Avaliação da condição de agitação na produção de colorante por Streptomyces carpaticus

Abstract

Os colorantes de origem microbiana emergem como uma alternativa ascendente aos colorantes sintéticos, impulsionados pela crescente preocupação com a saúde e o meio ambiente. Além disso, os colorantes microbianos apresentam diversas vantagens, tais como propriedades farmacológicas, atividade antibiótica, anticancerígena, imunossupressora, antifúngica, bactericida, antitumoral e antioxidante, além de sua produção ser mais sustentável comparada aos sintéticos. Conforme apontado pelo Global Info Research, no ano de 2020, prevê-se um crescimento de US$ 1620 milhões nos próximos anos no mercado de colorantes microbianos. As bactérias do gênero Streptomyces são amplamente reconhecidas pela produção de metabólitos secundários, incluindo colorantes. Nesse contexto, é crucial estabelecer as condições ideais para essa produção. Em processos biotecnológicos, o estudo da transferência de oxigênio (kLa) assume grande relevância, uma vez que tais bactérias são aeróbicas. Os métodos usuais para determinar o kLa frequentemente requerem sensores específicos e condições operacionais mais robustas. O presente projeto tem como objetivo determinar o kLa em cultivo de Streptomyces carpaticus, durante a produção de colorante, utilizando a técnica da iodometria em agitador, que consiste em uma abordagem mais simples e que dispensa o uso de sensores. Foram investigadas rotações de 100, 150 e 200 rotações por minuto (rpm), e os resultados indicaram uma relação entre a rotação, o kLa e a concentração celular. Observou-se que o aumento da agitação resultou em um crescimento nos valores de kLa, concentração celular e de produto das demais analisadas, sendo a rotação de 200 rpm a mais eficaz, apresentando resultados com baixa dispersão nas análises envolvidas, gerando uma concentração celular média de 1,463 g/L e kLa médio de 10,4909 h-1. Conforme os resultados obtidos no presente projeto, é evidente a necessidade de mais estudos sobre a produção de colorantes por Streptomyces carpaticus, dada a escassez de literatura existente e a importância de aprofundar a compreensão sobre esse tema.

Microbial origin colorants are emerging as a rising alternative to synthetic colorants, driven by growing concerns about health and the environment. Additionally, microbial colorants present various advantages such as pharmacological properties, antibiotic, anticancer, immunosuppressive, antifungal, bactericidal, antitumoral, and antioxidant activities, besides their production being more sustainable compared to synthetics. According to Global Info Research, a growth of $1620 million is expected in the coming years in the microbial colorant market by 2020. Streptomyces bacteria are widely recognized for the production of secondary metabolites, including colorants. In this context, it is crucial to establish ideal conditions for this production. In biotechnological processes, the study of oxygen transfer (kLa) assumes great relevance since such bacteria are aerobic. The usual methods for determining kLa often require specific sensors and more robust operational conditions. This project aims to determine kLa in Streptomyces carpaticus cultivation during colorant production using the iodometry technique in a shaker, which is a simpler approach that does not require sensor use. Rotations of 100, 150, and 200 rotations per minute (rpm) were investigated, and the results indicated a relationship between rotation, kLa, and cell concentration. It was observed that increased agitation resulted in growth in kLa values, cell concentration, and product concentration of other analyzed factors, with 200 rpm rotation being the most effective, showing results with low dispersion in the analyses involved, generating an average cell concentration of 1.463 g/L and an average kLa of 10.4909 h-1. According to the results obtained in this project, there is a clear need for further studies on colorant production by Streptomyces carpaticus, given the scarcity of existing literature and the importance of deepening understanding on this topic.