Avaliação da síntese de polihidroxialcanoato (PHA) por Pichia sp. Levedura TSLS24 isolada no Vietnã

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 3137 (2023) Citar este artigo

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Seguindo a crescente preocupação com as questões ambientais causadas pelos plásticos convencionais de base fóssil e pelo esgotamento dos recursos de petróleo bruto, os polihidroxialcanoatos (PHAs) são de grande interesse dos cientistas e do mercado de polímeros biodegradáveis ​​devido às suas excelentes propriedades que incluem alta biodegradabilidade em diversas condições e flexibilidade de processamento. Muitos microrganismos sintetizadores de poli-hidroxialcanoato, incluindo bactérias normais e halofílicas, bem como algas, foram investigados pelo seu desempenho na produção de poli-hidroxialcanoato. No entanto, até onde sabemos, ainda existem estudos limitados sobre leveduras marinhas produtoras de PHAs. No presente estudo, uma cepa de levedura halofílica isolada da Ilha Spratly, no Vietnã, foi investigada quanto ao seu potencial na biossíntese de polihidroxialcanoato, cultivando a levedura em meio de ágar marinho Zobell (ZMA) contendo corante vermelho do Nilo. A cepa foi identificada por análise de rDNA 26S como Pichia kudriavzevii TSLS24 e registrada no banco de dados Genbank sob o código OL757724. A quantidade de poli-hidroxialcanoatos sintetizados foi quantificada medindo os materiais intracelulares (previstos como poli (3-hidroxibutirato) -PHB) pelo método gravimétrico e posteriormente confirmada por análises espectroscópicas de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscópica de ressonância magnética nuclear (RMN). Sob condições ótimas de crescimento de 35 °C e pH 7 com suplementação de glicose e extrato de levedura em 20 e 10 gL-1, a cepa isolada alcançou conteúdo e concentração de poli(3-hidroxibutirato) de 43,4% e 1,8 gL-1 após 7 dias de cultivo. O poli(3-hidroxibutirato) produzido demonstrou excelente biodegradabilidade com taxa de degradação de 28% após 28 dias de incubação em água do mar.

Plásticos biodegradáveis ​​são produtos plásticos que podem ser degradados por organismos vivos, como leveduras, fungos, bactérias, actinomicetos e outros, sob certas condições, quando liberados em ambientes naturais. A procura por plásticos biodegradáveis ​​está actualmente a aumentar devido à sua promissora capacidade em mitigar problemas de poluição causados ​​por plásticos petrolíferos convencionais. Portanto, muitos estudos sobre bioplásticos, incluindo ácido polilático (PLA) e polihidroxialcanoatos (PHAs), foram relatados. Entre vários tipos de bioplásticos, os PHAs podem ser biologicamente sintetizados e completamente degradados por microrganismos, mesmo em condições salinas, como na água do mar1. Além de sua biodegradabilidade e propriedades compostáveis, os PHAs apresentam potencial promissor de produção em escala industrial, pois podem ser facilmente convertidos em diferentes formas com características desejadas devido à sua grande variabilidade na estrutura2. Eles demonstraram potenciais promissores em aplicações médicas e na produção de adesivos, filmes, produtos moldados, revestimentos de papel, embalagens, tecidos não tecidos e aditivos de desempenho3.

Na natureza, os PHAs acumulam-se principalmente no interior dos microrganismos na forma de partículas insolúveis no citoplasma. Após o desequilíbrio de nutrientes devido ao excesso de fontes de carbono ou deficiência de fontes de nutrientes, como nitrogênio, fósforo, enxofre ou mesmo oxigênio, os PHAs com alto peso molecular (contendo 103-104 monômeros, 0,2-0,5 µm de tamanho e o número de partículas é de 5 a 13 partículas/célula) seria formada pelo sistema enzimático intracelular através da transferência de fonte de carbono4. Essas partículas insolúveis servem como armazenamento de carbono e reserva de energia da célula, o que não influencia a pressão osmótica celular mesmo quando acumulada em altas concentrações1. Houve muitos estudos sobre vários tipos de bactérias produtoras de PHA, incluindo Pseudomonas, Bacillus, Alcaligenes, Azotobacter, Burkholderia, bem como bactérias halofílicas, como Halomonas, Haloferix5,6.