Orientador: Ranulfo Monte Alegre

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: Com o propósito de produzir L-asparaginase por Erwinia aroideae, foi estudado o crescimento e a formação de enzima em fermentação descontinua. lnicialmente foi estudado a influência de vários nutrientes sobre a produção de L-asparaginase e crescimento celular, fermentando em frascos...

Resumo: Com o propósito de produzir L-asparaginase por Erwinia aroideae, foi estudado o crescimento e a formação de enzima em fermentação descontinua. lnicialmente foi estudado a influência de vários nutrientes sobre a produção de L-asparaginase e crescimento celular, fermentando em frascos erlenmeyers e em meio contendo extrato de levedura. A concentração ótima de lactose foi de 1% quando foi obtida uma atividade máxima de L-asparaginase de 0,102 UI/ml e uma massa celular de 1,95 g/l. Acima de 1% de lactose, houve inibição na produção da enzima e a massa celular permaneceu praticamente.e constante. A adição de asparagina ao meio aumentou a produção de L-asparaginase, sendo que numa concentração de 0,4% a atividade de asparaginase foi de 0,17 UI/ml e a massa celular foi de 1,64 g/l. Acima de 0,4%, o aumento tanto da massa celular como da atividade enzimática foi pequeno; não houve inibição até uma concentração de 1,6% de asparagina.Usando soro de queijo diluído, como fonte de nutrientes, a produção tanto de massa celular como de enzima foi irrisória numa concentração de soro de 1% em termos de lactose. A concentração ótima do soro, onde se conseguiu uma atividade máxima de enzima de 0,11 UI/ml, foi de 3% em termos de lactose. Suplementando-se o soro de queijo, diluído (2,73% ou 2% em termos de lactose), com triptona (0,3%) e asparagina (0,5%) a produção de massa celular e de L-asparaginase aumentou bastante chegando-se a uma atividade de 0,542 UI/ml e uma massa celular de 4,52 g/l, maior portanto do que quando se usou extrato de levedura. Para a fermentação em escala piloto, em fermentador com capacidade útil de 16 litros, foi usado soro de queijo diluído (2,73% ou 2% em termos de lactose) suplementado com 0,3% de triptona e 0,5% de asparagina. A temperatura ótima para a produção da enzima L-asparaginase foi de 24,5°C, muito embora o crescimento celular tenha sido maior a 28°C. A produção de L-asparaginase alcançou o máximo de 2,02 UI/ml durante a fase de desaceleração de crescimento e a massa celular , no final da fermentação, foi de 5,88 g/l. O aumento da temperatura de 24,5 °C para 28°C resultou em39% de redução na produção da enzima. A energia de ativação para o crescimento celular foi de 8034cal/mol. O cont.role do pH, quando comparado com uma fermentação sem o cont.role, não deu resultados satisfatórios. O aumento da incorporação de oxigênio ao meio fermentativo, refletido pelo aumento do valor do Kv, favoreceu a produção da enzima bem como da massa celular

Abstract: Cell growth and enzyme formation were studied in batch fermentation for the purpose of obtaining L-asparaginase from Erwinia aroideae. Initially, the influence of some nutrients on the L-asparaginase production and cell growth, on synthetic medium in Erlenmeyrs flasks were investigated....

Abstract: Cell growth and enzyme formation were studied in batch fermentation for the purpose of obtaining L-asparaginase from Erwinia aroideae. Initially, the influence of some nutrients on the L-asparaginase production and cell growth, on synthetic medium in Erlenmeyrs flasks were investigated. The optimum lactose concentration was 1% when the enzyme and cell mass reached 0.102UI/ml and 1.45 g/l, respectively. Above this limit the production of enzyme was inhibited and the cell mass remained constant. The addition of asparagine into the medium enhanced L- asparaginase production. Cell mass and L-asparaginase activity reached 1.64 g/l and 0.17 UI/ml, respectively, with a 0.4% asparagine concentration. Above this limit, the increase in the cell mass and L-aspaginase activity was reduced. There was no inhibition up to 1.6% of asparagine concentration. Using diluted powdered cheese whey, as a nutrient suply, the production of cell mass and enzyme was insignificant when the whey lactose Concentration was 1%. The optimum whey lactose concentration was 3%, obtaining a maximum L-asparaginase activity of 0.11 UI/ml. Supplementing the diluted powdered cheese whey (2.73%) with 0.3% of triptone and 0.5% of asparagine, the production of cell mass and L-asparaginase had a great enhancement, achieving 0.542 UI/ml of L-asparaginase activity and 4.52 g/l of cell mass, greater than the production when yeast extract was used. Pilot plant fermentation experiments were made in a 16 liters fermenter; powdered cheese whey was used diluted (2.73%), complemented with 0.3% of triptone and 0.5% of asparagine, as a fermentative medium. Optimum temperatures for L-asparaginase and cell mass production were 24.5°C and 28°C, respectively. Maximum L-asparaginase Activity (2.02 UI/ml) was obtained at 24.5°C, 500 rpm of agitation and 7.5 l/min of aeration; the cell mass concentration was 5.88 g/l. When the temperature was increased from 24.5°C to 28°C the enzymatic activity decreased 39%. Activation energy of cell growth was 8034 cal/mol. The pH controlled process, compared with the process without control, did not give satisfactory results. Increase of oxigen incorporation into the medium enhanced the production of L-asparaginase and cell mass