Prospecção de leveduras de biomas nacionais para produção de biossurfactantes a partir do subproduto melaço de soja

Abstract

Os biossurfactantes são substâncias tensoativas de estrutura anfifílica capazes de reduzir as tensões superficiais e interfaciais e alterar as propriedades da superfície celular bacteriana. Podem ser produzidos a partir de microrganismos utilizando como substratos alternativos subprodutos industriais e fontes renováveis, o que aumenta sua potencial viabilidade, mas traz diversos desafios técnicos. As espécies de leveduras Starmerella bombicola e Meyerozyma guilliermondii são reconhecidas pelo potencial de produção dessas biomoléculas e são consideradas seguras para consumo, permitindo a aplicação dos biossurfactantes obtidos de seu metabolismo nas indústrias alimentícia e farmacêutica como alternativas aos surfactantes de origem petroquímica. Portanto, este projeto visou explorar a biodiversidade brasileira em busca de cepas de leveduras produtoras de biossurfactantes e de alto rendimento produtivo em melaço de soja, um substrato de baixo custo e amplamente disponível, no contexto da rede mineira Soja+. Para alcançar esses objetivos, leveduras das espécies S. bombicola e M. guilliermondii isoladas do ecossistema brasileiro potencialmente produtoras de biossurfactantes foram cultivadas em meio mínimo de sais suplementado com óleo de soja e o sobrenadante resultante foi avaliado quanto à atividade surfactante por meio dos testes CTAB - azul de metileno, colapso de gota e espalhamento de óleo. O extrato bruto foi avaliado quanto a capacidade emulsificante e ação antimicrobiana. As cepas que apresentaram melhor desempenho foram selecionadas para cultivo em meio contendo melaço de soja como fonte de carbono hidrofílico, variando a fonte de carbono hidrofóbico (óleo de soja ou de girassol), sendo monitorados os parâmetros cinéticos, o crescimento celular e o consumo de açúcares redutores. Os resultados indicaram que o melaço de soja promoveu maior produtividade e rendimento celular em comparação à glicose, favorecendo também o alcance mais rápido da concentração celular máxima. Adicionalmente, promoveu o espalhamento de óleo significativamente superior (4,29 ± 0,13 cm), antes da fermentação, sugerindo a presença de compostos tensoativos naturais, como saponinas. Esses achados reforçam o potencial do melaço de soja como substrato alternativo, contribuindo para a valorização de resíduos e a bioeconomia circular. As cepas de S. bombicola demonstraram ser promissoras para a produção sustentável de biossurfactantes. Palavras-chave: Melaço de soja ; Starmerella bombicola; Soforolipídeos; Meyerozyma guilliermondii; Fermentação

Biosurfactants are surface-active substances with amphiphilic structure capable of reducing surface and interfacial tensions and altering the properties of the bacterial cell surface. They can be produced by microorganisms using industrial by-products and renewable sources as alternative substrates, which enhances their potential viability but presents several technical challenges. The yeast species Starmerella bombicola and Meyerozyma guilliermondii are recognized for their potential in biosurfactant production and are considered safe for consumption, allowing the application of these microbial biomolecules in the food and pharmaceutical industries as alternatives to petrochemical-derived surfactants. This project aimed to explore Brazilian biodiversity in the search for biosurfactant-producing yeast strains with high production yields using soy molasses, a low-cost and widely available substrate, within the context of the Soja+ research network in Minas Gerais. To achieve these goals, yeasts from the species S. bombicola and M. guilliermondii, isolated from Brazilian ecosystems and with potential for biosurfactant production, were cultivated in a minimal salt medium supplemented with soybean oil. The resulting supernatant was evaluated for surfactant activity through CTAB–methylene blue, drop-collapse, and oil spreading tests. The crude extract was also assessed for emulsifying capacity and antimicrobial activity. The best-performing strains were selected for cultivation in a medium containing soy molasses as a hydrophilic carbon source, with variation in the hydrophobic carbon source (soybean or sunflower oil), and kinetic parameters, cell growth, and reducing sugar consumption were monitored. The results indicated that soy molasses promoted higher productivity and cell yield compared to glucose, also enabling a faster achievement of maximum cell concentration. Additionally, it exhibited significantly greater oil spreading activity (4.29 ± 0.13 cm) even before fermentation, suggesting the presence of natural surface-active compounds, such as saponins. These findings reinforce the potential of soy molasses as an alternative substrate, contributing to waste valorization and the circular bioeconomy. S. bombicola strains proved to be promising for the sustainable production of biosurfactants.Keywords: Soybean molasses; Starmerella bombicola; Sophorolipids; Meyerozyma guilliermondii; Fermentation.