Produção, caracterização parcial e aplicação ambiental de ramnolipídios de Pseudomonas aeruginosa isolada de resíduos de pescado

Abstract

Os biossurfactantes compreendem uma classe importante de compostos anfipáticos de origem microbiana. A bactéria gram negativa Pseudomonas aeruginosa é conhecida por sua habilidade de produzir biossurfactante do tipo ramnolipídio a partir de diversas fontes de carbono. A investigação da produção por novas linhagens pode resultar em processos mais eficientes, maiores rendimentos e biossurfactantes com características distintas, sendo aplicados em várias indústrias, tais como as indústrias farmacêutica, de cosméticos, de petróleo e de alimentos. Por outro lado, com o maior consumo de petróleo e derivados, cresceu a exposição de ambientes a possíveis acidentes relacionados à produção, transporte, carga e descarga desses materiais, sendo cada vez mais necessário buscarem-se alternativas tecnológicas para a recuperação desses ambientes. A biorremediação pode ser definida como o uso das potencialidades dos microrganismos em degradar compostos poluentes, reduzindo o grau de contaminação ou mesmo descontaminando ambientes degradados. Entre as técnicas disponíveis, a bioestimulação é uma das mais usadas, em que a microbiota nativa é estimulada pela adição de nutrientes e coadjuvantes como os biossurfactantes. Este trabalho teve como objetivo estudar a produção de ramnolipídios de Pseudomonas aeruginosa isolada de resíduos de pescado capturado no extremo sul do Brasil, utilizando diversas fontes de carbono (óleo de soja, borra de óleo de soja, óleo de pescado, glicerol e glicose) e fontes de nitrogênio (nitrato de sódio, nitrato de amônio, uréia e sulfato de amônio), bem como diferentes relações C/N. O biossurfactante foi caracterizado quanto à influência de fatores físicoquímicos na formação de emulsões. A degradação de petróleo em solo retirado de local próximo a um oleoduto, por técnicas de bioestimulação, com e sem a utilização do biossurfactante, também foi estudada. Os cultivos microbianos foram realizados em triplicata, sendo conduzidos em incubadora rotatória a 30°C e 180rpm, por um período de 96 horas. Pelo teste de Tukey, a 95% de confiança, o óleo de soja (40g/L) e o nitrato de sódio (8g/L) foram as melhores fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, obtendose, com uma relação C/N 22, 0,94g/L de ramnose e índice de emulsificação de 62,1%. Com uma relação C/N 100 foram produzidos 1,42g/L de ramnose e índice de emulsificação de 60,7%, indicando que a produção é favorecida em condição nitrogêniolimitante. A formação de emulsões estáveis foi melhor em concentrações salinas menores que 0,5%, pH na faixa de 6-9 e temperaturas na faixa de 35-40°C, mantendo cerca de 80% de sua atividade original para salinidade de até 3% e 120 min de exposição a 100°C. Quanto à biorremediação, os melhores resultados foram obtidos nos tratamentos com adição de nutrientes e adição de nutrientes mais biossurfactante, com 90,4% e 80,9% de remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo, respectivamente, demonstrando efetiva melhoria em relação ao controle (42,2%), havendo uma clara relação entre a dinâmica da microbiota local e a biodegradação.

Biosurfactants consist of an important class of amphipathic compounds of microbial origin. The Gram-negative bacteria Pseudomonas aeruginosa is known for its ability to produce rhamnolipid-type biosurfactant from diverse carbon sources. The investigation of the production by new strains can result in more efficient processes, greater yields and biosurfactants with distinct characteristics, being applied in various industries, such as pharmaceuticals, cosmetics, oils and foods. On the other hand, with the huge consumption of petroleum and its derivatives, the exposure of environments to possible accidents related to the production, transport, loading and unloading of these materials has increased, making it necessary to search for technological alternatives to restore of these environments. Bioremediation can be defined as the use of the potential of microrganisms in degrading pollutant compounds, reducing the degree of their contamination or decontaminating degraded environments. Among the available techniques, biostimulation is one of most commonly used, where native microbiota is stimulated by the addition of nutrients and amendments as surfactants. This work had as its objective to study the production of biosurfactant from a strain of Pseudomonas aeruginosa isolated from fish samples captured in the extreme south region of Brazil, using diverse carbon sources (soybean oil, soybean oil soapstock, fish oil and glycerol) and nitrogen sources (sodium nitrate, ammonium nitrate, urea and ammonium sulphate), as well as different C/N ratios. The biosurfactant was characterized taking into account the influence of physio-chemical factors in emulsion formation. The degradation of oil from the soil removed from a place next to a pipe-line in the region by different biostimulation techniques, with and without the use of the biosurfactant, also was studied. The microbial culture assays, carried out in triplicate, were conducted in a rotary shaker at 30°C and 180rpm, for a period of 96 hours, and the results analyzed by the Tukey test. The soybean oil (40g/L) and the sodium nitrate (8g/L) were the best sources of carbon and nitrogen, respectively, obtaining with a C/N 22, 0.94 g/L of rhamnose and an emulsification index of 62.1%. With a C/N ratio 100, 1.42 g/L of rhamnose and an emulsification index of 60.7% were produced, indicating that the production is favored in a nitrogen-limiting condition. The formation of stable emulsions was better in saline concentrations less than 0.5%, pH in the range of 6-9 and temperatures in the range of 35-40°C, maintaining about 80% of its original activity for salinity up to 3% and 120 min of exposure at 100°C. For bioremediation, the best results were obtained in the treatments with addition of nutrients and addition of nutrients with more biosurfactant, with 90.4% and 80.9% of TPH removal, respectively, demonstrating effective improvement in relation to the control (42.2%), having a clear relation between the dynamics of local microbiota and the biodegradation.