Isolation and characterization of biosurfactant producing microorganisms from soils

• Autorzy: Pieprzyca A. , Ziembińska-Buczyńska A.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.2.7

Warianty tytułu

PL

Izolacja i charakterystyka mikroorganizmów zdolnych do produkcji biosurfaktantów ze środowiska glebowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Biosurfactant production is critical not only from the standpoint of obtaining innovative and relatively cheap surface-active agents but also due to impossibility or limited biodegradation of conventional surfactants obtained by means of chemical syntheses. The main goal of the project was to isolate and characterize (macroscopically and microscopically) microorganisms capable of biosurfactant production and to evaluate the potential of these strains for biosurfactant production from the soil environment contaminated with crude oil products using the methods of conventional microbiology. The focus of the study was on isolation of pure bacteria cultures from soil contaminated with crude oil products sampled from the areas of a petrol station, macroscopic and microscopic identification of the isolated strains and testing their capability of biosurfactant production. It was demonstrated that 2 of 21 strains isolated from soil which was most likely contaminated with crude oil products showed a potential for biosurfactant production. This potential was evaluated by means of the drop collapse, oil spreading and hemolytic assay tests. The study also discussed basic characteristics of biosurfactants and their application in various domains of science and industry.

PL

Produkcja biosurfaktantów jest istotna z punktu widzenia nie tylko wytwarzania nowatorskich i względnie tanich środków powierzchniowo czynnych, ale także ze względu na brak możliwości lub bardzo ograniczoną biodegradację tradycyjnych surfaktantów wytwarzanych metodami syntez chemicznych. Głównym celem projektu było wyizolowanie oraz charakterystyka mikro- i makroskopowa mikroorganizmów zdolnych do produkcji biosurfaktantów wraz z oceną zdolności tych szczepów do produkcji biosurfaktantów ze środowiska glebowego zanieczyszczonego substancjami ropopochodnymi z użyciem metod klasycznej mikrobiologii. Zakres badań obejmował izolację czystych kultur bakteryjnych z gleby, zanieczyszczonej substancjami ropopochodnymi, pochodzącej z okolic stacji benzynowej, makro- i mikroskopową identyfikację wyizolowanych szczepów oraz testowanie ich zdolności do produkcji biosurfaktantów. Wykazano, że dwa spośród 21 wyizolowanych szczepów z gleby prawdopodobnie zanieczyszczonej związkami ropopochodnymi ma potencjał w produkcji biosurfaktantów. Zdolność tę oceniano z zastosowaniem testów „drop-collapse”, „oil-spreading” oraz zdolności szczepu do hemolizy. W pracy opisano również podstawowe cechy biosurfaktantów oraz ich zastosowanie w różnych dziedzinach nauki i przemysłu.

Słowa kluczowe

EN

biosurfactants; surface-active compounds of biological origin; microorganisms; drop collapse test; oil spreading test; strain hemolytic potential

PL

biosurfaktanty; związki powierzchniowo czynne pochodzenia biologicznego; mikroorganizmy; drop-collapse; oil-spreading; zdolność szczepu do hemolizy

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 2
• Strony: 191--204
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz.

Twórcy

autor

Pieprzyca A.

• Silesian University of Technology, Faculty of Environment and Energy, Department of Environmental Biotechnology, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice
• Student Research Group for Biotechnologists
• Central Mining Institute, Department of Environmental Monitoring, pl. Gwarków 1, 40-166 Katowice

autor

Ziembińska-Buczyńska A.

