Produção de ácido giberélico por fermentação submersa e por fermentação no estado semissólido em diferentes modelos de biorreatores utilizando polpa cítrica

Abstract

Resumo: O ácido giberélico (GA3) é um importante hormônio vegetal, pertencente à família das giberelinas. É um promotor e regulador de crescimento de plantas, que controla a germinação de sementes, atua no alongamento da parte aérea, induz a florescência, melhora o rendimento, entre outros. A produção de GA3 não é realizada no Brasil sendo produzido apenas por grandes indústrias pelo processo de fermentação submersa, com altos custos o que limita sua aplicação em diversos cultivares. Este trabalho teve por objetivo produzir GA3 por fermentação submersa (FSm) e fermentação no estado semissólido (FESS) utilizando como substratos subprodutos da agroindústria brasileira. Realizou-se uma seleção de cepas de fungos filamentosos quanto à produção de GA3 em meio sintético Imperial Chemical Industry (ICI) por FSm. A maior produção de GA3 obtida foi 248,3 mg/L com a cepa Gibberella fujikuroi LPB-06. Em seguida, foi realizada a seleção de um substrato alternativo para produção de GA3 (extrato aquoso de polpa cítrica (EAPC), manipueira, melaço de cana, melaço de soja e vinhaça). O EAPC foi então escolhido e a produção de GA3 foi de 150 mg/L (1,5 g de GA3/kg de polpa cítrica (PC) seca) em 120 horas de fermentação. Utilizando o EAPC, foram otimizadas algumas condições de fermentação tais como: taxa de inóculo, pH, quantidade de PC no extrato e nutrientes a serem adicionados ao EAPC. As maiores concentrações de GA3 (320 mg/L ou 3,7 g de GA3/kg de PC seca) foram obtidas utilizando o EAPC 10% (10% de PC seca), pH 5,5 (natural da PC), 10% de taxa de inóculo e 0,5 g/L de MgSO4. Na suspensão de PC (SPC) foram otimizadas a quantidade de PC e sua granulometria, assim como nutrientes para serem adicionados a SPC. A maior concentração de GA3 obtida foi de 331 mg/L (7,7 g de GA3/kg de PC seca) utilizando 5% de PC na SPC, granulometria da PC de 2 a 2,8 mm, 20 g/L de sacarose e 0,6 g/L de uréia. A produção de GA3 por FSm foi escalonada para biorreatores do tipo tanque agitado (STR) e biorreatores do tipo coluna de bolhas (BCB). Para STR foram utilizadas duas taxas de aeração diferentes (1 e 5 L/min) e duas velocidades de agitação (300 e 500 rpm). Para o BCB foram utilizadas três taxas de aeração diferentes (0,1, 0,5 e 1L de ar/min). A melhor produção de GA3 em STR foi de 273 mg/L (3,2 g de GA3/kg de PC seca) em 96 horas na condição de 500 rpm e 1 L de ar/min e, a melhor produção obtida por BCB foi de 203,1 mg/L (2,4 g de GA3/kg de PC seca) em 216 horas na condição de 1L de ar /min. A FESS foi escalonada para biorreatores BCB e utilizaram-se três condições de aeração (0,1, 0,5 e 1L de ar/min). A melhor produção de GA3, neste caso, foi de 207,7 mg/L (4,8 g de GA3/kg de PC seca) em 216 horas na condição de 1L de ar/min. Os resultados apresentaram perspectivas de sequencia dos estudos tais como: aumento de escala do processo de produção de GA3 por FESS de frascos de Erlenmeyer para biorreator STR e estudo de diferentes modos de fermentação, melhoramento genético do fungo, estudos de processo de purificação do GA3, modelagem matemática do processo de produção de GA3, formulação de produtos a base de GA3, aplicação dos produtos em campo e estudo econômico dos custos de produção dos produtos obtidos.