Biosynthesis and characterization of biodegradable Poly(3-hydroxybutyrate) from renewable sources

Poly(3-hydroxybutyrate) was produced in fed-batch cultures of Ralstonia eutropha DSM 428 and Alcaligenes latus ATCC 29712 on a mineral medium with different carbon sources such as sucrose, sodium lactate, lactic acid, soybean oil and fatty acid. The bacteria converted the different carbon sources supplied into P3HB. The best results were obtained when lactate or soybean oil were supplied as the sole carbon source. The range of number average molar mass (Mn) for the polymers, analyzed by Gel Permeation Chromatography was 1.65 to 0.79 x 10(5) g mol-1. FTIR spectroscopy revealed a characteristic absorbance associated with polyester structures. The crystallinity degree, determinate from X-ray diffractograms, was about 69% in all synthesized polymers. The thermal properties associated to semicrystalline polymers indicated a glass transition at 0.1ºC and a melting point at about 175ºC and enthalpy of 63- 89 J g-1. The ¹H-NMR and 13C-NMR spectra of the polymers were in agreement with the calculated chemical shifts associated with P3HB structures. Poli(3-hidroxibutirato) (P3HB) foi produzido por cultura de Ralstonia eutropha DSM 428 e Alcaligenes latus ATCC 29712, em bioreator contendo meio mineral, a partir de diferentes substratos como sacarose, lactato sódio, ácido lático, óleo de soja e ácidos graxos como fontes de carbono. As bactérias foram capazes de converter os diferentes substratos em P3HB. Os melhores resultados foram obtidos com a cultura suprida com lactato ou óleo de soja. As massas molares numéricas médias (Mn) dos polímeros sintetizados, determinados por Cromatografia de Permeação em Gel, variaram de 1.65 x 10(5) a 0.79 x 10(5) g mol-1. Os espectros no infravermelho mostraram absorbâncias características associadas com a estrutura do poliéster. O grau de cristalinidade, determinado a partir dos difractogramas de raios X, foi de 69 % para todos os polímeros sintetizados. As propriedades térmicas associadas a estes polímeros semicristalinos indicaram uma transição vítrea em 0.1ºC e um ponto de fusão em torno de 175ºC e entalpia de 63-89 J g-1. Os espectros de ¹H-NMR and 13C-RMN dos polímeros estão de acordo com os deslocamentos químicos associados com a estrutura do P3HB.