Probiotics are live microorganisms which when administered in adequate amounts confer one or more health benefits on the host. Different processing conditions, the acidic condition of the stomach and exposure to hydrolytic enzymes affect the viability and efficacy of probiotic organisms. This study investigated the protective effects of two biopolymers poly-gamma-glutamic acid (γ-PGA) and bacterial cellulose (BC) on probiotics during freeze drying and during exposure to simulated intestinal juices and bile salts. The antibacterial property of Bifidobacterium strains was also investigated against four pathogenic bacteria. γ-PGA, a naturally occurring biopolymer was produced by two bacteria (Bacillus subtilis ATCC 15245 and B. licheniformis ATCC 9945a) in GS and E media, γ-PGA yields of about 14.11g/l were achieved in shake flasks and molecular weight of up to 1620 k Da was recorded, γ-PGA production was scaled up in a fermenter with B. subtilis using GS medium. BC, an edible biopolymer was produced by Gluconacetobacter xylinus ATCC 23770 in HS medium and a modified HS (MHS) medium. A yield of about 1.37g/l was recorded and BC production with MHS medium was used for probiotic application. B. longum NCIMB 8809 B. breve NCIMB 8807 and B. animalis NCIMB 702716 showed the best antimicrobial properties against the investigated pathogens. Survival of Bifidobacterium strains was improved when protected with powdered BC (PBC) although γ-PGA offered better protection than PBC. Viability of B. longum NCIMB 8809, B. breve NCIMB 8807 and B. animalis NCIMB 702716 in simulated gastric juice (SGJ) and simulated intestinal juice with bile salts was improved when protected with 5% γ-PGA and 5% γ-PGA+PBC with a reduction of < 1 Log CFU/ml while a reduction of ≤2 Log CFU/ml was recorded in PBC protected cells. Protecting Bifidobacterium strains with γ-PGA, PBC or a novel γ-PGA + PBC combination is a promising method to deliver probiotic bacteria to the target site in order to confer their health benefits on the host.

Orientador: Ranulfo Monte Alegre / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T07:40:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brito_PriscilaNunes_M.pdf: 1128086 bytes, checksum: 7b2118f1fa20cddb36c2bd8dd3949e0f (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A utilização industrial de matérias-primas obtidas por fontes renováveis é essencial para o desenvolvimento sustentável da sociedade moderna. A necessidade de se utilizar de processos catalíticos "verdes", ecologicamente corretos para converter fontes renováveis em commodities químicos, dentre eles os biopolímeros está mobilizando pesquisadores do mundo inteiro. Dentre os diversos polímeros biossintetizados, encontra-se o gama-PGA, que é solúvel em água, aniônico, biodegradável e biocompatível, com amplas aplicações nas áreas química, médica, ambiental e de alimentos. Este trabalho buscou a otimização da obtenção do ácido gama-poliglutâmico (gama-PGA) por fermentação em estado sólido utilizando resíduo fibroso de soja como fonte de carbono. A espécie selecionada para este estudo foi Bacillus velezensis e Bacillus subtillis onde três linhagens foram testadas, selecionando-se a que apresentou melhor crescimento e produção de gama-PGA. Além disso, foram mensurados os fatores como: aeração e umidade do meio de fermentação. O estudo de otimização foi realizado utilizando a estratégia de planejamentos experimentais. O meio sólido que maximizou a produção foi fixado em 9:1 de sub-produto fibroso de soja e casca de arroz, possibilitando a máxima produção de 46,19 g de gama-PGA/ kg de meio sólido (b.s.), sem adição do precursor ácido glutâmico, sendo assim um meio viável para produção de gama-PGA com menor custo de processo / Abstract: The industrial use of raw materials obtained from renewable sources is essential to the sustainable development of modern society. The need to use catalytic processes "green" ecologically correct to convert renewable commodity chemicals, including biopolymers is mobilizing researchers worldwide. Among the various polymers biosynthesized, is the gama-PGA, which is water-soluble, anionic, biodegradable and biocompatible, with wide applications in the chemical, medical, environmental, and food. This study aimed to optimize the obtaining the ?