Otimização da composição do meio de cultivo para a produção de surfactina por Bacillus subtilis - Paula, Isabella Santos de [UNESP] (2024)
A surfactina é um biossurfactante produzido a partir de meios de cultura adequados para o cultivo de cepas de Bacillus subtilis, que apresentam alta capacidade de produção. Através desses cultivos, obtém-se caldos com significativa atividade surfactante, o que permite diversas aplicações industriais. Sua produção ocorre por meio de processos aeróbicos, nos quais são utilizados meios de cultivo de alta qualidade, com fontes adequadas de carbono e nitrogênio, além de parâmetros otimizados, como a velocidade de transferência de oxigênio, o pH e a quantidade de nutrientes adicionados ao longo do processo. Uma estratégia para melhorar a transferência de oxigênio no caldo de cultivo, sem a necessidade de aumentar a frequência de agitação ou a vazão de ar, é a utilização de vetores de oxigênio. Esta abordagem pode contribuir significativamente para a produção do biossurfactante, uma molécula que facilita a formação de espumas. Este estudo teve como objetivo investigar o processo de produção da surfactina utilizando uma linhagem bacteriana geneticamente modificada de Bacillus subtilis, visando a otimização do meio de cultura e a validação da composição otimizada por meio de um modelo. Além disso, o trabalho incluiu a avaliação do uso de vetores de oxigênio na produção de surfactina. Na primeira fase da pesquisa, foram realizados testes para avaliar a composição do meio de cultivo, além de uma análise preliminar para otimizar o processo. Na segunda fase, foram estudadas diferentes fontes de carbono e de nitrogênio, a fim de identificar aquelas que mais influenciam a produção. Além disso, foram conduzidos experimentos planejados para testar diferentes concentrações dos principais componentes do meio de cultura PW. Dada a complexidade dos resultados, optou-se por otimizar o processo utilizando modelos de redes neuronais. Finalmente, avaliou-se o uso de vetores de oxigênio, como n-dodecano e n-hexano, na produção de surfactina. Os resultados indicaram que a glicose é a fonte de carbono que promove a maior produção de surfactina. Em relação à análise estatística, nenhum modelo apresentou coeficiente de correlação ajustado, o que impossibilitou a otimização do processo por métodos estatísticos tradicionais. Consequentemente, a otimização foi realizada por meio de redes neuronais, que geraram cinco composições candidatas. Apenas uma dessas composições foi confirmada experimentalmente, resultando em um aumento de 2,4 vezes na produção de surfactina. Por fim, observou-se que a adição de n-hexano, em pequenas concentrações, contribuiu positivamente para a produção de surfactina.