Publicação
Enhancing recombinant acetone production in Acetobacterium wieringae through optimization of the fermentation process
| Resumo: | A acetona, um produto químico de valor significativo, tem aplicação na indústria farmacêutica, química e de biocombustíveis. Embora convencionalmente produzida a partir de combustíveis fósseis, abordagens biotecnológicas que utilizam bactérias acetogénicas surgiram como alternativas sustentáveis. Este estudo explora a otimização da produção de acetona em Acetobacterium wieringae recombinante através de melhorias no processo de fermentação. Os principais aspetos da investigação incluíram a avaliação da influência do metanol e do formato como fontes alternativas de carbono, da dinâmica gás-líquido e a otimização de fatores ambientais, como a temperatura, a agitação e a disponibilidade de nutrientes. Os resultados demonstraram que a A. wieringae recombinante apresentou um crescimento autotrófico robusto e uma conversão eficiente de gás de síntese, com condições otimizadas que conduziram a um aumento significativo da produção de acetona. Os maiores rendimentos de acetona (15,20 mM, 13,50 mM e 12,33 mM) foram alcançados a 30 °C, 150 rpm e com uma relação gás-líquido de 18. A suplementação com extrato de levedura a 1 g/L teve um resultado positivo na produção de acetona, enquanto a suplementação com formato teve um impacto negativo e o cloreto de amónio teve um impacto mínimo ou nulo no crescimento e na formação de produtos. Além disso, a variação das relações gás/líquido influenciou o fluxo metabólico, com relações mais elevadas a favorecerem a produção de etanol em detrimento da acetona. As condições de fermentação foram subsequentemente estudadas num bioreactor de tanque agitado de alta pressão de 2 L, o que levou a uma concentração de acetona de 2 mM. Este estudo oferece informações significativas sobre o reforço da fermentação de gás como um método viável para a produção de acetona de base biológica, integrando estratégias de engenharia metabólica e otimização de processos. Os resultados contribuem para o objetivo mais vasto de desenvolver bioprocessos sustentáveis para aplicações industriais. |
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| Autores principais: | Freitas, Catarina Nunes Leite de Albuquerque |
| Assunto: | Acetogénicos Acetobacterium wieringae Acetona Fermentação de gás Gás de síntese Wood-Ljungdahl pathway Acetogens Acetone Gas fermentation Syngas |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso embargado |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A acetona, um produto químico de valor significativo, tem aplicação na indústria farmacêutica, química e de biocombustíveis. Embora convencionalmente produzida a partir de combustíveis fósseis, abordagens biotecnológicas que utilizam bactérias acetogénicas surgiram como alternativas sustentáveis. Este estudo explora a otimização da produção de acetona em Acetobacterium wieringae recombinante através de melhorias no processo de fermentação. Os principais aspetos da investigação incluíram a avaliação da influência do metanol e do formato como fontes alternativas de carbono, da dinâmica gás-líquido e a otimização de fatores ambientais, como a temperatura, a agitação e a disponibilidade de nutrientes. Os resultados demonstraram que a A. wieringae recombinante apresentou um crescimento autotrófico robusto e uma conversão eficiente de gás de síntese, com condições otimizadas que conduziram a um aumento significativo da produção de acetona. Os maiores rendimentos de acetona (15,20 mM, 13,50 mM e 12,33 mM) foram alcançados a 30 °C, 150 rpm e com uma relação gás-líquido de 18. A suplementação com extrato de levedura a 1 g/L teve um resultado positivo na produção de acetona, enquanto a suplementação com formato teve um impacto negativo e o cloreto de amónio teve um impacto mínimo ou nulo no crescimento e na formação de produtos. Além disso, a variação das relações gás/líquido influenciou o fluxo metabólico, com relações mais elevadas a favorecerem a produção de etanol em detrimento da acetona. As condições de fermentação foram subsequentemente estudadas num bioreactor de tanque agitado de alta pressão de 2 L, o que levou a uma concentração de acetona de 2 mM. Este estudo oferece informações significativas sobre o reforço da fermentação de gás como um método viável para a produção de acetona de base biológica, integrando estratégias de engenharia metabólica e otimização de processos. Os resultados contribuem para o objetivo mais vasto de desenvolver bioprocessos sustentáveis para aplicações industriais. |
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