Producción ecológica de biosurfactante por Mucor circinelloides UCP 0018 utilizando sustratos agroindustriales
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i11.33025Palabras clave:
Surfactante microbiano; Hongo Mucorales; Bioconversión de residuos; Propiedades emulsionantes.Resumen
La bioconversión verde de sustratos agroindustriales de bajo costo en productos de alto valor agregado se convierte en una estrategia biotecnológica para permitir la producción a escala industrial. En este contexto, en este estudio se utilizaron dos subproductos agroindustriales con el fin de formular un medio económico y sostenible para la producción de biosurfactante (BS) por Mucor circinelloides UCP 0018. Para ello, se utilizó un diseño factorial completo 22 para investigar la influencia de las concentraciones de licor de maceración de maíz y glicerol crudo sobre la tensión superficial como variable de respuesta. Los resultados mostraron la capacidad de este hongo Mucorales para producir BS en todas las condiciones del diseño, destacando la condición 4 (9% de ambos substratos) debido a la mayor reducción de la tensión superficial (de 72 a 29,7 mN/m). El análisis estatístico confirmó la influencia significativa de ambos subproductos en la tensión superficial. Este BS exhibió excelentes propiedades emulsionantes (IE24 98,9%), así como una ADO de 28,26 cm², con aceite de motor quemado. La caracterización preliminar mostró la naturaleza polimérica de la biomolécula, con un contenido de 55,7% de carbohidratos, 28,2% de lípidos y 16,1% de proteínas, así como su carácter aniónico y dilución micelar crítica (DMC) al 50%. La estabilidad en el rango de pH 2-6, temperatura 20-80°C y salinidad 5-25% evidenció un BS estable, con potencial prometedor de aplicación en diversas actividades industriales o procesos ambientales en condiciones adversas.
Citas
Andrade, R. F. S., Silva, T. A. L., Lima, R. A., Santos, E. R., França, E. S., Silva, K. J. C., & Campos-Takaki, G. M. (2018). Simultaneous production of surface active agent and lipids by Rhodotorula glutinis UCP/WFCC 1556. Exploring Microorganisms: Recent Advances in Applied Microbiology, 144.
Andrade, R. F., Silva, T. A., Ribeaux, D. R., Rodriguez, D. M., Souza, A. F., Lima, M. A., & Campos-Takaki, G. M. (2018). Promising biosurfactant produced by Cunninghamella echinulata UCP 1299 using renewable resources and its application in cotton fabric cleaning process. Advances in Materials Science and Engineering, 2018.
Bione, A. P., Lins, A. B., Rodríguez, D. M., de Souza, A. F., de Souza Mendonça, R., de Lima Filho, H. J., & Campos-Takaki, G. M. (2022). Valorization of agro-industrial by-products for sustainable production of biosurfactant by Syncephalastrum racemosum UCP 1302. Research, Society and Development, 11(9), e58011932372-e58011932372.
Bione, A. M., Lins, A. B., Silva, T. C., & Montero-Rodríguez, D. (2016). Production of biosurfactant by Cunninghamella phaeospora in submerged fermentation using water soluble substrates. Microbes in the Spotlight: Recent Progress in the Understanding of Beneficial and Harmful Microorganisms, 361.
Cai, Q., Zhu, Z., Chen, B., Lee, K., Nedwed, T. J., Greer, C., & Zhang, B. (2021). A cross-comparison of biosurfactants as marine oil spill dispersants: Governing factors, synergetic effects and fates. Journal of Hazardous Materials, 416, 126122.
Cândido, T. R., de Souza Mendonça, R., Lins, U. M. D. B. L., de Souza, A. F., Rodriguez, D. M., de Campos-Takaki, G. M., & da Silva Andrade, R. F. (2022). Production of biosurfactants by Mucoralean fungi isolated from Caatinga bioma soil using industrial waste as renewable substrates. Research, Society and Development, 11(2), e13411225332-e13411225332.
Chotard, M., Mounier, J., Meye, R., Padel, C., Claude, B., Nehmé, R., & Lucchesi, M. E. (2022). Biosurfactant-producing Mucor strains: selection, screening, and chemical characterization. Applied Microbiology, 2(1), 248-259.
