Estudo da velocidade de agitação na produção de Riboflavina por Bacillus subtilis em biorreator mecanicamente agitado e aerado - Picão, Bruno Willian [UNESP] (2021)
A Riboflavina (RF) também denominada como vitamina B2, têm sido amplamente utilizados nas indústrias alimentícia e farmacêutica, por ser um componente essencial do metabolismo básico, sendo um precursor de coenzimas flavina adenina dinucleotídeo (FAD) e flavina mononucleotídeo (FMN). A produção comercial de RF é baseada no cultivo microbiano, atualmente a biossíntese de RF tem sido bastante estudada na bactéria Bacillus subtilis devido a sua alta capacidade de secretar proteínas diretamente no meio de cultivo em curto período de tempo, tornando-se um modelo entre as cepas industriais produtoras de RF. Em bioprocessos aeróbicos o transporte de oxigênio é o mais importante processo de transferência de massa gás-líquido a ser considerado no projeto de bioprocessos, podendo afetar o crescimento celular e a formação do produto. Neste trabalho, os efeitos da velocidade de agitação sobre o desempenho da produção de RF por Bacillus subtilis foram investigados em um cultivo em modo batelada em um biorreator mecanicamente agitado e aerado (STR). Os cultivos realizados durante o estudo apresentaram um perfil de redução na concentração de biomassa total juntamente com a diminuição da agitação, demonstrando uma relação direta entre a taxa de agitação operada com a expressão celular. Já a produtividade da RF não acompanhou a taxa de formação de biomassa de forma proporcional, indicando que o aumento na taxa de transferência de oxigênio gerada pelo aumento da agitação faz com que o microrganismo priorize o crescimento celular em detrimento da produção de RF. Indo de acordo com a literatura que relata que taxas de maior transferência de oxigênio o fluxo do consumo da fonte de carbono na rota metabólica é maior pela via Pentose Fosfato (PP), o que contribui para a alta taxa de crescimento, visto que ela oferece precursores para a biossíntese de nucleotídeos e aminoácidos essenciais para o crescimento celular, em contra partida, outra parte importante da rota metabólica na produção de RF é o metabolismo de Purinas que possui uma melhor eficiência em baixas taxas de transferência de oxigênio, sendo um ponto de equilíbrio na transferência de oxigênio de modo que não esteja em excesso nem escasso. Dentre as velocidades de agitação estudadas, o cultivo operado em 300 rpm foi mais o mais favorável para a biossíntese de RF, apesar de apresentar uma redução na velocidade de crescimento celular em comparação com os cultivos operados a 400 e 800 rpm. A concentração máxima de RF atingida foi de 2,151 g/L em 48 h com o rendimento Yp/s em média de 0,0242 g/g.