bioquímica e Biotecnologia
TÍTULO: AVALIAÇÃO DA PRÉ-CULTURA NA PRODUÇÃO DO 1,3-PROPANODIOL PELO CLOSTRIDIUM ACETOBUTYRICUM ATCC 4259 A PARTIR DA FERMENTAÇÃO DO GLICEROL
AUTORES: MORAES, M. C. (UFPE) ; FERREIRA, F. G. D (UFPE) ; BEZERRA, V. C. R (UFPE) ; ALMEIDA, Y. M. B (UFPE) ; LIMA, M. A. G. A. (UFPE) ; VINHAS, G. M (UFPE)
RESUMO: O 1,3-propanodiol é uma molécula bifuncional, utilizado em diferentes setores industriais, podendo ser produzido a partir de recursos renováveis, como glicerol, um subproduto do biodiesel e a partir da fermentação. Muitos bactérias apresentam a capacidade de fermentar o glicerol e produzir 1,3-propanodiol. Em processos fermentativos de culturas anaeróbicas, com temperatura em torno de 35°C e pH 7,0, apresentado bons resultados. Neste trabalho avaliou-se a influência de pré-culturas com composição e constituição diferentes, na melhoria dos resultados de crescimento do Clotridium acetobutylicum ATCC 4259 e produção do 1,3-propanodiol em meio sintético(GUNZEL et al., 1991)utilizando o glicerol PA na concentração de 10g/L como fonte de nutriente.
PALAVRAS CHAVES: glicerol, 1,3-propanodiol, clostridium acetobytilicum atcc 4259.
INTRODUÇÃO: O 1,3-propanodiol é uma molécula bifuncional valiosa, tendo um abrangente campo de aplicação, em diferentes setores industriais, podendo ser produzido a partir de recursos renováveis, como o glicerol, um subproduto do biodiesel, a partir da fermentação. Muitos gêneros de bactérias apresentam a capacidade de fermentar o glicerol e produzir 1,3-propanodiol, entre elas Citrobacter, Klebsiella, Clostridium, Enterobacter, Lactobacillus e Bacillus. (BIEBL et al., 1999; ZENG E BIEBL, 2002).
Sabe-se que desde os anos 50, o glicerol pode ser convertido por bactérias anaeróbias em 1,3-propanodiol e outros produtos (DECKWER, 1995). Em condições anaeróbicas algumas bactérias como as do gênero Clostridium, podem utilizar o glicerol como substrato para o seu crescimento, que sofre desidratação pela enzima GDHt para produzir 3-HPA. Posteriormente, o 3-HPA é transformado pela enzima PDOR dependente NADH em 1,3-propanodiol (1,3-PD) (GONZÁLEZ-PAJUELO et al., 2006; CHENG et al., 2007; RIVALDI et al., 2007).
O 1,3-propanodiol é altamente específico na fermentação do glicerol, não podendo ser obtido por outra via anaeróbica (DECKWER, 1995; BIEBL et al, 1999). Vários micro-organismos fermentam açúcares a glicerol, mas não convertem glicerol a 1,3-propanodiol. (CAMERON et al., 1998).
Neste trabalho avaliamos a formação do 1,3-propanodiol em meio sintético modificado (GUNZEL et al., 1991) através da fermentação do glicerol PA na concentração de 10g/L pela bactéria Clostridium acetobutylicum ATCC 4259, utilizando três pré-culturas diferentes para definir em qual o micro-organismo se adaptaria melhor e assim qual apresentaria a maior produção do composto químico de interesse.
MATERIAL E MÉTODOS: 1. Micro-organismo: Clostridium acetobutylicum ATCC 4259 (Coleção de Culturas do Departamento de Antibióticos - UFPE).
2. Meios de cultura:
Crescimento e manutenção: O inóculo foi preparado utilizando o meio fluido de tioglicolato (Difco).
Pré-cultura: Pré-cultura 1 - ANDRADE & VASCONCELOS (2003); Pré-cultura 2: GONZÁLEZ-PAJUELO et al. (2005); Pré-cultura 3: Metodologia da UVA, todas com a concentração de 1g/L de glicerol.
