Resumo: Neste trabalho estudou-se a produção de ácido hialurônico (AH) por via microbiana, correlacionando-se as variáveis do processo com a produtividade e propriedades do produto. Foram utilizas cepas de Streptococcus em fermentações descontínuas, e buscou-se obter o AH de massa molar elevada, da ordem de milhões de Da, com alta viscosidade e viscoelasticidade. Essas propriedades são requeridas para as aplicações médicas do AH no tratamento de doenças degenerativas e inflamatórias das articulações dos ossos, na reposição do fluido sinovial e como veículo de liberação de fármacos em implantes cirúrgicos. Foram avaliadas três cepas de mutantes de Streptococcus (S. equi, ATCC 39506 e 6580, e S. zooepidemicus ATCC 39920), crescidas em meio de cultura composto de glicose, extrato de leveduras e sais. A maior produção do AH com alta viscosidade e viscoelasticidade foi obtida com a cepa ATCC 39920. O planejamento fatorial completo de experimentos 22, foi utilizado para otimização do meio de cultura e indicou a maior produtividade para a razão mássica 1:1 entre as fontes de carbono (glicose) e nitrogênio (extrato de leveduras). O suprimento de oxigênio ao meio de cultura foi o principal fator para a produção do AH com as propriedades desejadas. A melhor produção foi 3,75 g/L, obtida a 2,0 vvm e agitação 150 rpm em 2,5 L de meio. O AH produzido apresentou viscosidade 913 cP, módulo elástico 73,1 Pa e massa molar 3,2 x 106 Da. O corte na alimentação de oxigênio causou despolimerização reduzindo a viscosidade e viscoelasticidade do AH. A determinação do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio permitiu caracterizar o suprimento adequado de oxigênio ao longo da fermentação. Os resultados obtidos demonstram a potencialidade da produção do AH por fermentação submersa e contribuem para o entendimento dos mecanismos envolvidos na sua formação e polimerização Ver menos

Abstract: This work studied the production of hyaluronic acid (HA) by microbial route correlating variables of the process with productivity and physico-chemical properties of the product. Strains of Streptococcus were used in batch fermentations, aiming to obtain HA with high molecular weight, in the range o millions, high viscosity and viscoelasticity. Those properties are requested for medical applications of HA in the treatment of degenerative and inflammatory diseases of joints, as well as in the replacement of the sinovial fluid and as vehicle for drug delivery in surgical implants. Initially, the performance of three strains of mutants of Streptococcus (S. equi, ATCC 39506 and 6580, and S. zooepidemicus ATCC 39920), grown in medium of culture composed of glucose, yeast extract and salts were evaluated. The largest production of HA with viscous properties and viscoelasticity was obtained with the strain ATCC 39920. Secondly, a complete factorial planning of experiments 22 using the selected strain was performed aiming optimization the culture medium. The largest productivity was obtained for 1:1 (w/w) ratio between the sources of carbon (glucose) and nitrogen (yeast extract). The supplying of oxygen to the culture medium was the limiting factor to the production of AH with the required properties. The best production obtained was 3.75 g/L, using 2.0 vvm and 150 rpm agitation in 2.5 L medium. The AH produced had viscosity 913 cP, elastic module 73.1 Pa and molecular weight 3.2 x 106 Da. The interruption in the feeding of oxygen reduced the viscosity and viscoelasticity of HA, due to depolymerization. The determination of the volumetric coefficient for oxygen transfer allowed to detect changes in medium along fermentation. The obtained results demonstrate the potentiality of the production of HA by submerged fermentation and also contribute to the understanding of the mechanisms involved in HA formation and polymerization Ver menos