PPGBIOTEC

Esse projeto está vinculado a Launer Química Indústria e Comércio Ltda. - empresa residente do Tecnovates - Parque Cientítico e Tecnológico do Vale do Taquari. Para a indústria brasileira de produtos lácteos a disponibilidade de culturas de bactérias lácticas nativas ou endógenas, adaptadas às condições locais, é uma necessidade econômica, tendo em vista a redução do custo de importação e o avanço tecnológico. Nesse contexto, o objetivo do projeto é isolar bactérias lácticas endógenas para uso como culturas starters ou adjuntas em produtos lácteos fermentados. As bactérias lácticas serão isoladas de amostras de leites in natura e queijos coloniais artesanais produzidos na região do Vale do Taquari, identificadas por meio de técnicas de biologia molecular e caracterizadas quanto aos seus potenciais tecnológicos e probióticos. Também será avaliado o desempenho das culturas lácticas selecionadas na fabricação de diferentes produtos lácteos. A partir dos resultados desse trabalho pretende-se isolar bactérias lácticas com potencial tecnológico e probiótico para uso na elaboração de produtos lácteos de qualidade físico-química, microbiológica e sensorial.

Lucélia Hoehne

Claucia Fernanda Volken de Souza

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Selênio (Se) é um micronutriente que atua na manutenção imunológica e metabólica da saúde humana e animal. Nos animais, a falta de Se ocasiona dificuldade no ganho de peso, deficiência produtiva, como de leite e lã, lesões degenerativas, redução da fertilidade e aumento de mortalidade. Para sanar esta deficiência, uma alternativa é a incorporação de microrganismos enriquecidos com Se orgânico em ração animal. Bactérias ácido-lácticas (BALs) possuem a capacidade de biotransformar Se inorgânico em orgânico e bioacumular o Se orgânico em sua biomassa. Para adição das BALs selenizadas em ração para animais, a opção de encapsulamento dos microrganismos (MOs) pode ser uma alternativa vantajosa, de modo a conferir maior estabilidade ao produto e ampliar o seu período de validade. Entre os diferentes procedimentos para o encapsulamento dos MOs, o processo de atomização em spray dryer é o que mais possibilita a ampliação para a escala industrial de operação. Sendo assim, o objetivo desse trabalho é desenvolver uma ração para uso animal suplementada com bactérias ácido-lácticas selenizadas e microencapsuladas. Para isso serão realizados testes de cultivos selenizados de cepas de Lactobacillus sp. para avaliação da capacidade de bioacumulação de Se. Após seleção dos MOs e das condições de cultivo, será realizado o encapsulamento das BALs selenizadas por spray dryer empregando diferentes agentes encapsulantes. Posteriormente, as BALs selenizadas e encapsuladas serão incorporadas em ração para gado de corte e o teor de Se no produto será avaliado em um período de até 12 meses. Paralelamente a isto, serão estabelecidos parâmetros de quantificação de Se utilizando espectrofotometria de absorção molecular na região do Ultravioleta/Visível (UV/Vis) e por Cromatografia Gasosa acoplada ao Espectrômetro de Massas (CG/EM). Com isso, espera-se obter um bioproduto enriquecido com Se, direcionado para a nutrição de gado de corte, além de uma metodologia reprodutível para a quantificação de Se por UV/Vis e CG/EM.

Claucia Fernanda Volken de Souza

Giandra Volpato

Edilson Valmir Benvenutti

Gaby Renard

Jocelei Maria Chies

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (Fapergs)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes)

