Desenvolvimento de um meio de cultura para a levedura oleaginosa Papiliotrema laurentii combinando análise de balanço de fluxo e experimento fatorial - Barbosa, Samuel Lessa (2023)
A demanda global por oleoquímicos vem aumentando ao longo dos últimos anos. Atualmente, a maioria desses compostos é produzida a partir de óleos vegetais, no entanto, a obtenção de oleoquímicos a partir de biomassa vegetal enfrenta desafios ambientais e socioeconômicos, uma vez que compete com a produção de alimentos. Os óleos microbianos, surgem como uma alternativa sustentável aos óleos vegetais, uma vez que não competem com a produção de alimentos, não dependem de condições geográficas ou sazonais específicas e apresentam maior rendimento lipídico. Nesse sentido, as leveduras oleaginosas são consideradas plataformas promissoras pois conseguem sintetizar lipídios a partir de matérias-primas abundantes e de baixo custo. A levedura oleaginosa Papiliotrema laurentii demonstrou a capacidade de assimilar diversas fontes de carbono, contudo o seu crescimento é limitado em meios de cultura comumente utilizados para o cultivo de leveduras oleaginosas. Portanto, é necessário desenvolver um meio de cultura que promova seu crescimento e, consequentemente, uma maior produtividade de lipídios. A análise de balanço de fluxo (do inglês Flux Balance Analysis ou FBA), aplicada a modelos metabólicos em escala genômica (do inglês Genomic-scale Metabolic Models ou GEMs), tem sido empregada com sucesso para obter informações fisiológicas e explorar o potencial genético de microrganismos. Neste trabalho, a FBA foi empregada utilizando o GEM de P. laurentii (papla-GEM) para direcionar experimentos fatoriais com o objetivo de desenvolver um meio de cultura que favoreça o crescimento de P. laurentii. Com base na FBA, foram selecionadas quatro fontes de carbono (glicose, xilose, sacarose e lactose) e duas fontes de nitrogênio (sulfato de amônio e ureia). Foi então delineado um experimento fatorial 4x3x2, avaliando combinações entre as quatro fontes de carbono em três concentrações e as duas fontes de nitrogênio. A combinação de lactose e ureia resultou em uma maior produção de biomassa e título lipídico. Posteriormente, foi avaliado o efeito do aumento da concentração do extrato de levedura e da concentração de carbono em um experimento fatorial 4x3. A condição de cultivo baseada na combinação de 28,56 g L-1 de lactose, 0,234 g L-1 de ureia e 0,5 g L-1 de extrato de levedura, com uma razão C:N de 75:1, resultou em um aumento de 500% tanto na produção de biomassa, quanto no título lipídico em comparação com a condição padrão, representada pelo meio de cultivo SS2 contendo 30 g L-1 de glicose, 0,523 g L-1 de sulfato de amônio e 0,1 g L-1 de extrato de levedura. Esses resultados demonstram que a estratégia proposta foi eficaz para aumentar a produção de biomassa por P. laurentii e, consequentemente, de lipídios com potencial para produção de oleoquímicos. Palavras-chave: Levedura Oleaginosa. Biomassa. Título lipídico. Lactose. Ureia.