Medium composition influence on Biotin and Riboflavin production by newly isolated Candida sp

Complex B vitamins as Biotin and Riboflavin are required by living organisms, not only for growth but also for metabolite production, and the feed market classifies them as growth promoters. Since Brazil will soon be one of the world's biggest animal protein producers, feed production is a large consumer of vitamins and micronutrients. The industry requires 10 mg riboflavin/0.2 mg biotin per kilogram of feed; a ratio of 40 ~ 50:1. Although few studies have been conducted specifically on riboflavin production using factorial design and surface response method as an optimization strategy, it is a common practice in biotechnology with many research reports available. However, there are no reports on the use of statistical design for biotin production. This study set out to evaluate medium composition influence on biotin and riboflavin production using a statistical design. There are no studies relating biotin and riboflavin production by Candida sp LEB 130. In this preliminary study to improve the simultaneous production of biotin and riboflavin, the maximum riboflavin/biotin ratio of 8.3 µg/mL was achieved with medium component concentrations of: sucrose 30 g/L, KH2PO4 2 g/L, MgSO4 1 g/L and ZnSO4 0.5mL/L.10931100Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Screening of potential B-vitamin producer yeasts and the study of fermentation process for feed application

Orientador: Gabriela Alves MacedoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O presente trabalho teve como objetivo o isolamento e seleção de levedura produtora de vitaminas do complexo B e estudo do processo fermentativo para produção de vitaminas para ração animal. Dentre 267 linhagens isoladas, foi selecionada uma linhagem desconhecida como produtora de tiamina extracelular e a linhagem Candida sp. LEB 130 produtora de biotina e riboflavina. No estudo do efeito de diferentes fontes de carbono e nitrogênio, incluindo meios complexos, na produção de riboflavina pela linhagem selecionada, foram obtidos melhores resultados utilizando-se melaço, óleo de linhaça e xilose. Já no estudo do efeito do pH, temperatura e agitação dos frascos para fermentação da levedura Candida sp. LEB 130 e produção de riboflavina, utilizando-se planejamento experimental fatorial 23, foi obtido melhor produção de riboflavina em pH 5,0 após 48 h de fermentação a 400C e 160 rpm. Foi obtido maior produtividade de riboflavina (0,31 mg/mL.h) na fermentação do microrganismo em pH 7,7, 400C e 100 rpm. No estudo dos componentes do meio de cultivo na fermentação do microrganismo e produção de riboflavina utilizando-se planejamento fatorial 25, foi observado efeito significativo da sacarose, extrato de levedura Prodex LacÒ e interação entre ZnSO4 e óleo de linhaça a um nível de confiança de 90%. Enquanto no planejamento fatorial 24, sem adição de extrato de levedura Prodex LacÒ, os fatores mais significativos foram ZnSO4 e óleo de linhaça a um nível de confiança de 90%. Considerando que a linhagem Candida sp. LEB 130 produz tanto riboflavina quanto biotina, foi estudado a produção das duas vitaminas concomitantemente. No estudo do efeito dos componentes do meio de cultivo na fermentação do microrganismo e produção das vitaminas, foi verificado que sacarose e os sais minerais foram significativos para a produção de riboflavina, enquanto sacarose, tartarato de amônio, citrato de ferro e sulfato de magnésio foram significativos para a produção de biotina a um nível de confiança de 95%. Os experimentos de planejamento experimental para avaliação dos efeitos dos componentes do meio de cultivo e condições de fermentação foram importantes para o estudo da fermentação da levedura selecionada Candida sp. LEB 130 e produção de riboflavina e biotina. A produção das vitaminas riboflavina e biotina pela linhagem foram respectivamente, 155,7 mg/mL e 5,6mg/mL, que é 77,8 e 2,9 vezes maior do que quando do isolamento, respectivamente. No entanto, deve-se ressaltar que o microrganismo é selvagem, e não foi submetido à alteração genéticaAbstract: The present work had as the main the objective, the isolation and selection of potential B-vitamin producer yeast and the study of fermentative process for B-vitamin production for feed application. Among 267 isolated strains, one was selected as extracellular thiamine producer and the strain Candida sp. LEB 130 as riboflavin and biotin producer. In the study of different carbon and nitrogen sources effect on the production of riboflavin by the screened yeast, including complex compounds, considerable results were obtained by using molasses, flaxseed oil and xylose. As for the study of pH, temperature and agitation of flasks for riboflavin production by Candida sp. LEB 130 yeast, using statistical design 23 as a tool, the highest riboflavin production occurred at pH 5.0 after 48 h of fermentation at 400C and 160 rpm of stirring. The highest productivity of riboflavin production (0.31 mg/mL.h) was obtained in the fermentation of yeast at pH 7.7, 400C and 100 rpm. As for the study of medium components for yeast fermentation for riboflavin production using factorial design 25, it was observed significant effect of sucrose, yeast extract Prodex LacÒ and the interaction between ZnSO4 and flaxseed oil in the limit of confidence of 90%. As for factorial design 24, without the addition of yeast extract Prodex LacÒ, the most significant factors were ZnSO4 and flaxseed oil in the limit of confidence of 90%. Taking into account that Candida sp. LEB 130 strain produces both riboflavin and biotin, a study of the simultaneous production of both vitamins was done. In the study of the medium compounds in the fermentation process of the strain for both vitamins production, sucrose and mineral salts were significant for riboflavin production, while sucrose, ammonium tartrate, ferric citrate and magnesium sulphate were significant for biotin production in the confidence level of 95%. Statistical designs experiments to evaluate the effect of culture medium components and fermentation conditions were important for the study of fermentation process of screened yeast Candida sp. LEB 130 and production of riboflavin and biotin. Riboflavin and biotin production by yeast were 155.7 mg/mL and 5,6mg/mL, respectively, which is 77.8- and 2.9-fold higher than at the moment of isolation, respectively. Nonetheless, it should be considered that this microorganism is a wild type, without any genetic engineering modificationDoutoradoDoutor em Ciência de Alimento