Cientistas exploram cepa bacteriana em resíduos de poda para bioprodutos sustentáveis

Resumo

Pesquisadores identificaram uma cepa bacteriana, Rhodococcus sp. 24CO, em resíduos de poda de oliveiras que produz lipídios neutros de forma eficiente, particularmente triacilgliceróis, com potenciais aplicações em biotecnologia. A cepa demonstra a capacidade de converter diversas fontes de carbono em produtos de alto valor, como biocombustíveis, detergentes, cosméticos e componentes farmacêuticos, oferecendo uma solução sustentável para o aproveitamento de resíduos de oliveiras e potencialmente reduzindo o impacto ambiental.

Pesquisadores da Argentina e da Espanha demonstraram o potencial de uma cepa bacteriana presente em resíduos de poda de oliveira para aplicações biotecnológicas. 

O método da estudo, publicado em Fermentação, baseia-se na pesquisa apresentada em 2022 no XVII Congresso Argentino de Microbiologia Geral.

A cepa em questão, Rhodococcus sp. 24CO, converte eficientemente várias fontes de carbono em lipídios neutros, especialmente triacilgliceróis, acumulando até 47% de sua biomassa como lipídio alimentar. 

A síntese microbiana de triacilgliceróis recebeu atenção significativa recentemente devido ao seu potencial para produzir produtos de alto valor a partir de materiais residuais. Esses produtos incluem biocombustíveis, detergentes, fertilizantes, cosméticos e componentes farmacêuticos.

Rhodococcus sp. 24CO, foi isolado das folhas de cultivares de Frantoio na costa leste da Patagônia meridional. Muitos Rodococo As espécies são conhecidas por sua capacidade de mitigar poluição persistente e perigosa, como pesticidas, herbicidas e material radioativo, bem como por sua capacidade de converter substrato barato em compostos mais valiosos.

Para avaliar as propriedades e capacidades da cepa, os pesquisadores a submeteram a vários testes.

Quando cultivado, o 24CO pôde crescer em quatro das 50 fontes de carbono testadas, incluindo frutose, manitol, sorbitol e arabitol. As duas primeiras, naturalmente presentes nas folhas de oliveira, levaram a acúmulos de triacilglicerol de até 47% e 28% do peso seco celular, respectivamente.

Alta produção de lipídios neutros a partir do manitol também ocorreu em nitrogênio, o que os autores acreditam ser um comportamento não relatado anteriormente e industrialmente relevante, pois implica que a cepa produziria uma alta biomassa e, simultaneamente, altas quantidades de triacilgliceróis.

A análise química de extratos de folhas frescas e desidratadas de resíduos de poda de oliveira revelou altas proporções de carbono para nitrogênio, indicando sua adequação para a produção de lipídios. 

Culturas posteriores corroboraram essa afirmação, produzindo mais de 20% do peso seco das células como lipídios neutros com a infusão desidratada e -% com a infusão fresca. Os triacilgliceróis produzidos com a primeira se assemelharam aos do cultivo com manitol.

Além disso, ambas as culturas detectaram pequenas quantidades de poli-hidroxibutirato, um polímero de interesse para plástico biodegradável Produção. Análise do genoma de Rhodococcus sp. 24CO confirmou seu potencial para sintetizar esses polímeros.

A análise revelou ainda diferenças genéticas significativas entre 24CO e Rhodococcus sp. RHA1, um dos membros mais bem estudados do gênero. 24CO não possuía vários genes ligados ao metabolismo redox e de nitrogênio presentes em RHA1, que normalmente são ativados em condições de produção de lipídios. A ausência desses genes não pareceu impedir o acúmulo de lipídios em 24CO, sugerindo mecanismos regulatórios alternativos.

Embora se tenha constatado que 24CO possui menos enzimas éster de cera do que RHA1, seus rendimentos lipídicos foram iguais ou superiores aos do primeiro. Isso sugere que as enzimas responsáveis ​​pela biossíntese de triacilgliceróis nesta cepa podem ser mais eficientes. No entanto, as enzimas da via Kennedy estavam totalmente presentes e apresentavam alta redundância.

Após avaliar as condições ambientais adequadas para a espécie, os pesquisadores concluíram que ela poderia sobreviver e se reproduzir entre 4 °C e 30 °C, com temperatura ótima de 28 °C. 

Experimentos de salinidade e pH mostraram que ele poderia tolerar até cinco por cento em peso por volume de cloreto de sódio com um valor de pH de seis a dez, ou ligeiramente ácido a básico. 

Os autores também observam que as superfícies das folhas na Patagônia representam um ambiente hostil, sujeito a alta radiação ultravioleta, baixos níveis de nutrientes e dessecação.

Embora muitas iniciativas visem reduzir e reutilização de resíduos de azeitona estão em andamento, a maior parte dos resíduos da poda da oliveira ainda é queimada. 

Só na Espanha, aproximadamente 1.25 milhão de toneladas de folhas são geradas anualmente a partir da poda. Os pesquisadores acreditam que Rhodococcus sp. 24CO é um candidato viável para transformar essa enorme biomassa em produtos sustentáveis ​​e valiosos, principalmente por meio da biossíntese de triacilglicerol.

• Conicet
• Microbiologia