-polyglutamic acid (gama-PGA) by solid state fermentation using soy fibrous residue as a carbon source. The species selected for this study was Bacillus subtilis and Bacillus velezensis where three strains were tested, selecting the one that showed better growth and production of gama-PGA. In addition, we measured factors such as aeration and moisture from the fermentation medium. The optimization study was performed using the strategy of experimental design. The solid medium which maximized the yield was fixed at 9:1 fibrous byproduct of soybean and rice hulls, allowing for maximum yield of 46.19 g of gama-PGA / kg of solid medim (bs) without addition precursor glutamic acid, and thus a viable means for producing gama-PGA with lower process cost / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

Orientador: Ranulfo Monte Alegre / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-24T06:43:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_LuanaPereirade_D.pdf: 2084726 bytes, checksum: 11e04e791877c99a08c60405caa33111 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O ácido y-poliglutâmico, também conhecido como y-PGA, é um polímero largamente estudado com capacidade de produzir polímeros e monômeros de ácido glutâmico quando hidrolisado. Por ser solúvel em água, biodegradável e atóxico, o y-PGA é aplicado em indústrias alimentícias, cosméticas e medicina. Com o objetivo de estudar a produção de y-PGA e sua hidrólise, foram avaliadas diferentes cepas de Bacillus spp e condições experimentais, além disso, meios de cultivos sem a presença do ácido glutâmico a partir de subprodutos industriais, como glicerol e melaço. O estudo iniciou com a escolha do meio de cultivo e aplicação de substratos alternativos e baixo custo. Foram determinadas as possíveis espécies do Bacillus produtoras de y-PGA, analisou-se os componentes do meio fermentativo e as condições de cultivo que interferem na produção de y-PGA através do planejamento experimental e aplicou-se um delineamento composto central rotacional (DCCR) para otimização das condições de cultivo. Por fim, avaliou-se o consumo de y-PGA e a hidrólise de y-PGA pela enzima presente no meio de cultivo. O micro-organismo Bacillus velezensis NRRL B-23189 foi o selecionado para a produção de y-PGA. A produção de y-PGA em meio de cultivo sem ácido glutâmico contendo glicerol (100 g/L) foi otimizado, obtendo-se o ponto ótimo em meio cuja composição foi de sulfato de amônio, 8 g/L, ácido cítrico, 20 g/L, temperatura de 27 °C, agitação de 200 rpm, pHinicial 6,5 em cultivo submerso conduzido por agitador orbital. Nas condições otimizadas a produção de y-PGA sem utilização do ácido glutâmico foi de 4,17 g/L. Ao substituir o glicerol por melaço, obteve-se uma produção de 4,82 g/L do y-PGA em meio contendo melaço, 200 g/L, sulfato de amônio, 8 g/L, ácido cítrico, 12,5 g/L , temperatura de 27 °C, agitação de 200 rpm, pHinicial 6,5 em cultivo submerso conduzido por agitador orbital. A avaliação das condições de cultivo em biorreator com capacidade de 5 L, agitação de 500 rpm, taxa de aeração de 2 VVM, 27 °C e as mesmas condições otimizadas, mostrou um aumento na produção do y-PGA quando o subproduto de glicerol foi utilizado, a produção de y-PGA foi de 28 g/L. Um aumento na produção de ?-PGA para 6,69 g/L foi determinado quando utilizou melaço. O Bacillus velezensis NRRL B-23189 utiliza o y-PGA como fonte de carbono quando outras fontes não estão no meio fermentativo. Para isto o microorganismo libera uma enzima no meio de cultura responsável pela hidrólise do y-PGA / Abstract: The poly(y-glutamic acid), also known as y-PGA, is a polymer that much research has been done on this metabolite and it produces glutamic acid polymers and monomers when hydrolyzed. y-PGA is a water-soluble, biodegradable and non toxic biopolymer with applications in medicine, food, cosmetic industries. This work aims to study the process of y-PGA production and hydrolysis. Bacillus strains and experimental conditions had been determined, as well as different culture conditions without glutamic acid as alternative industrial substrates by-products (glycerol and molasses). Firstly, culture media and alternative and cheap substrates were selected and Bacillus strains was evaluated. A fractional central composite design was utilized to evaluate the