Aproveitamento de glicerol residual como fonte de carbono para produção de ramnolipidios por linhagens de Pseudomonas aeruginosa

Abstract

Visando à otimização da produção de ramnolipídios, o uso de glicerol cru como fonte de carbono surge como uma estratégia tanto para o reduzir custo de produção como para aproveitar este resíduo da indústria do biodiesel. O gênero Pseudomonas tem sido um dos mais estudados no campo da produção de ramnolipídios, pois as moléculas produzidas por estes micro-organismos apresentam uma elevada atividade de superfície e o rendimento de produção é alto em relação a outros tensoativos. Portanto, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar a produção de ramnolipídios por linhagens de Pseudomonas aeruginosa (PAOI, LBI e LBI 2A1) usando glicerol bruto da indústria do biodiesel como fonte de carbono. Para isto comparou-se a produção de ramnolipídio utilizando três tipos diferentes de glicerol bruto. A influência de uma concentração menor (50g/L) foi avaliada utilizando as linhagens Pseudomonas aeruginosa LBI e Pseudomonas aeruginosa LBI 2A1, sendo que diferentes concentrações também foram avaliadas para a linhagem P. aeruginosa LBI. Também se comparou a síntese de ramnolipídio utilizando glicerol bruto tratado e glicerol bruto na concentração que favoreceu a maior produção por parte de Pseudomonas aeruginosa LBI. Além disso, a caracterização dos homólogos produzidos por P. aeruginosa LBI 2A1, a aplicação destes biossurfactantes na síntese de nanopartículas de prata e o controle de vetores de doenças tropicais foram analisados. O glicerol bruto é um substrato que pode ser utilizado como fonte de carbono para produção de ramnolipídios e sua concentração influencia no metabolismo das linhagens de P. aeruginosa estudadas. A linhagem que mostrou maior potencial de produção de ramnolipídios foi P. aeruginosa LBI 2A1, alcançando uma concentração de 2,55 g/L em 72 h com 50 g/L de glicerol bruto tratado, provavelmente devido à mutação randômica realizada em um trabalho anterior. De acordo com os resultados obtidos, fica evidente que a o excesso de sais e outros metabólitos interferentes têm uma influência negativa no metabolismo de P. aeruginosa LBI, pois a síntese de ramnolipídio foi superior utilizando glicerol bruto tratado como fonte de carbono (1,3 g/L de ramnolipídios) em comparação com o glicerol bruto (0,003 g/L de ramnolipídios). As propriedades físico-químicas do biossurfactante produzido por P. aeruginosa LBI 2A1, se veem afetadas por mudanças de pH e adição de álcool n-propil, a composição dos homólogos é influenciada pela fonte de carbono utilizada. Os ramnolipídios favorecem a síntese de nanopartículas de prata e definem a forma destas. Finalmente, este biotensoativos, apresentam atividade larvicida, repelente e inseticida e em emulsão com óleos essências têm uma ação sinérgica que pode ser aplicada em formulações novas para o controle de vetores de doenças tropicais.

Aiming at optimization of rhamnolipid production, the use of crude glycerol as a carbon source emerges as a strategy both for reducing production costs and make use of this residue of the biodiesel industry. The genera Pseudomonas is one of the most studied on the field of rhamnolipids production, because the molecules produced by these kind of microorganisms have a higher superficial activity and the production yield is higher when compared with other tenso-actives. Therefore, the principal aim of this study was to compare the rhamnolipids production by Pseudomonas aeruginosa strains (PAOI, LBI and LBI 2A1) using crude glycerol from biodiesel industry as a carbon source. Was compared the rhamnolipids synthesis using three different types of crude glycerol (70 g/L). The influence of a lower concentration (50 g/L) was tested using the strains P. aeruginosa LBI and P. aeruginosa LBI 2A1, whereas different concentrations of crude glycerol were evaluated for the P. aeruginosa LBI strain. It was also compared the rhamnolipids synthesis using a treated crude glycerol and a raw crude glycerol, using the concentration that favored the higher production by P. aeruginosa LBI. In addition, were characterized the homologs produced by P. aeruginosa LBI 2A1, the biotechnological application of these biosurfactants for silver nanoparticles synthesis and control of vectors of tropical diseases, were tested. Residual glycerol is a substrate that can be used as a carbon source for rhamnolipid production, and its concentration influences the metabolism of the P. aeruginosa strains used. Pseudomonas aeruginosa LBI 2A1 was the strain that showed a higher potential for rhamnolipids production (2,55 g/L) using 50 g/L of crude treated glycerol, probably due to the randomic mutation which has been performed in a previous study. According to the results obtained in this work, it becomes evident that the excess of salts and other interfering metabolites have a negative influence on P. aeruginosa LBI metabolism for rhamnolipids production, as was obtained a lower production using raw crude glycerol (0,003 g/L of rhamnolipids) than using treated glycerol (1,33 g/L). The physicochemical properties of the biosurfactant produced by P. aeruginosa LBI 2A1 are affected by alterations on the pH and the addition of n-propyl alcohol, the composition of the homologs can be influenced by the carbon source used. Rhamnolipids favor silver nanoparticles synthesis, acting as stabilizing agents and define their shapes and size. Finally, these tenso-actives, have larvicidal, mosquitocidal and repellent activities, and when mixed with clove oil they present a synergistic action which can be used in new formulations for the control of vectors of tropical diseases.