[pt] Objetivo: Otimização da produção de lipases por células de
Yarrowia
lipolytica, através do planejamento experimental e
avaliação dos aspectos
metrológicos envolvidos no processo. Motivação: Embora
existam muitos
trabalhos na literatura que relatem a produção de lipases
por microrganismos,
poucos abordam a otimização do processo através do
planejamento experimental e
nenhum deles considera o rigor metrológico e a estimativa
da incerteza de
medição. Contextualização: As enzimas lipases serão objeto
de estudo por
apresentarem grande versatilidade de aplicações e por
serem produzidas por
muitos microrganismos. As leveduras, no entanto,
apresentam inúmeras vantagens
operacionais sobre os demais microrganismos e entre elas
foi selecionada uma
cultura de Yarrowia lipolytica, isolada no Brasil. A
produção de lipases depende
de muitas variáveis, como temperatura, pH, concentração da
fonte de carbono e
nitrogênio, inóculo, entre outras. Nos processos de
fermentação, onde há interação
entre estas variáveis e a influência de cada uma é
importante, é essencial
estabelecer um método que considere estas interações, e
otimize as condições
experimentais para obtenção de melhores resultados. A
confiabilidade
metrológica do processo é de fundamental importância uma
vez que diferenças
significativas nos resultados são evidenciadas,
principalmente em escala
industrial. Metodologia: Dez experimentos foram planejados
através do método
D-optimal nos quais foram variadas as concentrações da
fonte de carbono, da
fonte de nitrogênio e de inóculo. A estimativa da
incerteza de medição da
atividade lipásica foi feita com base nas recomendações do
Guia para Expressão
da Incerteza de Medição (GUM) e do Guia CG 4 publicado
pela EURACHEM.
Resultados: A maior atividade lipásica obtida foi de 4815
U/L (80,3 (mi)kat/L) com
incerteza expandida de 137 U/L (2,3 (mi)kat/L), nas
seguintes condições: 0,5% de
óleo de oliva (fonte de carbono), 0,7% de peptona (fonte
de nitrogênio) e
10 mg/mL de inóculo. Em termos de produtividade
volumétrica, tais condições
forneceram o valor de 69,28 U/L h. Conclusões: Com estes
resultados, foi possível concluir que a utilização do
planejamento D-optimal favoreceu a
produção em agitador de frascos, já que foi atingida uma
atividade lipásica
superior às alcançadas anteriormente por outros autores
sem otimização, em
frascos agitados (2700 U/L) ou em fermentador (4240 U/L).
Sugere-se a produção
de lipases por células de Yarrowia lipolytica, nas
condições citadas acima, com
vistas à obtenção de materiais de referência certificados,
desde que estudos
posteriores de purificação e estabilidade da lipase obtida
sejam feitos. / [en] Objective: Optimization of lipase production by Yarrowia
lipolytica cells
through experimental design and evaluation of metrological
aspects related to
process. Motivation: Although several published papers are
found describing
lipase production by microorganisms, few of them refer to
process optimization
through experimental design and none of them refer to
metrological evaluation
and the estimate of the uncertainty in measurement.
Context: Microbial lipases
are an important group of biotechnologically valuable
enzymes that present
widely diversified catalytic properties. The interest in
production of these versatile
enzymes increased significantly, due to the vast amplitude
of their industrial
applications. There are many microorganisms able to
produce lipases, but yeasts
present some operational advantages compared to other
microorganisms, and for
this reason a strain of Yarrowia lipolytica was used in
this work. A serie of
factors, individually or in association, can affect
production of such substances
leading to different levels of product concentration and
productivity. Empirical
studies have been traditionally used to determine the
effect of these factors on
process parameters. A possible approach is to vary one
factor while keeping the
other at a constant level, but this approach is time
consuming, does not include the
interaction effects among variables, and does not
necessarily lead to optimized
results. Nowadays, different strategies are employed to
optimize production
parameters. These strategies not only allow process
optimization but can also
establish the dependent and independent variables.
Methodology: Ten
experiments were planned with the D-optimal design in
which concentrations of
inoculum, carbon source and nitrogen source were changed.
The estimate of the
uncertainty in measurement of the lipase activity was
developed based on the
Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement
(GUM) and on the Guide
CG 4 published by EURACHEM. Results: The highest lipolytic
activity obtained
was 4815 U/L (80,3 (mi)kat/L) with an expanded uncertainty
of 137 U/L
(2,3 (mi)kat/L), under the following conditions: 0.5% of
olive oil (carbon source),0.7% of peptone (nitrogen
source) and 10 mg/mL of inoculum. In terms of
volumetric productivity, these conditions provided 69.28
U/L h. Conclusions: It
is possible to conclude that the D-optimal design usage
enhanced lipase
production in shaken-flasks. Moreover the activity
obtained in this work was
higher than others previously reported with the same
microorganism, without
experimental design, in shaken-flasks (2700 U/L) or even
in bench-fermenter
(4240 U/L). The production of lipases by Yarrowia
lipolytica cells aiming the
classification as certified reference material can be
recommended after further
purification and stability studies.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:10700 |
| Date | 09 October 2007 |
| Creators | TATIANA DE MATTOS KERBER |
| Contributors | FATIMA VENTURA PEREIRA MEIRELLES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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