Produção de PHA por cultivos mistos

Abstract

Biopolímeros biodegradáveis do tipo PHA foram produzidos utilizando resíduos agroindustriais (casca de acácia, pele de amendoim, casca de arroz, casca de banana, bagaço de cana, fibra de coco, talo de fumo, farelo de trigo) e suas misturas em cultivos com Bacillus sp. Os melhores rendimentos foram obtidos dos resíduos de pele de amendoim, bagaço de cana-de-açúcar e farelo de trigo nos cultivos com microrganismos: Bacillus licheniformis e Bacillus amyloliquefaciens. Foram obtidos: P(3HB), P(3HP), P(3HBcoHP), P(3HBcoHV) e ainda, P(3HFB) em meio misto de pele de amendoim, bagaço de cana e farelo de trigo cultivados com Bacillus licheniformis. O cultivo com Bacillus amyloliquefaciens em batelada com reforço em lotes espaçados foi reproduzido em escala piloto de 35 L com os resíduos de pele de amendoim e farelo de trigo. Os rendimentos obtidos do meio misto de farelo de trigo e pele de amendoim foram: 9,3 g.L-1 de biomassa celular e acúmulo de 66,7% de P(3HBcoHP). O cultivo com meio de farelo de trigo foi obtido: 7,8 g.L-1 de biomassa celular com acúmulo de 57,2% de P(3HB). Os PHAs em filmes demonstraram maior resistência mecânica do que PLA. Os valores de tensão de ruptura média foram: 5,5 ± 0,5% (P(3HB), P(3HP) e P(3HBcoHV), 12 ± 0,5% e 18 ± 1% para P(3HBcoHP) e P(3HFB), respectivamente, quando comparados ao PLA que sofre ruptura durante a deformação elástica em 2,0 ± 0,5%. Os PHAs demonstraram ser toxicologicamente seguros para a linha celular MRC5 de mamíferos e em ensaios de germinação de sementes. Os resultados de biodegradabilidade atendem aos requisitos para aplicações biomédicas e para compor filmes para alimentos apresentando índices de biodegradação acima de 90% em 180 dias.

Biodegradable biopolymers type polyhydroxyalkanoates (PHA) had been produced using agro-industrial residues (acacia bark, peanut skin, rice husk, banana peel, sugarcane bagasse, coconut fiber, tobacco stem, and wheat bran) and their mixtures in the cultivation Bacillus sp. The best yields were obtained from peanut skin residues, sugarcane bagasse and wheat bran in the cultivations with microorganisms: Bacillus licheniformis and Bacillus amyloliquefaciens. Were obtained: P(3HB), P(3HP), P(3HBcoHP), P(3HBcoHV) and P(3HFB) in mixed medium of peanut skin, cane bagasse and wheat bran in the cultivation with Bacillus licheniformis. The cultivation with Bacillus amyloliquefaciens in batch with reinforcement in spaced lots was reproduced in a pilot scale of 35 L with the residues of peanut skin and wheat bran. The yields obtained from the mixed medium of wheat bran and peanut skin and were: 9.3 g.L-1 of cell biomass and accumulation of 66.7% of P(3HBcoHP). Cultivation with wheat bran medium was obtained: 7.8 g.L-1 of cell biomass with an accumulation of 57.2% P(3HB). Film PHAs showed greater mechanical strength than PLA. The values of mean rupture stress were: 5.5 ± 0.5% (P(3HB), P(3HP) and P(3HBcoHV), 12 ± 0.5% and 18 ± 1% for P(3HBcoHP) and P(3HFB), respectively, when compared to the PLA that breaks during elastic deformation by 2.0 ± 0.5%. PHAs have been shown to be toxicologically safe for the mammalian MRC5 cell line and in seed germination assays. The results of biodegradability meet the requirements for biomedical applications and for composing films for food with biodegradation rates above 90% in 180 days.