Cooper, D. G., & Goldenberg, B. G. (1987). Surface-active agents from two Bacillus species. Applied and environmental microbiology, 53(2), 224-229.
dos Santos, R. A., Rodríguez, D. M., Ferreira, I. N. D. S., de Almeida, S. M., Takaki, G. M. D. C., & de Lima, M. A. B. (2021). Novel production of biodispersant by Serratia marcescens UCP 1549 in solid-state fermentation and application for oil spill bioremediation. Environmental Technology, 1-12.
Fai, A. E. C., Simiqueli, A. P. R., de Andrade, C. J., Ghiselli, G., & Pastore, G. M. (2015). Optimized production of biosurfactant from Pseudozyma tsukubaensis using cassava wastewater and consecutive production of galactooligosaccharides: an integrated process. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 4(4), 535-542. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2015.10.001
Fonseca, T. C. S., Rodríguez, D. M., Mendonça, R. S., Ferreira, I.N.S., Costa, L. O., & Campos-Takaki, G. M. (2022). Eco-friendly production of thermostable, halotolerant and pH wide range biosurfactant by Issatchenkia orientalis UCP 1603. Research, Society and Development, 11(10).
Gaur, V. K., Sharma, P., Sirohi, R., Varjani, S., Taherzadeh, M. J., Chang, J. S., & Kim, S. H. (2022). Production of biosurfactants from agro-industrial waste and waste cooking oil in a circular bioeconomy: An overview. Bioresource technology, 343, 126059.
Gautam, G., Mishra, V., Verma, P., Pandey, A. K., & Negi, S. (2014). A cost effective strategy for production of bio-surfactant from locally isolated Penicillium chrysogenum SNP5 and its applications. Journal of Bioprocessing & Biotechniques, 4(6), 1.
Hasanizadeh, P., Moghimi, H., & Hamedi, J. (2018). Biosurfactant production by Mucor circinelloides: Environmental applications and surface‐active properties. Engineering in Life Sciences, 18(5), 317-325.
Jahan, R., Bodratti, A. M., Tsianou, M., & Alexandridis, P. (2020). Biosurfactants, natural alternatives to synthetic surfactants: Physicochemical properties and applications. Advances in colloid and interface science, 275, 102061.
Javed, S., Faisal, M., Raza, Z. A., Rehman, A., & Shahid, M. (2022). Isolation and characterization of indigenous biosurfactant producing Bacillus and Staphylococcus spp. during motor oil degradation. Applied Ecology and Environmental Research, 20(1), 79-102.
Jiménez-Peñalver, P., Rodríguez, A., Daverey, A., Font, X., & Gea, T. (2019). Use of wastes for sophorolipids production as a transition to circular economy: state of the art and perspectives. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 18(3), 413-435.
Khopade, A., Biao, R., Liu, X., Mahadik, K., Zhang, L., & Kokare, C. (2012). Production and stability studies of the biosurfactant isolated from marine Nocardiopsis sp. B4. Desalination, 285, 198-204.
Kuyukina, M. S., Ivshina, I. B., Philp, J. C., Christofi, N., Dunbar, S. A., & Ritchkova, M. I. (2001). Recovery of Rhodococcus biosurfactants using methyl tertiary-butyl ether extraction. Journal of Microbiological Methods, 46(2), 149-156.
Lamichhane, S., Krishna, K. B., & Sarukkalige, R. (2017). Surfactant-enhanced remediation of polycyclic aromatic hydrocarbons: a review. Journal of Environmental Management, 199, 46-61.
Marques, N. S. A. A., de Lima, T. A., da Silva Andrade, R. F., Júnior, J. F. B., Okada, K., & Takaki, G. M. C. (2019). Lipopeptide biosurfactant produced by Mucor circinelloides UCP/WFCC 0001 applied in the removal of crude oil and engine oil from soil. Acta Scientiarum. Technology, 41, e38986-e38986.
Manocha, M. S., San-Blas, G., & Centeno, S. (1980). Lipid composition of Paracoccidioides brasiliensis: possible correlation with virulence of different strains. Microbiology, 117(1), 147-154.
Mendonça, R. S., Sá, A. V. P., Rosendo, L. A., Santos, R. A., Marques, N. S. A. A., Souza, A. F., Rodriguez, D. M., & Campos-Takaki, G. M. (2021). Production of biosurfactant and lipids by a novel strain of Absidia cylindrospora UCP 1301 isolated from Caatinga soil using low-cost agro-industrial byproducts. Brazilian Journal of Development, 7(1), 8300-8313. 10.34117/bjdv7n1-564
Morikawa, M., Hirata, Y., & Imanaka, T. (2000). A study on the structure–function relationship of lipopeptide biosurfactants. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular and Cell Biology of Lipids, 1488(3), 211-218.
