Use of n-alkanes as substrate by Yarrowia lipolytica

Abstract

Hydrocarbons have become one of the most important types of organic pollutants due to splits during the processes of petroleum manipulation and inadequate release of hydrocarbons in several industrial effluents (plastic, cosmetic, solvents and pharmaceutical industries). One approach to treat these residues is their degradation by microorganisms. Yarrowia lipolytica is a non-conventional yeast, strictly aerobic and is often isolated from oilpolluted environments, dairy products, meat and poultry products. Y. lipolytica is able to use n-alkanes, fatty acids and oils as carbon sources, making this yeast a potential agent for remediation of oily wastes. In this work, the main goal was to evaluate the ability of Y. lipolytica W29 to use hexadecane as carbon source and study the effect of several cultivation parameters (nitrogen source, surfactants and oxygenation) that could affect the yeast performance. Initially, the effect of two hexadecane concentrations on yeast growth was tested and it was observed a significant growth with 5 g·L-1 of hexadecane, whereas with 10 g·L-1 of hexadecane no cellular growth was observed. However, the addition of silicone oil to the culture with 10 g·L-1 of hexadecane eliminated toxic effects and dispersion problems, leading to a considerable yeast growth. It was also observed that the addition of Tween 80 and a nitrogen source (YNB) favored yeast growth in media with hexadecane as carbon source. The increase of oxygenation conditions did not improved cellular growth and hexadecane consumption. In the experiments carried out with lower agitation and aeration rates, yeast cells accumulated 26 % of their cell dry weight as microbial lipids and shift their morphology from oval form to hyphae form. The results reported herein prove that Y. lipolytica W29 is able to grow in hexadecane medium, producing simultaneously biomass and microbial lipids. Thus, this approach may be adapted to real effluents from refinery industries or other effluents containing hexadecane.

Os hidrocarbonetos tornaram-se um dos poluentes orgânicos mais importantes devido aos derrames que ocorrem durante os processos de manipulação do petróleo e da inadequada libertação de hidrocarbonetos em vários efluentes industriais (indústrias de plásticos, cosméticos, solventes e farmacêuticas). Uma das abordagens para o tratamento destes resíduos é a sua degradação por microrganismos. Yarrowia lipolytica é uma levedura não-convencional, estritamente aeróbia e que é normalmente isolada a partir de produtos lácteos, carne e produtos de aves e também de ambientes poluídos com petróleo e outros óleos. Y. lipolytica é capaz de utilizar n-alcanos, ácidos gordos e óleos como fontes de carbono, o que a torna um potencial agente para a recuperação de resíduos oleosos. Neste trabalho, o principal objetivo foi avaliar a capacidade de Y. lipolytica W29 em usar hexadecano como fonte de carbono e estudar o efeito de vários componentes do meio (fonte de azoto, surfactante e oxigenação) que podem afetar o desempenho da levedura durante o processo. Inicialmente foi avaliado o efeito de duas concentrações de hexadecano no crescimento da levedura e observou-se um crescimento significativo com 5 g·L-1 de hexadecano, enquanto com 10 g·L-1 de hexadecano não foi observado crescimento celular. No entanto, a adição de óleo de silicone à cultura com 10 g·L-1 de hexadecano eliminou o efeito tóxico e os problemas de dispersão, levando a um crescimento considerável da levedura. Observou-se também que a adição de Tween 80 e uma fonte de azoto (YNB) favoreceu o crescimento de levedura em meios com hexadecano como fonte de carbono. O aumento das condições de oxigenação não melhorou o crescimento celular nem o consumo de hexadecano. Nas experiências realizadas com taxas de agitação e arejamento inferiores as células de levedura acumularam 26 % do seu peso seco celular em lípidos microbianos e alteraram a morfologia de forma oval para a forma de hifas. Os resultados aqui expostos provam que a levedura Y. lipolytica W29 é capaz de crescer em meio com hexadecano, produzindo simultaneamente biomassa e lípidos microbianos. Assim, esta abordagem pode ser adaptada aos efluentes das indústrias de refinarias de petróleo ou outros efluentes que contenham hexadecano.