o H 3PO 4restrito pelo alto custo. Durante aacidulação, forma-se certa quantidade desal (reação do ácido inorgânico com íon dosabão) que se deposita na fase inferior deum líquido de três fases, estando a fase superiorconstituída pelos ácidos graxos livres,e a fase intermédia composta principalmentepor glicerol e álcool (Figura 2b).O glicerol recuperado alcança concentraçõessuperiores a 80 % (p/p), com quantidadesvariáveis de água, corantes e álcool.Posteriormente, o glicerol com excesso deácido é neutralizado com solução de NaOHe submetido a tratamento térmico (70 o C)para eliminar os componentes voláteis (recuperaçãode álcool)(OOI et al., 2004;FUKUDA, KONDO, NODA, 2001). Nestaforma, parcialmente livre de impurezas, oglicerol pode ser utilizado como substratode fermentação por várias espécies de microrganismos.As características físicas, químicas e nutricionaisdo glicerol bruto dependem do tipode ácido graxo (gordura animal ou óleovegetal) e do tipo de catálise empregadana produção de biodiesel. No entanto, aprocura pela glicerina purificada é muitomaior, devida ao seu valor econômico. Aaplicação do glicerol na indústria está condicionadaao grau de pureza, que deve serigual ou superior a 95%. Para obter graude pureza superior a 95% (p/p)(grau alimentícioou farmacêutico), o glicerol deveser submetido a destilação, mas sob custoelevado .Por outro lado, de acordo com a Tabela 2,o glicerol bruto contém elementos nutricionais,como, fósforo, enxofre, magnésio,cálcio, nitrogênio e sódio, e que são factíveisde serem utilizados por microrganismospara o seu crescimento durante processosfermentativos (THOMPSON, HE,2006).ASSIMILAÇÃO, METABOLISMO ECONVERSÃO MICROBIOLÓGICA DOGLICEROL.O glicerol é considerado uma fonte de carbonoaltamente reduzida e assimilável porbactérias e leveduras sob condições aeróbicase anaeróbicas 19 para a obtenção deenergia metabólica, como regulador do potencialredox e para a reciclagem de fosfatoinorgânico dentro da célula (DILLIS etal., 1980).Vários estudos foram desenvolvidos visandoa utilização de glicerol como fonte decarbono por microrganismos, especialmentepor bactérias. Muitos deles apontam principalmentea mecanismos de assimilação deglicerol por estes microrganismos para aprodução de compostos intermediários depolímeros, resinas e aditivos para combustíveis(PAPANIKOLAOU et al., 2002; ITOet al., 2005; CHENG et al 2007).O transporte do glicerol através da membranacelular constitui a primeira etapa parao seu metabolismo. De uma forma geral, aassimilação de glicerol por parte dos microrganismosenvolve o transporte passivo(GANCEDO, GANCEDO, 1968) e transporteativo (LAGES, SILVA-GRAÇA, LUCAS, 1999)através da membrana plasmática.O transporte passivo inclui a difusão simples(permeação não específica) e a difusãofacilitada mediada por proteínas localizadasnas camadas mais internas da membranaplasmática (MIP), as permeases. Adifusão simples, sendo ATP não dependente,requer um gradiente de concentraçãopara o transporte do substrato através damembrana. Conseqüentemente, a concentraçãodo substrato no interior da célula nãoFigura 2.(b)- Separação do glicerol apóstratamento com ácido concentrado,a fase superior corresponde aácidos graxos, fase intermédia:glicerol, fase inferior: glicerol + saisFigura 2.(a) - Fluxograma de produção de biodiesel e tratamento de purificação do glicerolsupera aquela encontrada no meio decultura(MOAT, FOSTER, SPECTOR, 2002).Na levedura Saccharomyces cerevisiae, estudosdesenvolvidos por Luyten et al.(1995), assinalaram a existência de permeasesFPS1, específicas para transporte deglicerol (Figura 3).O glicerol é um dos poucos substratos queatravessa a membrana celular por difusãofacilitada nas células procarióticas. Em bactériascomo Escherichia coli, a proteína do46 <strong>Biotecnologia</strong> Ciência & <strong>Desenvolvimento</strong> - nº <strong>37</strong>
tipo poro-canal-G1pF atua por sensibilidademecânica sem gasto energético na presençade glicerol. Este facilitador permite aassimilação, além de glicerol, de pequenasmoléculas de polihidroxi álcoois, uréia eglicina, mas exclui moléculas carregadascomo gliceraldeído-3-fosfato e dihidroxiacetonafosfato(HOLST et al., 2000). Emquanto aos mecanismos genéticos, foramdescritos três genes responsáveis pela assimilaçãoe regulação do conteúdo intercelularde glicerol em Saccharomyces cerevisiae,o GUP1 e GUP2 (HOLST et al., 2000)e FPS1(LUYTEN et al.,1995) associados diretamentecom o transporte facilitado e quesão expressas conforme estímulos provocadosnas células, como o estresse osmótico.Por outro lado, mecanismos de transporteativo simporte glicerol/H + e