Caracterização da produção de carotenoides pela bactéria Kocuria palustris isolada de solo do Domínio Caatinga: otimização das condições de produção e análise de atividades biológicas

Abstract

O grupo dos carotenoides é bastante utilizado como corantes naturais, para enriquecer alimentos e rações, mas também são usados devido suas funções biológicas, como suas propriedades antioxidantes e fotoprotetoras, que resultam no fortalecimento do sistema imunológico e na redução do risco de doenças degenerativas. A produção biotecnológica de carotenoides por microrganismos apresenta-se como uma alternativa viável. Várias bactérias são capazes de produzir pigmentos carotenoides, inclusive do gênero Kocuria. Na região da Caatinga brasileira apenas 1% das bactérias foi descrita, indicando a necessidade de ser explorada a biodiversidade, inclusive como uma fonte natural de carotenoides. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi caracterizar e otimizar a produção de carotenoide por dois isolados bacterianos (FT-7.22 e FT-5.12) da Caatinga, e analisar suas aplicações biológicas. Inicialmente, foi realizada a identificação molecular usando gene ribossomal 16S, em que os isolados foram identificados como Kocuria palustris. Em seguida, realizaram-se planejamentos fatoriais a fim de otimizar a produção de carotenoides, com ensaios em erlenmeyers de 250 ml contendo 50 ml de meio TSB (Tryptic Soy Broth), iniciando as cinéticas de crescimento com uma densidade óptica de concentração de células (OD, 600nm) de 0,1. Nesses ensaios foram avaliados os efeitos dos fatores luminosidade, temperatura de incubação, agitação, tipo de isolado bacteriano e estratégias para homogeneização do cultivo de células (presença ou ausência de espirais), sobre a produção total de carotenoides (μg/L) e produção específica (μg/g). Após obter o ensaio maximizado referente à produção de carotenoides em erlenmeyers, que ocorreu nas condições a 30°C, ambiente claro, 250 rpm e com a presença de espiral no interior dos frascos, buscou-se aumentar a escala de produção utilizando biorreator (10 L), determinando-se a cinética de produção de carotenoide e outros parâmetros durante 48h. Posteriormente, foi realizada a caracterização do pigmento extraído a partir da biomassa bacteriana, através das ferramentas de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) e Cromatografia Líquida Acoplada à Espectrometria de Massas (LC-MS). Foi encontrado o carotenoide majoritário sarcinaxantina (705 Da), com uma concentração de 112,48 mg/L produzida por Kocuria palustris FT-7.22 e 50.39 mg/L por K. palustris FT-5.12. Bem como os compostos minoritários, seus derivados sarcinaxantina diglicosilada (1029 Da) e monoglicosilada (887 Da), e o licopeno (536,87 Da). A análise como antioxidante mostrou taxas de inibição da oxidação do ácido linoleico de 80,6 ± 0,21% para o extrato de K. palustris FT-7.22. e 73 ± 0,042% para o extrato de carotenoide obtido de K. palustris FT-5.12. Para a aplicação como fotoprotetor o extrato obtido de Kocuria palustris FT-7.22 apresentou um FPS de 6.81 ± 0.64 e o extrato de K. palustris FT-5.12 mostrou um FPS de 4.65 ± 0.83. Dessa forma, pode-se sugerir que Kocuria palustris FT-7.22 destacou-se na produção de carotenoide sarcinaxantina e apresentou melhores valores de atividades biológicas, podendo ser utilizado em futuros estudos de formulação de cosméticos e em indústrias desse setor.