Assessing the potential of bacteria to degrade petroleum and produce biosurfactants

MACIEL, Inês Maria Cals Theophilo. Avaliação do potencial de bactérias para degradar derivados do petróleo e produzir biossurfactantes. 2003. 40 p. Dissertação (Mestrado em Ciências Marinhas Tropicais) - Universidade Federal do Ceará, Instituto de Ciências do Mar, Fortaleza, 2009.The present work describes the results of the evaluation of two bacteria strains isolated from the oil polluted effluent, to degrade petroleum derivatives and to produce biosurfactants. Morphologic, cultural, biochemical and physiologic studies showed that these bacteria, previously denominated strain 03 and strain 04, could be identified as Acinetobacter spp. and Bacillus spp., respectively. The biodegradation potential of these bacteria was evaluated by cultivating them in mineral broth, containing, glycerol, gasoline, kerosene or diesel as the only source of carbon and energy. Both bacteria degraded glycerol, gasoline, kerosene and diesel and produced biosurfactants. In general, the bacteria showed better performances at glycerol presence, as confirmed by the measures of cellular density and emulsificant activity, while the diesel was the worst substrate to both bacteria. The biosurfactant production was evaluated by measuring bacteria capacity for emulsificating kerosene. The results showed an emulsification of 50% for the biosurfactants produced from glycerol by the bacteria. Bacillus spp., practically, did not grow and did not produce biosurfactant when cultivated in medium with diesel, surviving, however, in the spore form. The supplementation of that culture with 0.04 % of yeast extract, however, stimulated the growth and biosurfactants production, reaching 95% of emulsification. The results of the analyses of the biosurfactants extracted from the cultures with glycerol, by infrared spectroscopy and carbohydrate and protein analyses, suggest the classes of the liposaccharides and polypeptides for the biosurfactants produced by the bacteria Acinetobacter spp. and Bacillus spp., respectively. These bacteria were shown to be susceptible to heat, being destroyed at the temperature of 46 ºC, at 1,0 mg/L of sodium hypochloride and pH below 5.0. On the other hand, they resisted to 5% NaCl, a desirable characteristic for use in marine bioremediation programs.O presente trabalho descreve os resultados da avaliação de duas cepas de bactérias isoladas a partir de um efluente contaminado com óleo, para degradar derivados do petróleo e produzir biossurfactantes. Através de estudos de suas características morfológicas, culturais, bioquímicas e fisiológicas, as bactérias selecionadas, nomeadas preliminarmente cepa 03 e cepa 04, foram identificadas como Acinetobacter spp. e Bacillus spp., respectivamente. A capacidade biodegradativa dessas bactérias foi avaliada cultivando-as em meio mineral mínimo, contendo, sempre, um dos hidrocarbonetos a serem testados, como única fonte de carbono e energia. As duas bactérias degradaram o glicerol, a gasolina, o querosene e o diesel e, produziram biossurfactantes. De maneira geral, as bactérias mostraram melhor desempenho na presença de glicerol, como confirmado pelas medidas de densidade celular e atividade emulsificante, enquanto o diesel foi o pior substrato para ambas as bactérias. A produção de biossurfactante foi avaliada medindo-se a sua capacidade para emulsificar o querosene. Através dessa técnica, encontrou-se um porcentual de 50% de emulsificação para os biossurfactantes produzidos pelas duas bactérias a partir de glicerol. O Bacillus spp., praticamente, não cresceu e não produziu biossurfactante quando cultivado em meio com diesel, sobrevivendo, contudo, na forma de esporos. A suplementação dessa cultura com extrato de levedura 0,04%, entretanto, promoveu a estimulação do crescimento e da produção de biossurfactantes, atingindo um percentual de 95% de emulsificação. Os resultados das análises dos biossurfactantes extraídos a partir das culturas com glicerol, por espectroscopia infravermelha e análises de carboidratos e proteínas, sugerem as classes dos lipossacarídios e polipeptídios, para os biossurfactantes produzidos pelas bactérias Acinetobacter spp. e Bacillus spp., respectivamente. As duas bactérias se mostraram suscetíveis ao calor, sendo destruídas à temperatura de 46 ºC, 1 ppm de hipoclorito de sódio e pH abaixo de 5,0. Por outro lado, resistiram a 5% de NaCl, uma característica desejável para utilização dessas cepas em situações de biorremediação de ambientes marinhos contaminados com óleo