Produção de Dihidroxiacetona por células de Gluconobacter Oxydans a partir do Glicerol

A dihidroxiacetona (DHA) é uma molécula constituída por três carbonos e não tóxica, utilizada como insumo para as indústrias de cosméticos, fármacos e química fina. É produzida industrialmente por fermentação, utilizando a bactéria Gluconobacter oxydans. Esse processo tem como principal limitação a inibição do crescimento tanto pelo substrato – glicerol – quanto pelo produto – DHA e, por tal, estudos recentes descrevem propostas para melhoria do processo. Sendo a conversão de glicerol a DHA realizada por uma única enzima em uma etapa, o presente trabalho considera que tal processo se enquadra nas definições de uma biotransformação, ou seja, a utilização de um catalisador biológico com o propósito de converter um substrato a um produto estruturalmente similar, através de modificações específicas e utilizando um número limitado de etapas enzimáticas. Dessa forma, neste estudo foram avaliados comparativamente a secagem de células em acetona e, em um segundo momento, a utilização de células de Gluconobacter oxydans previamente crescidas, para a produção de DHA a partir de glicerol. Objetivando contornar o principal problema do processo, que é a inibição do crescimento microbiano pelo substrato e pelo produto, foram testadas duas linhagens. A utilização de células secas em acetona se mostrou possível, porém os resultados não foram reprodutíveis e células previamente crescidas por 24 horas passaram a ser usadas nos experimentos de biotransformação. O pH e a temperatura de reação foram selecionados a partir de um planejamento delineamento composto central rotacional como sendo de 34ºC e pH de 4,5, para G. oxydans CCT 0552 e de 26ºC e pH de 4,5 para G. oxydans CCT 0174. A linhagem G. oxydans CCT 0552 se mostrou mais adequada à oxidação de glicerol à DHA, com aumento do acúmulo de DHA no meio reacional com o tempo (2,1 g/g biomassa) e com a produtividade constante (0,45 g/g biomassa). Foi constatada perda de atividade nas células estocadas por congelamento, o que leva à necessidade de selecionar um melhor método de conservação das células para a utilização na produçãoCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThe dihydroxyacetone (DHA) is a non-toxic molecule consisting of three carbons, used in the cosmetics, pharmaceuticals and fine chemicals industry. The DHA is industrially produced by fermentation, using the bacteria Gluconobacter oxydans. The main bottleneck of this process is the growth inhibition by the substrate – glycerol – and the product – DHA. This problem leads recent studies to describe proposals for improving the process. As the conversion of glycerol to DHA is performed by a single enzyme in one step, this study considers that this process fits in the definitions of biotransformation, in other words, the use of a biological catalyst in order to convert a substrate for a structurally similar products, by speficic modifications, and using a limited number of enzymatic steps. Thus, this study were assessed by comparison with drying of cells in acetone and in second stage, the use of previously grown cells of Gluconobacter oxydans for the production of DHA from glycerol. The use of dried cells proved to be possible, but the results were not reproducible and the biotransformation experiments were done with previously grown cells of 24 hours age. . The best pH and temperature for the reaction were selected from a central composite design as being 34o C and pH 4.5 for G. oxydans CCT 0552 and 26o C and pH 4.5 for G. oxydans CCT 0174. The strain G. oxydans CCT 0552 was more suitable for the oxidation of glycerol to DHA, with increased accumulation of DHA in the reaction media (2,1 g/g biomass) and constant productivity (0,45 g/g biomass). Loss of activity was observed in cells stored by freezing, which leads to the need to select a best method of preserving cells for the productio