Screening of Exopolysaccharides and Polyhydroxyalkanoates producing bacteria isolated from SPUR of Estremadura

Marine environments represent a huge biodiversity due to their several different habitats, being abundant in unknowns’ microorganisms and a source of new biomolecules, namely exopolysaccharides (EPS) and polyhydroxyalkanoates (PHA), with unique physical characteristics with application in pharmaceutical industry, medical, cosmetics, food and in bioplastic production. EPS are biopolymers excreted by bacteria when exposed to extreme conditions. In contrast, PHA are biodegradable bioplastics accumulated by bacteria as carbon stock and/or energy, in conditions with limited growth and carbon source in excess. The objective of this work was evaluating the capacity of bacteria isolated from marine sediments collected off the Estremadura SPUR, Portugal, to produce biopolymers. These sediments were collected from deep-sea, in depths between 230-400 meters. In total, 67 strains were isolated and tested in 30 mL cultures with promising results, where all bacteria showed capacity to produce EPS and PHA. In consideration of growth and productivity, some bacteria were tested in 200mL. According to these results, bacteria that showed the most promising results in relation to growth (> 0.80 g/L), EPS production (> 0.28 g/L) and PHA accumulation (fluorescence when coloured with Nile Blue dye) were studied in biorreator. The pH was controlled (7), temperature (30ºC), aeration (1vvm) and pO2 (20%) over the assay. The best results were obtained by SPUR-41 with a production of 1.83 g/L of EPS and a specific growth rate of 0.25 h-1 when cultivated in medium containing 20 g/L of glucose, 4 g/L of yeast extract and 2 g/L of peptone in bioreactor. The composition of biopolymers and taxonomic characterization of bacteria were performed to improve the characterization of the full production process.Os ambientes marinhos apresentam uma grande biodiversidade devido aos seus diferentes habitats, sendo ricos em microrganismos desconhecidos e uma fonte de novas biomoléculas, nomeadamente biopolímeros, como exopolissacáridos (EPS) e polihidroxialcanoatos (PHA), com características físicas únicas para utilização na indústria farmacêutica, médica, cosmética, alimentar e na produção de bioplásticos. Os EPS são biopolímeros excretados pelas bactérias quando sujeitas a condições extremas. Por outro lado, os PHA são biopoliésteres biodegradáveis, acumulados pelas bactérias, como reservas de carbono e/ou energia, em condições de crescimento limitado e fonte de carbono em excesso. Este trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de bactérias isoladas a partir de sedimentos marinhos recolhidos de sedimentos marinhos do SPUR da Estremadura, Portugal, produzirem biopolímeros. Estes sedimentos foram extraídos do fundo do mar, a profundidades entre 300 e 400 metros. No total, 67 estirpes foram isoladas e testadas em culturas de 30mL com resultados promissores, sendo que todas as bactérias demonstraram capacidade para produzir EPS e PHA. Tendo em conta o crescimento e a produtividade, algumas estirpes foram testadas em 200mL. Com base nestes resultados, as bactérias que demonstraram resultados mais promissores relativamente ao crescimento (> 0.80 g/L), produção de EPS (> 0.28 g/L) e produção de PHA (fluorescências quando coradas com Azul do Nilo) foram estudadas em biorreator, tendo sido controlado o pH (7), T (30ºC), arejamento (1vvm) e o pO2 (20%) ao longo de todo o ensaio. Os melhores resultados foram obtidos pela estirpe SPUR-41 que obteve uma produção de 1.83 g/L de EPS e uma taxa especifica de crescimento de 0.25 h-1 quando cultivada em meio contendo 20 g/L de glucose, 4 g/L de extrato de levedura e 2 g/L de peptona em biorreator. A composição dos biopolímeros assim como a caracterização taxonómica das bactérias foi realizada de modo a aumentar a caracterização do processo global de produção