Produção de alginato sintetizado por Pseudomonas mendocina em diferentes substratos

Abstract

O alginato é um polissacarídeo existente na parede celular de algas marinhas marrons (Phaeophyceae) e que também pode ser sintetizado por Azotobacter vinellandii e Pseudomonas spp. As aplicações do alginato microbiano podem ser as mesmas do alginato extraído de algas. Na indústria de alimentos, pode ser utilizado como gelificante, emulsificante, estabilizante e espessante. Ainda pode ser utilizado como agente de encapsulação e na formulação de curativos interativos, na indústria farmacêutica. Como ingrediente em pastas de impressão têxtil, detergentes e shampoos na indústria química. Na área médica, os alginatos têm sido empregados para imobilização de células vivas, no tratamento de doenças hormonais em cobaias e na manufatura de pele artificial com melhores propriedades cicatrizantes. O Alginato bacteriano pode ser produzido para fins específicos, com uma melhora nas suas propriedades qualitativas permitindo novas aplicações desse polímero no mercado. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de alginato por Pseudomonas mendocina em diferentes substratos. Foram realizadas culturas em frascos agitados, utilizando glicose, sacarose ou glicerol, como fonte de carbono. Os experimentos foram delineados a um planejamento experimental para cada fonte de carbono, avaliando as diferentes concentrações de substrato e nitrogênio e limitando-se o tempo de cultivo em 48 h. A condição aximizada para a produção de alginato, a partir de glicose, dentro das condições estudadas foi 100 g.L-1 de glicose e 0,5 g.L-1 de sulfato de amônio. A produtividade obtida nessa condição foi 0,33 g.L-1h-1. Para meios utilizando glicerol como substrato, a condição maximizada foi 40 g.L-1 de glicerol e 0,7 g.L-1 de sulfato de amônio. A produtividade obtida nessa condição foi 0,23 g.L-1h-1. Utilizando sacarose como substrato, a condição maximizada para a produção de alginato dentro das condições estudadas foi 80 g.L-1 de sacarose e 0,7 de sulfato de amônio. Nas condições otimizadas utilizadas neste trabalho, o meio com sacarose como fonte de carbono apresentou a maior produtividade, 0,42 g.L-1h-1, para a síntese de alginato por Pseudomonas mendocina. O biopolímero formado foi caracterizado através da técnica de espectroscopia de ressonância magnética (1HNMR) e pode-se verificar que o alginato sintetizado por Pseudomonas mendocina possui apenas blocos M. Foram realizadas medidas reológicas do meio de cultura ao final do cultivo e todos apresentaram comportamento pseudoplástico. Meios de cultivo com o alginato formado e utilizando sacarose como fonte de carbono, apresentaram uma viscosidade aparente muito superior em relação aos meios onde foi utilizado glicose ou glicerol.

Alginate is a polysaccharide that occurs as a structural components in marine brown algae (Phaeophyceae) as well as capsular polysaccharides in two bacterial genera, Pseudomonas and Azotobacter. Alginate produced by microorganisms can have the same use of alginate obtained from brown algae. In food industry, can be used as thickeners, emulsifiers, stablizers and gelling agents. Can be used as encapsulation agent and in formulation of dressings interactive, in pharmaceutical industry. As an ingredient in textil printing, detergent and shampoos in the chemical industry. In medical applications, to immobilizing living cells, as in treatment of hormonal diseases in experimental animal models and to manufacture wound dressing with improved healing properties. Bacterial alginate can be produced to specific applications with highquality, improved properties alowing new commercial aplications. This work was aimed to study the alginate production by Pseudomonas mendocina with different substrates as carbon source. Cultures were carried out on shake frasks with glucose, sucrose or glycerol as carbon source. The experiments were fitting by the Methodology of Experiment Planning for each one substrate to evaluate different substrate and nitrogen concentration in 48 h on process productivity. Optimal conditions for alginate production from glucose as carbon source, was 100 g.L-1 glucose and 0.5 g.L-1 ammonium sulfate, the maximum productivity was 0.33 g.L-1h-1. Using glycerol as carbon source, the optimal condition was 40 g.L-1 glycerol and 0.7 g.L-1 ammonium sulfate, the productivity found was 0.23 g.L-1h-1. Using sucrose as carbon source, the optimal condition for alginate production was 80 g.L-1 sucrose and 0.7 ammonium sulfate. Optimized conditions studied in this work, showed higher productivity (0.42 g.L-1h-1) in culture media containing sucrose as carbon source for alginate synthesis by Pseudomonas mendocina. The biopolymer was characterized by 1HNMR spectroscopy and could be verified that alginate synthesized by Pseudomonas mendocina only has homopolymerics M blocks. The culture media containing alginate was characterized by rheological measurements and exhibited the typical pseudoplastic behavior. Culture media containing sucrose as carbon source exhibited a higher apparent viscosity than culture media containing glucose or glycerol as carbon source.