Produção: Foi utilizado o descrito por GUNZEL et al. (1991) com a concentração de 10 g/L de glicerol. Após a preparação dos meios estes foram distribuídos em tubos de penicilina de 100mL, purgado com nitrogênio, e em seguida foram autoclavados (HIMMI et al., 1999).
3. Preparação do inóculo, das pré-culturas e do meio de produção O inóculo foi preparado utilizando 10% v/v da cultura bacteriana em tubo de penicilina com 8mL de meio tioglicolato fluido, e em seguida incubado à temperatura de 35°C durante 20 horas (HIMMI et al., 1999). As pré-culturas foram preparadas utilizando 10% v/v do inóculo, retirado após as 20-22 horas de crescimento. Cada meio de produção foi preparado utilizando 10% v/v de uma única pré-cultura, retirado após as 20-22 horas de crescimento. Ambos, pré-cultura e meio de produção, foram transferido para frascos de 100mL e adicionado 0,09mL de solução de tioglicolato de sódio. Os frascos foram incubados à temperatura de 35°C durante 24 horas. Amostras do meio de produção foram retiradas a cada 24 horas para determinar a biomassa, glicerol e 1,3-propanodiol.
4. Métodos de análises: A concentração celular foi obtida pelo do peso seco e correlacionada com a curva de calibração. As concentrações de glicerol e 1,3-PD foram determinadas por análises cromatográficas de HPLC (GUNZEL et al., 1991; GONZALEZ-PAJUELO et al., 2005).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A fermentação do glicerol PA pelo Clostridium acetobutylicum ATCC 4259 em meio de produção foi realizada utilizando pré-culturas diferentes. Esse ensaio teve o objetivo de avaliar qual pré-cultura poderia deixar o micro-organismo mais adaptado ao meio contendo os nutrientes necessários para o seu crescimento e assim determinar qual fermentação apresentou melhor resultado com relação ao crescimento de biomassa, consumo de glicerol e formação de 1,3-propanodiol, de acordo com a pré-cultura utilizada.
Os perfis de crescimento celular, consumo de glicerol e produção de 1,3-propanodiol para o Clostridium acetobutylicum ATCC 4259 após 72 horas de fermentação, estão apresentadas na Figura 1, em função das diferentes pré-culturas utilizadas.Os resultados apresentaram que a adaptação do micro-organismo a pré-cultura 1 foi melhor pois houve um maior crescimento de biomassa, consumo de glicerol e produção de 1,3-PD. Na literatura encontramos trabalhos referentes a esse micro-organismo na produção de acetona/butanol/etanol (ANDRADE & VASCONCELOS, 2003), mas podemos afirmar que o Clostridium acetobutylicum ATCC 4259 também é capaz de bioconverter o glicerol a 1,3-propanodiol, mesmo não sendo o micro-organismo mais utilizado para essa finalidade. A produção de 1,3-PD pelo Clostridium acetobutylicum ATCC 4259 é pequena comparada a outros trabalhos que utilizam o Clostridium butyricum (BIEBL et al., 1992; GUNZEL et al., 1991) que é o micro-organismo mais específico para essa produção, mas é satisfatório, pois ainda não trabalhamos num regime contínuo com controle de todas as variáveis do processo (pH e temperatura).
CONCLUSÕES: O Clostridium acetobutylicum ATCC 4259 apresentou boa capacidade de crescimento e adaptação à pré-culturas e resultados satisfatórios na produção do 1,3-propanodiol utilizando o glicerol como única fonte de nutriente.
AGRADECIMENTOS: BNB, CNPq e FACEPE. Prof. Dra. Eulália C. P. A. Ximenes - Dep. Antibióticos (UFPE), Msc. Solange M. Vasconcelos e Dra. Andrelina M. P. Santos - DEQ (UFPE)
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GONZÁLEZ-PAJUELO, M.; MEYNIAL-SALLES, I.; MENDES, F.; ANDRADE, J. C.; VASCONCELOS, I.; SOUCAILLE, P. 2006. Microbiol Conversion of to 1,3-propanediol: Physiological Comparison of a Natural Producer, Clostridium butyricum VPI 3266, and an Engineered Strain, Clostridium acetobutylicum DC1 (pSPD5). Applied and Environmental Microbiology, 72: 96-101.
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