Fatty acid methyl esters produced by oleaginous yeast Yarrowia lipolytica QU21: an alternative for vegetable oils

Fatty acid methyl esters produced by oleaginous yeast Yarrowia lipolytica QU21: an alternative for vegetable oils. An alternative for vegetable oil is microbial oil. There is, nowadays, an increasing interest in microbial lipidic compounds, called single cell oils (SCO), due to their several potential biotechnological applications, such as biodiesel production, food ingredients and antimicrobial activity, among others. Oleaginous yeasts are able to accumulate lipids up to 20% of their cellular dry weight, and some species can accumulate up to 70% of lipids. We have screened 86 yeast strains isolated from artisanal cheese using Nile red stain for the detection of intracellular lipid droplets by fluorescence microscopy, and 27% of them were promising for the production of microbial oil. Yarrowia lipolytica QU 21 was selected for comparison of five different methods of cell wall disruption for lipid extraction at a laboratory scale (dry biomass maceration, lysis with vortex and glass beads, ultrasonic bath and glass beads, maceration using liquid nitrogen, and liquid nitrogen followed by sonication). The method which showed the highest oil yield value (36%) was liquid nitrogen with sonication. Oil yield was highly influenced by the method used for cell wall lysis. Fatty acid methyl esters (FAME) composition of strain QU 21 after GC analysis was myristic acid (C14:0), myristoleic acid (C14:1), palmitic acid (C16:0), palmitoleic acid (C16:1), heptadecanoic acid (C17:1), stearic acid (C18:0) and oleic acid (C18:1).(Metil ésteres de ácidos graxos produzidos pela levedura oleaginosa Yarrowia lipolytica QU21: uma alternativa para óleos vegetais). Uma alternativa para óleos vegetais é o óleo microbiano. Atualmente, existe um aumento no interesse em compostos lipídicos de origem microbiana, chamados single cell oils (SCO), devido ao seu grande potencial de aplicação biotecnológica, como a produção de biodiesel, suplementos alimentares, atividade microbiana, entre outros. Leveduras oleaginosas são capazes de acumular mais de 20% do seu peso seco em lipídios e algumas espécies conseguem acumular mais de 70% de lipídios. Foram analisadas 86 linhagens de leveduras isoladas de queijo artesanal, utilizando o corante vermelho de Nilo para a detecção de gotas lipídicas intracelulares em microscópia de fluorescência. Dessas, 27% se mostraram promissoras para a produção de óleo microbiano. Yarrowia lipolytica QU21 foi selecionada para comparar cinco métodos de rompimento da parede celular para a extração de lipídios em escala laboratorial (maceração da biomassa seca, lise com pérolas de vidro em agitador vórtex, lise com pérolas de vidro em banho ultrasônico, maceração utilizando nitrogênio líquido e maceração utilizando nitrogênio líquido seguido por sonicador). O método que apresentou maior rendimento lipídico (36%) foi maceração utilizando nitrogênio líquido, seguido por sonicador. O rendimento lipídico é amplamente influenciado pelo método utilizado na etapa de lise da parede celular. A composição de metil ésteres de ácidos graxos (FAME) da linhagem QU21 utilizando cromatografia gasosa (GC) foi ácido mirístico (C14:0), ácido miristoleico (C14:1), ácido palmítico (C16:0), ácido palmitoleico (C16:1), ácido heptadecanóico (C17:1), ácido esteárico (C18:0) e ácido oleico (C18:1)

Perfil lipídico e atividade antimicrobiana de óleos microbianos de 16 leveduras oleaginosas isoladas de queijo artesanal

