Bactérias produtoras de biossurfactante isoladas de reservatório de petróleo brasileiro: condições de crescimento, produção e propriedades tensoativas do biossurfactante produzido pela linhagem Ar35D5

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Ferreira, Jakeline de Freitas
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bacillus alveayuensis; Lipopeptídeos; Lipopeptides; MEOR
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-18102024-093204/

Biossurfactantes são compostos tensoativos produzidos por microrganismos, como bactérias, leveduras e fungos. Devido à sua natureza anfipática, essas moléculas se distribuem em interfaces, reduzindo a tensão superficial e interfacial entre diferentes fases, como sólida, líquida e gasosa. Além disso, possuem alta capacidade emulsificante, facilitando a formação e a estabilidade de emulsões. Biossurfactantes apresentam diversas vantagens em relação aos surfactantes sintéticos; são biodegradáveis, têm baixa toxicidade, toleram extremos de temperatura, pH e salinidade, elevada diversidade estrutural e podem ser produzidos a partir de recursos renováveis. Na indústria petrolífera, os biossurfactantes são usados em formulações de óleos lubrificantes, biorremediação, remoção e mobilização de resíduos de óleo de estocagem e processos de recuperação avançada de petróleo por microrganismos (MEOR). Estudos sobre linhagens bacterianas autóctones de reservatórios petrolíferos e produtoras de biossurfactantes são essenciais para otimizar a eficácia e desenvolver as aplicações de processos de MEOR. Nesse contexto, 15 linhagens bacterianas isoladas de rochas e óleo de um reservatório offshore localizado na Bacia de Campos (RJ) foram avaliadas quanto à produção de biossurfactante, para investigar seu potencial de aplicação na indústria do petróleo e biotecnológica. Uma das linhagens avaliadas, Ar35D5, que se destacou pelo desempenho com relação ao crescimento e ao índice de emulsificação, foi selecionada para essa investigação. Os ensaios realizados com Ar35D5 incluíram: identificação e caracterização morfológica, fenotípica e genotípica; otimização das condições de cultivo em meio LB modificado, analisando os parâmetros de agitação, temperatura e salinidade, e em Meio Mineral(MM) sob diferentes fontes combinadas de carbono (glicose, melaço, glicerina e sacarose) e nitrogênio (NaNO3, NH4NO3 e ureia) e a relação C/N; avaliação da capacidade emulsificante do biossurfactante bruto sobre diferentes substratos hidrofóbicos; caracterização química do biossurfactante (análises de proteínas, perfil dos ácidos graxos e espectrometria por Maldi- TOF); investigação da estabilidade das propriedades tensoativas do biossurfactante bruto sob variações de pH, temperatura e salinidade; determinação das propriedades tensoativas do biossurfactante semipurificado (tensão superficial e interfacial, concentração micelar crítica, capacidade de inversão de molhabilidade), e outras potenciais aplicações, como atividade hemolítica e antimicrobiana. O sequenciamento do gene 16S rRNA mostrou que a linhagem Ar35D5 possui 100% de identidade com a espécie Bacillus alveayuensis, uma bactéria termohalofílica. Ar35D5 é um bastonete Gram-positivo, forma endósporos, não possui cápsula, flagelo e lipase. O melhor desempenho na produção de BS-Bruto, em meio LB modificado, foi alcançado sob condições de aerobiose, sem agitação, salinidade de 35g/L de NaCl e temperatura de 55°C. O BS-Bruto apresentou índices médios de E24 de 67,3±3,0%, DO de 2,20(±0,04) e TS de 48,2(±0,06) mN/m, no tempo de 120h. Além disso, o BS-Bruto demonstrou eficácia na emulsificação de compostos hidrofóbicos testados, registrando os maiores valores para azeite de oliva (92,6±1,7%), dicloroetano (72,3±2,5%), tolueno (68,5±2,5%), diclorometano (62,6±2,2%) e querosene (62,1±1,1%). No cultivo em MM, as fontes combinadas de sacarose e ureia na razão C/N de 2, otimizaram a produção de BS-Bruto registrando E24 de 67±2,4%, DO de 0,419(±0,01), massa seca de 164 mg/L e TS de 38,5(±0,2) mN/m. O BS-Bruto mostrou alta estabilidade emulsificante em intervalos amplos de pH (2-12), temperatura (-18 a 121°C) e salinidade (0 a 21% de NaCl). A caracterização química do BS semipurificado (BS-Semi60%) mostrou que Ar35D5 produz uma mistura de ácidos graxos de 8-20 átomos de carbono, com predominância de C16 e C18, e uma composição proteica de 7%. Análises espectrométricas identificaram que o BS-Semi60% produz uma variedade de lipopeptídeos, incluindo isoformas das famílias iturinas e surfactinas. O BS-Semi60%, em solução de 0,1%, registrou E24 de 58,9%, CMC de 62 mg/L, capacidade de reduzir a TS (água) para 39,4 ±0,3mN/m e TI (água/nhexadecano) para 10,6 ±0,2mN/m. O tensoativo também foi capaz de alterar a molhabilidade de carbonato tratado com óleo, tornando-o molhável por água, e superou o desempenho do surfactante químico Tergitol a 0,01%. O BS-Semi60% apresentou atividade hemolítica de 60% em eritrócitos humanos a 1.000 mg/L, mantendo-se abaixo de 12% em concentrações até 500 mg/L. Além disso, exibiu atividade antifúngica, na CIM de 62 g/L, contra o fitopatógeno de frutas de pós-colheitas Penicillium digitatum. Estas características, aliadas às suas propriedades emulsificantes, destacam o biossurfactante produzido pela linhagem AR35D5 como um agente promissor para uso em recuperação avançada de petróleo (MEOR) e outras aplicações biotecnológicas.