Development of a Low Cost Bioprocess for Endotoxin Production by Bacillus thuringiensis var israelensis Intended for Biological Control of Aedes aegypti

ABSTRACT

Aedes aegypti is the vector of Dengue disease, responsible for 20,000 deaths/year worldwide. Bacillus thuringiensis var israelensis - Bti releases selective and effective toxins (crystal proteins) against A. aegypti larvae. We present a low cost bioprocess for toxin production, accomplished by a selected Brazilian strain Bti (BR-LPB01) and employment of low cost substrates. Soybean meal and sugarcane molasses lead to high toxic effectiveness after 2L bioreactor fermentation (LD50=26ng/mL), near to the reference strain IPS82 (LD50=17.3 ng/mL). The pH ranged between 5.8 and 7.0 during the exponential growth period and between 7.0 and 8.4 during the stationary phase, with low activity. Thus, control of foam and pH 7.0 were started and proved to be crucial for high activity. It was verified that the fermentation could be discontinued after 20 hours, when the highest activity was present.

RESUMO

A dengue é transmitida pelo Aedes aegypti, doença responsável por 20.000 mortes/ano no mundo. Bacillus thuringiensis var israelensis libera toxinas seletivas e eficazes (proteínas cristal) contra larvas de A. aegypti. Propõe-se um bioprocesso de baixo custo para a produção da toxina, pelo emprego de uma cepa brasileira selecionada de Bti (BR-LPB01) e de substratos de baixo custo. Farelo de soja e melaço de cana levaram a eficácia tóxica alta após fermentação em biorreator 2L (DL50=26ng/mL), valor próximo a estirpe de referência IPS82 (DL50=17,3 ng/mL). O pH variou entre 5,8 e 7,0 durante o período de crescimento exponencial e entre 7,0 e 8,4 durante a fase estacionária, com baixa atividade larvicida. Assim, controles de espuma e de pH 7,0 foram iniciados e demonstraram serem cruciais para alta atividade. Verificou-se que a fermentação deve ser interrompida após vinte horas, quando se obtém a maior atividade.