Produção e escalonamento de polihidroxibutirato produzido por Cupriavidus necator

Abstract

Os polihidroxialcanoatos (PHAs) são biopolímeros microbianos produzidos por diversos microrganismos, tipicamente em resposta à limitação de nutrientes essenciais associada ao excesso de fonte de carbono. Entre as propriedades mais relevantes desses polímeros destacam-se a biodegradabilidade, a biocompatibilidade, a resistência mecânica e o comportamento termoplástico. Além disso, suas propriedades físico-químicas podem ser moduladas pela composição monomérica durante a biossíntese, tornando-os alternativas promissoras e sustentáveis aos polímeros sintéticos derivados do petróleo. No entanto, a produção de PHAs em escala industrial ainda permanece limitada pelos elevados custos do processo produtivo, especialmente nas etapas de extração e purificação. Entre os microrganismos capazes de produzir PHAs, a bactéria Cupriavidus necator destaca-se como um dos principais organismos modelo para a produção de polihidroxibutirato (PHB), um tipo de PHA acumulado intracelularmente como reserva de carbono e energia. Devido ao seu metabolismo bem caracterizado e à sua elevada capacidade natural de acúmulo desse biopolímero, essa espécie tem sido amplamente utilizada em estudos voltados ao desenvolvimento e à padronização de processos biotecnológicos. Entretanto, a extração convencional de PHB a partir dessa bactéria emprega solventes orgânicos, como clorofórmio e diclorometano, que apresentam elevada toxicidade e significativo impacto ambiental, contrastando com o princípio de sustentabilidade que motiva o uso desses biopolímeros. Diante desse cenário, torna-se necessária a investigação de métodos mais sustentáveis para a extração do PHB. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo estabelecer um procedimento experimental de referência para a recuperação de PHB produzido por Cupriavidus necator, visando possibilitar comparações futuras com rotas alternativas e mais sustentáveis de extração e purificação. Para isso, foram realizados cultivos em meio mínimo mineral, monitorados por medições de densidade óptica e por coloração com Nile Red, utilizadas para o monitoramento do crescimento celular e do acúmulo intracelular do polímero, respectivamente. A extração e a recuperação do PHB foram conduzidas pelo método convencional com clorofórmio, permitindo a determinação do rendimento e da eficiência do processo, bem como o estabelecimento de parâmetros experimentais para a avaliação futura de métodos alternativos de extração.