Publicação

Optimization of γ-decalactones production by genetically modified strains of Yarrowia lipolytica

Detalhes bibliográficos
Resumo:	No final dos anos 80, os compostos aromáticos produzidos por processos biotecnológicos, tornaram-se muito procurados pelos consumidores. Estes compostos têm uma variedade de aplicações de interesse sensorial (sistema olfativo), como em bebidas, cosméticos e na indústria do papel. A biotransformação do ácido ricinoleico através de microrganismos, como Yarrowia lipolytica, é um processo interessante para produzir compostos aromáticos com cariz “natural”. A γ-decalactona é um composto aromático de interesse industrial e possui um aroma cremoso e frutado a pêssego. Este pode ser obtido pela β-oxidação peroxissomal do ácido ricinoleico, usando óleo de rícino como substrato. A levedura Y. lipolytica possui uma família de enzimas, as Acil-CoA oxidases, que são codificadas pelos genes POX1 até POX6 e desempenham um papel importante na β-oxidação do ácido ricinoleico. Vários estudos notaram que o gene POX2 parece degradar os ácidos gordos de cadeia longa (C18 to C10) e o POX3 os ácidos gordos de cadeia curta, sendo que os quatro restantes ainda não têm funções claras. O objetivo deste trabalho foi estudar o desempenho de estirpes mutantes derivadas da estirpe selvagem W29, MTLY40-2P (sobreexpressa o gene POX2) e a JMY3010 (sobreexpressa o gene LIP2), sob diferentes condições de operação em bioreatores: concentrações celulares e de óleo de rícino, modo de operação (descontínuo ou descontínuo repetido) e tipo de bioreator (STR ou Air-lift). Além disso, foi estudado pela primeira vez o uso de culturas mistas com ambas as estirpes com o objetivo de melhorar a biotransformação. Concluiu-se que o aumento da densidade celular de 20 g L-1 para 40 g L-1 não melhorou o processo, mas o aumento de óleo de rícino de 30 g L-1 para 60 g L-1 teve um efeito positivo na produção de aroma para ambas as estirpes. As culturas mistas em batch (MTLY40-2P e JMY3010) levadas a cabo com 20 g L-1 de densidade celular e 60 g L-1 de óleo de rícino, obtiveram os melhores resultados para a produção de γ-decalactona (1844 ± 46 mg L-1) e produtividade (80 ± 5 mg L-1 h-1). A biotransformação em descontínuo repetido não melhorou o processo, provavelmente por efeitos tóxicos do substrato ou limitação do oxigénio. A cultura mista descontínua realizada em bioreator air-lift, efetuada com as melhores condições de crescimento celular e óleo de rícino obtidas no STR, conduziu a valores semelhantes de concentração de γ-decalactona, mas o processo foi mais lento. Por fim, foram realizadas biotransformações descontínuas em frasco de pequena escala e mostraram que a possível acumulação de glicerol no meio, devido à hidrólise do óleo de rícino, tem um pequeno impacto na produção de γ-decalactona e algumas melhorias no processo poderão ser alcançadas através de alterações na composição do meio, tal como o uso de ureia como fonte de azoto.
Autores principais:	Guerreiro, Carlos Elói Nunes Ferreira
Assunto:	γ-decalactone Y. lipolytica MTLY40-2P Y. lipolytica JMY3010 Biotransformação Óleo de Rícino Biotransformation Castor oil
Ano:	2016
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	inglês
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho

Descrição
Resumo:	No final dos anos 80, os compostos aromáticos produzidos por processos biotecnológicos, tornaram-se muito procurados pelos consumidores. Estes compostos têm uma variedade de aplicações de interesse sensorial (sistema olfativo), como em bebidas, cosméticos e na indústria do papel. A biotransformação do ácido ricinoleico através de microrganismos, como Yarrowia lipolytica, é um processo interessante para produzir compostos aromáticos com cariz “natural”. A γ-decalactona é um composto aromático de interesse industrial e possui um aroma cremoso e frutado a pêssego. Este pode ser obtido pela β-oxidação peroxissomal do ácido ricinoleico, usando óleo de rícino como substrato. A levedura Y. lipolytica possui uma família de enzimas, as Acil-CoA oxidases, que são codificadas pelos genes POX1 até POX6 e desempenham um papel importante na β-oxidação do ácido ricinoleico. Vários estudos notaram que o gene POX2 parece degradar os ácidos gordos de cadeia longa (C18 to C10) e o POX3 os ácidos gordos de cadeia curta, sendo que os quatro restantes ainda não têm funções claras. O objetivo deste trabalho foi estudar o desempenho de estirpes mutantes derivadas da estirpe selvagem W29, MTLY40-2P (sobreexpressa o gene POX2) e a JMY3010 (sobreexpressa o gene LIP2), sob diferentes condições de operação em bioreatores: concentrações celulares e de óleo de rícino, modo de operação (descontínuo ou descontínuo repetido) e tipo de bioreator (STR ou Air-lift). Além disso, foi estudado pela primeira vez o uso de culturas mistas com ambas as estirpes com o objetivo de melhorar a biotransformação. Concluiu-se que o aumento da densidade celular de 20 g L-1 para 40 g L-1 não melhorou o processo, mas o aumento de óleo de rícino de 30 g L-1 para 60 g L-1 teve um efeito positivo na produção de aroma para ambas as estirpes. As culturas mistas em batch (MTLY40-2P e JMY3010) levadas a cabo com 20 g L-1 de densidade celular e 60 g L-1 de óleo de rícino, obtiveram os melhores resultados para a produção de γ-decalactona (1844 ± 46 mg L-1) e produtividade (80 ± 5 mg L-1 h-1). A biotransformação em descontínuo repetido não melhorou o processo, provavelmente por efeitos tóxicos do substrato ou limitação do oxigénio. A cultura mista descontínua realizada em bioreator air-lift, efetuada com as melhores condições de crescimento celular e óleo de rícino obtidas no STR, conduziu a valores semelhantes de concentração de γ-decalactona, mas o processo foi mais lento. Por fim, foram realizadas biotransformações descontínuas em frasco de pequena escala e mostraram que a possível acumulação de glicerol no meio, devido à hidrólise do óleo de rícino, tem um pequeno impacto na produção de γ-decalactona e algumas melhorias no processo poderão ser alcançadas através de alterações na composição do meio, tal como o uso de ureia como fonte de azoto.