Produção de L-ácido lático a partir de células bacterianas imobilizadas

Abstract

O presente trabalho apresenta um estudo de produção de ácido lático a partir de Lactobacillus rhamnosus imobilizado por aprisionamento em alginato de cálcio, com a utilização de soro de queijo como fonte de carbono alternativa à glicose encontrada tradicionalmente no meio MRS para bactérias láticas. A imobilização foi efetiva com 2 % de alginato, tendo eficiência de 99,99 %, e taxa de saída de células de 0,25 %, utilizando MRS como meio de cultivo. Estudou-se também o uso de fontes alternativas de nitrogênio como água de maceração de milho, Pro-Floo®, autolisado de levedura e sulfato de amônio. Os melhores resultados de produção e rendimento foram obtidos a partir da utilização de soro de queijo com as fontes de nitrogênio do MRS (extrato de levedura, peptona e extrato de carne), chegando a um rendimento (Yp/s) de 0,83, com produtividade de 0,90 g.L-1.h-1, seguido do cultivo com água de maceração de milho (AMM) e Pro-Floo®, com Yp/s de 0,72 e 0,57 respectivamente. No cultivo com água de maceração de milho a produção de ácido lático atingiu 119,04 g/L em 48 h. Com células livres, o melhor resultado de rendimento foi 0,73 quando de utilizou água de maceração de milho, com produtividade de 2,25 g.L-1.h-1 e produção de ácido lático de 107,89 g/L. Foram realizados dois ensaios utilizando uma modificação no alginato com ácido palmítico, para melhoria na viabilidade das células imobilizadas. Houve melhora no Yp/s quando se utilizou a alginato modificado com ácido palmítico passando de 0,72 para 0,79 no cultivo com AMM e de 0,57 para 0,67 quando se utilizou Pro-Floo®. Outro cultivo foi conduzido em reator de leito empacotado com imobilização em alginato recoberto de polietilenoimina, utilizando meio MRS. No reator pode-se observar a produção contínua de ácido lático até 72 horas com rendimento de 0,88 em 4 horas de cultivo atingindo uma concentração de 11,79 g/L de ácido lático.

This work presents a study of lactic acid production by Lactobacillus rhamnosus immobilized by entrapment technique in calcium alginate, using whey as alternative carbon source, avoiding glucose use in the traditional MRS medium for lactic acid bacteria. Cell immobilization was effective using 2% of alginate, with efficiency of 99.99% and rate of cell release of 0.25 %. Alternative nitrogen sources like corn steep liquor (CSL), Pro-Floo®, autolyzed yeast and ammonium sulfate was also studied. The higher values of production and yield (Yp/s) were obtained in the cultivation with whey and the MRS nitrogen sources (yeast extract, peptone and meat extract), reaching an Yp/s of 0.83, and productivity of 0.90 g.L-1.h-1, followed by the cultivation with corn steep liquor and Pro-Floo®, with Yp/s of 0.72 and 0.57 respectively. With corn steep liquor, the lactic acid production reached 119.04 g/L in 48 h. In the culture with free cells the yield was 0.73 with corn steep liquor in 48 h, the productivity was 2.25 g.L-1.h-1 and production 107.89 g/L. Two experiments were done with a palmitolation of alginate to improve of immobilized cell viability. Increase in yield was obtained when palmitolation was employed; the yield increased from 0.72 to 0.79 in the cultivation using corn steep liquor, and from 0.57 to 0.67 when Pro-Floo® was used an alternative nitrogen source. Another experiment was realized in a packed-bed continuous reactor, with polyethyleneimine coated alginate beads, using MRS as culture medium. It was observed continuous lactic acid production until 72 h, with a yield of 0.88 in 4 hours reaching a lactic acid concentration of 11.79 g/L.