Otimização da produção de β-galactosidase associada ao crescimento por Lactobacillus reuteri B14-171 probiótica: delineamento experimental, aumento de volume do meio de cultivo e modelagem de crescimento celular

Resumo

Este estudo reporta a otimização dos parâmetros do meio de cultura em cultivo submerso para produzir β-galactosidase por Lactobacillus reuteri. Quatro parâmetros do meio de cultivo foram otimizados (pH, lactose, caseína e levedo de cerveja inativo) e o efeito de diferentes volumes do meio otimizado foi avaliado para a produção de β-galactosidase. Aplicou-se diferentes modelos cinéticos para prever a produção enzimática como função da biomassa e do substrato. Esta é a primeira vez que o efeito do aumento do volume do meio de cultura e a modelagem são estudados na produção de β-galactosidase por L. reuteri. Adicionalmente, calculou-se diferentes parâmetros do bioprocesso baseados nos dados experimentais para verificar a viabilidade da produção. A atividade enzimática no meio otimizado (12,75 g L^-1 de lactose; 1,88 g L^-1 de caseína; 1,65 g L^-1 de levedo de cerveja inativo e pH 5,61) foi aumentada em 4,74 vezes. Três volumes de meio de cultivo (200, 800 e 3200 mL) foram avaliados, e não foi observada diferença significativa entre os valores de produtividade máxima e total (P_m e P_p), bem como no fator de conversão de biomassa em produto (Y_P/X). O modelo Logístico resultou em bom ajuste aos dados experimentais em todos os volumes e o modelo de Luedeking-Piret modificado permitiu uma previsão satisfatória da atividade enzimática. O meio de cultura otimizado provou ser uma alternativa promissora para produzir β-galactosidase por L. reuteri, a qual é associada ao crescimento da bactéria lática, sendo que sua produção não foi afetada pelo aumento de volume do meio.