Synthesis of sorbitol by Zymomonas mobilis under high osmotic pressure

ABSTRACT

The bacterium Zymomonas mobilis presents potential for sorbitol production when grown in culture medium with high sugar concentration. Sorbitol is produced and accumulated in the periplasma of the bacterium to protect the cells from the harmful effects of high osmotic pressure that results from the action of invertase on sucrose. The conversion of sucrose into glucose and fructose increases the osmolarity of the medium. However, an excessive increase in the osmotic pressure may decrease the sorbitol production. In this work Saccharomyces cerevisiae invertase was added two media containing sucrose 200 and 300 g.L-1. Sorbitol production in sucrose at 200 g.L-1 was 42.35 and 38.42 g.L-1, with and without the invertase treatment, respectively. In the culture medium with 300 g.L-1 sucrose, production reached 60.4 g.L-1 and with invertase treatment was 19.14 g.L-1. These results indicated that the excessive rise in osmotic pressure led to a significant decrease in sorbitol production by the Zymomonas mobilis bacterium in the sucrose medium treated with invertase.

RESUMO

A bactéria Zymomonas mobilis, apresenta potencial para produção de sorbitol quando crescida em meio com alta concentração de açúcar. O sorbitol produzido é acumulado no periplasma da bactéria para conter os efeitos prejudiciais da elevada pressão osmótica, que resulta pela ação da enzima invertase, que promove hidrólise da sacarose. A conversão da sacarose em glicose e frutose aumentando a osmolaridade do meio. Entretanto, um aumento excessivo na pressão osmótica pode inibir a produção de sorbitol pela bactéria. Este trabalho empregou invertase de Saccharomyces cerevisiae nos meios de fermentação com sacarose a 200 e 300 g.L-1. A produção de sorbitol no meio com sacarose a 200 g.L-1 foi de 42,35 g.L-1 e 38,42 g.L-1 com e sem tratamento com invertase respectivamente. No meio com 300 g.L-1 sem tratamento, a produção foi de 60,42 e com tratamento 19,14 g.L-1. Estes resultados indicaram que a elevação excessiva da pressão osmótica, pela adição de invertase levou a uma diminuição significativa na produção de sorbitol pela bactéria Zymomonas mobilis.