Estudo de expressão heteróloga e escalonamento das proteínas do leite (b-lactoglobulina, a-caseína, b-caseína e k-caseína) por fermentação de precisão

• Processo: 25/05332-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Manoela Martins
• Beneficiário: Wellington Ramos Pedersoli
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Vinculado ao auxílio: 24/00541-6 - Animal-Free Milk Proteins BioTechFactory - Desenvolvimento de processo de fermentação de precisão e scale-up para produção industrial de ingredientes lácteos, AP.PIPE
• Assunto(s): Biotecnologia industrial Caseínas Engenharia genética
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Betalactoglobulina e alfalactoalbumina | Biotecnologia Industrial | caseina | engenharia genética | Fermentação de Precisão | Levedura Pichia pastoris | Fermentação de precisão

Resumo

O estabelecimento de biofábricas de ingredientes proteicos envolve desafios na escalabilidade, custos, aceitabilidade de mercado, aspectos éticos e regulatórios, sustentabilidade, logística e inovação. A fermentação de precisão exige competências técnicas para superar dificuldades relacionadas ao controle do processo, estabilidade genética, monitoramento em tempo real, e eficiência produtiva. A crescente demanda por alimentos, especialmente proteínas do leite, impulsiona a busca por soluções tecnológicas, com projeções apontando para um aumento de 51% na demanda global por ingredientes lácteos até 2050. Neste projeto, serão implementados parâmetros para produzir e escalonar a produção de caseínas e proteínas do soro de leite, disponibilizando insumos para avaliação e validação no mercado de ingredientes lácteos, com a criação de uma prova de conceito. Atualmente, a Future Cow se dedica ao melhoramento da cepa produtora de kappa caseína, produzida em pequena escala laboratorial (até 15 litros) e b-lactoglobulina. Este projeto engloba o melhoramento desta cepa para redução do estresse metabólico, e o escalonamento da produção de caseína, dando-se início aos estudos de otimização de parâmetros pré-industriais. Em menor escala, serão desenvolvidas novas cepas produtoras de alfa e beta caseínas e novas proteínas do soro do leite. Após a triagem dos melhores clones produtores, estratégias para ajuste fino do controle metabólico serão analisadas combinadas aos ensaios em bioreatores de 2L e 15L para investigação dos parâmetros dos bioprocessos. A fim de tornar o processo ainda mais sustentável, serão investigados ingredientes alternativos aos comumente utilizados em bioprocessos envolvendo Pichia pastoris, como melaço de cana e óleos vegetais. No entanto, estudos de escalonamento se fazem necessários para análise da viabilidade técnico-econômica do produto/processo industrial. Além de abordar a expressão dessas proteínas, o projeto também se propõe a explorar os benefícios dessa técnica em termos de impacto ambiental, eficiência produtiva e potencial para suprir a crescente demanda por proteínas lácteas, considerando aspectos éticos e econômicos.