Processo de bioconversão de monoterpenos em derivados de valor agregado

Abstract

O mercado de aditivos alimentares é uma parcela expressiva da indústria de alimentos processados, que vêm buscando, sob a pressão dos consumidores, a utilização de aditivos de origem natural em suas formulações. As limitações impostas pela obtenção via extração natural desses compostos têm incentivado a produção por via biotecnológica. Neste contexto a utilização de biocatalisadores eficientes pode tornar esses processos interessantes do ponto de vista de industrial e econômico, deste modo a seleção de microrganismos de ambientes naturais surge como uma possibilidade para obtenção de tais biocatalisadores. Tal ferramenta é recorrentemente utilizada para a seleção de biocatalisadores para a bioconversão de monoterpenos, que envolvem também a caracterização adequada do processo e a avaliação de parâmetros que forneçam maiores produtividades. A biotransformação de limoneno e α- pineno têm sido estudada com afinco e propiciado a seleção de microrganismos e desenvolvimento de bioprocessos com possibilidades de aplicação em escala industrial. Este estudo relata a capacidade de bioconversão de α-pineno e limoneno por linhagens bacterianas endofíticas isoladas de Polygala fimbriata e de uma linhagem fúngica isolada de Eucalyptus spp. Dentre os 15 microrganismos isolados de Polygala fimbriata, 10 bactérias mostraram-se resistentes ao limoneno e 9 ao α-pineno, sendo que as linhagens mais robustas, LBA1213 e LBA12111 foram avaliadas quanto à formação de produtos a partir dos substratos monoterpênicos em processo de bioconversão. Posteriormente, as linhagens foram identificadas como Bacillus mycoides (LBA1213) e Bacillus spp. (LBA12111), e demonstraram o potencial de resistência a concentrações de até 10% (v/v) de α-pineno e/ou limoneno. Ambas as linhagens converteram o α-pineno em derivados oxigenados, com a formação majoritária de verbenol e de 2 outros compostos minoritários, não identificados. Posteriormente o isolamento e seleção de linhagens a partir de Eucalyptus spp. foi executado de modo a se efetivar a utilização de um novo método de seleção de linhagens robustas para a bioconversão de monoterpenos, consistindo num processo de três cultivos por plaqueamento com duração de 9 dias. Este teste resultou na seleção do fungo LBA1323, com potencial em utilizar α-pineno e limoneno como fonte de carbono e transformá-los majoritariamente a terpineno-4-ol (426,14±140,92 mg/L) e α-terpineol (360±56 mg/L), respectivamente. Na sequência, foi identificado que a formação de terpineno-4-ol é não indutível, considerando que não houve alteração da produção sob efeito da indução enzimática. A análise ultramorfológica deste bioprocesso indicou efeitos tóxicos de α-pineno sobre a linhagem LBA1323, e possivelmente do terpineno-4-ol. Finalmente, os estudos de permeabilização celular por congelamento-descongelamento e sonicação, e a utilização de etanol como cosolvente e sistema de micelas reversas com Tween 80 não acarretaram em ganhos na produção de terpineno-4-ol. Em suma, este trabalho trata-se do primeiro relato na literatura do isolamento de linhagens a partir de Polygala fimbriata, bem como da utilização de Bacillus mycoides em ensaios de bioconversão de monoterpenos. Ademais, permitiu o isolamento de uma nova linhagem fúngica de Eucalyptus spp. potencial para a produção de terpineno-4-ol a partir de α-pineno, tratando-se do segundo trabalho da literatura que envolve a formação majoritária deste composto em processos fermentativos, além da capacidade desta mesma linhagem em bioconverter o limoneno a α-terpineol.