Avalia??o da produ??o de bio-hidrog?nio e da express?o do gene glpfF durante a fermenta??o de glicerol por Enterobacter sp.

Programa de P?s-Gradua??o em Biotecnologia. N?cleo de Pesquisas em Ci?ncias Biol?gicas, Pr?-Reitoria de Pesquisa de P?s Gradua??o, Universidade Federal de Ouro Preto.Devido ao aumento da demanda energ?tica mundial a busca por fontes renov?veis de energia tem ganhado espa?o nos ?ltimos anos. Com isso, a produ??o de biodiesel tem expandido significativamente tendo como consequ?ncia o aumento da oferta de glicerol bruto. Encontrar funcionalidade para este co-produto da produ??o do biodiesel passou a ser uma quest?o frequente e oportuna para a pesquisa, uma vez que esta n?o pode ser descartado sem pr?-tratamento e apresenta in?meras aplica??es na ind?stria. A fermenta??o escura realizada por bact?rias pode se aliar ao tratamento do glicerol uma vez que sua convers?o resulta na obten??o de diversos compostos de valor agregado, bem como o bio-hidrog?nio. Desta maneira o presente estudo objetivou avaliar o processo de produ??o de hidrog?nio por Enterobacter sp. 9R a partir do glicerol. O sequenciamento do genoma desta bact?ria foi realizado e os genes envolvidos na produ??o de hidrog?nio foram identificados e comparados entre diferentes esp?cies. Ensaios com diferentes concentra??es de glicerol inicial (5 g/L, 20 g/L e 40 g/L) foram conduzidos e os produtos de fermenta??o e express?o do gene glpF (facilitador de glicerol) foram monitorados. Para os ensaios de fermenta??o com 5 g/L e 20 g/L de glicerol o isolado consumiu todo o substrato e obteve rendimentos de 0,41 e 0,35 mmol H2/mmol de glicerol, respectivamente. Na condi??o de 20 g/L observou-se a maior produ??o de hidrog?nio e de seu subproduto etanol, com valores de 12,18 mmol de H2 e 6,53 g/L de etanol. Para a condi??o com maior concentra??o de glicerol, o substrato foi consumido em apenas 44,04% e apresentou uma consequente queda nos rendimentos dos produtos de interesse. Tal fato se deve ao direcionamento do fluxo de carbono para vias independentes da produ??o de hidrog?nio ocorrendo um fen?meno de inibi??o conjunta no consumo de substrato e produ??o de H2. Em rela??o ? express?o do gene glpF esta foi consider?vel na condi??o de 5 g/L, sendo 7 vezes maior do que na concentra??o de 40 g/L de glicerol. Demonstrando assim, que em baixas concentra??es o glicerol ? internalizado pelo seu transportador. E em altas concentra??es o substrato ? conduzido para o meio intracelular por difus?o, trazendo desvantagens ao consumo e consequente convers?o do glicerol, comprometendo o rendimento de produtos da fermenta??o.Due to the increase in world energy demand the search for renewable sources has gained space in recent years. As a result, the production of biodiesel has expanded and, consequently, increased the increase of crude glycerol. Finding functionality for this co-product of biodiesel production has become a frequent and advantageous question for research, once it can not be discarded without pretreatment and has numerous applications in the industry. The dark fermentation realized by bacteria can be combined with the treatment of glycerol since the conversion results in the obtaining of several value-added compounds as well as biohydrogen. In this way the present study aimed to evaluate in a way the hydrogen production process by Enterobacter sp. 9R from glycerol. Sequencing of the genome of this bacterium was performed and the genes involved in the production of hydrogen were identified and compared among different species. Assays with different concentrations of initial glycerol (5 g/L, 20 g/L and 40 g/L) were conducted and the fermentation and expression products of the glpF gene (glycerol facilitator) were monitored. For the fermentation assays with 5 g/L and 20 g/L glycerol the isolate consumed the entire substrate and got yields of 0.41 and 0.35 mmol H2/mmol glycerol, respectively. The highest production of hydrogen and by-product ethanol, with values of 12.18 mmol H2 and 6.53 g/L ethanol, was observed in the 20 g/L condition. For the condition with higher concentration of glycerol, the substrate was consumed in only 44.04% and showed a consequent decrease in the yields of the products of interest. This fact is due to the direction of carbon flow to independent pathways, resulting in a phenomenon of joint inhibition in substrate consumption and H2 production. Regarding the expression of the glpF gene this was considerable in the 5 g/L condition, being 7 times higher than the 40 g/L glycerol concentration. Demonstrating that at low concentrations the glycerol is internalized by the transporter. And at high concentrations the substrate is delivered to the intracellular environment by diffusion, bringing disadvantages to the consumption and consequent conversion of the glycerol, compromising the yield of fermentation products