Desenvolvimento de tecnologia para a produção de um coquetel enzimático com aplicação no setor de nutrição animal

• Processo: 23/16656-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Lucas Salera Parreiras
• Beneficiário: Lucas Salera Parreiras
• Empresa: Apexzymes Biotecnologia Ltda
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Pesquisadores principais: Lucas Miranda Fonseca
• Pesquisadores associados: Larissa de Farias Viana
• Vinculado ao auxílio: 20/13845-2 - Desenvolvimento de plataforma microbiana para a produção de enzimas industriais, AP.PIPE
• Assunto(s): Bioprocessos Engenharia genética Nutrição animal
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioprocesso | coquetel enzimático | engenharia genética | Nutrição Animal | Engenharia Genética

Resumo

No atual sistema de produção de alimentos, a pecuária utiliza 77% das terras agrícolas globais e gera 50% das emissões de gases de efeito de estufa, porém, produz apenas 37% das proteínas devido à baixa eficiência no processo. O principal desafio está em aumentar a absorção de nutrientes pelos ruminantes, que raramente supera 70% devido à recalcitrância do alimento fornecido ao animal. Grande parte das exigências nutricionais dos ruminantes são atendidas por meio do volumoso, alimento rico em fibras vegetais com uma composição complexa divida em três estruturas principais, celulose, hemicelulose e lignina, que possuem ligações químicas muito difíceis de serem rompidas. Uma possibilidade para melhorar a digestibilidade da ração e, consequentemente, aumentar o ganho de peso do animal, é a adição de enzimas fibrolíticas exógenas. De fato, já foi demonstrado que com a adição de enzimas, aumentos superiores a 30% no ganho médio de peso diário dos animais são possíveis. Todavia, esses resultados ainda não são replicáveis para os diferentes tipos de volumosos utilizados na alimentação de ruminantes, que variam significativamente dependendo da região de criação do animal. Em alguns tipos de biomassa, foi observado que os produtos enzimáticos atualmente disponíveis no mercado, em sua maioria formulados contendo uma única enzima, a xilanase, aumentam apenas a velocidade, mas não a extensão da hidrólise da fibra ingerida. Esses resultados indicam que os produtos podem não estar introduzindo novas atividades enzimáticas no rúmen e, portanto, não estariam efetivamente aumentando a produtividade do animal. Neste projeto de pesquisa está sendo proposto o desenvolvimento de uma tecnologia para a produção de um coquetel multienzimático de baixo custo, capaz de atuar na quebra das três estruturas da fibra vegetal, lidando assim com a alta variabilidade da composição química e, consequentemente, aumentando a produção de carne e leite, independente do tipo de volumoso utilizado. Para isto, uma linhagem de fungo filamentoso será geneticamente modificada, visando-se o desenvolvimento de uma plataforma hiperprodutora, capaz de secretar simultaneamente todas as enzimas necessárias. Além disso, também será desenvolvido um método de cultivo para este microrganismo, utilizando como matéria-prima subprodutos agroindustriais de baixo custo e disponíveis em larga quantidade no mercado brasileiro. Com o objetivo de demonstrar a superação dos desafios acima citados, serão estabelecidas como metas do projeto proposto (i) a construção de um microrganismo capaz de produzir 100 g/L de proteínas com atividade enzimática detectada nas 3 frações da fibra, (ii) aumento de 20% na digestibilidade das fibras vegetais pelo rúmen em teste in-vitro, com a adição de enzimas produzidas pela tecnologia desenvolvida, (iii) desenvolvimento de um método de cultivo do microrganismo no qual o custo com nutrientes seja inferior a 1 USD/L do caldo final da fermentação e (iv) validação do protocolo de produção em escala piloto com eficiência superior a 90% em relação aos resultados obtidos em escala de bancada. A tecnologia desenvolvida a partir deste projeto poderá ter impacto significativo no setor alimentício, reduzindo de forma efetiva o custo de produção de leite e carne bovina no Brasil. (AU)