effects of fermentative compounds and culture conditions on y-PGA production. The optimization of culture conditions was determined using central composite design (CCD). Finally, consumption and enzymatic hydrolysis of y-PGA in culture media was studied. The Bacillus velezensis NRRL B-23189 strain was selected. The culture media without glutamic acid with 100 g/L of glycerol was optimized. The CCD showed the best y-PGA production in culture media with ammonium sulphate, 8 g/L, citric acid, 20 g/L, the temperature of 27 °C, the agitation of 200 rpm, the initial pH 6,5 in shaker. Under optimized conditions, the production of y-PGA was 4,17 g/L. The production of y-PGA was 4,82 g/L when the molasses, 200 g/L, was supplemented with ammonium sulphate, 8 g/L, citric acid, 12,5 g/L, temperature of 27 °C, agitation of 200 rpm, initial pH 6,5 in shaker. Experimental conditions of 5 L in stirred bioreactor with stirring rates of 500 rpm, aeration rate of 2 VVM, the temperature of 27 °C and same optimal conditions, showed higher y-PGA production than when used glycerol in culture media, 28 g/L. When it was used molasses the y-PGA production was 6,69 g/L. The Bacillus velezensis NRRL B-23189 uses y-PGA as only carbon source or when the carbon at the medium was not sufficient. Thus, the microrganism produces the enzyme that hydrolyses y-PGA / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos

Poly-γ-glutamic acid (γ-PGA) is a biopolymer made up of repeating units of L-glutamic acid, D-glutamic acid or both. γ-PGA is water soluble, non-toxic and biodegradable, and can be used safely in a variety of applications that are increasing rapidly. This study investigated the production of HMW γ-PGA by five Bacillus species (B. licheniformis 1525, B. licheniformis NCTC 6816, B. licheniformis ATCC 9945a, B. licheniformis ATCC 9945a and B. subtilis (natto) ATCC 15245) in GS, C and E media for the removal of heavy metals in wastewaters. The highest γ-PGA yields of 11.69 g/l and 11.59 g/l were produced by Bacillus subtilis (natto) ATCC 15245 in GS medium and medium C respectively. Upon characterization, γ- PGAs with different properties (crystallinity, acid/salt form and molecular weights ranging from 2.56 × 105 Da to 1.65 × 106 Da) were produced. The water soluble, non-toxic, HMW (Mw 1.65 × 106 Da) γ-PGA produced by B. subtilis (natto) ATCC 15245 in medium C was investigated as a sorbent for the removal of heavy metal ions including Cu2+, Zn2+, Ni2+, Cd2+ and Ag+. The results showed that the removal of metals by γ-PGA was more dependent on the concentration of γ-PGA than the solution pH. The highest metal ions removal of 93.50%, 88.13%, 90.21%, 90.56% and 86.34% by HMW γ-PGA were obtained for Cu2+, Zn2+, Ni2+, Cd2+ and Ag+ respectively. The presence of interfering metal ions could hinder the adsorption of individual metal ions by γ-PGA. The affinities of heavy metal ions for γ-PGA followed the order: Cu2+ > Zn2+ > Ni2+ > Cd2+. The effect of molecular weight of γ-PGA on metal removal was also investigated, and it was found that metal ion adsorption capacity of γ-PGA strongly depended on its molecular weight. The maximum amount (93.50%) of Cu2+ sorbed by HMW γ-PGA was higher compared to that (59.48%) sorbed by LMW γ-PGA. Isotherm models showed that the Redlich-Peterson best described the metal adsorption capacity of γ-PGA. It was also found that a multisite adsorption mechanism occurred via the complexation of metal ions with the free α-carboxyl and possibly the amide functional groups in γ-PGA.

O ácido y-poliglutâmico (y-PGA) é um biopolímero solúvel em água, aniônico, atóxico, biodegradável e biocompatível, produzido por Bacillus e que possui aplicações nas áreas química, médica, ambiental e de alimentos. Este trabalho tem como objetivo estudar o processo de produção do y-PGA a partir do cultivo de uma nova linhagem de Bacillus isolada de ambiente amazônico, o Bacillus subtilis BL53. Este estudo inclui a seleção de culturas, a otimização de condições de cultivo e a prospecção de substratos de produção alternativos. A habilidade de produção de y-PGA por linhagens de Bacillus isoladas na região amazônica foi investigada. A linhagem BL53 foi a linhagem selecionada, sendo identificada como Bacillus subtilis, através da análise da seqüência do gene 16S DNAr e de suas características