Otimização da produção de D(-) ácido lático por Sporolactobacillus nakayamae e Lactobacillus delbrueckii utilizando subprodutos agro-industriais

• Autor(a) principal: Beitel, Susan Michelz [UNESP]
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/144625
• topic: D(-) ácido lático; Delineamento experimental; Fermentação; Batelada alimentada; D(-) lactic acid; Experimental design; Fermentation; Fed-batch fermentation; Sporolactobacillus nakayamae; Lactobacillus delbrueckii

O ácido lático tem sido alvo de ampla investigação devido a sua ampla possibilidade de aplicações, despertando interesse em vários setores biotecnológicos e industriais. Pode ser obtido através de via química ou fermentativa; a vantagem da produção por fermentação é a obtenção de isômeros opticamente puros. Um dos principais interesses é reduzir os custos de produção, assim como desenvolver processos que não gerem resíduos. Os substratos utilizados na fermentação e a etapa de purificação do ácido lático são os principais responsáveis pelo custo do processo. Para tanto, o objetivo do atual estudo foi selecionar substratos disponibilizados por baixo custo, assim como estudar as melhores condições de fermentação que propiciem uma eficiente produção de D(-) ácido lático por cepas selvagens de Sporolactobacillus nakayamae e Lactobacillus delbrueckii. Os componentes dos meios de cultivo, assim como suas respectivas concentrações foram selecionados a partir de planejamentos experimentais. Por sua vez, foi avaliada a influência de diferentes agentes neutralizadores de pH na fermentação. Também foram estudados os parâmetros fermentativos como pH, temperatura, agitações e proporções de inóculo. A fim de elevar os níveis de produção e produtividade, foram estudadas diferentes estratégias de bateladas alimentadas. Foi desenvolvido um processo de purificação utilizando recursos de baixo custo. A partir do meio de cultivo composto de açúcar cristal, farinha de amendoim e Tween 80, S. nakayamae foi capaz de produzir 112,93 g/L de D(-) ácido lático. A purificação e recuperação do ácido lático foram realizadas por filtração do meio fermentado em carvão e celite, em seguida passado por resina de troca catiônica. Essa técnica revelou-se eficiente na remoção de açúcares e proteínas assim como na recuperação do ácido lático. Ainda utilizando S. nakayamae outro meio de cultivo foi estudado, a partir da mesma fonte de carbono, porém usando extrato de levedura (subproduto da produção de etanol) como fonte de nitrogênio e adicionado de alguns sais. Após estudar as melhores condições de cultivo em biorreator (pH 6.0, 35 ºC, 20% de volume de inóculo e 125 rpm), alcançou-se uma produção de 122,41 g/L de ácido lático e produtividade de 3,65 g/L.h por fermentação em batelada alimentada multi pulsos, em 54 horas. O agente controlador de pH selecionado foi NaOH, que colabora evitando a geração de resíduos durante a purificação. A produção de D(-) ácido lático foi estudada por um segundo micro-organismo (L. delbrueckii), desenvolvendo-se um processo fermentativo eficiente, de baixo custo, a partir do qual os mais altos níveis de produção (162 g/L) foram alcançados. O meio de fermentação foi composto de melaço de cana-de açúcar, água de maceração de milho e alguns sais, tais resíduos foram utilizados sem necessidade de hidrólise. A fermentação foi conduzida por 48 horas em batelada alimentada multi pulsos a 39 ºC, 150 rpm, 25% de inóculo, pH 5.5, controlado por Ca(OH)2 que, além de ser economicamente viável, apresenta a vantagem de não aumentar drasticamente a pressão osmótica do meio de cultivo. A produção de D(-) ácido lático de elevada pureza óptica a partir dos resíduos agro-industriais utilizados, é uma alternativa econômica para o processo em escala industrial.