Candida tropicalis as a promising yeast for olive mill wastewaters biodegradation and added-value compounds production

Abstract

Olive mill wastewaters (OMW), generated during olive oil production, have detrimental effects on the environment due to its high organic load and phenolic compounds content, which have antimicrobial effects. OMW are difficult to be biodegradable, but are a valuable resource of nutrients for microbial growth. In this study, the effect of initial cell concentration, nitrogen supplementation, pH and agitation rate on the growth of Candida tropicalis ATCC 750, consumption of OMW-components (reducing sugars, total phenols and chemical oxygen demand, COD) and production of added-value compounds (lipase, protease and microbial lipids) were studied in batch cultures in Erlenmeyer flasks and in bioreactor. In the flasks cultures it was observed that the degradation of total phenols and COD was positively affected by the supplementation of OMW with NH4Cl and low carbon/nitrogen (C/N) ratio. A significant enhancement of lipase production was obtained by the addition of urea, whereas protease synthesis was lower in such conditions. In optimized conditions in bioreactor experiments, Candida tropicalis was able to reduce 68 % of organic load (COD) and 39 % of total phenols of OMW, producing lipase (203 U·L-1) and protease (1105 U·L-1). Moreover, intracellular lipids were accumulated, most significantly under nitrogen-limited conditions, which is common in this type of wastewater. The high potential of C. tropicalis to detoxify OMW and to produce added-value compounds from it makes this process an alternative approach to other conventional processes of OMW treatment.

As águas ruças (OMW), geradas durante a produção de azeite, têm efeitos prejudiciais para o ambiente devido à sua elevada carga orgânica e teor de compostos fenólicos, que têm efeitos antimicrobianos. As águas ruças são um efluente difícil de degradar, mas são um recurso de nutrientes valioso para o crescimento microbiano. Neste trabalho, foi estudado em culturas descontínuas o efeito da concentração celular inicial, da suplementação de azoto, do pH e da taxa de agitação no crescimento de Candida tropicalis ATCC 750, na degradação das águas ruças (açúcares redutores, fenóis totais e carência química de oxigênio, COD) e na produção de compostos de valor acrescentado (enzimas como lipase e protease, e lípidos microbianos). Em ensaios em matraz foi observado que a degradação de fenóis totais e COD foi positivamente afetada pela suplementação das águas ruças com NH4Cl e por uma baixa razão carbono/azoto (C/N). A produção de lipase aumentou consideravelmente com a adição de ureia, enquanto a síntese de protease foi menor nessas condições. Em condições otimizadas em biorreator, C. tropicalis foi capaz de reduzir 68 % da carga orgânica (COD) e 39 % dos fenóis totais presentes nas águas ruças, produzindo lipase (203 U·L-1) e protease (1105 U·L-1). Além disso, a acumulação de lípidos intracelulares foi significativamente maior em condições de limitação de azoto, que são comuns neste tipo de águas residuais. O grande potencial de C. tropicalis para reduzir a toxicidade das águas ruças e produzir compostos de valor acrescentado a partir destas, faz deste processo uma abordagem alternativa a outros processos convencionais de tratamento das águas ruças.