Negin, C., Ali, S., & Xie, Q. (2017). Most common surfactants employed in chemical enhanced oil recovery. Petroleum, 3(2), 197-211.
Ofon, U. A., Shaibu, S. E., Ndubuisi-Nnaji, U. U., Inam, E. J., Okop, I. J., Enin, G. N., & Ibuotenang, N. D. (2022). Bio-and chemical surfactants for remediation of emerging organic contaminants. In Emerging Contaminants in the Terrestrial-Aquatic-Atmosphere Continuum: (pp. 367-380). Elsevier.
Otzen, T., & Manterola, C. (2017). Técnicas de Muestreo sobre una Población a Estudio. International journal of morphology, 35(1), 227-232.
Parthipan, P., Elumalai, P., Ting, Y. P., Rahman, P. K., & Rajasekar, A. (2018). Characterization of hydrocarbon degrading bacteria isolated from Indian crude oil reservoir and their influence on biocorrosion of carbon steel API 5LX. International Biodeterioration & Biodegradation, 129, 67-80.
Pele, M. A., Montero-Rodriguez, D., Rubio-Ribeaux, D., Souza, A. F., Luna, M. A., Santiago, M. F., & Campos-Takaki, G. M. (2018). Development and improved selected markers to biosurfactant and bioemulsifier production by Rhizopus strains isolated from Caatinga soil. African Journal of Biotechnology, 17(6), 150-157.
Pele, M. A., Ribeaux, D. R., Vieira, E. R., Souza, A. F., Luna, M. A., Rodríguez, D. M., & Campos-Takaki, G. M. (2019). Conversion of renewable substrates for biosurfactant production by Rhizopus arrhizus UCP 1607 and enhancing the removal of diesel oil from marine soil. Electronic Journal of Biotechnology, 38, 40-48.
Pinto, M. I. S., Campos Guerra, J. M., Meira, H. M., Sarubbo, L. A., & de Luna, J. M. (2022). A Biosurfactant from Candida bombicola: Its Synthesis, Characterization, and its Application as a Food Emulsions. Foods, 11(4), 561.
Purwasena, I. A., Astuti, D. I., Syukron, M., Amaniyah, M., & Sugai, Y. (2019). Stability test of biosurfactant produced by Bacillus licheniformis DS1 using experimental design and its application for MEOR. Journal of Petroleum Science and Engineering, 183, 106383.
Rahman, P. K., Mayat, A., Harvey, J. G. H., Randhawa, K. S., Relph, L. E., & Armstrong, M. C. (2019). Biosurfactants and bioemulsifiers from marine algae. In The Role of Microalgae in Wastewater Treatment (pp. 169-188). Springer, Singapore. 10.1007/978-981-13-1586-2_13
Santiago, M. G., Lins, U. M. D. B. L., de Campos Takaki, G. M., da Costa Filho, L. O., & da Silva Andrade, R. F. (2021). Produção de biossurfactante por Mucor circinelloides UCP 0005 usando novo meio de cultura formulado com cascas de jatobá (Hymenaea courbaril L.) e milhocina. Brazilian Journal of Development, 7(5), 51292-51304.
Silva, A. C. S. D., Santos, P. N. D., Silva, T. A. L., Andrade, R. F. S., & Campos-Takaki, G. M. (2018). Biosurfactant production by fungi as a sustainable alternative. Arquivos do Instituto Biológico, 85.
Techaoei, S., Leelapornpisid, P., Santiarwarn, D., & Lumyong, S. (2007). Preliminary screening of biosurfactant-producing microorganisms isolated from hot spring and garages in Northern Thailand. Current Applied Science and Technology, 7(1-1), 38-43.
Uzoigwe, C., Burgess, J. G., Ennis, C. J., & Rahman, P. K. (2015). Bioemulsifiers are not biosurfactants and require different screening approaches. Frontiers in microbiology, 6, 245.
Varjani, S. J., & Upasani, V. N. (2017). Critical review on biosurfactant analysis, purification and characterization using rhamnolipid as a model biosurfactant. Bioresource technology, 232, 389-397.
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