OTIMIZAÇÃO NA PRODUÇÃO DE CELULASES DE BACILLUS SP. POR CULTIVO EM FASE SUBMERSA A PARTIR DO RESÍDUO PÓ DE TABACO

Resumo

Os processos que geram produtos biotecnológicos têm obtido cada vez mais importância no desenvolvimento da tecnologia ao redor do mundo. A destinação dos resíduos produzidos pelas agroindústrias para a produção de biocompostos tem sido uma alternativa utilizada para agregação de valor aos resíduos. Enzimas microbianas, como as celulases, são um dos principais produtos obtidos através de processos biotecnológicos como o cultivo em fase submersa. O rendimento produtivo de enzimas depende de avaliações da inter-relação de uma variedade de fatores abióticos que contribuem para a otimização da produção de celulases. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar os melhores fatores abióticos para condução de um cultivo submerso utilizando-se uma bactéria do gênero Bacillus sp., isolada do resíduo pó de tabaco, através do planejamento experimental de Composto Central (CC) e análise de superfície de resposta visando otimizar a produção de celulases totais (FPase). O design de CC avaliou 5 fatores, e 3 pontos centrais, totalizando 29 ensaios, nos quais foi medida a atividade enzimática total (FPase) em UI mL^-1. Os fatores foram avaliados em 5 diferentes níveis (-a, -1, 0, +1, +a) e incluíram: temperatura (°C); velocidade de agitação (rpm); concentração do resíduo (g/L); quantidade de inóculo bacteriano (%); e concentração de Tween 80 (%). O pH foi fixado em 5 durante os experimentos. A matriz de planejamento e a avaliação das respostas foram obtidas através do software Statistica. O caldo de cultivo foi obtido através de uma infusão com o resíduo de pó de tabaco em diferentes concentrações. O inóculo foi preparado em caldo BHI estéril, mantido a 35ºC, overnight sob agitação (150 rpm), com concentração inicial determinada através da densidade óptica (0,9 a 1). Os resultados na produção de FPase, em 48 horas de fermentação, variaram de 0,8647 até 5,2933 UI mL^-1, reforçando a importância de avaliar-se a influência da variação dos diferentes fatores na produção de celulases durante o processo fermentativo. Os fatores considerados significativos (p=0,01) foram a temperatura, velocidade de agitação e concentração de inóculo, permitindo a obtenção da equação de regressão linear de segunda ordem Y=-23,613+0,444T+0.113A-0.0025T²-0.0002A²-0.0392I² com R²=0.87287. A falta de ajuste (Lack of fit) não foi significativa, demostrando que o modelo proposto é adequado. A análise da superfície de resposta demostrou que condições otimizadas para a validação do modelo predito pelo software deverão ocorrer em: temperatura de 70°C, velocidade de agitação de 180 rpm, 55 g/L de pó de tabaco, 8% de inóculo, 4% de Tween 80. A condução dessa validação vem sendo realizada pelo grupo de pesquisa a partir de um processo de cultivo em fase submersa em um biorreator de 5 L. Concluiu-se que os resultados de otimização do processo fermentativo são bastante promissores considerando que o pó de tabaco, produzido em grandes quantidades pela indústria do tabaco, ao ser utilizado como indutor da produção de celulases pode otimizar a eficiência do agronegócio, além de reduzir os impactos negativos ao meio ambiente.