Obtenção e caracterização de biosurfactantes produzidos por microrganismos isolados de ambientes contaminados com petróleo para usos biotecnológicos

Abstract

A contaminação por hidrocarbonetos é uma questão importante para o equilíbrio dos ecossistemas e resulta em problemas ecológicos e sociais. Os derrames de petróleo, em particular, são uma das principais fontes de contaminação de ambientes marinhos com hidrocarbonetos. Neste contexto, várias estratégias de remediação de águas contaminadas por petróleo foram desenvolvidas sendo mais frequentes a remoção física e o uso de surfactantes. Os surfactantes químicos são moléculas anfifílicas que apresentam capacidade emulsificante que reduzem a tensão superficial entre dois fluidos de diferentes polaridades. No entanto, estes compostos não são biodegradáveis e podem ser tóxicos para o meio ambiente. Uma alternativa é o uso de biossurfactantes, que são compostos sintetizados por microrganismos como subprodutos metabólicos. Os biossurfactantes apresentam vantagens quando comparados aos surfactantes tradicionais, principalmente a baixa toxicidade e a excelente biodegradabilidade. Podem ser obtidos por fermentação usando substratos de baixo custo, como açúcares e óleo vegetal como fontes de carbono. Nesse trabalho foi realizado um estudo para a identificação e a caracterização de biossurfactantes pela triagem de microrganismos isolados de ambientes contaminados com petróleo. Cinco entre 200 isolados testados foram positivos para os testes de colapso da gota, espalhamento de óleo, ensaios de emulsificação e diminuição significativa da tensão superficial abaixo de 30 mN/m. Os biossurfactantes produzidos por esses microrganismos foram caracterizados e sua identificação revelou que são bactérias do gênero Bacillus. Os biossurfactantes produzidos foram quimicamente caracterizados por análise por UHPLC-HRMS, indicando a produção de homólogos de surfactinas, destacando uma nova classe dessas moléculas. Cabe salientar que a bactéria Bacillus amyloliquefaciens MO4B se destacou por ser um produtor de biossurfactantes muito promissor para a reparação de danos ambientais causados por derramamentos de petróleo, através de processos de biorremediação e lavagem do solo, mesmo quando as amostras foram submetidas a alterações de pH ou expostos a elevadas temperaturas.

Oil pollution is an important issue for marine and terrestrial ecosystems and is responsible for major ecological and social problems. Oil spills, in particular, are a major source of contamination of marine environments with hydrocarbons. In this context, several strategies to clean water contaminated by oil were developed and the two most recent ones are the physical removal and the use of surfactants. Surfactants are amphiphilic molecules that have an emulsifying capacity and are capable of reducing the surface tension between two fluids of different polarities. However, these compounds are not biodegradable and may be toxic to the environment. An alternative is the use of biosurfactants, which are compounds synthesized by microorganisms as metabolic byproducts. Biosurfactants have a number of advantages when compared to surfactants, mainly low toxicity and excellent biodegradability. In addition, they can be fermented using low cost substrates such as sugars and vegetable oil as carbon sources. In this work, a study was carried out to identify and characterize biosurfactants through the screening of microorganisms isolated from environments contaminated with petroleum. Five out of 200 tested positive in drop collapse test, oil spreading, emulsification and reduction of surface tension below 30 mN/m assays. The biosurfactants produced were further investigated and have been identified as being related to the Bacillus genus. Additionally, the biosurfactants produced were chemically characterized via UHPLC-HRMS experiments, indicating the production of surfactin homologues, including a new class of these molecules. Worth pointing out is that Bacillus amyloliquefaciens MO4B has shownto be a very promising biosurfactant producer, potentially useful for the repair of environmental damage caused by oil spills, through bioremediation and soil washing processes, even when the samples were submitted to pH changes or exposed to high temperatures.