Produção de ácido xilônico por fermentação utilizando a cepa P1HL2 da Komagataella phaffii modificada geneticamente

Abstract

O ácido xilônico é um composto orgânico derivado da oxidação da xilose, um açúcar de cinco carbonos abundante em biomassas lignocelulósicas. Classificado entre os 30 principais produtos químicos de valor agregado oriundos de biomassa, apresenta aplicações relevantes nas indústrias alimentícia, farmacêutica e química. A conversão biológica da xilose em ácido xilônico, catalisada pela enzima xilose desidrogenase, destaca-se por ser um processo seguro, ambientalmente sustentável e conduzido em condições moderadas de reação. Neste trabalho, avaliou-se a produção de ácido xilônico utilizando uma linhagem recombinante de Komagataella phaffii (P1HL2), iniciando-se pela seleção da fonte de carbono para o crescimento celular. O glicerol demonstrou melhor desempenho que a glicose, favorecendo maior crescimento e rendimento. A razão ótima entre os substratos glicerol:xilose foi determinada como 1:4, resultando em produção de 43,30 ± 0,62 g/L e produtividade de 0,45 ± 0,01 gácido xilônico/L·h em sistema de batelada. Em etapa posterior, utilizou-se o sistema de batelada alimentada em biorreator com controle de pH (5,5), temperatura (30 °C) e fluxo de ar (0,800 L/min), obtendo-se 55,01 ± 2,36 g/L de ácido xilônico. Visando maior sustentabilidade, investigou-se o uso de hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar como fonte alternativa de carbono. A condição com 10% (v/v) de hidrolisado não detoxificado resultou em produção de 42,30 g/L e produtividade de 0,44 g ácido xilônico/L·h, evidenciando sua viabilidade técnica. Por fim, avaliou-se a recuperação e purificação do ácido xilônico produzido, por meio de dois métodos: troca iônica utilizando a resina Amberlite IRA-67 Cl⁻ e precipitação com etanol. Na purificação com EtOH, foram investigados parâmetros como a etapa de clarificação com carvão ativado, a razão etanol:concentrado de ácido xilônico e a concentração inicial do ácido no fermentado. A maior pureza (74,38 ± 7,77%) e recuperação (91,90 ± 13,99%) foram obtidas sem clarificação, com razão 3:1 (v/v) de etanol e maior concentração inicial do produto. Os resultados demonstram o potencial da plataforma biotecnológica desenvolvida para a produção sustentável de ácido xilônico em larga escala.