• Silesian University of Technology, Faculty of Environment and Energy, Department of Environmental Biotechnology, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Krzyczkowska J., Białecka-Florjańczyk E., Biotechnologiczna synteza związków powierzchniowo czynnych i przykłady ich praktycznego zastosowania, Żywn. Nauka. Technol. Jakość 2012, 19, 5-23.
• [2] Tomaszkiewicz-Potępa A., Śliwa K., Śliwa P., Możliwości zastosowania związków powierzchniowoczynnych do ekstrakcji substancji czynnych z materiału roślinnego, Czas. Chem. Tech. Trans. 2010, 107, 343-352.
• [3] Gumienna M., Czarnecki Z., Rola mikroorganizmów w syntezie związków powierzchniowo czynnych, Nauka, Przyr., Technol. 2010, 4, 51.
• [4] Bednarski W., Fiedurek J. i wsp., Podstawy biotechnologii przemysłowej, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2007.
• [5] Chmiel A., Biotechnologia Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1998.
• [6] Krasowska A., Biomedyczna aktywność biosurfaktantów, Postępy Hig. Med. Dośw. 2010, 64, 310-313.
• [7] Schwartz A., Perry J., Surface Avtive Agents. Their Chemistry and Technology, Interscience Publishers, New York 1949.
• [8] Kołwzan B., Możliwości wykorzystywania biosurfaktantów w technologiach oczyszczania środowiska gruntowo-wodnego, Ochr. Środ. 2014, 36, 3-18.
• [9] Silva R.F.S., Almeida D.G., Rufino R.D., Luna J.M., Santos V.A., Sarubbo L.A., Application of biosurfactant in the petroleum industry and the remediation of oil spills, Int. J. Mol. Sci. 2014, 15, 12523-12542.
• [10] Saravanan V., Vijayakumar S., Isolation and screening of biosurfactant producing microorganisms from oil contaminated soil, J. Acad. Indus. Res. 2012, 5, 264-268.
• [11] Satpute S.K., Banat I.M., Dhakephalkar P.K., Banpurkar A.G., Chopade B.A., Biosurfactants, bioemulsifiers and exopolysaccharides from marine microorganisms, Biotechnol. Adv. 2010, 28, 436-450.
• [12] Santos D.K.F., Rufino R.D., Luna J.M., Santos V.A., Sarubbo L.A., Biosurfactants: Multifunctional Biomolecules of the 21st Century, Int. J. Mol. Sci. 2016, 17, 401.
• [13] Witek J., Wpływ ramnolipidu otrzymanego z Pseudomonas aeruginosa BI na biodegradację produktów naftowych w układach rozproszonych, Praca doktorska, Wrocław 2011, 21-31, 35-36, 47-54, 68, 80, 125.
• [14] Hallmann E., Fizykochemiczne aspekty oczyszczania zaolejonych gruntów z wykorzystaniem surfaktantów syntetycznych i biosurfaktantów, Rozprawa doktorska, Gdańsk 2008, 17-22.
• [15] Banat I.M., Franzetti A., Gandolfi I., Bestetti G., Martinotti M.G., Fracchia L., Smyth T.J., Maechant R., Microbial biosurfactants production, applications and future potential, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010, 87, 427-444.
• [16] Ławniczak Ł., Czaczyk K., Owsianiak M., Chrzanowski Ł., Rola ramnolipidów w środowisku naturalnym, Post. Mikrobiol. 2011, 50, 1, 17-30.
• [17] Batista S.B., Mounteer A.H., Amorim F.R., Tótola M.R., Isolation and characterization of biosurfactant/bioemulsifier-producing bacteria from petroleum contaminated sites, Bioresour. Technol. 2006, 97, 868-875.
• [18] Durate C., Gudina E.J., Lima C.F., Rodrigues L.R., Effects of biosurfactants on the viability and proliferation of human breast cancer cells, AMB Express 2014, 4, 40.
• [19] Gudina E.J., Teixeira J.A., Rodrigues L.R., Biosurfactants produced by marine microorganisms with therapeutic applications, Mar. Drugs 2016, 14, 38.
• [20] Mulligan C.N., Environmental applications for biosurfactants, Environ. Pollut. 2005, 133, 183-198.
• [21] Bednarski W., Narwojsz M., Adamczak M., Nawotka R., Carbon-source-depended synthesis and composition of biosurfactant synthesized by Pseudozyma antarctica, Environ. Biotechnol. 2006, 2, 1, 31-36.
• [22] Youssef N.H., Duncan K.E., Nagle D.P., Savage K.N., Knapp R.M., McInerney M.J., Comparison of methods to detect biosurfactant production by diverse microorganisms, J. Microbiol. Methods 2004, 56, 339-347.
• [23] Pacwa-Płociniczak M., Płaza G.A., Piotrowska-Seget Z., Cameotra S.S., Environmental applications of biosurfactants: Recent advances, Int. J. Mol. Sci. 2011, 12, 633-654.
• [24] Tugrul T., Cansunar E., Detecting surfactant-producing microorganisms by the drop-collapse test, World J. Microbiol. Biotechnol. 2005, 21, 851-853.
• [25] Ettoumi B., Chouchane H., Guesmi A., Mahjoubi M., Brusetti L., Neifar M., Borin S., Daffonchio D., Cherif A., Diversity, ecological distribution and biotechnological potential of Actinobacteria inhabiting seamounts and non-seamounts in the Tyrrhenian Sea, Microbiol. Res. 2016, 186, 71-80.
• [26] Zhang W., Zhang X., Cui H., Isolation, fermentation optimization and performance studies of a novel biosurfactant producing strain Bacillus amyloliquefaciens, Chem. Eng. Q. 2015, 29, 447-456.
• [27] Mrozowska J. i in., Laboratorium z mikrobiologii ogólnej i środowiskowej, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1999.
• [28] Turek-Szytow J., Gnida A., Marciocha D., Oczyszczanie gleby w teorii i praktyce, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2013.
• [29] Hawrot-Paw M., Wpływ oleju napędowego na liczebność wybranych grup mikroorganizmów glebowych, Rocz. Panstw. Zakl. Hig. 2012, 3, 367-372.
• [30] Pietraszek P., Walczak P., Charakterystyka i możliwości zastosowania bakterii z rodzaju Bacillus wyizolowanych z gleby, Polish J. Agricul. 2014, 16, 37-44.
• [31] Schlegel H.G., Mikrobiologia ogólna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000.
• [32] Piotrowski M., Lewandowska J., Wojciechowski K., Biosurfaktanty jako zamienniki syntetycznych surfaktantów, Inż. Ap. Chem. 2011, 50, 5, 90-91.
• [33] Kunicki-Goldfinger W., Życie bakterii, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006.
• [34] http://www.szczecin.mm.pl/~magoko/szkola/MIKROBIO1.pdf (data dostępu: 10.12.2016).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).