Optimization of asparaginase production from Zymomonas mobilis by continuous fermentation / Otimização da produção de asparaginase de Zymomonas mobilis por fermentação contínua

A asparaginase é uma enzima usada em tratamento clínico como agente quimioterapêutico e em tecnologia de alimentos na prevenção de formação de acrilamida em alimentos fritos e assados. Asparaginase é industrialmente produzida por micro-organismos, principalmente bactérias gram negativas. Zymomonas mobilis é uma bactéria gram negativa que utiliza glicose, frutose e sacarose como fonte de carbono e é conhecida por sua eficiência para produzir etanol, sorbitol, levana, ácido glicônico, e mais recentemente, tem despertado interesse no uso desse micro-organismo na produção de asparaginase. Este trabalho teve como objetivo otimizar a produção de asparaginase de Z. mobilis por fermentação contínua, pelo uso do delineamento experimental e da metodologia da superfície de resposta, testando as variáveis: sacarose, extrato de levedura e asparagina. A condição ótima alcançada, com produção de 117,45 UI L-1 foi na taxa de diluição 0,20 h-1, utilizando 0,5 g L-1 de extrato de levedura, 20 g L-1 de sacarose e 1,3 g L-1 de asparagina. Observou-se que a relação carbono:nitrogênio (1:0,025) exerceu forte influência na resposta da atividade de asparaginase. A utilização de Z. mobilis por fermentação contínua demonstrou ser uma alternativa promissora na produção biotecnológica da asparaginase.

Asparaginase is an enzyme used in clinical treatments as a chemotherapeutic agent and in food technology to prevent acrylamide formation in fried and baked foods. Asparaginase is industrially produced by microorganisms, mainly gram-negative bacteria. Zymomonas mobilis is a Gram-negative bacterium that utilizes glucose, fructose and sucrose as carbon source and has been known for its efficiency in producing ethanol, sorbitol, levan, gluconic acid and has recently aroused interest for asparaginase production. Current assay optimizes the production of Z. mobilis asparaginase by continuous fermentation using response surface experimental design and methodology. The studied variables comprised sucrose, yeast extract and asparagine. Optimized condition obtained 117.45 IU L-1 with dilution rate 0.20 h-1, yeast extract 0.5 g L-1, sucrose 20 g L-1 and asparagine 1.3 g L-1. Moreover, carbon:nitrogen ratio (1:0.025) strongly affected the response of asparaginase activity. The use of Z. mobilis by continuous fermentation has proved to be a promising alternative for the biotechnological production of asparaginase.

Effect of fermentation conditions on the production of hyaluronic acid by Streptococcus zooepidemicus ATCC 39920 / Efeito das condições de fermentação na produção de ácido hialurônico por Streptococcus zooepidemicus ATCC 39920

The production of hyaluronic acid by Streptococcus zooepidemicus ATCC 39920 with varying rates of pH (6.0, 7.0, 8.0), temperature (34; 37; 40°C), agitation (100, 150, 200 rpm), glucose (10, 20, 30 g L -1) and yeast extract concentration (10, 20, 30 g L -1) was evaluated by statistical approaches. The best conditions for the production of hyaluronic acid was pH 8.0, 37°C and 100 rpm in a medium containing 30 g L- 1 glucose and yeast extract, for a production of 0.787 g L- 1. Temperature, pH and yeast extract were significant variables (p < 0.05). Yeast extract and pH had a positive effect on the production of the polymer. Lactate, formate and acetate synthesis were also analyzed. Current assay showed the feasibility of statistical tools to optimize the physical and nutritional parameters for the production of hyaluronic acid and the improvement of the fermentation process.

A produção de ácido hialurônico por Streptococcus zooepidemicus ATCC 39920 foi avaliada variando pH (6,0; 7,0, 8,0), temperatura (34; 37; 40°C), agitação (100, 150, 200 rpm) e concentração de glicose (10, 20, 30 g L-1) e extrato de levedura (10, 20, 30 g L-1) por metodologias estatísticas. A condição otimizada foi pH 8,0, 37°C e 100 rpm, em meio contendo 30 g L-1 de glicose e extrato de levedura atingindo a produção de 0,787 g L-1. O pH, temperatura e extrato de levedura foram as variáveis significativas (p < 0,05). Extrato de levedura e pH apresentaram efeito positivo para a produção do polímero. A síntese de ácido lático, fórmico e acético também foi analisada. Este estudo demonstra a viabilidade de utilização de ferramentas estatísticas para otimizar os parâmetros físicos e nutricionais para a produção de ácido hialurônico, permitindo a melhoria do processo fermentativo.

Parâmetros digestivos e produção de proteína microbiana em novilhas em crescimento compensatório / Digestive parameters and protein microbial production in heifers under compensatory growth

Avaliaram-se o manejo para crescimento compensatório e o efeito da suplementação com ionóforo na dieta sobre os parâmetros digestivos e sobre a produção de proteína microbiana de novilhas leiteiras. Foram utilizadas 20 animais puros da raça Pardo-Suíça, com média de peso inicial de 200kg aos cinco meses de idade. Os tratamentos foram arranjados em um esquema fatorial 2x2x2, e os animais foram alocados, aleatoriamente, em cada uma das combinações. O fator 1 consistiu dos sistemas de alimentação (convencional e crescimento compensatório), o fator 2, da utilização (200mg de monensina/animal/dia) ou não de ionóforo e o fator 3, dos períodos de alimentação (P1 e P2). A inclusão de ionóforo na dieta aumentou os coeficientes de digestibilidade total da matéria seca, da matéria orgânica, dos carboidratos totais e da fibra em detergente neutro. Não houve efeito do sistema de alimentação, da adição de ionóforo à dieta e do período sobre a produção microbiana. A eficiência microbiana (g PB microbiana/kg de NDT consumido) no período de restrição foi maior que no período de realimentação.

The effects of compensatory growth and ionophore supplementation of diet of dairy heifer on digestive parameters and protein microbial production were evaluated. Twenty five-month-old Brown-Swiss heifers averaging 200kg b.w. were used. The treatments were arranged in a factorial design (2x2x2) with the animals randomly allocated to each of the combinations. Factor 1 was based on the feeding systems (conventional and compensatory growth), factor 2 on ionophore supplementation option (200mg of monensin/animal/day or not) and factor 3, on the feeding periods (P1 and P2). The diet supplemented with ionophore increased the total digestibility coefficients of dry matter, organic matter, total carbohydrates, and neutral detergent fiber. No effect of feeding systems, ionophore supplementation, or feeding periods based on microbial production was oberved. The microbial efficiency (g of microbial crude protein/kg of NDT intake) during the restriction period was higher than the re-feeding period.