Produção ecológica de biossurfactante termoestável, halotolerante e ampla faixa de pH por Issatchenkia orientalis UCP 1603
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i10.32851Palavras-chave:
Issatchenkia orientalis; Surfactante microbiano; Substratos renováveis; Estabilidade térmica; Tolerância à salinidade elevada.Resumo
Os surfactantes microbianos são moléculas anfifílicas com perspectivas industriais atraentes devido às suas vantagens em relação aos surfactantes químicos comumente comercializados, como baixa toxicidade, elevada biocompatibilidade e biodegradabilidade, e eficiência em condições extremas. No entanto, a produção em larga escala de biossurfactantes ainda se torna pouco competitiva devido aos baixos rendimentos e custos onerosos, considerando o uso de substratos renováveis como uma estratégia viável. Neste sentido, o presente estudo teve como objetivo investigar a produção sustentável de biossurfactante pela levedura Issatchenkia orientalis UCP 1603 em 2 L de meio a base de sais suplementado com manipueira 7,5%, milhocina 5% e óleo de soja pós-fritura 1%. A fermentação foi conduzida em frascos de Fernbach de 2,8 L por 72 h, a 28°C e 150 rpm, verificando-se a redução da tensão superficial a 30,1 mN/m. O maior rendimento do biossurfactante produzido (4,02 g/L) foi constatado após extração com etanol 70% (2:1, v/v) e o biossurfactante isolado diminuiu a tensão superficial do meio a 28,7 mN/m, a tensão interfacial frente a n-hexadecano a 16,6 mN/m e possui CMC de 800 mg/L. O biocomposto mostrou natureza aniônica e polimérica, e não apresentou toxicidade frente a sementes de repolho (Brassica oleracea var. capitata). A estabilidade na faixa de pH 4-10, salinidade 5-25% e temperatura 5-100°C, evidenciaram um biossurfactante altamente estável, com potencial promissor de aplicação em diversas atividades industriais ou processos ambientais em condições adversas.
Referências
Araújo, H. W., Andrade, R. F., Montero-Rodríguez, D., Rubio-Ribeaux, D., Alves da Silva, C. A., & Campos-Takaki, G. M. (2019). Sustainable biosurfactant produced by Serratia marcescens UCP 1549 and its suitability for agricultural and marine bioremediation applications. Microbial Cell Factories, 18(1), 1-13.
Batista, R. M., Rufino, R. D., Luna, J. M., de Souza, J. E. G., & Sarubbo, L. A. (2010). Effect of medium components on the production of a biosurfactant from Candida tropicalis applied to the removal of hydrophobic contaminants in soil. Water Environment Research, 82(5), 418-425.
Campos, J. M., Stamford, T. L. M., & Sarubbo, L. A. (2019). Characterization and application of a biosurfactant isolated from Candida utilis in salad dressings. Biodegradation, 30(4), 313-324.
Cardoso, S., Dantas, R., Costa, C., Campos, E., & Tambourgi, E. (2020). Evaluation of the medium fermentative parameters for the production of biosurfactant using the Candida gloebosa. Chemical Engineering Transactions, 79, 475-480.
Csutak, O., Stoica, I., & Vassu, T. (2012). Evaluation of production, stability and activity of biosurfactants from yeasts with application in bioremediation of oil-polluted environment. Rev Chim, 63(10), 973-7.
Douglass, A. P., Offei, B., Braun-Galleani, S., Coughlan, A. Y., Martos, A. A., Ortiz-Merino, R. A., & Wolfe, K. H. (2018). Population genomics shows no distinction between pathogenic Candida krusei and environmental Pichia kudriavzevii: one species, four names. PLoS pathogens, 14(7), e1007138. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007138
Durval, I., Rufino, R., & Sarubbo, L. (2021). Biosurfactant as an Environmental Remediation Agent: Toxicity, Formulation, and Application in the Removal of Petroderivate in Sand and Rock Walls. Biointerface Res. Appl. Chem, 12, 34-48.
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.
Ferreira, I. N. S., Rodríguez, D. M., Campos-Takaki, G. M., & da Silva Andrade, R. F. (2020). Biosurfactant and bioemulsifier as promising molecules produced by Mucor hiemalis isolated from Caatinga soil. Electronic Journal of Biotechnology, 47, 51-58.
