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 diversas aplicações
nas áreas médica e farmacêutica. A produção de ácido hialurônico por via fermentativa vem sendo muito estudada atualmente e modificações no meio de cultura tornaram - se uma das principais alternativas para se...

Resumo: O ácido hialurônico (AH) é um polissacarídeo linear com diversas aplicações
nas áreas médica e farmacêutica. A produção de ácido hialurônico por via fermentativa vem sendo muito estudada atualmente e modificações no meio de cultura tornaram - se uma das principais alternativas para se atingir um produto com altos níveis de rendimento e massa molar (MM). A primeira etapa deste trabalho teve como objetivo estudar os efeitos de duas peptonas de soja, cuja principal diferença se encontra nas concentrações dos
aminoácidos aspartato glutamina e glutamato (AGG), além das proporções de
aminoácidos livres e totais. O microrganismo Streptococcus zooepidemicus ATCC 39920 foi cultivado por 24h em frascos agitados contendo uma concentração inicial de 25g L-1 de glicose e razões Carbono:Nitrogênio (C:N) de 3,4:1, 4,1:1 e 5,5:1 para a peptona rica em AGG e 4,1:1, 4,9:1 e 6,3:1 para a peptona pobre em AGG. Os resultados mostraram que a maior produção de AH foi de 1,37g L-1 à razão C:N de 4,1:1 para a peptona pobre em AGG, com MM média de 8,9x10 3 Da e cerca de 50 % das frações de MM na casa de 104 Da, enquanto que para a peptona rica em AGG esses valores foram de 0,70g L-1 e 4,1:1 em termos de produção de AH e razão C:N respectivamente, com MM média de 1,19x106 Da e cerca de 67 % das frações de MM na casa de 105 Da. Na segunda parte deste trabalho foi feita uma comparação do comportamento cinético de fermentações realizadas com as duas peptonas de soja em ensaios com aeração forçada. Os modelos logísticos de Verhulst para o crescimento celular, um análogo ao modelo de Luedeking-Piret incorporando o modelo logístico de Verhulst para o consumo de glicose, Verhulst modificado e Luedeking¿Piret para a produção de AH foram utilizados para estimar os parâmetros cinéticos. Os ajustes dos modelos apresentaram coeficientes de correlação maiores que 0,93. Os resultados mostraram que crescimento celular, consumo de glicose e produção de AH ocorreram durante as 24h de cultivo em meio de cultura contendo a peptona rica em AGG, enquanto que para a peptona pobre em AGG esse tempo reduziu para 10h. A quantidade produzida de AH foi semelhante para ambas as peptonas, entretanto, utilizando a peptona pobre em AGG, 60% da concentração final de AH veio da fase anterior à etapa de fermentação propriamente dita. Os parâmetros cinéticos apresentaram um coeficiente de manutenção maior para o cultivo com a peptona pobre em AGG e maior consumo de glicose foi verificado no cultivo com a peptona rica em AGG, refletindo-se no no rendimento YX/S, enquanto que o rendimento YP/X foi semelhante nos cultivos com ambas as peptonas. Esses resultados mostram que as peptonas não são somente fontes de nitrogênio, mas desempenham papéis específicos no cultivo celular

Abstract: Hyaluronic acid (HA) is a linear polysaccharide with many applications in the medical and pharmaceutical fields. The production of hyaluronic acid by fermentation pathway has been widely studied nowadays, and modifications made in the culture medium is one of the main alternatives to...

Abstract: Hyaluronic acid (HA) is a linear polysaccharide with many applications in the medical and pharmaceutical fields. The production of hyaluronic acid by fermentation pathway has been widely studied nowadays, and modifications made in the culture medium is one of the main alternatives to achieve a product with high levels of yield and molecular weight (MW). The first step of this work was to study the effects of two soy peptones, whose main difference is the amino acids concentrations of aspartate, glutamine and glutamate (AGG), and the proportions of free and total amino acids. The microorganism Streptococcus zooepidemicus ATCC 39920 was grown over 24 hours in shake flasks containing initial glucose concentration of 25 g L-1 and the same carbon: nitrogen (C: N) ratios 3.1:1, 1.7:1 and 1.0:1 for both peptones. The results showed that the higher production of HA was 1.37g L-1 with C:N ratio of 1.0:1 for poor AGG peptone with average MW of 8.9 x 103 Da and about 50 % of the MW fraction in the range of 104 Da, while rich AGG peptone showed values of 0.70 g L-1 and 1.7:1 in terms of HA production and C:N ratio respectively, with average MW of 1.19 x 106 Da and about 67% of the fractions of MW in the range of 105 Da. In the second part of this work was made one comparison of the kinetic behavior of cultivations using both peptones in assays with forced aeration. The logistic models of Verhulst for cell growth, analogous to Luedeking-Piret model incorporating the logistic model of Verhulst for glucose consumption, Verhulst modified and Luedeking-Piret for the production of HA were used to estimate the kinetic parameters. The adjustments of the models had correlation coefficients greater than 0.93. The results showed that cell growth, glucose consumption and HA production occurred over the 24 hours of cultivation in culture medium with rich AGG peptone, while with poor AGG peptone this time reduced for 10h. The amount of HA produced was similar for both peptones, however, using poor AGG peptone 60% of the final HA concentration came from the previous stage of the fermentation. The kinetic parameters showed higher coefficient of maintenance for cultivation with poor AGG peptone and increased glucose consumption was observed in cultivation with rich AGG peptone, reflected in terms of YX/S yield, while the yield YP/X was similar in cultivations with both peptones. These results show that peptones are not only sources of nitrogen but play specific roles in cell culture