Aumento de escala na produção de lacase por Trametes versicolor utilizando biorreator de baixo cisalhamento

• Autor(a) principal: Fernandes, André José
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97140/tde-19072023-125611/
• topic: Basidiomiceto; Basidiomycete; Biorreator de baixo cisalhamento; Lacase; Laccase; Low-shear bioreactor; Trametes versicolor; Trametes versicolor; Xilidina; Xylidine

As lacases são enzimas oxidativas de interesse para diversos processos industriais de transformação que envolvam lignina ou outros compostos fenólicos. Alguns fatores limitam a aplicação de enzimas em processos industriais, tais como, suas caraterísticas fisicoquímicas, custo de produção e a quantidade requerida de enzima. Tendo em vista que as condições de cultivo influenciam na produção enzimática, é fundamental o desenvolvimento do estudo de bioprocessos em diferentes escalas. Muitos estudos de produção de lacases utilizam o fungo Trametes versicolor, por secretar lacases com alto potencial redox (785 mV). Neste estudo, a produção de lacase por T. versicolor foi conduzida em frascos agitados de 125 mL e 1 L para definição de algumas variáveis do processo (volume de meio, indutores de lacase e agitação), obtendo-se uma atividade máxima de lacase em torno de 11.000 U/L, em meio contendo 9 g/L de glicose e adição de 3 mM de xilidina no terceiro dia de cultivo. Na segunda etapa deste estudo, foi avaliada a ampliação de escala dos cultivos de T. versicolor de frascos agitados para biorreator, utilizando o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) como parâmetro de ampliação de escala (kLa entre 76 e 79 h-1). Com condições de meio e indutor estabelecidas para a produção de lacase em frascos, T. versicolor foi cultivado em um biorreator agitado e aerado de baixo cisalhamento (BAABC) com volumes de 5 e 10 L de meio, aeração de 0,4 vvm e agitação de 180 rpm e 200 rpm, respectivamente. No cultivo realizado no biorreator com 5 L de meio de cultivo obteve-se 12.546 U/L de lacase, no nono dia de cultivo. Quando o volume de meio foi aumentado para 10 L no reator, empregando uma agitação de 200 rpm e aeração de 0,4 vvm, a atividade de lacase foi superior ao apresentado em frascos agitados e no reator com 5 L de meio (23.495 U/L). Os cultivos foram monitorados quanto ao pH e ao teor de açúcar residual. A maior atividade de lacase obtida no reator com 10 L de meio pode estar relacionada às mudanças na morfologia do micélio e à maior disponibilidade de oxigênio, considerando a maior pressão nas bolhas de ar em razão de menos espaço vazio no reator. Nesta condição de processo foi identificada uma lacase com massa molar de 55 kDa, por SDS-PAGE, cuja identidade foi confirmada por espectrometria de massas. A lacase apresentou pH ótimo de 5,0, temperatura ótima de 60 °C e manteve 70% de sua atividade a 50 °C por 2 horas. A produção de lacase no reator BAABC de 14 L, com volume útil de 10 L, mostrou-se como uma alternativa para aumentar a produtividade de lacase e assim minimizar os custos de processos que se beneficiem do uso desta enzima.