Otimização da produção de carotenoides por Sporodiobolus pararoseus e influência de pré tratamentos nos meios de cultivos agroindustriais

Abstract

Uma característica importante da produção de um bioproduto é a formulação de um meio de cultivo industrial promissor que possa utilizar matéria prima de custo inferior. Para a bioprodução de carotenoides que exercem função biológica importante, foram combinadas às fontes de carbono e nitrogênio de substratos complexos através de delineamentos experimentais, buscando a otimização na produção de carotenoides pela levedura Sporidiobolus pararoseus, a 25 °C, 180 rpm e pH inicial 6. Dessa forma, foi definido o meio de cultivo contendo 40 g.L-1 de melaço de cana de açúcar e 6,5 g.L- 1 de água de maceração de milho em 168h, que alcançou uma produção de carotenoides 520,94 µg.L-¹ (73,19 µg.g-1), com uma concentração celular de 7,82 g.L-1, com produtividades em carotenoides de 3,10 µg.L-1.h-1 (0,436 µg.g-1.h-1) e biomassa 0,05 g.L-1.h-1. Para o meio formulado com glicerol bruto (30 g.L-1) e água de maceração de milho (52,9 g.L-1), ocorreu à produção de 779,60 µg.L-1 (65,64 µg.g-1), com 11,65 g.L-1 de biomassa, uma produtividade em carotenoides de 4,64 µg.L-1 (0,391 µg.g-1) e uma produtividade em biomassa de 0,069 g.L-1. No entanto, na bioprodução com substratos pré tratados com ácido sulfúrico para o meio melaço (40 g.L-1) com água de maceração de milho (6,5 g.L-1) foi obtido um incremento em todas as respostas com concentração de carotenoides de 936,35 µg.L-1 (79,63 µg.g-1), com 12,02 g.L-1 de biomassa, uma produtividade em carotenoide de 5,57 µg.L-1 (0,474 µg.g- 1), sendo a produtividade em biomassa de 0,072 g.L-1.h-1. No entanto para o meio formulado com glicerol bruto (30 g.L-1) e água de maceração de milho (52,9 g.L-1) pré tratado com ácido sulfúrico foi obtida uma produção de 614,33 µg.L-1 (46,89 µg.g-1), com 13,03 g.L-1 de biomassa, sendo sua produtividade em carotenoides de 4,27 µg.L- 1.h-1 (0,0326 µg.g-1.h-1) e produtividade em biomassa de 0,091 g.L-1. Ainda foi observado que o processo de secagem por liofilização apresentou um ganho de aproximadamente 44% na recuperação dos carotenoides. Dessa forma demostrando o potencial da Sporidiobolus pararoseus como fonte de carotenoides utilizando coprodutos agroindustriais.

An important characteristic in the production of a bioproduct is the formulation of a promising industrial culture medium that can use low cost raw material. For the bioproduction of carotenoids that exert an important biological function, carbon and nitrogen sources of complex substrates were combined through experimental designs, seeking to optimize the production of carotenoids by Sporidiobolus pararoseus yeast at 25°C, 180 rpm and initial pH 6. Thus, the culture medium defined contained 40 g.L-1 of sugar cane molasses and 6.5 g.L-1 of corn steep liquor in 168h, reaching a carotenoid production of 520.94 µg.L-1 (73.19 µg.g-1), with a cell concentration of 7.82 g.L-1, with a carotenoids productivity of 3.10 µg.L-1.h-1 (0.436 µg.g-1.h-1) and 0.05 g.L-1.h-1 biomass. With the medium formulated with raw glycerol (30 g.L-1) and corn steep liquor (52.9 g.L- 1), a production of 779.60 µg.L-1 (65.64 µg.g-1) occurred with 11.65 g.L-1 of biomass, and a carotenoid production of 4.64 µg.L-1 (0.391 µg.g-1) and biomass productivity of 0.069 g.L-1. However, in bioproduction with substrates pretreated with sulfuric acid for a molasses medium (40 g.L-1) with corn steep liquor (6.5 g.L-1) an increase in all responses was obtained with the carotenoids concentration of 936.35 µg.L-1 (79.63 µg.g-1), with 12.02 g.L-1 biomass, a carotenoid yield of 5.57 µ.L-1 (0.474 µg.g-1) and biomass productivity of 0.072 g.L-1.h-1. However, for the medium formulated with raw glycerol (30 g.L-1) and corn steep liquor (52.9 g.L-1) pre-treated with sulfuric acid a production of 614.33 µg.L-1 (46.89 µg.g-1) was obtained, with 13.03 g.L-1 biomass, and its carotenoids productivity of 4.27 µg.L-1.h-1 (0.0326 µg.g-1.h-1) and biomass productivity of 0.091 g.L-1. It was also noted that the freeze-drying process showed a gain of approximately 44% in the recovery of carotenoids. Thereby demonstrating the potential of Sporidiobolus pararoseus as a source of carotenoids using agroindustrial byproducts.