Papel do Tampão na Estratégia de Produção de Poli(3- hidroxibutirato) por Priestia megaterium

Abstract

O poli(3-hidroxibutirato) (P(3HB)) é um biopolímero biodegradável produzido por alguns microrganismos, sendo um destes a Priestia megaterium. O pH é um fator muito importante a ser considerado no cultivo de microrganismos em geral, pois influencia diretamente a atividade enzimática. A P. megaterium pode produzir P(3HB) em uma ampla faixa de pH, de 6 a 9. Uma das formas de se manter o pH do meio adequado é através de tamponamento utilizando sais de fosfato. Neste trabalho foi avaliado o papel do tampão na produção de P(3HB) por P. megaterium. Para isso, foram realizados primeiramente experimentos na ausência de microrganismos, objetivando-se quantificar a variação do pH em sistemas com tampão e avaliar a adequação do modelo cinéticos de equilíbrio do tampão na descrição do comportamento observado. Nesta primeira etapa, foram realizados experimentos com água destilada, solução tampão em diferentes temperaturas, solução tampão com meio mineral e a solução com o dobro da massa de tampão. Posteriormente, foram realizados cultivos em estufa incubadora rotatória, para verificar a influência real da variação da estratégia de tamponamento para a produção de P(3HB). As configurações iniciais de tampão utilizadas foram: pH inicial de 7, pH inicial de 7 com o dobro do poder tamponante, pH inicial de 6 e pH inicial de 6 com o dobro do poder tamponante. Foram retiradas amostras e quantificados valores de pH, biomassa, açúcar e produção de P(3HB) para 18, 20, 22, 24 e 26 horas de cultivo. Foi observado melhor desempenho do tampão, com maior geração de P(3HB), para a configuração de pH inicial de 7.

Poly(3-hydroxybutyrate) (P(3HB)) is a biodegradable biopolymer produced by some microorganisms, one of which is Priestia megaterium. pH plays a very important role in the cultivation of microorganisms in general, due to its influence on enzymatic activity. P. megaterium can produce P(3HB) in a wide pH range, from 6 to 9. One of the ways to maintain the proper pH of the medium is through buffering with phosphate salts. In this work, the influence of the buffer in the production of P(3HB) by P. megaterium was evaluated. Firstly, experiments in the absence of microorganisms were carried out to quantify the pH variation in buffer systems and evaluate the adequacy of the buffer equilibrium kinetic models in the representation of the observed behaviors. This first set of experiments consisted in the gradual addition of strong acid solution on either distilled water, buffer solution at different temperatures (25, 30, 37, 45 °C), buffer solution with mineral medium, or a buffer solution prepared by doubling the mass of the phosphate salt components. After validating the kinetic models, cultivations were carried out in a shaker, to verify the influence of varying the buffering strategy on P(3HB) production. The tested initial buffer settings were: initial pH of 7, initial pH of 7 with twice the buffering power, initial pH of 6 and initial pH of 6 with twice the buffering power. pH, biomass, sugar and P(3HB) production values were quantified for samples collected at 18, 20, 22, 24 and 26 hours of cultivation. Better buffer performance, characterized by higher P(3HB) generation, was observed for the initial pH setting of 7.