Biosynthesis of L-Lysine by Corynebacterium glutamcium from fermentations of sugarcane molasses and residual glycerol

Abstract

Resumo: O melaço da cana-de-açúcar e o glicerol são co-produtos industriais interessantes para o uso como fonte de carbono em fermentações microbianas devido, principalmente, ao seu baixo custo e alto valor energético. Essas duas fontes de carbono foram utilizadas como meio de cultura em fermentações utilizando diferentes cepas de Corynebacterium glutamicum, selvagens ou mutantes, para produção de L-lisina, com o objetivo de reduzir os custos de produção. Nenhuma das cepas analisadas apresentou crescimento significativo ou produção de L-lisina no meio com glicerol devido à baixa expressão dos genes glpK e glpD. A hidrólise ácida do melaço foi realizada com o objetivo de liberar açúcares redutores. H2SO4 a 0,5% foi a melhor condição de hidrólise com 97% de eficiência. Bons resultados foram apresentados para o crescimento e consumo de açúcares em meio contendo melaço de cana-de-açúcar hidrolisado, com ênfase para os mutantes M5M10 (uma cepa de C. glutamicum) com biomassa seca de 9,98 g/L e taxa de consumo de açúcar de 62%. A maior produção de L-lisina foi observada para as cepas mutantes, com ênfase para a M5 com rendimento de 9,84 g/L.

Abstract: Sugarcane molasses and glycerol are interesting industrial co-products for use as carbon source in microbial fermentations, mainly due their low cost and high-energy value. These two carbon sources were used as culture media in fermentations using different strains of Corynebacterium glutamicum, wild or mutant, in order to produce Llysine and reduce production costs. None of the strains analyzed showed significant growth or L-lysine production in glycerol medium due to low expression of glpK and glpD genes. The molasses acid hydrolysis was carried out in order to release reducing sugars. H2SO4 at 0.5% was the best hydrolysis condition with 97% efficiency. Good results were presented for the growth and consumption of sugars in hydrolyzed sugarcane molasses medium, with emphasis on the M5M10 mutant (a C. glutamicum strain) with 9.98 g/L dry biomass and a sugar consumption rate of 62%. The highest L-lysine production was observed for the mutant strains, with emphasis on M5 with a yield of 9.84 g/L.