Resumo

Os polihidroxialcanoatos (PHA) se destacam por serem alternativas mais sustentáveis que podem substituiro uso do plástico convencional. São acumulados por um grande número de bactérias e possuem propriedades termoplásticas além de serem biodegradáveis e biocompatíveis. Um dos principais fatores limitantes para a produção industrial do PHA é o elevado custo associado à fonte de carbono e têm sido feitos esforços para utilizar substratos de baixo custo como materiais lignocelulósicos renováveis. A xilose é um dos principais constituintes dos hidrolisados lignocelulósicos, mas sua utilização apresenta barreiras técnicas. Este trabalho pretende aumentar a produtividade do PHA a partir de xilose em Burkholderia sacchari LFM 101, usando técnicas de engenharia evolutiva para selecionar células com velocidades específicas máximas de crescimento (µmax) maiores que a linhagem selvagem. Para testar as condições iniciais da linhagem Burkholderia sacchari LFM 101, foi realizado um ensaio em biorreator de bancada sob a condição de batelada alimentada. Foram quantificados periodicamente os parâmetros: biomassa, PHA, nitrogênio, carboidratos, ácido orgânico, O2 consumido e CO2 formado. Também foi proposta uma rede metabólica, com base a informações do genoma, para assim fazer uma analise dos fluxos metabólicos utilizando o software Metatool. A linhagem B. sacchari LFM 101 foi submetida a cultivos sequenciais em frascos agitados com meio mineral suplementado com xilose, usando uma estratégia chamada de cultivos de alimentação aeróbia dinâmica ou feast and famine, na qual através da variação cíclica de condições de excesso e limitação de substrato, foi possível selecionar linhagens com maior µmax. Foi feita uma analise de fluxo metabólica da linhagem evoluída que apresentou a maior µmax. Após 16 semanas de cultivos cíclicos de alimentação dinâmica foram obtidas linhagens com maiores µmax. O valor deste parâmetro alcançado pela linhagem parental foi de 0,17± 0,02 h-1. E terminado o processo de evolução, foi obtida uma linhagem com uma µmax de 0,3± 0,01 h-1. Foi possível comparar a conformação dos fluxos metabólicos da linhagem parental com os da linhagem evoluída mediante a análise de seus estados pseudoestacionarios. Foi possível gerar PHA linhagens evoluídas de B. sacchari LFM 101 com melhor produtividade de PHA a partir de xilose. A análise de fluxos metabólicos permitiu observar o reordenamento dos fluxos metabólicos na cepa evoluída com respeito à linhagem parental.