simporte glicerol/Na+ (dependentes de ATP) foram descritosem numerosas espécies de leveduras,entre elas Debaryomyces hansenii, Pichiasorbitophila, Saccharomyces cerevisiae,Zygosaccharomyces rouxii (LAGES, SIL-VA-GRAÇA, LUCAS, 1999). Tanto as acumulaçõesde glicerol por estresse, como aexistência de mecanismos ativos, são comunsem grande variedade de leveduras(LAGES, LUCAS, 1997).Após a passagem do glicerol através damembrana plasmática pelos possíveis mecanismos,o glicerol pode ser catabolisadopor várias rotas metabólicas independentes,apresentado na Figura 4.Uma das rotas, provavelmente a principalpara a oxidação de glicerol por leveduras,consiste na fosforilação do glicerol pela enzimaglicerol-quinase para formar glicerol-3-fosfato, que é reduzido a dihidroxiacetonafosfato pela enzima mitocondrial glicerolfosfo-ubiquinona oxidoreductase (FADdependente)(GANCEDO, SERRANO, 1989).Figura 3. Tipos de transporte para aassimilação de glicerol pela leveduraSaccharomyces cerevisiae. FPS1 eYFLO54c são proteínas de transporte,GUT1 e GUT2 são genes para expressãode enzimas de assimilação de glicerol.(Baseado em: NEVES, LAGES, LUCAS,2004)Estudos demonstraram que, os genes quecontrolam a síntese das enzimas glicerolquinasee fosfo-ubiquinona oxidoreductasesão GUT1 e GUT2, respectivamente (GRAU-SLUND, LOPES, RONNOW, 1999). A expressãodessas enzimas é reprimida duranteo crescimento celular em substratos fermentescíveiscomo glicose, mas desreguladoquando glicerol ou etanol é utilizadocomo a principal fonte de carbono (GRAU-SLUND, RONNOW, 2000).Outra possível via catabólica do glicerol correspondeà oxidação de glicerol e conseqüenteformação de dihidroxiacetona pela enzimaglicerol desidrogenase. Após, a dihidroxiacetonaé fosforilada a dihidroxiacetona fosfatopela enzima dihidroxiacetona quinase dependentede Adenosina Trifosfato (ATP). Gancedoe Gancedo (1968) reportaram que levedurasda espécie Schizosaccharomyces pombe,por exemplo, oxida glicerol mediante essavia sob condições de “stress” osmótico.A dihidroxiacetona fosfato é considerada umaimportante molécula intermediária para a gliconeogênese(síntese de hexoses), assim comopara a obtenção de numerosos compostos atravésdas vias oxidativas, incluindo, ácido cítrico,ácido succínico, ácido acético, ácido fórmico,ácido lático, etanol e outros compostosde interesse comercial (MOAT, FOSTER, SPEC-TOR, 2002). O crescimento de microrganismosem fontes de carbono alternativas aoscarboidratos, como L-malato, acetato, ou glicerol,requer a capacidade de sintetizar hexosesnecessárias para a produção de mucopeptideosda parede celular, armazenagem deglicogênio, e outros compostos derivados dehexoses, como as pentoses, envolvidos na biosíntesede ácidos nucléicos (MOAT, FOSTER,SPECTOR, 2002).Também, Hauge, King e Cheldelin (1955),fazem referência sobre a capacidade de algumasbactérias, entre elas Acetobacter suboxydans,de oxidar a molécula de dihidroxiacetonafosfato pela via pentose-fosfato, incrementandoo número de bioprodutos possíveisde serem obtidos por via biotecnológica a partirde glicerol.Em espécies de leveduras do gênero Yarrowiasp., e em bactérias como Klebsiella pneumoniae,Clostridium pasteurianum, Citrobacterfreundii, Klebsiella pneumoniae, Clostridiumpasteurianum, Clostridium butyricum,Enterobacter agglomerans, Lactobacillus brevis,Lactobacillus buchneri and Bacillus welchii(ZHAO, CHEN, YAO, 2006; GONZÁLEZ– PAJUELO et al., 2006; CHENG et al., 2007),observa-se que sob condições de anaerobiose,o glicerol sofre desidratação pela enzimaglicerol desidratase para produzir 3-dihidroxipropionaldeído.Posteriormente, este intermediário é transformadopela enzima NADH dependente 1,3-propanodiol oxido-reductase para gerar 1,3-propanodiol, principal intermediário para produçãode polímeros, resinas e aditivos de importantesaplicações industriais (GONZÁLEZ– PAJUELO et al., 2006; CHENG et al., 2007).Uma vez que o glicerol é assimilado no interiorda célula, numerosos compostos são produzidoscomo conseqüência do seu metabolismo.BIOPRODUTOS OBTIDOS PORFERMENTAÇÃO MICROBIANADO GLICEROLTabela 1. Composição do glicerol bruto obtido durante a produção de biodieselem função de diferentes matérias prima. (Adaptado de: THOMPSON, HE ,2006)A extraordinária expansão da indústria de biodieselno Brasil e no mundo vem originandograndes volumes do principal co-produto,o glicerol. A superprodução de glicerol afetanegativamente o preço do biodiesel no mercado,tornando imperiosa a busca de novas<strong>Biotecnologia</strong> Ciência & <strong>Desenvolvimento</strong> - nº <strong>37</strong> 47
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