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Polímeros biodegradáveis feitos sob medida por bactérias a partir de biomassa

Processo: 12/51533-6
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
Vigência: 01 de julho de 2013 - 30 de junho de 2015
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
Convênio/Acordo: BE-BASIC Consortium
Pesquisador responsável:Luiziana Ferreira da Silva
Beneficiário:Luiziana Ferreira da Silva
Pesq. responsável no exterior: Kirsten Steinbusch
Instituição no exterior: Waste2Chemicals (W2C), Holanda
Instituição-sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Biopolímeros  Copolímeros  Biodegradação  Bagaços  Cana-de-açúcar  Poli-hidroxialcanoatos  Fermentação 

Resumo

Trabalhos recentes e patentes evidenciam que P(HB-co-HHx) é um copolimero biodegradável promissor, da família dos polihidroxialcanoatos (PHA), combinando o monômero de cadeia curta hidroxibutirato (HB) com o de cadeia média hidroxihexanoato (HHx), o que melhora suas propriedades e aplicações quando comparado com PHA contendo apenas monômeros de cadeia curta ou média. Como pode ser processado na forma de filmes, é interessante reduzir o seu custo de produção para torná-lo uma commodity. Aeromonas sp naturalmente acumula um polímero com 5-25 mol% de HHx mas, apenas 10-20% do peso seco celular (CDW) é PHA. B. sacchari acumula até 80% de CDW como PHB, com no máximo 2 mol% de HHx. Diferentes estratégias serão aplicadas para a produção de P(HB-co-HHx) com diferentes teores de HHx: construção de recombinantes, uso de análise de fluxos metabólicos e de modos elementares. Fornecendo-se açúcares da cana ou do bagaço à bactéria, incorpora-se HB ao copolimero, mas para incorporar HHx ácidos graxos de cadeia média (MCFA), mais caros e escassos, devem ser supridos. Como a matéria-prima representa até 40% do custo total de produção de PHA, uma recém-desenvolvida tecnologia de fermentação em cultura mista (MMF), que transforma resíduos orgânicos em misturas de ácidos graxos de cadeia média (MCFA, atualmente contendo 0,85mol de ácido hexanóico por mol de C de meio sintético), será adaptada e otimizada, a partir de bagaço de cana e vinhaça para gerar MCFA de composição apropriada para alimentar a produção de PHA. Isso envolve a redefinição dos padrões exigidos de efluente de MMF para o tipo e concentração dos ácidos graxos desejados, ou para outros componentes interferentes (N ou água). A entrada de resíduos orgânicos e as condições de operação serão selecionados com base nas exigências para alimentar a produção de PHA. Partindo de uma só espécie bacteriana e usando biomassa e resíduos, copolímeros sob medida serão produzidos, controlando a composição monomérica (0,5 a 25% ou mais de HHx ou outro monômero de cadeia média), uma abordagem nova. Assim, o ganho desta proposta não será meramente incrementai, tendo ainda o mérito de combinar e melhorar dois processos biológicos (MMF e produção de PHA) para propor uma produção sustentável de um produto ambientalmente correto. (AU)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
OLIVEIRA-FILHO, EDMAR RAMOS; GUAMAN, LINDA P.; MENDONCA, THATIANE TEIXEIRA; LONG, PAUL F.; TACIRO, MARILDA KEICO; CABRERA GOMEZ, JOSE GREGORIO; SILVA, LUIZIANA F. Production of Polyhydroxyalkanoates Copolymers by Recombinant Pseudomonas in Plasmid- and Antibiotic-Free Cultures. JOURNAL OF MOLECULAR MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY, v. 28, n. 5, p. 225-235, 2018. Citações Web of Science: 0.
MENDONCA, THATIANE T.; TAVARES, RAFAELA R.; CESPEDES, LUCAS G.; SANCHEZ-RODRIGUEZ, RUBEN J.; SCHRIPSEMA, JAN; TACIRO, MARILDA K.; GOMEZ, JOSE G. C.; SILVA, LUIZIANA F. Combining molecular and bioprocess techniques to produce poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) with controlled monomer composition by Burkholderia sacchari. International Journal of Biological Macromolecules, v. 98, p. 654-663, MAY 2017. Citações Web of Science: 6.
RADUAN ALEXANDRINO, PAULO MOISES; MENDONCA, THATIANE TEIXEIRA; GUAMAN BAUTISTA, LINDA PRISCILA; CHERIX, JULIANO; LOZANO-SAKALAUSKAS, GABRIELA CAZONATO; FUJITA, ANDRE; RAMOS FILHO, EDMAR; LONG, PAUL; PADILLA, GABRIEL; TACIRO, MARILDA KEICO; CABRERA GOMEZ, JOSE GREGORIO; SILVA, LUIZIANA FERREIRA. Draft Genome Sequence of the Polyhydroxyalkanoate-Producing Bacterium Burkholderia sacchari LMG 19450 Isolated from Brazilian Sugarcane Plantation Soil. MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS, v. 3, n. 3 MAY-JUN 2015. Citações Web of Science: 1.

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