Produção de ácido giberélico por fermentação semissólida e encapsulamento em sistemas de liberação controlada
Resumo
Resumo: O ácido giberélico (GA3) é um hormônio vegetal bastante conhecido do grupo das giberelinas, sendo responsável pelo desenvolvimento e crescimento das plantas. O presente trabalho descreve novos avanços na produção biotecnológica, purificação e formulação do GA3. Com destaque para a síntese de nanopartículas, que possibilitam a liberação controlada da biomolécula, melhorando a sua estabilidade e atividade. Além disso, experimentos foram conduzidos, o GA3 foi produzido por meio de fermentação semissólida do fungo Gibberella fujikuroi utilizando a polpa cítrica e a casca de soja como substrato. Um estudo para determinar a quantidade de sacarose e ureia adicionados ao meio foi realizado. A maior produção de GA3 em frascos foi de 154,44 mg/L com um meio de composição de 3,5%(m/v) de polpa cítrica, 1,5% (m/v) de casca de soja, 180 g/L de sacarose e 4 g/L de ureia. Com o intuito de estudar o escalonamento do processo, fermentações em biorreatores do tipo coluna de bolhas e STR foram realizadas, as concentrações de GA3 obtidas foram de 183,31 mg/L e 217,67 mg/L, respectivamente. O GA3 purificado foi encapsulado em diferentes sistemas. Os biopolímeros testados foram a quitosana, alginato e kefiran, em conjunto ou não, para a formação de beads e nanopartículas. Os sistemas, com e sem GA3, foram testados em cultivar de soja, quanto ao impacto na germinação das sementes e no comprimento das raízes. Beads de alginato com GA3 e alginato-kefiran com GA3, e micropartículas de quitosana com GA3 foram obtidas. Todas as sementes germinaram após serem expostas aos beads de alginato com GA3, sendo observado com o controle uma porcentagem de germinação de apenas 40%. As sementes que foram colocadas junto aos beads de alginato-kefiran com GA3 apresentaram o maior comprimento de raízes. A influência positiva obtida pela aplicação da biomolécula nos cultivos gera um ganho de produtividade que impacta economicamente muitos países com base na agroindústria. Abstract: Gibberellic acid (GA3) is a plant hormone well known from gibberellins group that is responsible for the development and growth of plants. The present study describes the new advances in biotechnological production, purification, and formulation of GA3. Focus on nanoparticle synthesis that allows the controlled delivery of the biomolecule improving its stability and activity. Besides that, experiments were carried out; the GA3 was produced by semisolid fermentation of the fungi Gibberella fujikuroi using citric pulp and soybean husk as substrate. A study to determine the quantity of sucrose and urea added to the medium was done. The highest GA3 production in flasks was 154.44 mg/L using a medium composition of 3.5 % (w/v) of citric pulp, 1.5% (w/v) of soybean husk, 180 g/L of sucrose and 4 g/L of urea. In order to study the scale-up of the process, fermentations were conducted in bubble column bioreactor and STR, the GA3 concentrations obtained were 183.31 mg/L and 217.67 mg/L, respectively. The purified GA3 was encapsulated in different systems. The biopolymers tested were chitosan, alginate and kefiran, combined or not, to the formation of beads and nanoparticles. The systems, with and without GA3, were tested in soybean cultivar for the impact in seeds germinations and in root length. Beads of alginate with GA3 and alginate-kefiran with GA3, and microparticles of chitosan with GA3 were produced. All seeds germinated after being exposed to the alginate with GA3 beads, while the control showed a germination percentage of only 40%. The seeds that were placed with the alginate-kefiran with GA3 beads presented the highest root length. The positive influence observed by the biomolecule application in cultivars results in gain of productivity that economically impact countries based on the agro-industry.
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