CARACTERIZAÇÃO DE g-PGA PRODUZIDO POR Bacillus subtilis BL53

O ácido γ-Poliglutâmico (γ-PGA) é um poliaminoácido, solúvel em água e muito higroscópico, formado por unidades repetitivas de glutamato que apresentam grupos carboxila ao longo da cadeia principal, sendo produzido principalmente por bactérias do gênero Bacillus. Para alguns microrganismos o γ-PGA pode ser um componente estrutural constituindo a cápsula (B. anthracis e B. megaterium) ou, para outros, livremente difundido no meio auxiliando na sobrevivência (B. licheniformis e B. subtilis). Este biopolímero é essencial para as bactérias que o produzem, pois é produzido em condições de estresse, apresentando diferentes funções fisiológicas, dependendo da espécie. No B. subtilis é produzido para ser fonte de nutrientes em períodos de escassez, e como sequestrante de íons metálicos em solos contaminados. O γ-PGA pode ser aplicado em diversos setores da indústria, podendo ser utilizado na indústria de alimentos como crioprotetor, diminuindo a temperatura de congelamento do alimento; espessante, pela sua alta viscosidade; fator de prevenção à osteoporose, aumentando a biodisponibilização de cálcio no organismo com γ-PGA de alta massa molecular; quelante em tratamento de águas, sequestrando íons metálicos; embalagens biodegradáveis e como hidratante em cosméticos, substituindo o ácido hialurônico. Esta ampla utilização deve-se a sua não toxicidade, biodegradabilidade, biocompatibilidade, solubilidade em água, e biossíntese. Em 1942, seguindo estudos iniciados em 1937, foi estudada uma cepa de B. subtilis para a obtenção de ácido poliglutâmico. Este é produzido extracelularmente por B. subtilis e solubilizado no meio de cultivo, sendo assim mais facilmente separado das células, ao invés de ser sintetizado como componente da cápsula, como em B. anthracis. Quando presente na cápsula esse biopolímero é associado como fator de virulência, conferindo proteção anti-fagocitária ao microrganismo. A comprovação é feita quando o mesmo é facilmente fagocitado quando sua cápsula, composta por γ-PGA é degradada por enzimas. O B. subtilis BL53, previamente selecionado como eficiente produtor de ácido γ-poliglutâmico, caracteriza-se por ser um bastonete Gram positivo e produtor de endósporos, além de apresentar colônias caracteristicamente mucóides. Com este trabalho visamos caracterizar o γ-PGA produzido quanto à massa molecular e viscosidade, comparando dois momentos durante o cultivo (48 e 96 horas) com o objetivo de padronizar o tempo de cultivo. A produção máxima de γ-PGA se dá em 48 h de cultivo, havendo intensa polimerização de γ-PGA através do microrganismo, sendo sua concentração mantida aproximadamente constante durante o restante do tempo, uma vez que o cultivo é conduzido por 96 h. Além disto, também foram feitos testes quanto à eficiência da adição de uma etapa na extração do biopolímero, a concentração do cultivo com ultrafiltração anteriormente à precipitação com etanol, visando diminuir custos com etanol e tempo na extração. O microrganismo (B. subtilis BL 53) foi cultivado em caldo E (pH 7,0 ±0,2) em duplicata até 48 horas, sendo mantido em simplificata até 96 horas. Com o objetivo de comparar o biopolímero obtido nos dois tempos de cultivo foram realizadas análises para determinação da massa molecular média, em espalhamento de luz; e para determinação de viscosidade aparente em viscosímetro. No cultivo foram obtidos valores de concentração de γ-PGA próximos a 17 g.L-1 a partir de 24 h, e esta concentração manteve-se aproximadamente constante ao longo do cultivo. Foi obtido um biopolímero de massa molecular média de 1,5(±0,3)x106 g.mol-1 e 1,7(±0,35)x106 g.mol- 1 e viscosidade aparente (em 25 g.L-1) de 48,42 mPa.s-1 e 81,88 mPa.s-1 em 48 e 96 horas respectivamente. Estes resultados ilustram o potencial uso do γ-PGA em diferentes setores da indústria, como espessante de alimentos (viscosidade) e veículo de medicamentos (alta massa molecular).