Bioprocessos da produção de goma gelana por Sphingomonas paucimobilis CCT 1899 usando resíduos agroindustriais como substrato de cultivo

Abstract

Biopolímeros microbianos se destacam devido às suas propriedades e características funcionais, como a capacidade de espessamento, suspensão de partículas e retenção de água. Entre esses biopolímeros encontra-se a goma gelana, um hidrocoloide versátil, que é altamente estável em relação ao pH, e termoestável e termorreversível, o que possibilita sua utilização em diversas áreas, tais como na indústria alimentícia, farmacêutica e química. A produção de goma gelana a partir de resíduos industriais como o soro de queijo, o permeado de soro de queijo e o soro ácido de soja pode significar um menor custo associado à sua produção, ao mesmo tempo em que diminui o impacto ambiental causado pelo descarte incorreto destes compostos no meio ambiente. Esses substratos se caracterizam por serem fontes ricas em nutrientes, contendo quantidades apreciáveis de açúcares e proteínas, com potenciais de aplicação em diversos processos biotecnológicos. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo produzir o exopolissacarídeo goma gelana em diferentes meios de cultivo, soro de queijo, permeado de soro de queijo e soro ácido de soja, através da utilização do microrganismo Sphingomonas paucimobilis CCT 1899, e comparar a quantidade de biopolímero produzida em diferentes meios sintéticos, além de analisar a viscosidade da goma obtida As condições de cultivo utilizadas para a produção de goma gelana em agitador rotacional foram definidas como temperatura de 30ºC por um período de 96 h, a uma velocidade de agitação de 250 rpm. Em comparação, os meios com maior produção de goma foram o soro de queijo, soro de queijo hidrolisado com β-galactosidase e meio sintético lactose, produzindo, respectivamente, 8,46 g L-1, 8,19 g L-1 e 9,87 g L-1. Levando em consideração que o subproduto industrial com maior produtividade foi o soro de queijo, este foi levado a cultivo em biorreator, sob temperatura de 30ºC, 400rpm e 2 vvm, por 72 h. A bioconversão em biorreator resultou em uma produção máxima de goma de 4,87 g L-1. A viscosidade da goma gelana produzida a partir dos meios soro de queijo em agitador rotacional e soro de queijo em biorreator foi analisada, constatando que a goma produzida em agitador rotacional teve uma viscosidade maior do que a goma produzida por biorreator.

Microbial biopolymers present important properties and functional characteristics, such as thickening ability, suspension of particles in solutions, and water retention. Among these, gellan gum is a versatile hydrocolloid, highly stable in a wide range of pH and temperature, and thermo-reversibility, allowing its use in different areas, such as in the food, pharmaceutical, and chemical industries. Gellan gum production from industrial wastes such as whey, whey permeate and soy serum can represent lower costs associated with production, at the same time helping to reduce environmental impacts caused by improperly discarding these compounds in the environment. These substrates are characterized as rich sources of nutrients, containing substantial amounts of sugars and proteins with potential application in different biotechnological processes. In this context, this work aimed to produce the exopolysaccharide gellan gum in different culture media, whey, whey permeate, and soy serum, using Sphingomonas paucimobilis CCT 1899 and compare the amount of biopolymer produced in different synthetic medium, as well as to analyze the viscosity of the gum produced from these wastes. The conditions used in the gellan gum production in shaker were temperature of 30°C in 96 h, and stirring rate of 250 rpm. The cultivation media with the highest production were whey, hydrolyzed whey and lactose synthetic medium, producing, respectively, 8.46 g L-1, 8.19 g L-1 and 9.87 g L-1. As whey medium showed the better productivity, this was used in bioreactor cultivations, under temperature of 30°C, 400 rpm, and 2 vvm for 72 h. The production from bioreactor resulted in a maximum gum concentration of 4.87 g L-1. The viscosities of gellan gum produced in whey in the shaker and in the bioreactor were analyzed. The gellan gum produced in shaker presented a higher viscosity than that produced in the bioreactor.