Optimización de la producción de pigmento por Rhodotorula minuta URM 5197 y Rhodotorula mucilaginosa URM 7409 utilizando cáscara de maracuyá - amarillo (Passiflora edulis)
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i17.24311Palabras clave:
Bioprocesos; Carotenoides; Residuos Agroindustriales; Superficie de respuesta.Resumen
El objetivo de este trabajo fue optimizar la producción de pigmentos de Rhodotorula minuta y Rhodotorula mucilaginosa mediante fermentación sumergida, utilizando como único sustrato la piel de maracuyá - amarillo (Passiflora edulis). Las variables independientes evaluadas en relación a la optimización fueron: piel de maracuyá amarilla (PMA), en gramos (g) como medio de cultivo, pH y tiempo de fermentación, en días. El estudio de la producción de pigmentos y su optimización se realizó utilizando la matriz de Doehlert, con quince condiciones experimentales, de las cuales trece tenían combinaciones diferentes y dos repetían el punto central. Las variables fijas fueron 30ºC y 150 rpm. El análisis de los datos se realizó con el software Statistica versión 10.0. La mayor cantidad de pigmentos totales y carotenoides totales producidos por R. minuta fue 28±0.01 mg/L y 72.8±0.026 µg /g, respectivamente; mientras que para R. mucilaginosa la producción de pigmentos totales fue 37±0.002 mg/L y carotenoides totales 236.8 ± 0.013 µg/g. El punto óptimo de producción de pigmentos totales para R. minuta fue 2.3 g de PMA, pH 6.5 y 5 días y para R. mucilaginosa 2.5 g de PMA, pH 6 y 5 días. En muestras de pigmentos totales se identificó la presencia de 0.29 mg/L de β-caroteno para R. minuta y 0.83 mg/L para R. mucilaginosa. Es posible concluir que la cáscara amarilla de maracuyá se puede utilizar como fuente de nutrientes para el crecimiento de Rhodotorula spp y la producción de pigmentos con carotenoides totales y β-caroteno en su composición.
Citas
Aruldas, C. A., Dufossé, L. & Ahmad, W. A. (2018). Current perspective of yellowish – Orange pigments from microorganisms – a review. Journal of Cleaner Production. 180, 168-182. 10.1016/j.jclepro.2018.01.093.
Association of Official Analytical Chemists – AOAC (2016). Official Methods of Analysis of AOAC International.20 th ed. Rockville, Maryland: AOAC International.
Buzzini, P. & Martini, A. (2000). Production of carotenoids by strains of Rhodotorula glutinis cultured in raw materials of agro-industrial origin. Bioresource Technology, 71, 41- 44. 10.1016/S0960-8524(99)00056-5.
Caddick, M. X., Brownlee, A. G. & Arst, H. N. Jr (1986). Regulation of gene expression by pH of the growth medium in Aspergillus nidulans. Molecular and General Genetics. 203, 346-353.
Cavalcante, T. Q. & Melo, M. de O. (2019). Utilização de biomassa de maracujá-amarelo (Passiflora edulis f. flavicarpa) in natura como bioadsorvente para remoção de íons de Cd e Pb em meio aquoso. In: XXIII Seminário de Iniciação Científica da UEFS. Semana Nacional de Científica e Tecnológica - 2019, 23. 10.13102/semic.v0i23.6380.
Cheng, Y-T. & Yang, C-F. (2016). Using strain Rhodotorula mucilaginosa to produce carotenoids using food wastes. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 61, 270 - 275. 10.1016/j.jtice.2015.12.027.
Davies, B. H. (1976). Chemical Biochemistry Plant Pigments. Academic press, New York, USA.
Delgado-Vargas, F. & Peredes-López, O. (2002). Natural Colorants for Food and Nutraceutical Uses, CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 1-344.
Freitas, J. S, Silva, E. M. & Rossi, A. (2007). Identification of nutrient-dependent changes in extracellular pH and acid phosphatase secretion in Aspergillus nidulans. Genetics and Molecular Research. 6 (3), 721-729.
Gerelmaa, Z., Zultsetseg, Ch., Batjargal B. & Rentsenkhand, Ts. (2018). Selection of culture media for the production of carotenoids with antioxidant activity by Rhodotorula glutinis. Proceedings of the Mongolian Academy of Sciences. 58 (4), 31-38. 10.5564/pmas.v58i4.1047.
Gómez-Garcia, M. R. & Ochoa-Alejo, N. (2013). Biochemistry and molecular biology of carotenoid biosynthesis in chili peppers (Capsicum spp.). International Journal of Molecular Sciences, 14 (9), 19025 - 19053. 10.3390/ijms140919025.
