Obtenção de surfactina pelo micro-organismo Bacillus subtilis ATCC 6633

Abstract

Resumo: Os surfactantes são compostos utilizados mundialmente no setor cosmético, farmacêutico, alimentício, petroleiro e produtos de higiene e de limpeza. A produção de surfactantes ultrapassa três milhões de toneladas por ano, sendo que 70% a 75% dos surfactantes utilizados são derivados do petróleo. Contudo, com a preocupação com o meio ambiente e legislações cada vez mais rigorosas, há a necessidade do desenvolvimento de alternativas. Uma solução é a utilização de surfactantes de origem biológica. Estes podem ser obtidos por meio de cultivos empregando resíduos industriais, como o melaço de soja, que, por exemplo, no Brasil a produção do seu grão atingiu 75 milhões de toneladas em 2011. A surfactina, biossurfactante escolhido neste estudo possui vantagens em relação aos surfactantes sintéticos, como: maior atividade superficial e interfacial que os demais surfactantes, maior estabilidade (temperatura, pH e força iônica), biodegradabilidade e baixa toxicidade. O presente trabalho visa a produção da surfactina por meio do Bacillus subtilis ATCC 6633 em diferentes meios de cultura. O micro-organismo foi cultivado em meio mineral, meio mineral modificado, meio de cultivo contendo melaço de soja e meio formulado de acordo com a composição centesimal do micro-organismo e produto. O meio de cultivo contendo melaço de soja foi avaliado com diferentes concentrações de açúcares totais, 2%, 4% e 6%. Todos os cultivos foram realizados na temperatura de 30 °C, pH inicial 6,8 ± 0,2 e com agitação de 150 rpm. A concentração da surfactina foi determinada por meio da cromatografia a líquido de alta eficiência e a concentração celular por método gravimétrico. Dentre os resultados encontrados, as concentrações de surfactina foram de 135 ± 4,92 mg.L-1 e 131 ± 1,87 mg.L-1, nos cultivos em meio mineral e mineral modificado, respectivamente, no tempo de 36 h. No meio formulado, a produção de surfactina atingiu a concentração de 66 ± 1,07 mg.L-1 em 96 h. O meio contendo melaço de soja com 2% açúcares totais apresentou o melhor rendimento, 136 ± 9,28 mg.L-1 de surfactina e fator de conversão de substrato em produto (YP/S) de 8,53 no tempo de 36 h.

Abstract: Surfactants are compounds used worldwide in the cosmetic, pharmaceutical, food, oil, toiletries and cleaning industries. The production of surfactants is more than three million tons per year, being 70% to 75% petroleum derivatives. However, with the environmental concerns and the increasingly stringent legislation, there is a necessity to develop alternatives. One possible solution is to use surfactants from biological origin. These can be obtained by cultivation employing industrial wastes as soy molasses, whose production of soybean reached 75 million tons in Brazil in 2011. The surfactin is the biosurfactant chosen in this study. It has advantages over the synthetic surfactants, like: higher surface and interfacial activity than the others surfactants, better stability (temperature, pH and ionic strength), good biodegradability and low toxicity. The objective of this work is to produce surfactin by Bacillus subtilis ATCC 6633 in different culture media. The micro-organism was grown on mineral medium, mineral modified medium, culture medium containing soy molasses and medium formulated based on the centesimal composition of the micro-organism and product. The culture medium containing soy molasses was evaluated with different concentrations of total sugar, 2%, 4% and 6%. All cultivations were performed at 30 °C, initial pH 6.8 ± 0.2 and with agitation of 150 rpm. The surfactin concentration was evaluated by high-performance liquid chromatography and the cell concentration was determined by gravimetric method. Concentrations of surfactin were 135 ± 4.92 mg.L-1 and 131 ± 1.87 mg.L-1 when cultivations were carried on in mineral medium and mineral modified medium, respectively, at 36 h. In the medium formulated, the surfactin concentration reached 66 ± 1.07 mg.L-1 after 96 h. The medium containing soy molasses with 2% of total sugar presented the best yield, 136 ± 9.28 mg.L-1 of surfactin and the substrate product yield (YP/S) of 8.53 after 36 h.