Fonseca, T. C. de S., Souza, A. F., Santos, P. N., Silva, P. H., Rodriguez, D. M., Costa, L. O., & Campos-Takaki, G. M. Sustainable production of biosurfactant by Issatchenkia orientalis UCP 1603 using renewable substrates. Research, Society and Development, 11(4), e16111427174, 2022. https://doi.org/10.33448/rsd-v11i4.27174
Freitas, E. L., et al. Avaliação do fungo Penicillium sclerotiorum UCP 1040 na produção de biossurfactante utilizando óleo pós-fritura e milhocina. Research, Society and Development, 11(5), e0411527502-e0411527502, 2022.
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.
Haddad, N. I., Wang, J., & Mu, B. (2009). Identification of a biosurfactant producing strain: Bacillus subtilis HOB2. Protein and Peptide letters, 16(1), 7-13.
Jain, R. M., Mody, K., Mishra, A., & Jha, B. (2012). Isolation and structural characterization of biosurfactant produced by an alkaliphilic bacterium Cronobacter sakazakii isolated from oil contaminated wastewater. Carbohydrate Polymers, 87(3), 2320-2326.
Kashif, A., Rehman, R., Fuwad, A., Shahid, M. K., Dayarathne, H. N. P., Jamal, A., Aftab, M. N., Mainali, B., & Choi, Y. Current advances in the classification, production, properties and applications of microbial biosurfactants – A critical review. Advances in Colloid and Interface Science, 306(1), 102718, 2022. https://doi.org/10.1016/j.cis.2022.102718
Katemai, W., Maneerat, S., Kawai, F., Kanzaki, H., & Nitoda, T. (2008). Purification and characterization of a biosurfactant produced by Issatchenkia orientalis SR4. The Journal of General and Applied Microbiology, 54(1), 79-82. https://doi.org/10.2323/jgam.54.79
Kusuma, S. H., Meitha, K., & Suhandono, S. (2021). Characterization of di-rhamnolipid biosurfactant in recombinant Escherichia coli. In Key Engineering Materials (Vol. 874, pp. 107-114). Trans Tech Publications Ltd.
Kuyukina, M. S., Ivshina, I. B., Philp, J. C., Christofi, N., Dunbar, S. A., & Ritchkova, M. A. (2001). Recovery of Rhodococcus biosurfactants using methyl tertiary-butyl ether extraction. Journal of Microbiolology Methods, 46,109-120. https://doi:10.1016/s0167-7012(01)00259-7
Liang, T. W., Wu, C. C., Cheng, W. T., Chen, Y. C., Wang, C. L., Wang, I. L., & Wang, S. L. (2014). Exopolysaccharides and antimicrobial biosurfactants produced by Paenibacillus macerans TKU029. Applied biochemistry and biotechnology, 172(2), 933-950.
Lima, R. A., Andrade, R. F., Rodríguez, D. M., Araújo, H. W., Santos, V. P., & Campos-Takaki, G. M. (2017). Production and characterization of biosurfactant isolated from Candida glabrata using renewable substrates. African Journal of Microbiology Research, 11(6), 237-244.
Lira, I. C. A. S., da Silva Santos, E. M., Guerra, J. M. C., Meira, H. M., Sarubbo, L. A., & de Luna, J. M. (2022). Microbial Biosurfactant: Production, Characterization and Application as a Food Emulsions. Research, Society and Development, 11(5), e44111528339-e44111528339.
Lira, I. R. A. S., Santos, E. M. D. S., Filho, A. A. S., Farias, C. B. B., Guerra, J. M. C., Sarubbo, L. A., & de Luna, J. M. (2020). Biosurfactant production from Candida guilliermondii and evaluation of its toxicity. Chemical Engineering, 79.
Luna, J. M., Rufino, R. D., Jara, A. M. A., Brasileiro, P. P., & Sarubbo, L. A. (2015). Environmental applications of the biosurfactant produced by Candida sphaerica cultivated in low-cost substrates. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 480, 413-418.
Luna, J. M., Rufino, R. D., Sarubbo, L. A., & Campos-Takaki, G. M. (2013). Characterisation, surface properties and biological activity of a biosurfactant produced from industrial waste by Candida sphaerica UCP0995 for application in the petroleum industry. Colloids and surfaces B: Biointerfaces, 102, 202-209.
