Seleção de microrganismos de origem marinha para obtenção de consórcio degradador de petróleo - Santos, Gabriel Person dos [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
O petróleo bruto é uma mistura complexa de hidrocarbonetos e devido à sua recalcitrância e frequentes derrames acidentais em ambientes marinhos e costeiros é reconhecido mundialmente como uma ameaça para os ecossistemas e a saúde humana. Uma alternativa eficiente, ecologicamente correta e de baixo custo para mitigar este tipo de contaminação é a biorremediação. A biodegradação de classes específicas de hidrocarbonetos do petróleo varia de acordo com o metabolismo microbiano. Os microrganismos de origem marinha são de particular interesse, devido às adaptações fisiológicas às condições ambientais adversas, bem como pela diversidade metabólica e enzimática que possuem. Enzimas como monooxigenases, dioxigenases e citocromo P450 são responsáveis pela biodegradação das moléculas de hidrocarboneto, enquanto as lipases atuam na hidrólise de triglicerídeos e ligações éster carboxílico, de modo geral, aumentando a biodisponibilidade do poluente aos microrganismos. Em adição, produtos do metabolismo secundário, como os biossurfactantes também possuem papel de destaque devido ao envolvimento no processo de emulsificação entre o petróleo e a água. Assim, o presente estudo teve como objetivos avaliar a capacidade de fungos e bactérias de origem marinha em degradar petróleo bruto, bem como analisar a produção de biossurfactantes e lipases por estes microrganismos. O presente projeto de TCC é parte do projeto “Biorremediação de petróleo em sedimentos e água do mar: estrutura e função de comunidades microbianas (MicroBioMaR). Diferentes meios de cultivo foram testados para determinar o meio mais adequado para a análise da biodegradação do petróleo. A análise qualitativa da degradação do petróleo bruto foi feita no meio de cultura selecionado contendo 2% de petróleo bruto. O petróleo foi extraído com hexano e analisado em GC-MS. A emulsificação foi avaliada em tubos de ensaio contendo 1 mL do sobrenadante da cultura livre de células e 1 mL de óleo diesel. A atividade emulsificante foi mensurada pela altura da mistura em comparação com a altura da emulsão formada na interface. A atividade das lipases foi determinada utilizando como substrato sintético o 4-nitrofenil palmitato (p-NPP) em espectrofotômetro a 405 nm. Os melhores resultados de degradação foram observados nos tratamentos com os microrganismos Sphingobium xenophagum (41.), Paramarasmius palmivorus (CRM 593), Acinetobacter beijerinckii (28.) e Aspergillus sclerotiorum (CRM 348), embora todos os fungos e bactérias tenham sido capazes de degradar alguns compostos alifáticos e HPAs. Ademais, o fungo Aspergillus sclerotiorum (CRM 348) apresentou o melhor índice de emulsificação do óleo diesel (6,1%), seguido da bactéria Alcanivorax sp. (85C) (2,3%). Os isolados Shewanella haliotis (C10) e Alcanivorax sp. (85C) apresentaram a maior atividade de lipase (14,2 U L-1 e 4,4 U L-1, respectivamente). A proposta de estruturação do consórcio degradador de petróleo foi elaborada respaldando-se nos três testes realizados: degradação do petróleo bruto, índice de emulsificação do óleo diesel e atividade das lipases.

Crude oil is a complex mixture of hydrocarbons and due to its recalcitrance and frequent accidental spills in marine and coastal environments, it is recognized worldwide as a threat to ecosystems and human health. An efficient, environmentally friendly, and low-cost alternative to mitigating this type of contamination is bioremediation. The biodegradation of specific classes of petroleum hydrocarbons varies according to microbial metabolism. Microorganisms of marine origin are of particular interest, due to their physiological adaptations to adverse environmental conditions, as well as their metabolic and enzymatic diversity. Enzymes such as monooxygenases, dioxygenases, and cytochrome P450 are responsible for the biodegradation of hydrocarbon molecules, while lipases act in the hydrolysis of triglycerides and carboxylic ester bonds, generally increasing the bioavailability of the pollutant to microorganisms. In addition, products of secondary metabolisms, such as biosurfactants, also play a prominent role due to their involvement in the emulsification process between oil and water. Thus, the present study aimed to evaluate the ability of fungi and bacteria of marine origin to degrade crude oil, as well as analyze the production of biosurfactants and lipases by these microorganisms. This TCC project is part of the project “Bioremediation of oil in sediments and seawater: structure and function of microbial communities (MicroBioMaR). Different culture media were tested to determine the most suitable medium for analyzing petroleum biodegradation. Qualitative analysis of crude oil degradation was done in the selected culture medium containing 2% crude oil. The oil was extracted with hexane and analyzed using GC-MS. Emulsification was evaluated in test tubes containing 1 mL of cell-free culture supernatant and 1 mL of diesel oil. The emulsifying activity was measured by the height of the mixture compared to the height of the emulsion formed at the interface. Lipase activity was determined using 4-nitrophenyl palmitate (p-NPP) as a synthetic substrate in a spectrophotometer at 405 nm. The best degradation results were observed in treatments with the microorganisms Sphingobium xenophagum (41.), Paramarasmius palmivorus (CRM 593), Acinetobacter beijerinckii (28.), and Aspergillus sclerotiorum (CRM 348), although all fungi and bacteria were able of degrading some aliphatic compounds and PAHs. Furthermore, the fungus Aspergillus sclerotiorum (CRM 348) showed the best diesel oil emulsification rate (6.1%), followed by the bacteria Alcanivorax sp. (85C) (2.3%). The isolates Shewanella haliotis (C10) and Alcanivorax sp. (85C) showed the highest lipase activity (14.2 U L-1 and 4.4 U L-1, respectively). The proposal for structuring the oil-degrading consortium was prepared based on the three tests carried out: degradation of crude oil, diesel oil emulsification index, and lipase activity.
Selection of microorganisms of marine origin for obtaining of oil degrading consortium
Keywords: Biodegradação de hidrocarbonetos; Biorremediação; Biossurfactantes; Lipases; Biodegradation of hydrocarbons; Bioremediation; Biosurfactants