Study of the production of glutatione from Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754 in protein sistems of low cost

A glutationa ou GSH (L-g-glutamil-L-cisteinilglicina) é um tripeptídeo sintetizado através de consecutivas reações enzimáticas. O qual possui várias funções metabólicas nas células, sendo que a principal é antioxidante. Alterações na concentração deste tripeptídeo têm sido observadas em pacientes com doenças, tais como, intoxicações com metais pesados, diabetes, processos inflamatórios no pulmão, doenças coronarianas, câncer e estados de imunodeficiência. É utilizada nas indústrias farmacêutica, de cosméticos e de alimentos. Os métodos químicos e enzimáticos de produção possuem várias desvantagens, desta forma a produção industrial é feita por fermentação, sendo utilizados principalmente as leveduras. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a composição do meio de cultura para produção de glutationa por Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754 em frascos Erlenmeyer utilizando fontes alternativas mais econômicas e produtivas de carbono, nitrogênio e aminoácidos. Para se estudar a influência das variáveis concentrações de glicose, água de maceração de milho, extrato de levedura, lecitina e proteína de soro de leite, empregou-se um planejamento fatorial fracionado (25-1) totalizando 19 experimentos. Os ensaios foram realizados com pH inicial 5,0, temperatura 20°C, agitação 300 rpm e tempo de fermentação de 96 h. O melhor rendimento equivalente a 264,49 mg GSH/L foi obtido em 96h de fermentação, com um meio contendo 54 g/L de glicose, 50 g/L água de maceração de milho, 50g/L extrato de levedura, 6 mM de lecitina e 50 g/L de proteína de soro. Após verificar-se que nenhuma variável era estatisticamente significativa e, devido aos custos do extrato de levedura, empregou-se outros dois planejamentos Plackett-Burman 12 (PB-12) seqüenciais. No primeiro adicionou-se a variável MgSO4 e analisou-se os efeitos da composição do meio na concentração celular, obtendo-se na melhor condição uma concentração celular de 23,33 g/L e um rendimento de 278,42 mg/L de GSH com concentração de 90 g/L de glicose, 50 g/L de água de maceração de milho, 10 g/L de extrato de levedura, 5 mM de lecitina, 50 g/L de proteína de soro de leite e 10 g/L de MgSO4. Para o segundo planejamento PB-12 decidiu-se observar os efeitos das variáveis nos níveis experimentais mais baixos e fixou-se à proteína de soro de leite em 30 g/L, atingindo-se produção de 166,84 mg/L de GSH e 18,75 g/L de biomassa com meio de composição de 60 g/L de glicose, 30 g/L de água de maceração de milho, 4 g/L extrato de levedura, 0,5 mM de lecitina e 2 g/L de MgSO4. Nas condições deste trabalho, não se otimizou o meio de fermentação mas atingiu-se o objetivo de obter boa quantidade de GSH com o meio fermentativo de baixo custoGlutathione or GSH (Lg-glutamyl-L-cisteinilglicina) is a tripeptide synthesized through consecutive enzymatic reactions. Besides being a main antioxidant, it has several other metabolic functions. Changes in its concentration have been observed in patients who suffered from poisoning with heavy metals, diabetes, inflammatory processes in the lung, coronary diseases, cancer and states of immunodeficiency. It is used in the pharmaceutical, cosmetic and food industry. Chemical and enzymatic production methods have several disadvantages, thus standard industrial production is done by means of fermentation by yeast. The objective of this work was to study the composition of a low cost culture medium for the production of glutathione by Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754 in bottles Erlenmeyer flask using alternative, more efficient sources of carbon, nitrogen and amino acids. To study the influence of variables such as glucose, water, corn steep liquor extract, yeast, lecithin and of whey protein, a fractional factorial design (25-1) was used is used totaling 19 experiments. The tests were performed at pH 5.0, 20°C, 300 rpm stirring and 96 h of fermentatio n. The higher yield equivalent to 264.49 GSH mg/L was obtained in 96 hours of fermentation, with a medium containing 54 g/L glucose, 50 g/L of water maceration of maize, 50 g/L yeast extract, 6 mM lecithin and 50 g/L whey protein. Based on the results it was verified that no variable was statistically significant and because of the cost of yeast extract, two other Plackett-Burman 12 (PB-12) sequential, plans were use to a the first plan, the variable MgSO4 was added and the effects of the composition of the medium concentration in the cell, were verified. As a result an optimed condition could be conclued being a cell concentration of 23.33 g/L and an feed of 278.42 mg/L of GSH with concentration of 90 g/L glucose, 50 g/L of water maceration of maize, 10 g/L yeast extract-, 5 mM lecithin, 50 g/L of whey protein and 10 g/L of MgSO4. For the second PB-12 planning it was decided to observe the effects of experimental variables in the lower levels and fix the concentration of whey protein, 30 g/L, reaching a production of GSH of up to 166.84 mg/L and 18.75 g/L of biomass with a composition of 60 g/L glucose, 30 g/L of water maceration of corn, 4 g/L yeast extract, 0.5 mM lecithin and 2 g/L of MgSO4. The medium could not be optimized but the objetive to obtain a reasonable amount of GSH utilizing a low cost culture medium was obtaine