bioquímicas. A avaliação das condições de cultivo submerso foi conduzida em agitador orbital mediante delineamento composto central rotacional (DCCR) que apontou como ponto ótimo de produção de y-PGA, a temperatura de 37 oC, o pH inicial de 6,9 e a concentração de 1,22 mM de Zn2+ suplementada ao Caldo E. Nas condições otimizadas, a produção de y-PGA foi igual a 10,4 g/L, cerca de três vezes maior que a obtida em condições convencionais de cultivo em Caldo E, utilizando a mesma linhagem. A influência da disponibilidade de oxigênio sobre a produção de y-PGA por B. subtilis BL53 foi avaliada em biorreator agitado de 5 L, com o emprego das velocidades de agitação de 500, 750 e 1000 rpm, sendo mantida fixa a taxa de aeração de 2 vvm. A produção de y-PGA mostrou-se altamente dependente da transferência de oxigênio, sendo que o teor de oxigênio dissolvido decaiu rapidamente nas primeiras 15 horas de cultivo, como resultado da elevada demanda de oxigênio pelas bactérias. O aumento na velocidade de agitação no biorreator possibilitou uma maior transferência de oxigênio e induziu o aumento na taxa de consumo de oxigênio pelas bactérias, conduzindo a maior produção e maior produtividade de y-PGA. A intensificação da agitação também influenciou os parâmetros cinéticos de crescimento do Bacillus subtilis BL53, provocando um aumento na velocidade específica de crescimento na fase logarítmica (max) sem provocar a perda da viabilidade celular. Com a utilização da velocidade de agitação de 1000 rpm em biorreator, o tempo de cultivo pode ser reduzido para menos de 48 h, cerca de 50% do tempo necessário para operação a 500 rpm. A investigação de substratos alternativos para produção de y-PGA mostrou o glicerol residual de biodiesel e o resíduo fibroso de soja como substratos promissores, apontando para a possibilidade de investigação em trabalhos futuros. / The poly-gamma-glutamic acid (y-PGA) is a water-soluble biopolymer, anionic, non toxic, biodegradable and biocompatible, it is produced by Bacillus and it has applications in chemical, medical, environmental and food industries. This work aims to study the process of production of y-PGA through cultivation of a new strain of Bacillus isolated from the Amazonian environment, Bacillus subtilis BL53. This study includes the screening of strains, the optimization of culture conditions and the investigation of alternative substrates. The ability of y-PGA production by Bacillus strains isolated from Amazonian environment was investigated. The BL53 strain was selected and identified as Bacillus subtilis, through analysis of 16S rDNA gene sequence and its biochemical characteristics. Evaluation of culture conditions in submerged cultivation was conducted in shaker using central composite design (CCD), which showed the temperature of 37 oC, the initial pH 6.9 and concentration of 1.22 mM Zn2+ in Medium E as the optimal conditions to y-PGA production. Under optimized conditions, the production of y-PGA was 10.4 g/L, about threefold what was obtained using this strain under conventional cultivation in Medium E. The influence of oxygen availability on the production of y-PGA by B. subitlis BL53 was evaluated in a 5 l stirred bioreactor with the use of stirring rates of 500, 750 and 1000 rpm, using a fixed aeration rate of 2 vvm. Production of y-PGA was highly dependent on oxygen transfer, and the dissolved oxygen content decreased rapidly in the first 15 hours of culture as a result of high oxygen demand by bacteria. The increase in stirring rate in the bioreactor allowed a better oxygen transfer and induced a rise in the oxygen uptake rate by bacteria, leading to higher production and higher productivity of y-PGA. The intensification of the stirring also influenced the kinetics growth parameters of Bacillus subtilis BL53, producing an increase in specific growth rate in the logarithmic phase (max) without causing reduction of cell viability. Using the stirring rate of 1000 rpm in a bioreactor, the cultivation time can be reduced to less than 48 h, about 50% of the time required for operation at 500 rpm. The investigation of alternative substrates for the production of y-PGA showed crude glycerol from biodiesel and soybean industrial fibrous residue as promising ones, pointing to research possibilities in future work.

