Otimização de parâmetros para a produção de ácido lipóico por Bacillus spp, sua citotoxicidade e seu potencial antioxidante

A descoberta contínua de novos metabólitos microbianos que possuem aplicação farmacêutica e em alimentos tem levado ao desenvolvimento de sistemas de cultivo eficientes e de baixo custo. A escolha de um microrganismo apropriado e condições para produção adequadas são fatores cruciais para o processo de recuperação do metabólito. Membros da espécie de Bacillus são os procariotos mais freqüentemente usados para produção industrial de metabólitos de interesse. Esses organismos são sobretudo favorecidos pelo fato de que seu cultivo em sistemas de produção em larga escala são de simples operação, porém com certos cuidados e além de um custo não elevado. Bacillus spp são bactérias Gram positivas de solo, que secretam numerosas proteínas que degradam uma grande variedade de substratos, possibilitando à bactéria a sobreviver em ambientes que estão em mudança contínua. O Bacillus spp sintetiza uma coenzima conhecida como Ácido Lipóico (AL) que é um componente bioativo natural encontrado tanto em membranas celulares bem como, em compartimentos celulares aquosos. Neste estudo, inicialmente foi avaliado o efeito de diferentes fontes de carbono e nitrogênio na concentração de AL na biomassa de Bacillus spp e em seguida aplicou-se a técnica de análise de superfície de resposta que definiram as melhores condições de cultivo (temperatura, agitação e concentração de nutrientes). A extração e determinação do ácido lipóico da biomassa do Bacillus spp foram determinadas pela técnica preconizada por Kataoka et al., 1993 e Aboul-Enein; Hoenen (2005). A capacidade antioxidante e o mecanismo de ação do AL foi determinada pela capacidade de seqüestro do radical livre estável DPPH•, a inibição da degradação da deoxirribose por radical hidroxila e a atividade queladora do íon Fe2+. A toxicidade do AL foi realizada utilizando a técnica de Mosmann (1983). Verificou-se que a melhor fonte de carbono e de nitrogênio foram glicerol e extrato de levedura, respectivamente. Houve uma máxima concentração de AL quando o Bacillus spp foi cultivado em glicerol (25 mg/mL) e extrato de levedura (15 mg/mL) a 30 ºC, 150 rpm. Nessas condições de cultivo a concentração obtida de AL apresentou atividade seqüestradora de radicais livres e queladora de íons Fe2+. Na avaliação da citotoxicidade do AL os resultados demonstraram que não houve influência na viabilidade celular, apresentado proliferação celular nas diferentes concentrações testadas no tempo de 3 h. Por outro lado, no período de incubação de 24 h observou-se um efeito citotóxico somente nas maiores concentrações de 5.65 a 22.6 μg/mL.The continual discovery of new microbial metabolites that have application in pharmaceutical and food has led to the development of cultivation systems and efficient low cost. The choice of an appropriate microorganism and suitable conditions for production are crucial to the recovery process of the metabolite. Members of the Bacillus species of prokaryotes are the most frequently used for industrial production of metabolites of interest. These organisms are especially favored by the fact that its growth in production systems on a large scale are simple operation, but with some care and also a low cost. Bacillus spp are Gram-positive soil bacteria, which secrete many proteins that degrade a wide variety of substrates, allowing the bacteria to survive in environments that are changing continually. Bacillus spp synthesize a coenzyme known as Lipoic Acid (LA) which is a natural bioactive component found in both cell membranes and in aqueous cellular compartments. In this study initially evaluated the effect of different sources of carbon and nitrogen concentration of LA on the biomass of Bacillus spp and then applying the technique of analyzing the response surface were set the best conditions for growing (temperature, agitation and concentration of nutrients). The extraction and determination of Lipoic Acid biomass of Bacillus spp were determined by the technique recommended by Kataoka et al. (1993) and Aboul-Enein; Hoenen (2005). The antioxidant activity and mechanism of action of LA was determined by the sequestration capability of stable free radical DPPH •, inhibition of degradation deoxirribose by hydroxyl radical and chelating activity of Fe2+ ion. The toxicity of LA was performed using the technique of Mosmann (1983). It was found that the best source of carbon and nitrogen were glycerol and yeast extract, respectively. There was a maximum concentration of AL when the Bacillus spp was grown in glycerol (25 mg / mL) and yeast extract (15 mg / mL) at 30 °C, 1 50 rpm. These culture conditions the LA had an antioxidant activity to fight free radicals, hydroxyl radical and the scavenging of Fe2+ ions. In assessing the cytotoxicity of LA results showed no influence on cell viability, cell proliferation presented in different concentrations tested in the time of 3 h. Moreover, the incubation period of 24 h showed a cytotoxic effect only at the higher concentration