Obtenção de ácido lactobiônico por processo de transformação utilizando Zymomonas mobilis ATCC 29191.

Abstract

Resumo: O ácido lactobiônico é um poli hidroxi ácido composto por uma molécula de galactose e outra de ácido glucônico, unidas por uma ligação éter, considerado uma substância biocompatível, biodegradável, quelante, anfifílica e antioxidante. Possui múltiplas aplicações nos setores cosméticos, alimentícios e farmacêuticos e é reconhecido por agregar valor aos produtos que o contém. Dentre os micro-organismos que são capazes de realizar a oxidação da lactose em ácido lactobiônico, está a bactéria Zymomonas mobilis, que possui a enzima glucose frutose oxidoredutase. Dessa forma, a bactéria Zymomonas mobilis ATCC 29191 foi cultivada e as células totais sem tratamento prévio foram utilizadas nos processos de transformação. Foi avaliado o efeito do pH, da concentração inicial de células e da agitação no meio reacional para a transformação de lactose em frascos na temperatura de 30° C. Em biorreator, temperatura de 39 ° C, agitação de 400 rpm e pH controlado em 6,4, foram verificados o efeito da adição de frutose em diferentes concentrações em meios reacionais com 220 g.L-1 de lactose. Também foi testado o efeito da concentração de células inoculadas no início de cada processo. Nos processos realizados em frascos foi formado 0,69 ± 0,02 g.L-1 e 2,30 ± 0,04 g.L-1 de ácido lactobiônico, em 70 horas de processo, quando foi utilizado um grama de células secas e três gramas de células secas por litro no início dos processos e agitação de 150 rpm e 200 rpm, respectivamente. Quando foi empregada a concentração de 220 g.L-1 de lactose e 11,4 g.L-1± 1,7 g.L-1 de células secas no início dos processos em biorreator, as concentrações de ácido lactobiônico obtidas foram de 20,13 ± 2,53 g.L-1 e 31,95 ± 0,08 g.L-1, quando foram utilizados 40 g.L-1 e 75 g.L-1 de frutose no meio reacional em três e seis horas de processo, respectivamente. Nas mesmas condições com concentração inicial de células de 16,6 ± 1,2 g.L-1 verificou-se a formação de. 36,23 ± 1,17 g.L-1 de ácido lactobiônico, em 6 horas de processo.

Abstract: Lactobionic acid is a polyhydoxy acid constituted of one molecule of galactose and of gluconic acid united by a ether bound, it is considered a biocompatible, biodegradable, chelating, amphiphilic and antioxidant substance. Presents multiple applications in the cosmetic, food and pharmaceutical sectors and is recognized to add value to the products that contain it. Among the microorganisms that are capable to accomplish the oxidation of lactose to lactobionic acid is the bacteria Zymomonas mobilis which presents the enzyme glucose-fructose oxidoreductase. In this way the bacteria Zymomonas mobilis ATCC 29191 was cultivated and the total whole cells without any pre-treatment were used in transformation processes. The effect of the pH, initial cell concentration and agitation were evaluated in the reaction media to transform lactose in flasks at 30° C. In bioreactor, temperature of 39° C, agitation of 400 rpm and pH controlled at 6,4, the effect of the addition different concentrations of fructose in reaction media containing lactose 220 g.L-1 was tested. The cell concentration inoculated at the beginning of each process was also experienced. In processes accomplished in flasks it was formed 0,69 ± 0,02 g.L-1 e 2,30 ± 0,04 g.L-1 of lactobionic acid in 70 hours when it was used a concentration of one and three grams of dry cell per liter and agitation of 150 rpm and 200 rpm, respectively. When the concentration of 220 g.L-1 lactose and 11,4 g.L-1± 1,7 g.L-1 of dry cells were used at the processes in bioreactor, the concentration of lactobionic acid were 20,13 ± 2,53 g.L-1 and 31,95 ± 0,08 g.L-1, when 40 g.L-1 and 75 g.L-1 of fructose were added to the reaction media in three and six hour of process, respectively. With the same conditions and a initial cell concentration of 16,6 ± 1,2 g.L-1 it was verified a formation of 36,23 ± 1,17 g.L-1 of lactobionic acid in six hours.