Mendonça, R. S., Sá, A. V. P., Rosendo, L. A., dos Santos, R. A., do Amaral Marques, N. S. A., Souza, A. F., & de Campos Takaki, G. M. (2021). Produção de biossurfactante e lipídeos por uma nova cepa de Absidia cylindrospora UCP 1301 isolada do solo da Caatinga usando subprodutos agroindustriais de baixo custo. Brazilian Journal of Development, 7(1), 8300-8313.
Mohanty, S. S., Koul, Y., Varjani, S., Pandey, A., Ngo, H. H., Chang, J. S., & Bui, X. T. (2021). A critical review on various feedstocks as sustainable substrates for biosurfactants production: a way towards cleaner production. Microbial cell factories, 20(1), 1-13.
Montero-Rodríguez, D., de Souza Mendonça, R., de Souza, A. F., da Silva Ferreira, I. N., Andrade, R. F. S., & Campos-Takaki, G. M. (2022). Solid-state fermentation for low-cost production of biosurfactant by promising Mucor hiemalis UCP 1309. Research, Society and Development, 11(6), e25211628817-e25211628817.
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.
Pinto, M. I., Ribeiro, B., Guerra, J. M. C., Rufino, R., Sarubbo, L., & Luna, J. (2018). Production in bioreactor, toxicity and stability of a low-cost biosurfactant. Chemical Engineering Transactions, 64, 595-600.
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.
Ribeiro, B. G., dos Santosb, M. M., da Silvac, I. A., Meirad, H. M., de Oliveirad, A. M., Guerrab, J. M., & Sarubbod, L. A. (2020). Study of the biosurfactant production by Saccharomyces cerevisiae URM 6670 using agroindustrial waste. Chem Eng.
Rocha e Silva, F. C. P., Rocha e Silva, N. M. P., Luna, J. M., Rufino, R. D., Santos, V. A., & Sarubbo, L. A. (2018). Dissolved air flotation combined to biosurfactants: A clean and efficient alternative to treat industrial oily water. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 17(4), 591-602.
Rubio-Ribeaux, D., De Oliveira, C. V. J., Marinho, J. D. S., Lins, U. D. B. L., Do Nascimento, I. D. F., Barreto, G. C., & Campos-Takaki, G. (2020). Innovative production of biosurfactant by Candida tropicalis UCP 1613 through solid-state fermentation. Chemical Engineering Transactions, 79, 361-366.
Rubio-Ribeaux, D., Andrade, R. F. S., Silva, G. S., Rodrigo, A. D. H., Milagre, A. P., Nunes, P., & Campos-Takaki, G. M. (2017). Promising biosurfactant produced by a new Candida tropicalis UCP 1613 strain using substrates from renewable resources. African Journal of Microbiology Research, 11(23), 981-991.
Santos, D. K. F., Rufino, R. D., Luna, J. M., Santos, V. A., & Sarubbo, L. A. (2016). Biosurfactants: multifunctional biomolecules of the 21st century. International journal of molecular sciences, 17(3), 401.
Sarubbo, L. A., Farias, C. B., & Campos-Takaki, G. M. (2007). Co-utilization of canola oil and glucose on the production of a surfactant by Candida lipolytica. Current Microbiology, 54(1), 68-73.
Sarubbo, L. A., Maria da Gloria, C. S., Durval, I. J. B., Bezerra, K. G. O., Ribeiro, B. G., Silva, I. A., & Banat, I. M. (2022). Biosurfactants: Production, properties, applications, trends, and general perspectives. Biochemical Engineering Journal, 108377.
Singh, A. K., & Sharma, P. (2020). Disinfectant-like activity of lipopeptide biosurfactant produced by Bacillus tequilensis strain SDS21. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 185, 110514.
Tiquia, S. M., Tam, N. F. Y., & Hodgkiss, I. J. (1996). Effects of composting on phytotoxicity of spent pig-manure sawdust litter. Environmental pollution, 93(3), 249-256.
Zwirzitz, A., Alteio, L., Sulzenbacher, D., Atanasoff, M., & Selg, M. (2021). Ethanol production from wheat straw hydrolysate by Issatchenkia orientalis isolated from waste cooking oil. Journal of Fungi, 7(2), 121. https://doi.org/10.3390/jof7020121
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