Guzman, I., Hamby, S., Romero, J., Bosland, P. W. & O’Connell, M. (2010). Variability of carotenoid biosynthesis in Orange colored Capsicum spp. Plant Science. 179 (1-2), 49 - 59. 10.1016/j.plantsci.2010.04.014.
Heer, K. & Sharma, S. (2017). Microbial pigments as a natural color: A Review. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, 8 (5), 1913-1922.
Kot, A. M., Blazejak, S., Kieliszek, M., Gientka, I., Piwowarek, K. & Brzezińska, R. (2020). Production of lipids and carotenoids by Rhodotorula gracilis ATCC 10788 yeast in a bioreactor using low - cost wastes. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 26, 1-8. 10.1016/j.bcab.2020.101634.
Kot, A. M., Blazejak, S. & Kurez, A. (2016). Rhodotorula glutinis – potential source of lipids, carotenoids, and enzymes for use in industries. Applied Microbiology and Biotechnology, 100 (14), 6103-6117. 10.1007/s00253-016-7611-8.
Maccheroni., W. Jr., Pombeiro, S. R. C., Martinez-Rossi, N. M. & Rossi, A. (1991). pH and acid phosphatase determinations after growth of Aspergillus nidulans on solid medium. Fungal Genetics Reports, 38 (8), 78-79. 10.4148/1941-4765.1454.
Machado, W. R. C., Soares, B. V. & Del Bianchi, V. L. (2019). Produção de carotenoides por meio de fermentação em estado sólido com Rhodotorula mucilaginosa em bagaço de laranja (Citrus sinensis). Revista de Engenharia e Tecnologia, 11(3), 48-57.
Malisorn, C. & Suntornsuk, W. (2008). Optimization of β-carotene production by Rhodotorula glutinis DM28 in fermented radish brine. Bioresource Technology, 99 (7), 2281 - 2287.10.1016/j.biortech.2007.05.019.
Manimala, M. R. A & Murugesan, R. (2017). Carotenoid pigment production from Yeast: Health benefits and their industrial applications. International Journal of Chemistry, 5, 392-395.
Manimala, M. R. A. & Murugusan, R. (2018). Characterization of carotenoid pigment production from yeast Sporobolomyces sp. and their application in food products. Journal of Phamacognosy and Phytochemistry. 7 (1), 2818-2821.
Mata-Gómez, L. C., Montañez, J. C., Méndez-Zavala, A. & Aguilar, C. N. (2014). Biotechnological production of carotenoids by yeasts: an overview. Microbial Cell Factories. 13 (12), 2-11.
Menezes, J. D. S., Druzian, J. I., Padilha, F. F. & Souza, R. R. (2012). Produção Biotecnológica de goma xantana em alguns resíduos agroindustriais, caracterização e aplicações. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, 8 (8),1761-1776.
Moliné, M., Libkind, D. & Van Broock, M. (2012). Production of torularhodin, torulene and β-carotene by Rhodotorula yeasts. Methods in Molecular Biology, 898, 275 - 283. 10.1007/978-1-61779-918-1_19.
Moriel, D. G., Chociai, M. B., Machado, I. M. P., Fontana, J. D. & Bonfim, T. M. B. (2005). Effect of feeding methods on the astaxanthin production by Phaffia rhodozyma in fed-batch process. Brazilian Archives of Biology and Technology, 48, 397- 401. 10.1590/S151689132005000300010.
Mussagy, C. U., Winterburn, J., Santos-Ebinuma, V. C. & Pereira, J. F. B. (2018). Production and extraction of carotenoids produced by microorganisms. Applied Microbiology and Biotechnology,103, 1095-1114. 10.1007/s00253-018-9557-5.
Nabi, F., Arain, M. A., Rajput, N., Alagawany, M., Soomro, J., Umer, M., Soomro, F., Wang, Z., Ye, R. & Liu, J. (2020). Health benefits of carotenoids and potential application in poultry industry: A review. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 104, 1809-1818. /10.1111/jpn.13375.
Nahas, E., Terenzi, H. F. & Rossi, A. (1982). Effect of carbon source and pH on the production and secretion of acid phosphatase (EC 3.1.3.2) and alkaline phosphatase (EC 3.1.3.1) in Neurospora crassa. Journal of General Microbiology. 128, 2017-2021. 10.1099/00221287-128-9-2017.
