Aspectos fisiológicos e metabólicos de Lacticaseibacillus rhamnosus ATCC 7469 durante a produção de ácido lático em diferentes meios formulados

Abstract

O ácido lático, ácido orgânico mais abundante na natureza, é produzido por fermentação bacteriana, representando mais de 90% da produção global. Entre as

espécies utilizadas na produção deste ácido, Lacticaseibacillus rhamnosus destaca- se pela alta eficiência na produção do composto. Estudos sobre o metabolismo e

fisiologia dessa bactéria ainda são pouco explorados, havendo uma escassez de estudos sobre o tema. Assim, o objetivo principal do estudo foi avaliar os aspectos fisiológicos e metabólicos de L. rhamnosus ATCC 7469 na produção de ácido lático em oito meios de cultura, com ou sem adição de acetato e variação na razão Carbono/Nitrogênio. Para isso, dos oitos ensaios, um foi realizado com MRS comercial (E1) e sete com meios formulados com diferentes concentrações de carbono e nitrogênio. Os ensaios foram realizados partindo-se de inóculo de velocidade específica máxima de crescimento conhecida. Foram determinadas as concentrações de biomassa, de glicose, de ácido lático, de acetato e o pH, durante os estudos cinéticos. Os rendimentos em biomassa (YX/S) e em ácido lático (YP/S), assim como as produtividades volumétricas máximas da biomassa (QX) e do produto (QP) foram calculados, em todos os ensaios. De modo geral, a ausência de acetato em alguns ensaios (E3, E5 e E7) influenciou negativamente, reduzindo as concentrações de biomassa e de ácido lático, bem como reduziu o consumo e assimilação da glicose por L. rhamnosus ATCC 7469 durante a fermentação. A máxima concentração de biomassa foi atingida em 24h em todos os ensaios, exceto para o ensaio E3, com as maiores concentrações obtidas para os meios formulados com acetato (E2, E4, E6 e E8). Nesses meios também foram obtidos os maiores consumos de glicose (> 60%) e maiores concentrações de ácido lático (> 20 g/L). A adição de uma maior concentração de glicose mais o acetato (E6) permitiu que L. rhamnosus mantivesse seu crescimento durante 48h de fermentação e alcançasse a máxima concentração de ácido lático (27 g/L) entre os ensaios estudados. A associação de maiores concentrações das fontes de carbono (C) (40 g/L) e de nitrogênio (N) (44 g/L) nos ensaios E7 e E8 foi benéfica para a produção de biomassa e consumo de glicose, mas não para a produção de ácido lático. Nestes ensaios, a glicose consumida foi direcionada para a síntese de células, diferente de E5 e E6 (40 g/L e 22 g/L para C e N, respectivamente), que equilibraram a rota metabólica da glicose para produção de biomassa e de ácido lático. Os parâmetros cinéticos da fermentação também foram influenciados pela ausência de acetato e pela razão C/N nos meios. Os ensaios com acetato apresentaram um maior rendimento de produto e biomassa, independentemente da razão de C/N. A adição de uma maior concentração de carbono (E5 e E6) permitiu maior produtividade volumétrica de ácido lático (QP), enquanto o aumento simultâneo de carbono e nitrogênio (E7 e E8) aumentou a produtividade de biomassa (QX). De modo geral, a presença de acetato e o aumento da concentração de carbono foram benéficos para os aspectos fisiológicos e metabólicos de L. rhamnosus ATCC 7469 durante a fermentação dos meios formulados, em específico ensaio E6, cujos parâmetros são ideais para o crescimento e produção de ácido lático pela bactéria.