Estratégias de alimentação para a optimização do processo de produção de PHAs por via bacteriana

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

O objectivo deste trabalho foi o desenvolvimento de estratégias de alimentação de lactose, presente no soro de leite, para a produção de PHB a partir de uma cultura Escherichia coli recombinante. Foram implementadas no BioCTR, software desenvolvido na FCT/UNL, estratégias de controlo de adição de lactose baseadas no valor de pH com adição de amónia quando o pH desce e lactose quando o pH sobe de forma a evitar a ausência prolongada de lactose. Foram realizados 2 ensaios experimentais para estudar a influência da concentração de lactose e dois para estudar a influência do meio de crescimento, MR e LB, na produção de PHB utilizando o BioCTR para controlo e monotorização. Para concentrações de lactose acima de 20 g/L existe acumulação de ácidos orgânicos e possivelmente inibição da produção de PHB. Conclui-se que é necessário manter a concentração de lactose abaixo das 20 g/L, no entanto, é necessário evitar períodos de ausência de lactose para não desactivar os genes responsáveis pela produção de PHB. Nos dois últimos ensaios manteve-se a concentração abaixo das 10 g/L, evitando ausência de lactose no meio. Conclui-se que a utilização de meio LB permite produzir maiores quantidades de PHB com uma menor quantidade de ácidos orgânicos produzidos. Foi construído um modelo dinâmico capaz de traduzir a produção de biomassa e PHB e de consumo de lactose e amónia. Foram identificados parâmetros de rendimento de consumo de lactose e de crescimento de biomassa. Foram aplicadas técnicas de PCA e PLS com os resultados experimentais obtidos. Através da aplicação de PCA foi possível verificar que existem variáveis monitorizadas que possuem comportamentos semelhantes ao longo dos ensaios. Pela aplicação do PLS foi possível estimar as concentrações de lactose e biomassa partindo das variáveis monitorizadas pelo sistema de monitorização e controlo BioCTR.