Biomassa residual frutícola: uma abordagem metagenômica da microbiota autóctone e sua utilização na produção de biossurfactantes
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Data de Publicação: | 2023 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18666 |
Resumo: | Biosurfactants are multifunctional compounds of microbial origin of industrial and environmental interest due to their surfactant and emulsifying properties of biodegradable nature and low toxicity. Several culture media and carbon sources are used in the production of these compounds, as well as a wide variety of microorganisms, isolated from multiple environments. The present work aims to promote a bioprospection in the microbiota associated with fruit residues (orange, mango and fruit mix) in order to identify the genetic composition of this microbiota related to the biosynthesis of biosurfactants. For this, the residues were evaluated through a metagenomic approach, where the genetic potential of their associated microbiota for biosurfactant biosynthesis was determined. The residues presented a common core that includes the genera Klebsiella, Enterobacter, Stenotrophomonas, Acinetobacter and Escherichia and similar functional profiles related to biosurfactant biosynthesis, presenting a genetic potential mainly for lipopeptide biosynthesis, with emphasis on genes related to the biosynthesis of putisolvins, mycosubitilin and iturin A. The taxonomic assignments to the genes present in higher abundance in the samples were related to the common core found. From the metagenome, 34 genomes (MAGs) were retrieved, 10 of which were of high quality, which were evaluated for genes related to the production of biosurfactants. MAGs showed genetic potential for the biosynthesis of biosurfactants, especially lipopeptides, corroborating the metagenomic analysis. The MAG OB01 taxonomically identified as Brevibacillus laterosporus stood out for the number of assigned genes. Subsequently, the microorganism isolated from mango residue, identified as Brevibacillus borstelensis ISM04, was used in the fermentation process for the production of biosurfactant using glycerol as a carbon source. The produced biosurfactant showed an emulsifying activity of 67 % in kerosene and showed thermal stability up to 80 °C and at pH range between 6 and 10, in addition, it did not show toxicity in tomato and lettuce seeds. The compound produced was partially characterized and the analyzes suggest that it is a lipopeptide biosurfactant. |
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da Silva, Gabriela FioriDuarte, Iolanda Cristina Silveirahttp://lattes.cnpq.br/2626035341263254Delforno, Tiago Palladinohttp://lattes.cnpq.br/8149468011291406http://lattes.cnpq.br/9458263573346845https://orcid.org/0000-0001-9803-1267https://orcid.org/0000-0002-9141-1010https://orcid.org/0000-0002-1705-0763c40a392d-688d-4544-8e28-1e17976db0542023-09-28T12:19:31Z2023-09-28T12:19:31Z2023-09-04DA SILVA, Gabriela Fiori. Biomassa residual frutícola: uma abordagem metagenômica da microbiota autóctone e sua utilização na produção de biossurfactantes. 2023. Tese (Doutorado em Biotecnologia e Monitoramento Ambiental) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18666.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18666Biosurfactants are multifunctional compounds of microbial origin of industrial and environmental interest due to their surfactant and emulsifying properties of biodegradable nature and low toxicity. Several culture media and carbon sources are used in the production of these compounds, as well as a wide variety of microorganisms, isolated from multiple environments. The present work aims to promote a bioprospection in the microbiota associated with fruit residues (orange, mango and fruit mix) in order to identify the genetic composition of this microbiota related to the biosynthesis of biosurfactants. For this, the residues were evaluated through a metagenomic approach, where the genetic potential of their associated microbiota for biosurfactant biosynthesis was determined. The residues presented a common core that includes the genera Klebsiella, Enterobacter, Stenotrophomonas, Acinetobacter and Escherichia and similar functional profiles related to biosurfactant biosynthesis, presenting a genetic potential mainly for lipopeptide biosynthesis, with emphasis on genes related to the biosynthesis of putisolvins, mycosubitilin and iturin A. The taxonomic assignments to the genes present in higher abundance in the samples were related to the common core found. From the metagenome, 34 genomes (MAGs) were retrieved, 10 of which were of high quality, which were evaluated for genes related to the production of biosurfactants. MAGs showed genetic potential for the biosynthesis of biosurfactants, especially lipopeptides, corroborating the metagenomic analysis. The MAG OB01 taxonomically identified as