O ácido y-poliglutâmico (y-PGA) é um biopolímero solúvel em água, aniônico, atóxico, biodegradável e biocompatível, produzido por Bacillus e que possui aplicações nas áreas química, médica, ambiental e de alimentos. Este trabalho tem como objetivo estudar o processo de produção do y-PGA a partir do cultivo de uma nova linhagem de Bacillus isolada de ambiente amazônico, o Bacillus subtilis BL53. Este estudo inclui a seleção de culturas, a otimização de condições de cultivo e a prospecção de substratos de produção alternativos. A habilidade de produção de y-PGA por linhagens de Bacillus isoladas na região amazônica foi investigada. A linhagem BL53 foi a linhagem selecionada, sendo identificada como Bacillus subtilis, através da análise da seqüência do gene 16S DNAr e de suas características bioquímicas. A avaliação das condições de cultivo submerso foi conduzida em agitador orbital mediante delineamento composto central rotacional (DCCR) que apontou como ponto ótimo de produção de y-PGA, a temperatura de 37 oC, o pH inicial de 6,9 e a concentração de 1,22 mM de Zn2+ suplementada ao Caldo E. Nas condições otimizadas, a produção de y-PGA foi igual a 10,4 g/L, cerca de três vezes maior que a obtida em condições convencionais de cultivo em Caldo E, utilizando a mesma linhagem. A influência da disponibilidade de oxigênio sobre a produção de y-PGA por B. subtilis BL53 foi avaliada em biorreator agitado de 5 L, com o emprego das velocidades de agitação de 500, 750 e 1000 rpm, sendo mantida fixa a taxa de aeração de 2 vvm. A produção de y-PGA mostrou-se altamente dependente da transferência de oxigênio, sendo que o teor de oxigênio dissolvido decaiu rapidamente nas primeiras 15 horas de cultivo, como resultado da elevada demanda de oxigênio pelas bactérias. O aumento na velocidade de agitação no biorreator possibilitou uma maior transferência de oxigênio e induziu o aumento na taxa de consumo de oxigênio pelas bactérias, conduzindo a maior produção e maior produtividade de y-PGA. A intensificação da agitação também influenciou os parâmetros cinéticos de crescimento do Bacillus subtilis BL53, provocando um aumento na velocidade específica de crescimento na fase logarítmica (max) sem provocar a perda da viabilidade celular. Com a utilização da velocidade de agitação de 1000 rpm em biorreator, o tempo de cultivo pode ser reduzido para menos de 48 h, cerca de 50% do tempo necessário para operação a 500 rpm. A investigação de substratos alternativos para produção de y-PGA mostrou o glicerol residual de biodiesel e o resíduo fibroso de soja como substratos promissores, apontando para a possibilidade de investigação em trabalhos futuros. / The poly-gamma-glutamic acid (y-PGA) is a water-soluble biopolymer, anionic, non toxic, biodegradable and biocompatible, it is produced by Bacillus and it has applications in chemical, medical, environmental and food industries. This work aims to study the process of production of y-PGA through cultivation of a new strain of Bacillus isolated from the Amazonian environment, Bacillus subtilis BL53. This study includes the screening of strains, the optimization of culture conditions and the investigation of alternative substrates. The ability of y-PGA production by Bacillus strains isolated from Amazonian environment was investigated. The BL53 strain was selected and identified as Bacillus subtilis, through analysis of 16S rDNA gene sequence and its biochemical characteristics. Evaluation of culture conditions in submerged cultivation was conducted in shaker using central composite design (CCD), which showed the temperature of 37 oC, the initial pH 6.9 and concentration of 1.22 mM Zn2+ in Medium E as the optimal conditions to y-PGA production. Under optimized conditions, the production of y-PGA was 10.4 g/L, about threefold what was obtained using this strain under conventional cultivation in Medium E. The influence of oxygen availability on the production of y-PGA by B. subitlis BL53 was evaluated in a 5 l stirred bioreactor with the use of stirring rates of 500, 750 and 1000 rpm, using a fixed aeration rate of 2 vvm. Production of y-PGA was highly dependent on oxygen transfer, and the dissolved oxygen content decreased rapidly in the first 15 hours of culture as a result of high oxygen demand by bacteria. The increase in stirring rate in the bioreactor allowed a better oxygen transfer and induced a rise in the oxygen uptake rate by bacteria, leading to higher production and higher productivity of y-PGA. The intensification of the stirring also influenced the kinetics growth parameters of Bacillus subtilis BL53, producing an increase in specific growth rate in the logarithmic phase (max) without causing reduction of cell viability. Using the stirring rate of 1000 rpm in a bioreactor, the cultivation time can be reduced to less than 48 h, about 50% of the time required for operation at 500 rpm. The investigation of alternative substrates for the production of y-PGA showed crude glycerol from biodiesel and soybean industrial fibrous residue as promising ones, pointing to research possibilities in future work.

