Produção de ácido clavulânico em biorreator agitado

Resumo da dissertação apresentada ao programa de Pós-Graduação em Tecnologia de
Processos Químicos e Bioquímicos da UFRJ como parte dos requisitos necessários para a
obtenção do grau de Mestre em Ciências
Produção de ácido clavulânico em biorreator agitado
mecanicamente
Autora: Rossana Mara da Silva Moreira
Orientadores: Nei Pereira Jr., PhD. e Maria Helena Miguez da Rocha-Leão, DSc
Ano: 1998
Este trabalho objetivou o estudo de alguns aspectos da produção de ácido clavulânico em
biorreator agitado mecanicamente. Observou se que, quando comparado com os
resultados obtidos em frascos agitados, a condução do processo em biorreator, com grau
de aeração semelhante (KLa ≈ 50h-1), possibilitou ou aumento das seguintes variáveis de
resposta: QX (de 0,015 para 0,100 g/L.h), µX (de 0,022 para 0,100 h-1) e QP (de 0,017
para 0,026 mg/L.h). A capacidade de oxigenação em biorreator foi avaliada para
diferentes taxas especificas de aeração (de 0,02 a 0,2 vvm) em termos de KLa sendo
observado um aumento linear de 11 vezes nos valores deste parâmetro. Em seguida, a
influencia do grau de aeração na produção do ácido clavulânico foi estudada. Com o maior
grau de aeração testado (KLa = 250,2 h-1), houve um aumento da eficiência da conversão
de substrato em produto (YP/S = 1,17 mg/g) em detrimento da conversão em células (YX/S
= 0,96 g/g). Sob estas condições, a concentração máxima de ácido clavulânico produzida
foi de 2,21 mg/L. Por outro lado, com menor grau de aeração (KLa =54,6 h-1), as células
foram mais eficientes para produção de biomassa (YX/S = 1,78 g/g) em todos os
experimentos desta serie a concentração de ácido clavulânico apresentou um rápido
declínio no final do processo, provavelmente devido à degradação ou re-metabolização do
produto utilizando como meio de produção apenas leite de soja e sulfato ferroso (ausência
de maltose) e KLa = 250,2 h-1, registrou se uma pequena redução no crescimento celular
(STSmáx = 3,13 g/L) e na concentração máxima de ácido clavulânico (Pmáx = 1,31 mg/L).
Para este meio, verificou se que a demanda especifica máxima de oxigênio (qO2 = 0,59 mg
O2/g STS.min) ocorreu no final da fase exponencial de crescimento, diminuindo para 0,32
mgO2/g STS.min após 47 h de processo. Estimativas dos parâmetros cinéticos de
Luedeking-Piret para as bioproduções com KLa = 250,2 h-1 na ausência ou na presença de
maltose conduziram ao seguinte resultado: utilizando o meio sem maltose, a produção
pode ser descrita pelo modelo não associado de Luedeking-Piret, apresentando β =
0,0074 mg P/g STS.h, enquanto que, com maltose α = 0,44 mg P/g STS.h e β = 0,0023
mg P/g STS.h, evidenciando um perfil de formação de ácido clavulânico semi-associado ao
crescimento. Substituindo a maltose pelo glicerol, não houve alteração nas variáveis de
resposta relativas ao crescimento celular. Enquanto que, a concentração de ácido
clavulânico produzida sofreu uma redução de 50%. A concentração do produto
permaneceu constante no final do processo. Por fim, verificou-se que as curvas cinéticas
de produção obtidas através da bio-ánalise ou da utilização do método
espectrofotométrico para a quantificação do ácido clavulânico apresentam perfis
semelhantes.