Produção de PHAs para valorização de um resíduo da indústria vinícola

Abstract

O objetivo deste trabalho consistiu na valorização do folhelho de uvas brancas, um subproduto da indústria vitivinícola rico em monossacarídeos, através da produção de polihidroxialcanoatos (PHAs) pelos microrganismos Cupriavidus necator e Haloferax mediterranei. Os PHAs são poliésteres intracelulares acumulados por microrganismos como reservas de carbono, com valor comercial pela sua natureza biodegradável e biocompatível. De modo a avaliar a produção de PHAs pelos dois microrganismos, realizaram-se ensaios em meio definido suplementado com glucose e manose (meio sintético MG), os açúcares predominantes no extrato, em extrato aquoso de folhelho (EAF) suplementado com os constituintes do meio mineral. Dos ensaios realizados em erlenmeyer com C. necator em EAF verificou-se que a bactéria era capaz de crescer a uma taxa específica máxima de 0,19 h-1 até uma concentração de biomassa final de 17,11 g/L, com uma acumulação de 30,38% P(3HB) (mPHA/mX). No ensaio realizado em reator descontínuo com regulação de pH, em meio 50% (v/v) EAF, verificou-se o melhor resultado de produção, com a acumulação de 85,60 % P(3HB) mPHA/mX. H. mediterranei revelou-se incapaz de crescer significativamente em EAF. No ensaio realizado com H. mediterranei em meio sintético com 2% de glucose verificou-se uma taxa específica de crescimento máxima de 0,03 h-1, uma concentração de biomassa final de 23,66 g/L e uma acumulação de 4,89 g/L P(3HB/3HV) (17,21% mPHA/mX). O polímero produzido por H. mediterranei foi identificado como P(3HB/3HV), constituído por 90,04% HB/ 9,96% HV. Neste trabalho foi verificada pela primeira vez a adequação do EAF como meio para produção de PHAs. Estes resultados são uma contribuição valiosa no processo de valorização deste subproduto agroindustrial, e adjacente propósito de redução de custos na produção de PHAs.

The aim of this work was the valorization of the white grape skins, a byproduct of the wine industry, through the production of polyhydroxyalkanoates (PHAs) using Cupriavidus necator and Haloferax mediterranei. PHAs are intracellular polyesters stored in the cell as carbon source, with commercial value as bioplastics due to its biodegradable and biocompatible nature. Accumulation tests were carried using defined synthetic medium supplemented with glucose and mannose (main sugars in the extract) and white grape skins aqueous extract (GSAE) supplemented with mineral medium constituents. From the tests performed in erlenmeyer with C. necator in GSAE it was found that bacteria could grow to a maximum specific rate of 0.19 h-1 to a final biomass concentration of 17.11 g.L-1, with an accumulation of 30.38% P(3HB) (mPHA/mX). When production tests were performed in a batch reactor with pH regulation, using 50% (v/v) GSAE, best result of accumulation were achieved, with accumulation of 85.60% P(3HB) (mHB/mX). H. mediterranei revealed to be unable to grow significantly in GSAE. In the test with H. mediterranei in synthetic medium containing 2% glucose, there was a specific maximum growth rate of 0.03 h-1, a final biomass concentration of 23.66 g.L-1 and an accumulation of 4.89 g.L-1 P(3HB/3HV) (17.21% mPHA/mX). The polymer produced by H. mediterranei was identified as P(3HB/3HV) consisting of 90.04% HB/ 9.96% HV. This work recognizes for the first time the suitability of the GSAE as a substrate for PHA production. These results are a valuable contribution to the valorization of this agro-industrial by-product, and adjacent cost reduction in the PHA production process.