PI8500663 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE TOXINA TERMOESTÁVEL DE BACILLUS THURINGIENSIS
Depósito: 13/02/1985
Destaque: Menção honrosa no Prêmio Governador do Estado de São Paulo de 1985
Inventor: Iracema de Oliveira Moraes
Titular: UNICAMP (BR/SP)
A invenção descreve processo para produção da toxina termoestável (beta exotoxina) de Bacillus thuringiensis, destinada ao controle biológico de insetos dípteros nocivos, como moscas-das-frutas (Ceratitis capitata), moscas-domésticas (Musca domestica) e varejeiras (Chrysomya sp.). O método visa oferecer um inseticida biológico eficaz, específico e inócuo para humanos, animais e insetos benéficos, mantendo o equilíbrio ecológico. Diferencia-se de processos convencionais por focar na produção da exotoxina, ao invés da endotoxina (delta-endotoxina).
O processo utiliza um meio de cultura líquido esterilizado contendo fosfato de sódio, cloreto de sódio, glicose e triptose para um cultivo prévio do bacilo. Em seguida, o inóculo é transferido para um meio de fermentação principal, composto por melaço de cana-de-açúcar (1,0-1,5%) e água de maceração de milho (4,0-6,0%). A fermentação ocorre sob condições controladas de aeração (0,5-1,0 vvm), agitação (400-700 rpm) e temperatura (30 ± 2°C). Após a fase de crescimento (5-8 horas), o mosto é esterilizado a 121°C por 15 minutos, inativando as células e estabilizando a exotoxina.
O produto final pode ser seco em spray dryer ou adsorvido em materiais inertes como terra diatomácea ou caulim para uso como inseticida em pó ou líquido. Uma variante do processo permite a separação por centrifugação ou filtração, onde a endotoxina fica retida na biomassa (para controle de lepidópteras) e a exotoxina termoestável permanece no sobrenadante (para controle de dípteros). Bioensaios comprovaram a eficácia da toxina contra várias espécies de moscas, causando mortalidade em diferentes fases de desenvolvimento (larva, pupa e adulto).
O controle biológico de pragas é uma prática muito antiga, remontando à China antiga, quando se utilizavam formigas em celeiros para proteger grãos armazenados. Até a chegada dos pesticidas químicos, esse era praticamente o único método de defesa das culturas, normalmente associado a práticas culturais. No Brasil, o mercado para bioprodutos é promissor, pois existem cerca de quinhentas pragas de importância econômica. O microrganismo mais estudado e utilizado nesse campo é o Bacillus thuringiensis (Bt), descoberto no Japão em 1902 por Ishiwata e redescoberto em 1915 na Alemanha por Berliner. Trata-se de um agente biológico entomopatogênico, inofensivo a vertebrados, plantas e peixes, mas altamente eficaz contra lagartas de lepidópteros e outros insetos. A partir da década de 1950, França e EUA já produziam mais de 100 toneladas por ano desse bioinseticida. No Brasil, as primeiras aplicações ocorreram na década de 1960, mas só a partir de 1970 a Unicamp iniciou estudos de fermentação para produção nacional. Duas linhas de trabalho foram seguidas: fermentação submersa, usando sangue de aves e suínos como substrato; e fermentação semi-sólida, utilizando resíduos agroindustriais como bagaço de cana, quirela de milho e arroz. Esses processos reduziram custos, aproveitaram resíduos poluentes e viabilizaram economicamente a produção. Foram desenvolvidas e testadas variedades de Bt (thuringiensis e israelensis), confirmando boa eficiência em ensaios de laboratório e campo. A fermentação semi-sólida, em especial, mostrou-se adequada para pequenas propriedades e microindústrias, com possibilidade de uso em reatores simplificados.
A produção nacional resultou em patentes importantes, como a PI 7608688 (1976/1984), voltada para insetos lepidópteros, e a PI 8500663 (1976/1985), que explorou toxinas termoestáveis eficazes contra dípteros como moscas e mosquitos. Essa última foi premiada no Concurso Nacional do Invento Brasileiro e apresentada em Genebra em 1986. Apesar dos resultados promissores, a transferência tecnológica enfrentou barreiras: concorrência com produtos importados, necessidade de equipamentos sofisticados, legislação inadequada e baixa capacidade financeira das pequenas indústrias nacionais. Multinacionais não receberam a tecnologia, por opção dos inventores, que priorizavam a independência nacional. Mesmo assim, o potencial é enorme: as formulações de Bt representam cerca de 90% do mercado mundial de bioinseticidas, aplicadas em agricultura, florestas e saúde pública, com custos competitivos (US$ 7,5 a 15 por hectare em lavouras). Estima-se que o mercado cresça 10% ao ano, podendo alcançar centenas de milhões de dólares. No Brasil, as pesquisas consolidaram alternativas tecnológicas e processos patenteados, ainda que a aplicação em larga escala dependa de políticas de incentivo, ajustes regulatórios e apoio à industrialização. O caso mostra como ciência, inovação e sustentabilidade podem se unir para enfrentar um dos maiores desafios da agricultura: o controle de pragas sem agressão ao meio ambiente.
Iracema Moraes possui graduação em Engenharia de Alimentos pela UNICAMP - Universidade Estadual de Campinas (1970) e graduação em Matemática pela Pontifícia Universidade Católica de Campinas (1962). Especialização em Fermentation Technology pelo MASSACHUSETS INSTITUTE OF TECHNOLOGY/ EUA - MIT, 1974. Mestrado (1973) e doutorado em Engenharia de Alimentos pela Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP (1976). Livre Docência pela UNICAMP em 1981, Professora Titular Concursada da UNICAMP, 1986. É Diretora Presidente da PROBIOM TECNOLOGIA - P&D Experimental em Ciências Físicas e Naturais Ltda,
Resumo: PI8500663 A presente invenção refere-se a um processo de produção de toxina termoestável ou beta exotoxina de Bacillus thuringiensis, que é ativa especialmente no controle de dípteros, tais como: Chrysomya sp, Musca domestica e Ceratitis capitata, causadores de graves danos à agricultura e à saúde. O processo compreende as seguintes etapas: a) adição de Bacillus thuringiensis em um meio constituído de fosfato de sódio, cloreto de sódio, glicose e triptose; b) pré-fermentação realizada sob agitação durante 18-24h; c) inoculação no meio de cultura composto de 1,0-1,5% de melaço e 4,0-6,0% de água de maceração de milho, sendo o meio previamente esterilizado a 121ºC durante 15 minutos; d) fermentação realizada com aeração de 0,5-1,0 vvm e agitação de 400 a 700 rpm durante 5-8h; e) esterilização do mosto à temperatura de 121ºC durante 15 minutos.
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