Ramnolipídeos produzidos por Pseudomonas aeruginosa UFPEDA 614 : Estudos de produção e de variação da composição de homólogos

Abstract

Neste trabalho foram testados diferentes tipos e concentrações de fontes de nitrogênio e diferentes concentrações de inóculo e glicerol, visando otimizar a produção de ramnolipídeos por Pseudomonas aeruginosa UFPEDA 614, que atingiu 15,9 g/L, baseado em dosagens de ramnose e o uso de um fator de correção de 3,2, após sete dias de cultivo, utilizando nitrato de sódio como fonte de nitrogênio (5 g/L) e glicerol como fonte de carbono (40 g/L). A metodologia utilizada nas análises estruturais (espectrometria de massa com ionização por eletrospray, ESI-MS) permitiu a detecção de 6 principais homólogos, 3 dirramnolipídeos e 3 monorramnolipídeos, sendo os mais abundantes Rha2-C10-C10 e Rha- C10-C10. A proporção destes homólogos variou em diferentes tempos de cultivo analisados (1 a 9 dias), revelando uma predominância de monorramnolipídeos nos primeiros dois dias de cultivo. A análise das propriedades físico-químicas da mistura de homólogos produzidas em diferentes tempos de cultivo mostrou que a concentração micelar crítica (CMC) variou de 15,6 mg/L, para o primeiro dia de fermentação, a 31,2 mg/L para períodos maiores de cultivo analisados, valores que se situam entre os melhores resultados de CMC reportados na literatura para ramnolipídeos. Entretanto, nas determinações de índice de emulsificação (E24), os melhores resultados (79, 59 e 72%, frente a gasolina diesel e querosene, respectivamente) foram encontrados para as amostras provenientes dos tempos de cultivo de 9 dias, que apresentou valores de CMC maiores. A análise comparativa da variação da proporção dos homólogos e das propriedades físico-químicas apresentadas pela mistura de ramnolipídeos permitiu concluir que esta variação influencia diretamente nas propriedades físico-químicas, pois a presença de uma maior proporção de homólogos de monorramnolipídeos diminui a CMC, enquanto que o aumento de proporção de dirramnolipídeos aumenta os valores deste parâmetro. Porém, nas análises de E24, a presença dos monorramnolipídeos em maior quantidade prejudicou a estabilização das emulsões formadas.

The aim of the current work was to optimize the production of rhamnolipids by Pseudomonas aeruginosa UFPEDA 614. Tests were done with several different nitrogen sources at different concentrations, several different inoculum concentrations and several different glycerol concentrations. The best production level was 15,9 g/L, based on measurement of the amount of rhamnose and a correction factor of 3.2, after 7 days of culture, using 5 g/L sodium nitrate as the nitrogen source and 40 g/L glycerol as the carbon source. Structural analyses were undertaken, using mass spectrometry with electrospray ionization (ESI-MS). Six main homologues were detected, including three dirhamnolipids and three monorhamnolipids, with the most abundant homologues being Rha2-C10-C10 and Rha-C10-C10. The proportions of the various homologues varied during the 9-day cultivation, with monorhamnolipids predominating over the first two days. The physicochemical properties of the homologue mixture produced also varied with cultivation time: The critical micellar concentration (CMC) was 15.6 mg/L on the first day of culture, but rose to 31.2 mg/L for later samples. These CMC values are amongst the best reported in the literature for rhamnolipids. The best values of the emulsification index after 24 h (E24) were obtained using rhamnolipid samples extracted from a 9-day culture, with E24 values of 79, 59 and 72% against gasoline, diesel and kerosene, respectively. It was concluded that a higher proportion of monorhamnolipids in the sample decreases the CMC while a higher proportion of dirhamnolipids increases it. On the other hand, the presence of high concentrations of monorhamnolipids leads to unstable emulsions.