Biosurfactantes obtenidos a partir de especies de Pseudomonas syringae: producción, caracterización y exploración de sus propiedades fisicoquímicas

Encontrar nuevos compuestos naturales biocompatibles con actividad interfacial/superficial adecuada y baja toxicidad sigue representando un gran desafío en la actualidad para la comunidad científica. En este contexto, este trabajo de tesis doctoral se focalizó en el estudio de la producción de biosurfactantes a partir de bacterias pertenecientes a la especie Pseudomonas syringae. Inicialmente, se realizó un análisis comparativo sobre la producción de biosurfactantes a partir de tres patovares de la especie mencionada: P. syringae pv tabaci, P. syringae pv tomato DC 3000 y P. syringae pv syringae. El mejor desempeño se observó para P. syringae pv tabaci, con productividad de 1,3 g/L y productividad específica de 0,8 g/g; valores significativamente superiores a los alcanzados por las otras cepas. Los análisis preliminares de caracterización química sugirieron la secreción de lipopéptidos para todas las P. syringae. Los extractos obtenidos demostraron una excelente actividad emulsionante y estabilidad frente a distintos compuestos hidrocarbonados. Además, no mostraron efecto citotóxico a dosis inferiores a 10,00 g/L contra la línea celular normal de riñón humano HEK-293, pero sí tuvieron una citotoxicidad diferencial contra líneas celulares tumorales humanas de melanoma SK MEL-28 y carcinoma de mama MDA MB231. En base a estos resultados, se seleccionó a P. syringae pv tabaci como microorganismo productor para ulteriores estudios. Posteriormente, se evaluaron diferentes fuentes de carbono hidrofílicas en el medio de cultivo de P. syringae pv tabaci. De todas ellas, el glicerol resultó ser el más adecuado para la producción de biosurfactantes, siendo seleccionado para ensayar su combinación con una fuente de carbono hidrofóbica: aceite residual de cocina, un producto de desecho altamente contaminante. Se demostró que la inclusión de este residuo indujo a una mayor síntesis de biosurfactantes, incrementando la productividad de 1,5 a 2,7 g/L. Además, el extracto de biosurfactantes a una dosis de 1,00 g/L resultó altamente compatible con las líneas celulares humanas ensayadas previamente, indicando que a las concentraciones de trabajo no es tóxico y, por ende, es adecuado para aplicaciones alimentarias y farmacéuticas. Una identificación más precisa y rigurosa de las moléculas tensoactivas presentes en los medios seleccionados (conteniendo solo glicerol o la combinación glicerol/aceite), fue realizada mediante espectrometría de masas. Se detectaron varios compuestos, entre ellos tres lipopéptidos cíclicos: siringomicina E, artrofactinas y siringopeptina 22-PhvB. Al comparar los compuestos presentes en cada medio, se observó que la inclusión del aceite residual en el medio de cultivo afectó levemente la biosíntesis de los mismos. A posteriori, se realizó una caracterización fisicoquímica de los extractos, focalizando los análisis en las propiedades de actividad superficial y emulsificante. Ambos extractos mostraron una actividad superficial similar, logrando una concentración micelar crítica cercana a los 900 mg/L. Adicionalmente, los mismos fueron capaces de emulsionar una amplia gama de compuestos hidrocarbonados a concentraciones relativamente bajas (0,10 a 1,00 mg/L). Por último, se observó que, para ambos extractos, variaciones en las condiciones experimentales de temperatura, salinidad y pH no afectaron sus propiedades fisicoquímicas. Inclusive, bajo algunas condiciones mejoraron notablemente sus desempeños, denotando un gran potencial para ser utilizados en varias aplicaciones a nivel industrial. Finalmente, se estudió el escalado de los procesos fermentativos mediante el empleo de dos reactores con geometrías diferentes, acoplados a una columna de fraccionamiento de espuma. Los resultados obtenidos demostraron la factibilidad de utilizar este método para integrar la producción y extracción de los biosurfactantes. Estos estudios permitieron concluir que P. syringae pv tabaci resultó ser un microorganismo productor de extractos de biosurfactantes con prometedoras propiedades fisicoquímicas, baja toxicidad y elevada estabilidad. Asimismo, se demostró la factibilidad de escalar el proceso productivo utilizando biorreactores acoplados a una columna de fraccionamiento de espumas.