Produção de surfactina pela linhagem geneticamente modificada Bacillus subtilis LBBMA RI4914 IsrfA utilizando glicerol como fonte de carbono
Authors:   , Almeida Michelle Fernandes 
Published: September 2023

Neste trabalho, investigou-se o uso do glicerol como fonte de carbono para a biossíntese de surfactina por B. subtilis LBBMA RI4914 IsrfA, visando à utilização da glicerina bruta, coproduto da fabricação de biodiesel, como substrato para produção industrial do lipopeptídeo. Para isso, as seguintes aborgadens foram adotadas: (i) otimização de fatores que influenciam a síntese de surfactina por B. subtilis LBBMA RI4914 IsrfA durante o cultivo em três fontes de carbono (glicose, glicerol ou glicose + glicerol), utilizando-se a Metodologia de Superfície de Resposta (RSM); (ii) avaliação do uso da lactose como indutor da expressão do operon srfA, em substituição ao isopropil-β-D-tiogalactopiranosídeo (IPTG); (iii) confirmação da capacidade de B. subtilis LBBMA RI4914 IsrfA de crescer e sintetizar surfactina em meio mineral contendo glicerina bruta como fonte de carbono; (iv) avaliação da proporção das moléculas de surfactina produzidas e das propriedades físico-químicas e atividade antimicrobiana em função da fonte de carbono utilizada (glicose ou glicerol) e (v) investigação de alguns dos fatores que podem limitar a síntese de surfactina por B. subtilis LBBMA RI4914 IsrfA a partir de glicerol. Condições ótimas de concentração do indutor IPTG, momento de indução, concentração da fonte de carbono e período de incubação foram definidas pela RSM e validadas experimentalmente para cada uma das fontes de carbono. Não foi observada diferença estatística na concentração de surfactina produzida a partir de glicose, glicerol ou ambos, quando B. subtilis LBBMA RI4914 IsrfA foi cultivada nas condições otimizadas pela RSM. No entanto, o uso das duas fontes concomitantemente não se mostrou vantajoso, e o rendimento de produção (g surfactina/ g substrato) foi maior no cultivo com glicerol como única fonte de carbono, indicando que a conversão desse composto em surfactina é mais eficiente do que a da glicose. A lactose não foi capaz de induzir a síntese de surfactina em B. subtilis LBBMA RI4914 IsrfA. A linhagem foi capaz de crescer e produzir surfactina quando cultivada em meio mineral contendo glicerina bruta como única fonte de carbono. As moléculas de surfactina produzidas a partir do cultivo em glicose ou glicerol apresentaram a mesma concentração e mantiveram estáveis sua atividade surfactante e emulsificante entre 4 e 121 °C e na faixa de pH de 7 a 12. Adicionalmente, as moléculas produzidas a partir das duas fontes de carbono apresentaram atividade antimicrobiana contra Rhizoctonia sp., Staphylococcus aureus ATCC 12692, Citrobacter freundii ATCC 8090 e Bacillus cereus ATCC 14579. Concluiu-se que a fonte de carbono utilizada (glicerol ou glicose) não interfe na concentração das moléculas de surfactina produzidas, nem mesmo nas propriedades físico-químicas e na atividade biológica das mesmas. O uso do glicerol procedente da glicerina bruta, coproduto da indústria de biodiesel, como fonte de carbono para a produção de surfactina é uma abordagem promissora para redução dos custos e pode contribuir para viabilizar a produção industrial desse lipopeptídeo por B. subtilis LBBMA RI4914 IsrfA. O estudo dos possíveis fatores limitantes demonstrou que a ação antimicrobiana da surfactina não representa um gargalo para a alta produção da molécula e que a adição de L-leucina ao meio de cultura reduz significativamente o tempo para se chegar ao pico de produção da surfactina. A diferenciação celular em endósporos ao longo de toda a fase de crescimento parece ser um fator que limita a produção de surfactina por B. subtilis LBBMA RI4914 IsrfA. Desse modo, o aumento do pool intracelular de leucina e a inibição do processo de esporulação constituem possíveis estratégias para se aumentar a produtividade volumétrica e a concentração de surfactina sintetizada por B. subtilis LBBMA RI4914 IsrfA e viabilizar sua produção em larga escala, utilizando-se o glicerol como substrato. Palavras-chave: Surfactina. Lipopeptídeo. Bacillus subtilis. Glicerina bruta. Produção industrial.