Produção do colorante azul (indigoidina) por cutivo submerso de Streptomyces lavendulae

Oka, Letícia Kiyomi Alves [UNESP]

Produção do colorante azul (indigoidina) por cutivo submerso de Streptomyces lavendulae

Arquivos

oka_lka_me_arafcf.pdf (2.13 MB)

Data

0024-09-20

Autores

Oka, Letícia Kiyomi Alves

Orientador

Ebinuma, Valéria de Carvalho Santos

Pós-graduação

Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCF

Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Tipo

Dissertação de mestrado

Direito de acesso

Acesso aberto

Resumo

Resumo (português)

Os colorantes eram oriundos, principalmente, de plantas até o século XIX, quando William Henry Perkin descobriu acidentalmente a mauveína, o primeiro colorante químico orgânico sintetizado em laboratório. A partir de então, houve uma transição dos colorantes naturais para os sintéticos pelas indústrias. No entanto, estudos demonstram que os colorantes sintéticos podem ser prejudiciais à saúde e ao meio ambiente. Dessa maneira, uma alternativa a esses compostos são os colorantes naturais tais como os produzidos por microrganismo. Entre estes, as bactérias, do gênero Streptomyces, especialmente a S. lavendulae tem a capacidade de sintetizar o colorante azul indigoidina a partir da L-glutamina. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a produção de indigoidina por cultivo submerso de S. lavendulae e aplicar o extrato obtido em tecido. Incialmente avaliou-se diferentes combinações do meio composto por aveia, glicose, L-glutamina e MgSO4. Posteriormente, por tratar-se de uma molécula produzida intracelularmente, estudou-se métodos de extração da indigoidina da biomassa microbiana, de forma a se padronizar o processo. Em seguida, novas condições de produção foram avaliadas, especificamente, concentração de inóculo e velocidade de agitação. Na melhor condição de produção obtida, realizou-se um estudo de cinética de crescimento do microrganismo e produção de indigoidina. E por fim realizou a aplicação do colorante microbiano e colorante comercial em tecido de algodão. Os resultados indicaram que o meio de cultura com a seguinte composição: 20 g/L de farinha de aveia, 1 g/L de glicose, 10 mM de L-glutamina e 1 mM de MgSO4 associado com 30% v/v de inóculo e velocidade de agitação de 200 rpm proporcionou tanto o maior crescimento do microrganismo quanto a superior produção da biomolécula alvo. O estudo de cinética de crescimento e produção, mostrou que a produção máxima de indigoidina (3,75 g/L) ocorre após 96h de bioprocesso. Como última etapa do trabalho, aplicou-se tanto o colorante produzido como o de origem comercial em tecido e observou-se que o colorante produzido apresentou baixa fixação no tecido quando comparado ao comercial. A partir do exposto, conclui-se que S. lavendulae tem a capacidade de produzir o colorante azul indigoidina, o qual possui amplo mercado de aplicação, como, por exemplo, matriz têxtil.

Resumo (inglês)

Colorants came mainly from plants until the 19th century, when William Henry Perkin accidentally discovered mauveine, the first organic chemical colorant synthesized in a laboratory. Since then, industries transitions from natural to synthetic colorants. However, an alternative to these compounds, which is more sustainable, is the use of natural dyes such as those produced by microorganisms. Among these, bacteria of the genus Streptomyces, especially S. lavendulae, have the ability to synthesize the blue colorant indigoidine from L-glutamine. The aim of this study was to evaluate the production of indigoidine by submerged cultivation of S. lavendulae and to apply the obtained extract to fabric. Initially, different combinations of the medium composed of oats, glucose, L-glutamine and MgSO4 were evaluated. Subsequently, since it is a molecule produced intracellularly, methods for extracting indigoidine from microbial biomass were studied in order to standardize the process. Then, new production conditions were evaluated, specifically inoculum concentration and stirring speed. Under the best production conditions obtained, a study was carried out into the kinetics of the microorganism's growth and indigoidine production. Finally, the microbial colorant and the commercial colorant were applied to cotton fabric. The results indicated that the culture medium with the following composition: 20 g/L of oat flour, 1 g/L of glucose, 10 mM of L-glutamine and 1 mM of MgSO4 associated with 30% v/v of inoculum and a stirring speed of 200 rpm provided both the greatest growth of the microorganism and superior production of the target biomolecule. The growth and production kinetics study showed that the maximum indigoidine production (3.75 g/L) occurred after 96 hours of bioprocessing. As the last stage of the work, both the produced colorant and the commercial counterpart were applied to fabric, and it was observed that the produced colorants had low fixation on the fabric compared to the commercial one. From the above, it can be concluded that S. lavendulae has the ability to produce the blue dye indigoidine, which has a wide market for application, such as a potential use in textile materials.