O ácido y-poliglutâmico (y-PGA) é um biopolímero solúvel em água, aniônico, atóxico, biodegradável e biocompatível, produzido por Bacillus e que possui aplicações nas áreas química, médica, ambiental e de alimentos. Este trabalho tem como objetivo estudar o processo de produção do y-PGA a partir do cultivo de uma nova linhagem de Bacillus isolada de ambiente amazônico, o Bacillus subtilis BL53. Este estudo inclui a seleção de culturas, a otimização de condições de cultivo e a prospecção de substratos de produção alternativos. A habilidade de produção de y-PGA por linhagens de Bacillus isoladas na região amazônica foi investigada. A linhagem BL53 foi a linhagem selecionada, sendo identificada como Bacillus subtilis, através da análise da seqüência do gene 16S DNAr e de suas características bioquímicas. A avaliação das condições de cultivo submerso foi conduzida em agitador orbital mediante delineamento composto central rotacional (DCCR) que apontou como ponto ótimo de produção de y-PGA, a temperatura de 37 oC, o pH inicial de 6,9 e a concentração de 1,22 mM de Zn2+ suplementada ao Caldo E. Nas condições otimizadas, a produção de y-PGA foi igual a 10,4 g/L, cerca de três vezes maior que a obtida em condições convencionais de cultivo em Caldo E, utilizando a mesma linhagem. A influência da disponibilidade de oxigênio sobre a produção de y-PGA por B. subtilis BL53 foi avaliada em biorreator agitado de 5 L, com o emprego das velocidades de agitação de 500, 750 e 1000 rpm, sendo mantida fixa a taxa de aeração de 2 vvm. A produção de y-PGA mostrou-se altamente dependente da transferência de oxigênio, sendo que o teor de oxigênio dissolvido decaiu rapidamente nas primeiras 15 horas de cultivo, como resultado da elevada demanda de oxigênio pelas bactérias. O aumento na velocidade de agitação no biorreator possibilitou uma maior transferência de oxigênio e induziu o aumento na taxa de consumo de oxigênio pelas bactérias, conduzindo a maior produção e maior produtividade de y-PGA. A intensificação da agitação também influenciou os parâmetros cinéticos de crescimento do Bacillus subtilis BL53, provocando um aumento na velocidade específica de crescimento na fase logarítmica (max) sem provocar a perda da viabilidade celular. Com a utilização da velocidade de agitação de 1000 rpm em biorreator, o tempo de cultivo pode ser reduzido para menos de 48 h, cerca de 50% do tempo necessário para operação a 500 rpm. A investigação de substratos alternativos para produção de y-PGA mostrou o glicerol residual de biodiesel e o resíduo fibroso de soja como substratos promissores, apontando para a possibilidade de investigação em trabalhos futuros. / The poly-gamma-glutamic acid (y-PGA) is a water-soluble biopolymer, anionic, non toxic, biodegradable and biocompatible, it is produced by Bacillus and it has applications in chemical, medical, environmental and food industries. This work aims to study the process of production of y-PGA through cultivation of a new strain of Bacillus isolated from the Amazonian environment, Bacillus subtilis BL53. This study includes the screening of strains, the optimization of culture conditions and the investigation of alternative substrates. The ability of y-PGA production by Bacillus strains isolated from Amazonian environment was investigated. The BL53 strain was selected and identified as Bacillus subtilis, through analysis of 16S rDNA gene sequence and its biochemical characteristics. Evaluation of culture conditions in submerged cultivation was conducted in shaker using central composite design (CCD), which showed the temperature of 37 oC, the initial pH 6.9 and concentration of 1.22 mM Zn2+ in Medium E as the optimal conditions to y-PGA production. Under optimized conditions, the production of y-PGA was 10.4 g/L, about threefold what was obtained using this strain under conventional cultivation in Medium E. The influence of oxygen availability on the production of y-PGA by B. subitlis BL53 was evaluated in a 5 l stirred bioreactor with the use of stirring rates of 500, 750 and 1000 rpm, using a fixed aeration rate of 2 vvm. Production of y-PGA was highly dependent on oxygen transfer, and the dissolved oxygen content decreased rapidly in the first 15 hours of culture as a result of high oxygen demand by bacteria. The increase in stirring rate in the bioreactor allowed a better oxygen transfer and induced a rise in the oxygen uptake rate by bacteria, leading to higher production and higher productivity of y-PGA. The intensification of the stirring also influenced the kinetics growth parameters of Bacillus subtilis BL53, producing an increase in specific growth rate in the logarithmic phase (max) without causing reduction of cell viability. Using the stirring rate of 1000 rpm in a bioreactor, the cultivation time can be reduced to less than 48 h, about 50% of the time required for operation at 500 rpm. The investigation of alternative substrates for the production of y-PGA showed crude glycerol from biodiesel and soybean industrial fibrous residue as promising ones, pointing to research possibilities in future work.