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Produção biotecnológica e purificação de plantaricina por Lactobacillus plantarum St16Pa utilizando meio de cultivo natural

Processo: 13/12713-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de abril de 2014 - 30 de setembro de 2016
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos - Tecnologia de Alimentos
Pesquisador responsável:Ricardo Pinheiro de Souza Oliveira
Beneficiário:Ricardo Pinheiro de Souza Oliveira
Instituição-sede: Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesq. associados: Attilio Converti ; José Manuel Domínguez González ; Maria Isabel Rodrigues ; Patrick Jack Spencer
Assunto(s):Fermentação industrial  Indústria de alimentos  Biotecnologia  Lactobacillus plantarum  Soro do leite 

Resumo

Bacteriocinas são peptídeos ribossomais que possuem atividade antimicrobiana frente a diversos micro-organismos patogênicos. Estes compostos, quando produzidos por bactérias ácido-láticas, ou seja, espécies reconhecidas como seguras, apresentam um grande interesse devido ao potencial de aplicação na indústria de alimentos, como um conservante natural. A plantaricina é uma bacteriocina produzida pela bactéria probiótica Lactobacillus plantarum, que vem sendo gradativamente estudada como um bioconservante de alimentos, além apresentar grande potencial de aplicação no campo farmacêutico. A utilização do soro de leite, como meio de cultivo alternativo e natural, enaltece o conceito da produção de uma biomolécula de alto valor agregado aliado ao aspecto ambiental. Inúmeros trabalhos demonstraram a capacidade que a inulina e a sacarose possuem como fontes alternativas de carbono, além de promoverem o crescimento de bactérias láticas. No caso da aplicação da inulina, torna-se cada vez mais importante estudar as interações entre as bactérias láticas e estas fibras consideradas prebióticas durante o processo fermentativo, a fim de aumentar a produção de biomoléculas de alto valor agregado, como bacteriocinas. Nesse âmbito, este projeto tem a finalidade de estudar as variáveis que influenciam na produção da plantaricina por L. plantarum em agitador metabólico e em biorreator de 3 litros. Serão realizados estudos com auxílio de planejamento experimental, sobre a influência de variáveis relevantes na produção da bacteriocina por L. plantarum ST16Pa, como: concentração do soro de leite; concentração de inulina e sacarose como fontes alternativas de carbono, pH e temperatura de condução do processo fermentativo. Durante os cultivos em agitador metabólico, amostras serão coletadas em intervalos de 6 horas para análises de pH, concentrações de açúcares (lactose, glicose e frutose), de ácido lático, de biomassa e atividade da plantaricina. Nos cultivos em biorreator, onde se visa estabelecer condições efetivas para uma aplicação industrial, tomar-se-á a decisão ao planejamento experimental DCCR (Delineamento Composto Central Rotacional) para 2 fatores: agitação (100, 150 e 200 rpm) e aeração (0,5, 1,0 e 1,5 vvm), expressa pelo coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa). Nesse caso, será utilizado o meio de cultivo natural que terá levado a maximização da resposta (atividade antimicrobiana e produção da plantaricina) e minimização do custo nos ensaios obtidos em agitador metabólico. Em biorreator, o tempo de cultivo, inicialmente previsto para 48 horas, poderá ser alterado após o experimento inicial, uma vez que será avaliada em que fase do cultivo se encontrará o micro-organismo. Nesta etapa do processo, amostras serão coletadas em intervalos de 6 horas para análises da concentração de ácido lático, concentração celular, açúcares (lactose, glicose e frutose) e atividade da plantaricina. As análises serão realizadas em triplicata. Tanto o pH quanto o nível de oxigênio dissolvido serão monitorados em tempo real pelas respectivas sondas acopladas ao biorreator. Além disso, será padronizado e otimizado um método de purificação adequado da plantaricina visando uma futura aplicação industrial, tanto na indústria de alimentos como na farmacêutica. (AU)

Publicações científicas (6)
(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)
SABO, SABRINA DA SILVA; LOPES, ANDRE MORENI; SANTOS-EBINUMA, VALERIA DE CARVALHO; RANGEL-YAGUI, CARLOTA DE OLIVEIRA; DE SOUZA OLIVEIRA, RICARDO PINHEIRO. Bacteriocin partitioning from a clarified fermentation broth of Lactobacillus plantarum ST16Pa in aqueous two-phase systems with sodium sulfate and choline-based salts as additives. Process Biochemistry, v. 66, p. 212-221, MAR 2018. Citações Web of Science: 3.
BALCIUNAS, EDUARDO MARCOS; AL ARNI, SALEH; CONVERTI, ATTILIO; GUY LEBLANC, JEAN; DE SOUZA OLIVEIRA, RICARDO PINHEIRO. Production of bacteriocin-like inhibitory substances (BLIS) by Bifidobacterium lactis using whey as a substrate. INTERNATIONAL JOURNAL OF DAIRY TECHNOLOGY, v. 69, n. 2, p. 236-242, MAY 2016. Citações Web of Science: 4.
LAURA MURUAGA, MARIA; CARVALHO, KATIA G.; MANUEL DOMINGUEZ, JOSE; DE SOUZA OLIVEIRA, RICARDO PINHEIRO; PEROTTI, NORA. Isolation and characterization of Saccharomyces species for bioethanol production from sugarcane molasses: Studies of scale up in bioreactor. RENEWABLE ENERGY, v. 85, p. 649-656, JAN 2016. Citações Web of Science: 4.
CASTILLO MARTINEZ, FABIO ANDRES; DOMINGUEZ, JOSE MANUEL; CONVERTI, ATTILIO; DE SOUZA OLIVEIRA, RICARDO PINHEIRO. Production of bacteriocin-like inhibitory substance by Bifidobacterium lactis in skim milk supplemented with additives. JOURNAL OF DAIRY RESEARCH, v. 82, n. 3, p. 350-355, AUG 2015. Citações Web of Science: 4.
SABO, SABRINA DA SILVA; CONVERTI, ATTILIO; TODOROV, SVETOSLAV DIMITROV; DOMINGUEZ, JOSE MANUEL; DE SOUZA OLIVEIRA, RICARDO PINHEIRO. Effect of inulin on growth and bacteriocin production by Lactobacillus plantarum in stationary and shaken cultures. INTERNATIONAL JOURNAL OF FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 50, n. 4, p. 864-870, APR 2015. Citações Web of Science: 10.
SABO, SABRINA DA SILVA; VITOLO, MICHELE; DOMINGUEZ GONZALEZ, JOSE MANUEL; DE SOUZA OLIVEIRA, RICARDO PINHEIRO. Overview of Lactobacillus plantarum as a promising bacteriocin producer among lactic acid bacteria. Food Research International, v. 64, p. 527-536, OCT 2014. Citações Web of Science: 37.

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