Estudos de otimização da produção de bioinseticida bacteriano a partir do isolamento de nova linhagem de Bacillus thuringiensis

Orientador: Gil Eduardo SerraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e a otimização da produção de bioinseticida bacteriano a partir do isolamento e seleção de uma linhagem de Bacillus thuringiensis que apresentasse uma diferenciada e alta atividade inseticida contra larvas de mosquitos de importância na saúde pública. A partir de amostras de solo, isolou-se uma bactéria entomopatogênica, denominada SP-36. Este isolado apresentou uma atividade de 30.767 ITU/mg, contra larvas de Aedes aegypti quase duas vezes mais alta que a linhagem padrão B. thuringiensis israelensis IPS-82, e foi classificado taxonomicamente como sendo um Bacillus thuringiensis. Na sorotipagem do isolado, este foi classificado como uma cepa autoglutinante de B.t.. O perfil electroforético das proteínas que compõem os cristais do isolado (110, 68, 38 e 25 kDa) apresentou significativa diferenças com os polipeptídios produzidos pela linhagem padrão. A otimização das condições fermentativas foram planejadas através da Metodologia por Superfícies de Resposta (MSR) com um delineamento experimental 34. Os resultados experimentais demonstraram uma resposta de 1,37 x 108 para contagem de esporos, completa lise celular e atividade de 35.000 ITU/mg, utilizando-se meio basal em condições de 30°C, 350 rpm, 5 % de inóculo e 7,2 de pH inicial. Para seleção dos componentes de meio de cultura à base de sub-produtos agro-industriais, foram utilizados fatoriais fraccionários, permitindo a seleção das fontes de carbono, nitrogênio e suplementos minerais, assim como o ajuste preliminar das concentrações dos componentes. foram selecionados os seguintes componentes: melaço, água de maceração de milho, água de levedura e fosfato de potássio. Para a otimização da concentração dos componentes selecionados utilizou.:se de delineamento central composto 54 da metodologia por superfícies de resposta, obtendo-se contagem de 1,28 x 108 esporos/ml, em 24 horas com um meio otimizado: 3,5g/l de melaço, 7,O g/l de água de maceração de milho, 16g/l de água de levedura e 6,O g/l de fosfato de potássio. Foram realizados testes de escalamento, com 30 e 50 % de oxigênio dissolvido, obtendo-se velocidades específicas de crescimento de 0,25 e.0,51 h-1, e contagem de esporos de 1,76 e 1,96 x 109 esp/ml respectivamente, em 24 e 18 horasAbstract: The purpose of this work was to develop and improve the production of bacterial bioinsecticide from a microbiological screening and selection of a Bacillus thuringiensis strain which presents a high and differentiated insecticide activity against mosquitoes larvae of public heath importance. The entomopathogenic bacteria B.t. strain SP-36, has been isolated from soil samples, according to serotyping it as an auto-agglutinated B.t. strain. This isolate presented an activity of 30.767 ITU/mg against Aedes aegypti larvae, almost twice as high as the B. thuringiensis israelensis IPS-82 standard strain. The electrophoretic pattern of the proteins, which constitute the isolate crystals (110, 68, 38 and 25 kDa), has presented significant differences as to the polypeptides produced by the standard strain. The improvement of the fermentative conditions has been planned through the Response Surfaces Methodology (MSR) with an experimental design 34. The experimental results have shown a response of 1,37 x 108 for the spore count, complete cellular lysis and an activity of 35.000 ITU/mg, using a basal medium at 30°C, 350 rpm, 5% inoculum and initial pH 7,2. In order to select the culture medium based on agroindustrial by-products, fractional fatorials have been used, so that the sources of carbon, nitrogen and mineral suplements could be selected, as well as the preliminary setting of the components concentration. The following components have been selected: sugarcane molasses, com-steep liquor, yeast liquor and potassium phosphate. In order to improve the selected components concentration a central composite design 54 of the response surfaces methodology was used, obtaining a count, of 1,28 x 108 spores/ml, in 24 hours, in an optimized medium: 3,5g/l of molasses, 7,0g/l of com-steep liquor, 16g/l of yeast liquor and 6,0g/l of potassium phosphate. Scale-up tests have been performed, with 30 and 50% dissolved oxygen, obtaining specific growth rate of 0,25 and 0,51 h-1 and spores count of 1,76 and 1,96 x 109 spores/ml, in 24 hours, respectivelyDoutoradoDoutor em Tecnologia de Alimento