Produção de biopolímero por Enterobacter sp. em condições associadas à utilização de resíduos gerados pela indústria petroquímica

Abstract

Recentemente tem aumentado muito o interesse em exopolissacarideos (EPS) de origem microbiana. Esse composto é um constituinte comum de muitos produtos comerciais em diferentes setores industriais como alimento, petróleo e farmacêutico. O objetivo desse trabalho foi o de quantificar e otimizar a produção de EPS a partir de duas bactérias previamente identificadas como sendo Enterobacter sp., pertencente a coleção de culturas do Laboratório de Biotecnologia e Ecologia de Micro-organismos LABEM. Os isolados foram primeiramente identificados com a nomenclatura CCMICS 544 e CCMICS 549 para ambas as cepas. Testes de cultivo em glicerol identificaram a Enterobacter CCMICS 549 como sendo a mais produtiva entre as cepas testadas alcançando a produção de EPS de aproximadamente 4 g.L-1 em 36 horas. Essa cepa foi submetida a testes genéticos (16S rRNA) e bioquímicos que a identificaram como sendo Enterobacter amnigenus grupo 2. Para otimizar a produção de EPS foi realizado planejamento experimental utilizando a Metodologia “Superficie de Resposta”. Os resultados mostraram que as condições ótimas de cultivo acontecem a 35°C, pH 7.0, agitação de 240 rpm e com 3% glicerol. Nessas condições a produção de EPS foi de 0.05 g.L-1h-1 alcançando um total de (5,012) g.L-1 em 60 horas, e com produção em meio a base de água produzida com produção de 7,27g.L-1. A viscosidade do EPS em solução foi de aproximadamente 160 cP mesmo nas condições de alta salinidade (5% NaCl), temperatura (80 oC) e baixa concentração (1%). O modelo de Ostwald-de-Waele (parâmetros k e n) indicaram um comportamento pseudoplástico em todas as concentrações testadas (0.1-2.0%, w/v), temperaturas (15-80 °C) e, principalmente, salinidade (1 a 5%). A consistência de index indica que o polímero possui propriedades reológicas promissoras para aplicação como fluido de perfuração. O tratamento térmico mostrou que o EPS perde grande parte de sua massa em temperaturas acima de 300°C, mas ainda retém 50% do seu peso total a 1000°C indicando a presença de constituintes minerais em concentrações significantes. A caracterização do EPS no infravermelho identificou semelhanças químicas significativas com a goma Xantana.

The interest in microbial produced exopolysaccharides (EPS) has increased considerably in recent years. This compound is a common constituent of many commercial products in different industrial sectors; such as food, petroleum, and pharmaceuticals. The aim of this study was to quantify and optimize EPS production from two bacterial previously identified as Enterobacter sp., Belonging to a culture collection of the Laboratory of Biotechnology and Ecology of Microorganisms LABEM. The isolates were primarily identified with CCMICS 544 and 549 CCMICS nomenclature for both strains. Culturing tests on glycerol identified Enterobacter CCMICS 549 as more productive among the strains reaching an EPS production value of about 4 g.L-1 within 36 hours. This strain was then submitted to biochemical and genetic characterization (16S rRNA), which identified such strain as Enterobacter amnigenus group 2. To optimize the production of EPS was performed using experimental design methodology "Response Surface". The results showed that the optimum condition was achieved at 35°C, pH 7.0, agitation of 240 rpm and 3% crude glycerol. In such conditions, EPS production was of 0.05 gL-1h-1 reaching a total of 5,012 g.L-1 within 60 hours, with production of water-based medium produced using production 7,27g.L-1. EPS viscosity was of about 160 cP even at high salinity (5% NaCl), temperature (80 oC) and low concentration (1%). The Ostwald-de-Waele model parameters (K and n) indicated a pseudoplastic behavior at all concentrations (0.1 to 2.0%, w/v) temperatures (15-80 °C) and especially saline (1 to 5%). The consistency index indicates that the polymer has rheological properties promising for use as a drilling fluid. Thermal treatment showed that most of mass loss occurs at 300°C, but the polymer retains about 50% of its total weight at 1000°C indicating the significant presence of mineral constituents. The characterization of EPS synthesized by Enterobacter amnigenus infrared identified significant chemical similarities with the xanthan gum.