Peñalva, M. A. & Arst, H. N. Jr (2004). Recent advances in the characterization of ambient pH regulation of gene expression in filamentous fungi and yeasts. Annual Review of Microbiology. 58, 425-451. 10.1146/annurev.micro.58.030603.123715.
Panesar, R., Kaur, S. & Panesar, P. S. (2015). Production of microbial pigments utilizing agro-industrial waste: a review. Current Opinion in Food Science, 1, 70-76. 10.1016/j.cofs.2014.12.002.
Petrik, S., Marova, I., Haronikova, A., Kostovova, I. & Breierova, E. (2013). Production of biomass, carotenoid and other lipid metabolites by several red yeast strains cultivated on waste glycerol from biofuel production - a comparative screening study. Annals of Microbiology, 63, 1537-1551. 10.1007/s13213-013-0617-x
Rodrigues, T. A., Schueler, T. A., da Silva, J. R., Sérvulo, E. F. C. & Oliveira, F. J. S. (2019). Valorization of solid wastes from the brewery and biodiesel industries for the bioproduction of natural dye. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 36 (1), 99 -107. 10.1590/0104-6632.20190361s20170608.
Sen, T., Barrow, C. J. & Deshmukh, S. K. (2019). Microbial Pigments in the Food Industry - Challenges and the Way Forward. Frontiers in Nutrition, 6 (7), 1-14. 10.3389/fnut.2019.00007.
Silva, J. da, Silva, F. L. H. da, Ribeiro, E. S., Melo, D. J. N. de, Santos, F. A. & Medeiros, L. L. de. (2020). Effect of supplementation, temperature and pH on carotenoids and lipids production by Rhodotorula mucilaginosa on sisal bagasse hydrolyzate. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 30, 1-7.
Silva, S. R. S., Stamford, T. C. M., Albuquerque, W. W. C., Vidal, E. E. & Stamford, T. L. M. (2020). Reutilization of residual glycerin for the produce b-carotene by Rhodotorula minuta. Biotechnology Letters, 42, 437- 443.
Squina, F. M., Yamashita, F., Pereira, J. L. & Mercadante, A. Z. (2002). Production of carotenoids by Rhodotorula rubra and R. glutinis in culture medium supplemented with sugar cane juice. Food Biotechnology, 16 (3), 227 - 235. 10.1081/FBT-120016776.
Sola, M. C, Oliveira, A. P., Feistel, J. C. & Rezende, C. S. M. (2012). Manutenção de microrganismos: Conservação e Viabilidade. Enciclopédia Biosfera. Centro Científico Conhecer, 8 (14), 1398 - 1418.
Taskin, M., Sisman, T., Erdal, S. & Kurbanoglu, E. B. (2011). Use of waste chicken feathers as peptone for production of carotenoids in submerged culture of Rhodotorula glutinis MT-5. European Food Research and Technology, 223, 657 - 665.
Tinoi, J., Rakariyatham, N. & Deming, R. L. (2005). Simplex optimization of carotenoid production by Rhodotorula glutinis using hydrolysed mung bean waste flour as substrate. Process Biochemistry, 40 (7), 2551 - 2557.
Van Soest, P. J., Robertson, J. B. & Lewis, B. A. (1991). Methods for Dietary Fiber, Neutral Detergent Fiber, and Nonstarch Polysaccharides in Relation to Animal Nutrition. Journal of Dairy Science, 74 (10), 3583-3597.
Venil, C. K, Zakaria, Z. A. & Ahmad, W. A. (2013). Bacterial pigments and their applications. Process Biochemistry, 48 (7), 1065-1079. 10.1016/j.procbio.2013.06.006.
Viana, L. G. & Cruz, P. S. (2016). Reaproveitamento de Resíduos Agroindustriais. In: Congresso Baiano de Engenharia Sanitária e Ambiental, IV COBESA. 1-3.
Weedon, B. C. L. & Moss, G. P. (1995). Structure and Nomenclature. In Carotenoids; Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander, H. P., Eds.; Birkhäuser Verlag: Basel, Switzerland, I B: Spectroscopy, 27-70.
Yadav, K. S. & Prabha, R. (2014). Extraction of Pigments from Rhodotorula Species of Dairy Environment. Indian Journal of Science and Technology, 7 (12),1973-1977. 10.17485/ijst/2014/v7i12.28.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2021 Thamilly Moreira Silva; Abdias Batista da Silva Neto; Jabson Meneses Teixeira; Carlos Bernard Moreno Cerqueira-Silva; Simone Andrade Gualberto; Janaína Silva de Freitas

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:
1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.
2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.
3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.