Fisiologia de Bacillus subtilis R14 : crescimento e produção de litopeptídeos em cultivos descontínuos

Abstract

Muitas linhagens de B. subtilis produzem lipopeptídeos, que são compostos anfifílicos com atividades surfactante e antimicrobiana. A produção de lipopeptídeos, associada à capacidade de formação de esporos, contribui para a utilização comercial deste microrganismo no controle biológico de várias doenças de plantas. Neste trabalho, o crescimento, a produção de lipopeptídeos e a esporulação de B. subtilis R14 foram investigados em cultivos descontínuos sob diferentes condições de aeração e temperatura. Ensaios para crescimento em anaerobiose foram realizados em jarras de Gaspak a 37°C, utilizando-se meios de cultivos quimicamente definidos contendo glucose, glucose/piruvato ou glicerol, como fontes de carbono, e (NH4)2SO4 e/ou NaNO3, como fontes de nitrogênio. Para se investigar a produção de lipopeptídeos e esporos sob diferentes condições de aeração e temperatura, cultivos foram realizados em frascos Fernbach, em mesa agitadora. Um meio quimicamente definido, contendo glucose como fonte de carbono e (NH4)2SO4 e NaNO3 como fontes de nitrogênio, foi utilizado em todos os experimentos. Diferentes condições de aeração e temperatura foram testadas através de variações do volume do meio de cultivo (250 mL, 500 mL e 1000 mL), da agitação (150 rpm e 250 rpm) e da temperatura (30°C e 37°C). O crescimento celular foi acompanhado através da determinação do peso seco de células e por espectrofotometria. Os consumos de glucose e de nitrato foram determinados através de métodos espectrofotométricos. A formação de compostos com atividade antimicrobiana e com atividade surfactante foi acompanhada por métodos de difusão em agar e de poder emulsificante sobre hexano, respectivamente. A caracterização parcial dos compostos produzidos foi realizada por cromatografia em camada delgada (CCD). Em anaerobiose, B. subtilis R14 não cresceu em meio contendo glucose como única fonte de carbono. No entanto, o crescimento ocorreu em meios contendo glucose/piruvato ou glicerol como fontes de carbono. Nestes, maiores rendimentos em biomassa foram observados nos meios contendo NaNO3. Em meios com diferentes condições de aeração e temperatura, a produção de composto com atividade antimicrobiana ocorreu em todos os cultivos durante a fase de crescimento, havendo degradação quando a fase de declínio foi atingida. Condições de restrição de oxigênio favoreceram a produção de composto com atividade antimicrobiana, entretanto, o aumento excessivo da restrição foi desfavorável à produção deste composto. O maior rendimento em produto com atividade antimicrobiana foi obtido a 30°C, ao passo que a maior produtividade ocorreu a 37°C. A produção de composto com atividade surfactante também ocorreu em todos os cultivos durante a fase de crescimento. A restrição de oxigênio e a temperatura de 30°C também favoreceram a produção deste composto. Em todas as situações analisadas, houve produção de esporos, mas a condição de maior temperatura e agitação (37°C e 250 rpm) favoreceu a esporulação. Ensaios em CCD revelaram que os compostos produzidos eram o lipopeptídeo surfactina e um outro com atividade antimicrobiana