Estudo de meio de cultivo industrial para produção de cefalosporina C por C Cephalosporium acremonium
Maria da Graça Stupiello Andrietta
TESE
Português
T/UNICAMP An28e
Campinas, SP : [s.n.], 1998.
94f. : il.
Orientador: Gil Eduardo Serra
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar um meio de cultivo industrial para produção de cefalosporina C, utilizando a linhagem C-1 O de Cephalosporium acremonium (A TCC 11550) em experimentos conduzidos em frascos agitados. Foram testadas diferentes fontes de proteína padronizadas, de uso...
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Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar um meio de cultivo industrial para produção de cefalosporina C, utilizando a linhagem C-1 O de Cephalosporium acremonium (A TCC 11550) em experimentos conduzidos em frascos agitados. Foram testadas diferentes fontes de proteína padronizadas, de uso indicado para fermentações industriais, fornecidas pela QUEST INTERNACIONAL - Divisão SHEFFIELD, constituídas à base de soja (Hy-Soy), lacto albumina (Edamin'S), caseína (N-Z Amine A e N-Z Amine As), milho (Hydrolyse Com Gluten ) e algodão (Hydrolyse Cottonseed). As fontes protéicas foram adicionadas a um meio basal, em quantidade equivalente a 4g/1 de nitrogênio total. O meio de cultivo que apresentou uma maior produção de cefalosporina C ( 0,63 gll) foi formulado à base de soja, sendo o meio à base de caseína (N-Z Amine A) o que apresentou uma menor produção do antibiótico. A partir disto foi feito um estudo de cinética da produção de cefalosporina C com esses dois meios de cultivo. Os resultados confirmaram a soja como melhor substrato para produção do antibiótico e mostraram também, ser esta a matéria prima mais produtiva, uma vez que com 144 horas de fermentação houve a produção de 0,93 gll de cefalosporina C. A caseína precisou de 192 horas de fermentação para produzir apenas 0,64 gll do antibiótico. Para os dois substratos testados foi verificada ainda a degradação do antibiótico após o pico de máxima produção. Em uma segunda etapa do trabalho foi avaliada a associação de fontes protéicas na formulação do meio de cultivo. Além de Hy-Soy e Edamin'S, que foram as que apresentaram os melhores resultados na primeira fase, foi introduzido um extrato protéico padronizado, à base de soja (Samprosoy), que é produzido no Brasil pela SANTISTA ALIMENTOS divisão SAMBRA. Neste experimento foram formulados sete diferentes meios de cultivo contendo 4 g/l de N total. Os resultados mostraram um sinergismo na associação de Samprosoy, Hy-Soy e Edamin'S, com uma maior produção do antibiótico (1,43 g/l em 144 horas). Esta composição foi utilizada como ponto central (36 g/l de saca rose, 27 gI1 de glicose e 4 g/l de N total) na primeira fase da otimização do meio de cultivo utilizando planejamento fatorial completo de dois níveis e três variáveis. As variáveis estudadas foram a concentração de sacarose, glicose e nitrogênio, e a variável resposta foi a concentração de cefalosporina C no caldo fermentado. Os resultados obtidos mostraram que maiores concentrações de glicose e nitrogênio levam a um aumento na produção do antibiótico, sendo a variação da concentração de sacarose não significativa na produção da cefalosporina C. Em uma segunda fase da otimização do meio de cultivo o ponto central foi deslocado de modo que esse meio apresentasse maiores concentrações de glicose e nitrogênio (37 g/l de glicose e 6 g/l de N total) e menor quantidade de sacarose (26 g/l). Confirmou-se que altas concentrações de glicose (acima de 45 g/l) e nitrogênio (acima de 6 g/l) direcionam a um aumento na produção, e que a concentração de sacarose não influencia no aumento da produção do antibiótico. Em uma última etapa foi conduzida uma fermentação simultânea em fermentador e em frascos agitados para o estudo do efeito da aeração na produção de cefalosporina C. Parte do meio preparado e inoculado no fermentador foi transferido para frascos Erlenmayer. Os resultados mostram que no fermentador a quantidade de cefalosporina C produzida foi 2,82 vezes maior que as obtidas em frascos agitados. A diferença certamente está associada ao nível constante da concentração de oxigênio no meio de fermentação, possível de se controlar no fermentador, mas não em frascos agitados.
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Abstract: The purpose of this work was to study an industrial growing medium for cephalosporin C production in a shaker, using the C-1 O strain of Cephalosporuium acremonium (A TCC 11550). Different sources of standard protein have been tested, all of which recommended for industrial fermentation,...
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Abstract: The purpose of this work was to study an industrial growing medium for cephalosporin C production in a shaker, using the C-1 O strain of Cephalosporuium acremonium (A TCC 11550). Different sources of standard protein have been tested, all of which recommended for industrial fermentation, and provided by QUEST INTERNACIONAL¬SHEFFIELD Division, soy-based (Hy Soy), Lactoalbumin (Edamin'S), casein (N-Z Amine and N_Z Anime A), com (Hidrolyse Com Gluten) and cotton (Hydrolyse Cottonseed). The protein sources were added to a basic medium amounting to 4 g/l of the total nitrogen. The growing medium that reached the highest cephalosporin C production (0.63 g/l) was soy-based, and the medium that had the lowest amount of the antibiotic was the casein-based (N-Z Amine A). These two growing mediums were then used for a kinetic study of cephalosporin C production. The results have confirmed soybean as the best substratum for the antibiotic production as well as the most productive raw material, since there was a 0.93 g/l cephalosporin C production within 144 hours of fermentation. The casein took 192 hours of fermentation to produce only 0.64 g/l of the antibiotic. It has been observed for both substrata that there was a degradation of the antibiotic after the maximum production peak was reached. In the second stage of the trial, the association of protein sources in the growing medium formulation was evaluated. In the addition to Hy-Soy and Edamin'S, proteins that presented the best results in the first stage, a standard soy-based proteinic extract (Samprosoy) produced in Brazil by SANTISTA ALIMENTOS - SAMBRA division was introduced. Seven different growing mediums containing 4 g/l of total N were formulated. The results have showed a synergism in the association among Samprosoy, Hy-Soyand Edamin'S, with a higher antibiotic production (1,43 g/l within 144 hours). This composition was used as a central point (36 g/l sucrose, 27 g/l glucose and 4 g/l of total N) at the first optimization stage of growing medium a complete two-Level and three-variable factorial design. The variable studied was the sucrose, glucose and nitrogen concentration, and the response variable was the cephalosporin C concentration in the fermented broth. The results have shown that higher glucose and nitrogen concentration have led to an increase in the antibiotic production, even though the variation in sucrose concentration was insignificant for cephalosporin C production. In the second stage of growing medium optimization the central point was dislocated in order to present higher glucose and nitrogen concentrations (37 g/l of glucose and 6 g/l of N total) and lower sucrose concentration (26 g/l). It has been confirmed that high glucose (over 45 g/l) and nitrogen (over 6 g/l) concentration result in an increase in the production, and that sucrose concentration has no effect in the increase of antibiotic production. In the last stage, a simultaneous fermentation in a fermenter and in a shaker was performed for the purpose of studying the aeration effect in cephalosporin C production. Part of the medium prepared and inoculated in the fermenter was transferred to Erlenmeyer flasks. The results have shown that in the fermenter, the amount of cephalosporin C produced was 2.82 times higher than in the shaker. The difference is surely associated with the constant oxygen concentration level in the fermentation medium, which was possible to the controlled in the fermenter but not in the shaker.
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