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

RESUMO

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.

ABSTRACT

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.