A enzima β-galactosidase vem sendo cada vez mais empregada na indústria de laticínios no desenvolvimento de produtos lácteos com baixos teores de lactose. Entretanto, apesar de apresentarem excelentes perspectivas, estes biocatalisadores geralmente possuem altos custos o que limita sua aplicação nos processos industriais. Dentre as alternativas para superar essa dificuldade estão, o aumento da atividade enzimática, a produção da enzima recombinante, a obtenção de células microbianas mais produtivas e a imobilização destas proteínas. Uma técnica de clonagem cada vez mais utilizada na engenharia genética é a inclusão de marcadores de afinidade do gene que codifica para a proteína alvo, os quais permitem a purificação e a imobilização da proteína em apenas uma etapa. A afinidade bioespecífica do domínio de ligação à celulose (Cellulose Binding Domain - CBD) apresenta como vantagens o uso da celulose como suporte de imobilização, que é um material abundante, barato e com excelentes propriedades químicas e físicas, e a não necessidade de agentes ligantes no processo de imobilização, pois o CBD liga-se a celulose espontaneamente, evitando o uso de possíveis compostos tóxicos. Nesse contexto, o objetivo desse projeto é produzir a enzima β-galactosidase recombinante de Kluyveromyces spp. e imobilizar em celulose magnética, visando aplicação industrial. O gene da β-galactosidase previamente extraído da cepa Kluyveromyces spp. será amplificado pela reação em cadeia da polimerase (PCR) utilizando a enzima Pfu DNA Polimerase e oligonucleotídeos iniciadores específicos, contendo os sítios de restrição SalI e XhoI. O gene amplificado será clonado em vetor de clonagem (pCR®-Blunt) e subclonado em vetor de expressão (pET-35b(+)). As cepas de Escherichia coli: BL21(DE3), Rosetta(DE3) e C41(DE3) serão transformadas com o DNA da construção pET-35b(+):β-galactosidase. As células serão crescidas em incubadora com agitação orbital (shaker) para avaliação dos seguintes parâmetros na expressão da β-galactosidase: meios de cultura, temperaturas de cultivo e indutores [isopropiltiogalactosídeo (IPTG) e lactose] em diferentes concentrações. A partir dos resultados obtidos, a melhor cepa de expressão e condição de produção serão utilizadas para produção da enzima em cultivos descontínuos alimentados em biorreator de tanque agitado de 2 L, avaliando diferentes estratégias de alimentação e agentes indutores de baixo custo, tais como soro de queijo e permeado de soro. A enzima produzida será purificada e imobilizada em uma única etapa via CBD utilizando celulose como suporte. Para a etapa de imobilização será avaliada a celulose nanocristalina e a microcristalina, ambas na forma magnética. Este processo será conduzido avaliando o uso de diferentes pHs, temperaturas e tempos de imobilização. A partir disso, espera-se desenvolver um processo biotecnológico para produção em escala piloto da β-galactosidase recombinante de Kluyveromyces spp..

Claucia Fernanda Volken de Souza

Luís Fernando Saraiva Macedo Timmers

Giandra Volpato

Vera Lúcia Milani Martins

Edilson Valmir Benvenutti

Sabrina Nicolodi de Oliveira Viegas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes)

O projeto visa o desenvolvimento de biotecnologias para a produção, imobilização, e aplicação de uma β-galactosidase recombinante, visando à geração de bioprocessos de larga escala. Além de aprimorar e ampliar o escopo de bioprodução e caracterização da enzima, uma vez que (a) processos de cultivo em batelada alimentada no biorreator serão aplicados na produção da β-galactosidase recombinante, além do processo em batelada; (b) o resíduo soro de ricota gerado pelas indústrias de laticínios será avaliado como indutor da enzima, além do soro de queijo e do permeado de soro; (c) variações dos parâmetros operacionais de imobilização da β-galactosidase em nanocelulose magnética serão avaliados visando otimizar o processo de purificação e imobilização em uma única etapa por meio do marcador de afinidade (tag ou cauda de ligação) a celulose; (d) a enzima imobilizada será submetida a diversas caracterizações, tais como, condições ótimas de pH e temperatura para atuação, determinação dos parâmetros cinéticos de atividade enzimática, estabilidade térmica em diferentes temperaturas e condições ótimas de armazenamento, com vistas a definir os parâmetros de processo de aplicação da enzima β-galactosidase recombinante. Ademais, será avaliada a viabilidade de aplicação da β-galactosidase imobilizada na nanocelulose magnética em processos contínuos em reator de coluna de leito fixo, determinando a capacidade de hidrólise da lactose presente no leite, soro de queijo, permeado de soro e solução de lactose. A partir desse trabalho pretende-se propor uma estratégia de produção e imobilização da β galactosidase recombinante visando sua aplicação em processos industriais sustentáveis e utilizando insumos de baixo custo, apresentando perspectivas de purificação e aplicação na hidrólise da lactose de leite e derivados.