Brevibacillus laterosporus stood out for the number of assigned genes. Subsequently, the microorganism isolated from mango residue, identified as Brevibacillus borstelensis ISM04, was used in the fermentation process for the production of biosurfactant using glycerol as a carbon source. The produced biosurfactant showed an emulsifying activity of 67 % in kerosene and showed thermal stability up to 80 °C and at pH range between 6 and 10, in addition, it did not show toxicity in tomato and lettuce seeds. The compound produced was partially characterized and the analyzes suggest that it is a lipopeptide biosurfactant.Biossurfactantes são compostos multifuncionais de origem microbiana de interesse industrial e ambiental devido as suas propriedades tensoativas e emulsificantes de natureza biodegradável e baixa toxicidade. Diferentes meios de cultivo e fontes de carbono são utilizadas na produção desses compostos, bem como uma ampla diversidade de microrganismos, isolados de múltiplos ambientes. Portanto, o presente trabalho teve por objetivo promover uma bioprospecção na microbiota associada a resíduos de frutas (laranja, manga e mix de frutas) visando identificar a composição genética da microbiota relacionada à biossíntese de biossurfactantes. Para isso, os resíduos foram avaliados através de uma abordagem metagenômica, onde determinou-se o potencial genético associado à biossíntese de biossurfactantes. Os resíduos apresentaram um common core que inclui os gêneros Klebsiella, Enterobacter, Stenotrophomonas, Acinetobacter e Escherichia e perfis funcionais similares, relacionados à biossíntese de biossurfactantes, apresentando um potencial genético principalmente para a biossíntese de lipopeptídeos, com destaque para genes relacionados à biossíntese de putisolvinas, micosubitilina e iturina A. As atribuições taxonômicas aos genes presentes em maior abundância nas amostras estavam relacionadas ao common core encontrado. A análise metagenômica evidenciou que os resíduos de frutas podem ser utilizados como fonte de microrganismos pois sua microbiota associada apresentou um potencial genético para a biossíntese de biossurfactantes. A partir do metagenoma, foram recuperados 34 genomas (MAGs), sendo 10 em alta qualidade, que foram avaliados quanto aos genes relacionados à produção de biossurfactantes. Os MAGs apresentaram potencial genético para a biossíntese de biossurfactantes, especialmente lipopeptídios, corroborando com a análise metagenômica. O MAG OB01 identificado taxonomicamente como Brevibacillus laterosporus destacou-se pela quantidade de genes atribuídos. Posteriormente, o microrganismo isolado de resídio de manga, identificado como Brevibacillus borstelensis ISM04 foi utilizado no processo fermentativo para a produção de biossurfactante utilizando glicerol como fonte de carbono. O biossurfactante produzido apresentou atividade emulsificante de 67 % em querosene e apresentou estabilidade térmica até 80 °C e entre pH 6 e 10, além disso, não apresentou toxicidade em sementes de tomate e alface. O composto produzido foi parcialmente caracterizado e as análises sugerem ser um biossurfactante de natureza lipopeptídica.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88887.474074/2020-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia e Monitoramento Ambiental - PPGBMA-SoUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessGenéticaBiotensoativosBiorremediaçãoAntimicrobianosBioprospecçãoGeneticsBiotensoactivesBiorremediationAntimicrobialsBioprospectingCIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::BIOLOGIA E FISIOLOGIA DOS MICROORGANISMOS::BACTEROLOGIACIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOQUIMICA DOS MICROORGANISMOSBiomassa residual frutícola: uma abordagem metagenômica da microbiota autóctone e sua utilização na produção de biossurfactantesFruit residual biomass: a metagenomic approach to autochthonous microbiota and its use in the production of biosurfactantsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis6006002195fc4e-4332-4510-b250-2858d4a9df1ereponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALtese_final_corrigida.pdftese_final_corrigida.pdfTese Gabriela Fiori da Silvaapplication/pdf2970237https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18666/1/tese_final_corrigida.pdf81f23afb40a7bb8814cd531e2dae6e94MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18666/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTtese_final_corrigida.pdf.txttese_final_corrigida.pdf.txtExtracted texttext/plain226813https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18666/3/tese_final_corrigida.pdf.txt0179e81070e085b5181f126eda7636edMD53ufscar/186662024-05-14 17:16:18.929oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18666Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:16:18Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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