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Previous issue date: 2004-11-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / The use of β-lactamase inhibitor in conjunction with β-lactam antibiotics was proposed to improve the efficiency of these antibiotics. The clavulanic acid is an important inhibitor of β-lactamase due its ability to inhibit several classes of β-lactamases. The clavulanic acid is a product from the secondary metabolism of
Streptomyces clavuligerus and its production rate is higher after the fast growing phase.
Higher productivities can be achieved in cultivations with high cell density. Therefore,
the objective of this work was to study the continuous clavulanic acid production process with high cell density, possible with the recycle of cells. Initially, experiments to determine the proper pH and medium compositions to improve clavulanic acid production by Streptomyces clavuligerus were performed.
Experiments to examine the effect of inhibition and/or repression by glycerol were also
carried out. Continuous culture without cell recycling was performed to develop a kinetic
model, including parameter determination, to simulate the process of clavulanic acid
production by Streptomyces clavuligerus. Classic models failed to describe the process and a kinetic model which takes into account the simultaneous consumption of glycerol and nitrogen source, as energy sources, was proposed.
To obtain high cell density, continuous cultivation with cell recycling was carried out. Among the methods examine to concentrate the cell mass, microfiltration was chosen because it is easily operated and allows the obtention of a limpid broth, as it is able to separate the totality of the cells from cultivation broth. This process eliminates the separation of cells in downstream processes. Concerning the problems such as oxygen transfer limitation and increase in the viscosity of culture broth, it has been observed that it does not hinder the applicability of continuous culture with cell recycling. The present work shows that continuous culture with cell recycling maximizes
the productivity, suggesting its utilization for clavulanic acid production by Streptomyces clavuligerus. / O ácido clavulânico é um potente inibidor de β-lactamase, sendo utilizado em associação com antibióticos β-lactâmicos para combater bactérias patogênicas resistentes a ação de antibióticos.
É um produto oriundo do metabolismo secundário do Streptomyces clavuligerus produzido à maior velocidade após a fase de crescimento célula. Assim, cultivos com concentrações maiores de células podem resultar em maiores produtividades do processo. Por essa razão o objetivo principal do trabalho foi o estudar o processo contínuo de produção de ácido clavulâncio obtida através de reciclo de células. Inicialmente, foram realizados testes preliminares para determinar o melhor
valor de pH bem como a melhor composição de meio de cultivo. Também, foram realizados experimentos para verificar efeitos de inibição de glicerol na produção de ácido clavulânico.
Após essa etapa, foram realizados experimentos contínuos sem reciclo celular para determinar os parâmetros cinéticos do modelo, descrevendo o processo de produção de ácido clavulânico por Streptomyces clavuligerus. Para a modelagem
matemática, foi proposto um modelo cinético de crescimento celular que considerava o consumo simultâneo do glicerol e da fonte de nitrogênio.
Com o objetivo de obter altas concentrações celulares, foram realizados cultivos contínuos com reciclo celular. O processo de microfiltração foi escolhido devido a sua facilidade de operação e por apresentar separação celular de 100%, fato
importante, pois elimina a separação celular na etapa de purificação do ácido clavulânico.
Problemas relativos à transferência de massa e aumento da viscosidade também foram investigados, verificando-se que limitações decorrentes destes fenômenos são contornáveis através de modificações de condições operacionais.
O presente trabalho mostra que a produtividade obtida nos cultivos contínuos com reciclou (25,2mg.L-1.h-1) celular é maior que aquela em batelada (11,7mg.L-1.h-1) e em processos contínuos sem reciclo celular (18,3 mg.L-1.h-1), sugerindo a utilização do sistema com reciclo celular para a produção de ácido clavulânico por Streptomyces clavuligerus.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/3922 |
| Date | 29 November 2004 |
| Creators | Baptista Neto, álvaro de |
| Contributors | Hokka, Carlos Osamu, Badino Júnior, Alberto Colli |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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