Orientador: Maria Helena Andrade Santana

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

Resumo: O ácido hialurônico (AH) é um polissacarídeo linear com vasta gama de aplicações médicas e farmacêuticas. Por esta razão, é essencial a obtenção do produto com elevado grau de pureza. Atualmente, há grande foco de pesquisa direcionado ao AH produzido por rota microbiana, utilizando extrato...

Resumo: O ácido hialurônico (AH) é um polissacarídeo linear com vasta gama de aplicações médicas e farmacêuticas. Por esta razão, é essencial a obtenção do produto com elevado grau de pureza. Atualmente, há grande foco de pesquisa direcionado ao AH produzido por rota microbiana, utilizando extrato de leveduras (EL) como fonte de nitrogênio. Disso resulta uma quantidade relevante de proteínas e peptídeos totais (TPP) remanescentes no meio de cultivo. Este trabalho visa estudar o efeito da substituição do EL e de fontes de origem animal, por peptonas vegetais no cultivo do Streptococcus zooepidemicus para a produção do AH, com finalidades de reduzir a quantidade de TPP nos meios e eliminar possíveis contaminantes. Na primeira etapa deste trabalho, foram realizadas fermentações com peptonas de trigo (PT), de batata (PB), de soja (PS) e uma mistura de peptonas vegetais (MPV). O extrato de leveduras (EL) foi usado como controle. Os melhores resultados foram obtidos em meio suplementado com PS e com PT. Meio composto com a primeira peptona (PS) produziu 0,28 g.'L POT. -1'de AH com 1,4 g de TPP por g de AH, enquanto meio suplementado com EL apresentou 0,21 g.'L POT. -1' de AH com 4,1 g de TPP por g de AH. Meio composto com a segunda peptona (PT) produziu menor quantidade de AH (0,05 g.'L POT. -1'), porém com maior massa molar (5,06.106 Da) que a observada em AH proveniente de outras fontes de nitrogênio (3,2 - 3,7 x '10 POT. 6' Da). Numa segunda etapa, foram realizadas novas fermentações com finalidade de se realizar um estudo cinético do metabolismo microbiano com as peptonas mais promissoras da etapa anterior (PS e PT). Novamente, meio suplementado com PS apresentou o melhor desempenho para a produção. Enquanto isso, PT apresentou menor desempenho para produção de AH, mas AH com maior massa molar média (4,76 x '10 POT. 6' Da). Além disso, análises cinéticas demonstraram que quanto maior quantidade de AH produzido, menor a sua massa molar. Estes resultados reforçam os benefícios de utilização PS para produção de grandes quantidades de AH, e os benefícios da utilização de PT para produção de AH com elevado peso molecular médio. Numa terceira etapa, foi estudado o efeito da substituição dos meios BHI (Brain and Heart Infusion) e sangue de carneiro por PS no preparo de placas utilizadas para adaptação e crescimento celular em etapa inicial da inoculação. Quando somente BHI foi substituído por PS, e a presença de sangue de carneiro foi mantida, quantidade semelhante de AH foi produzida em relação ao controle. A remoção de sangue de carneiro das placas com a melhor concentração de de quantidade semelhante de AH com maior massa molar média (3,50 - 3,60 x '10 POT. 6' Da). Portanto, foi concluído que PS e PT substituem EL em meio de fermentação, produzindo maior quantidade de AH, e AH com maior massa molar, respectivamente. Além disso, PS se demonstrou efetiva para crescimento e desenvolvimento de células em placas, já que substitui BHI e sangue de carneiro

Abstract: Hyaluronic acid (HA) is a linear polysaccharide with a wide range of medical and pharmaceutical applications. For this reason, it is essential to obtain a product with high purity. Currently, HA is produced by microbial route, using yeast extract (YE) as nitrogen source. This results in a...

Abstract: Hyaluronic acid (HA) is a linear polysaccharide with a wide range of medical and pharmaceutical applications. For this reason, it is essential to obtain a product with high purity. Currently, HA is produced by microbial route, using yeast extract (YE) as nitrogen source. This results in a significant amount of total proteins and peptides (TPP) remaining in the culture medium. It was studied effects of replacing YE by vegetable peptones in the cultivation of Streptococcus zooepidemicus for HA production, with purposes of reducing the amount of TPP in the media and to remove potential contaminants. In the first step of this work, fermentations were performed during 24 hours in 100 ml of medium with wheat (WP), potato (PP) and soy (SP) peptones and a mixture of vegetable peptones (MPV). The yeast extract (YE) was used as control. The best results were obtained in medium supplemented with SP and WP. The first peptone (SP) produced 0.30 g.'L POT. -1' of HA with 1.4 g of TPP per g of HA, while medium supplemented with YE produced 0.21 g.'L POT. -1' of HA with 4.1 g of TPP per g of HA. The second peptone (WP) produced less amount of HA (0.05 g.'L POT. -1'), but with higher molecular weight (5.06 x '10 POT. 6' Da) than observed in HA from other sources of nitrogen (3.2 - 3.7 x '10 POT. 6' Da). In a second step, fermentation was carried out with 340 ml of medium, during 33 hours, with the purpose of conducting a microbial kinetics study with the most promising peptones of the previous step (SP and WP). Again, SP showed the best performance for production. Meanwhile, WP showed lower performance for HA production, but higher HA average molar mass. These results underscore the benefits of using SP for the production of large amounts of HA and WP utilization for production of HA with high average molecular weight. In a third step, it was studied the effect of replacing the BHI media ("Brain and Heart Infusion") and sheep blood by SP in the preparation of Petri plates used for adaptation and cell growth in the initial stage of inoculation. When only BHI was replaced by 67 g.'L POT. -1' SP, and the presence of sheep blood was maintained, 0.27 g.'L POT. -1' of HA was produced in the fermentation (24 hours, 100 ml medium), against 0.29 g.'L POT. -1' using 37 g. 'L POT. -1' of BHI and sheep blood. Removal of sheep blood from Petri plates with the best concentration of SP (67 g.'L POT. -1') led to the production of 0.30 g.'L POT. -1' HA. Furthermore, HA in fermentation from SP plates performed a higher average molar mass (from 3.50 to 3.60 x '10 POT. 6' Da) compared with HA obtained from plates with sheep blood and BHI (3.09 x '10 POT. 6' Da ). These results also demonstrated effectiveness of SP on the growth of Streptococcus zooepidemicus on plates. It was concluded that SP and WP replace YE in fermentation medium, producing higher amount of HA and HA with higher molecular weight, respectively. Furthermore, SP has been shown effective for cell growth and development