Avaliação de meios de cultura alternativos para produção de roseoflavina por Streptomyces davaonensis

Abstract

A roseoflavina é um metabólito secundário produzido por Streptomyces davaonensis, caracterizado por sua atividade antimicrobiana e pelo potencial de aplicação em processos biotecnológicos e farmacêuticos. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência de diferentes meios de cultura e estratégias de inoculação sobre o crescimento de S. davaonensis e a produção de roseoflavina, bem como propor uma estratégia de purificação do composto e de gerenciamento dos resíduos gerados durante o processo. Para isso, foram realizados cultivos submersos em frascos Erlenmeyer contendo diferentes combinações de fontes de carbono (amido de batata e fécula de mandioca) e nitrogênio (extrato de levedura e peptona), utilizando-se inóculos obtidos por suspensão de esporos e por células vegetativas. Os cultivos foram avaliados quanto à morfologia, produção de biomassa e espectrofotometria de varredura, sendo o meio AE (amido de batata e extrato de levedura) selecionado para o escalonamento em biorreator de bancada operado em batelada. Além disso, foi elaborada uma proposta teórica de purificação para trabalhos futuros, baseada em precipitação fracionada com sulfato de amônio, extração líquido-líquido com acetato de etila e análise por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE/HPLC), complementada por um plano de gerenciamento e tratamento dos resíduos gerados. Os resultados demonstraram que o meio AE associado ao inóculo proveniente de células vegetativas proporcionou o melhor desempenho para o crescimento bacteriano. No cultivo em biorreator, a biomassa atingiu aproximadamente 9,4 g/L, seguida de estabilização compatível com a fase estacionária; entretanto, a produção de roseoflavina permaneceu reduzida nas condições avaliadas, indicando a necessidade de otimização de parâmetros operacionais, como agitação, transferência de oxigênio e tempo de cultivo. A estratégia proposta para purificação e o gerenciamento dos resíduos evidenciaram a viabilidade teórica de integrar operações de downstream e práticas sustentáveis ao processo produtivo. Em conjunto, os resultados obtidos estabelecem uma base para futuras investigações voltadas à otimização da produção de roseoflavina e ao desenvolvimento de um processo biotecnológico mais eficiente, reprodutível e ambientalmente sustentável.

Roseoflavin is a secondary metabolite produced by Streptomyces davaonensis, recognized for its antimicrobial activity and potential applications in biotechnology and the pharmaceutical industry. In this context, the present study aimed to evaluate the influence of different culture media and inoculation strategies on the growth of S. davaonensis and roseoflavin production, as well as to propose a purification strategy for the compound and a management plan for the waste generated throughout the process. Submerged cultivations were carried out in Erlenmeyer flasks using different combinations of carbon sources (potato starch and cassava starch) and nitrogen sources (yeast extract and peptone), with inocula prepared from either spores or vegetative cells. The cultures were evaluated regarding morphology, biomass production, and UV–Vis spectrophotometric scanning. Based on these results, the AE medium (potato starch and yeast extract) was selected for scale-up in a batch bench-scale bioreactor. Furthermore, a theoretical downstream process was proposed for future studies, including ammonium sulfate fractionation, liquid–liquid extraction with ethyl acetate, and high-performance liquid chromatography (HPLC) analysis, together with a waste management and treatment strategy. The results showed that the AE medium combined with vegetative cell inoculum provided the highest bacterial growth. During bioreactor cultivation, biomass reached approximately 9,4 g/L, followed by stabilization, indicating the stationary growth phase. However, roseoflavin production remained low under the evaluated conditions, suggesting that operational parameters such as agitation, oxygen transfer, and cultivation time require further optimization. The proposed purification strategy and waste management approach demonstrated the theoretical feasibility of integrating downstream processing and sustainable practices into the production process. Overall, the findings provide a basis for future studies aimed at optimizing roseoflavin production and developing a more efficient, reproducible, and environmentally sustainable biotechnological process.