Microbial oil is becoming an alternative to the increasing cost of vegetable oils, and it can be used for many applications, as biodiesel production and food supplementation. In particular, oleaginous yeasts, being unicellular, devoid of endotoxins, and suitable for large-scale fermentation, are particularly attractive for biotechnological approaches. This work aimed to identify, by molecular analyses, sixteen yeast strains as well as analyze the lipid profile and potential antimicrobial activity of the oil produced by them. All strains were identified as Yarrowia lipolytica, a promising single-cell-oil producer. No antimicrobial activity was found for the oil analyzed, although the lipid profile showed interesting results. The major fatty acids identified were oleic (18:1n9) and linoleic (18:2n6c) and the minor fatty acids were palmitic (C16:0), palmitoleic (C16:1), heptadecanoic (C17:1), estearic (C18:0) and α-linolenic (C18:3n3). This last omega-3 fatty acid was identified on two strains (QU22 and QU137), enabling the oil produced by them to be used for dietary applications. Moreover, the oil of the other oleaginous yeasts analyzed in this study appears to be suitable for biodiesel production, since their lipid profiles are similar to the vegetable oils, widely used for that end.O uso de óleo microbiano está se tornando uma alternativa ao aumento do custo de óleos vegetais, e podendo ser utilizado para várias aplicações, como a produção de biodiesel e a suplementação de alimentos. Em particular, as leveduras oleaginosas, sendo unicelulares, desprovidas de endotoxinas e adequadas para a fermentação em grande escala, são particularmente atrativas para abordagens biotecnológicas. Este trabalho teve como objetivo identificar, por meio de técnicas moleculares, dezesseis cepas de leveduras e analisar o perfil lipídico e a potencial atividade antimicrobiana do óleo produzido por elas. Todas as cepas foram identificadas como Yarrowia lipolytica, uma promissora produtora de óleo microbiano. Nenhuma atividade antimicrobiana foi encontrada para o óleo analisado, porém, o perfil lipídico dos óleos apresentaram resultados interessantes. Os principais ácidos graxos identificados foram oléico (18:1n9) e linoléico (18:2n6c) e os ácidos graxos em menor quantidade foram o palmítico (C16:0), palmitoléico (C16:1), heptadecanóico (C17:1), esteárico (C18:0) e α -linolênico (C18:3n3). Este último ácido graxo ômega-3 foi identificado em duas cepas (QU22 e QU137), o que pode permitir que o óleo produzido por estas cepas seja utilizado em aplicações alimentares. Além disso, o óleo das demais leveduras oleaginosas analisadas neste estudo parece ser adequado para a produção de biodiesel, uma vez que o seu perfil lipídico é semelhante ao dos óleos vegetais, largamente utilizados para este fim

Production optimization and characterization of microbial oil produced by the yeast Yarrowia lipolytica QU21

O tradicional biodiesel de 1ª geração (produzido a partir de óleo de origem vegetal, como soja ou canola) possui muitas desvantagens e limitações como sazonalidade, uso de grandes áreas de cultivo, competição com alimentos, dentre outras. Uma alternativa são os óleos produzidos por microrganismos. Com o objetivo de otimizar a produção do óleo microbiano, o presente trabalho avaliou a produção de biomassa, lipídios e composição de ácidos graxos da levedura Yarrowia lipolytica QU21 quando cultivada em diferentes fontes de carbono (glicose e glicerol), nitrogênio (sulfato de amônio, triptona, ureia, nitrato de amônio e extrato de levedura), assim como diferentes condições de cultivo (agitação, aeração e razão carbono/nitrogênio). Dois resíduos industriais, glicerina bruta e resíduo de indústria cervejeira (FYE) também foram testados como substitutos da fonte de carbono e nitrogênio, respectivamente. Este trabalho também apresenta uma técnica de triagem de leveduras oleaginosas, de forma a quantificar os lipídios utilizando solventes menos agressivos, tanto para o manipulador quanto para o meio ambiente. A composição de ácidos graxos do óleo produzido pela Y. lipolytica QU21 quando cultivada em glicerina bruta e sulfato de amônio apresentou potencial utilização como matéria prima para o biodiesel. O uso combinado dos dois resíduos industriais pela Y. lipolytica QU21 resultou na produção de óleo com elevado teor de ácidos graxos poliinsaturados. Além de tornar o óleo microbiano da levedura Y. lipolytica QU21 uma matéria prima competitiva para a produção de biodiesel, a utilização da glicerina bruta poderia atenuar problemas ambientais, como a disposição inadequada no meio ambiente.The traditional 1st generation biodiesel (produced from plant oils, such as soybeans and canola) has many drawbacks and limitations as season and climate-dependent cultivation, agricultural land competition for food, among others. Possible alternative oil sources is microbial oil produced by oleaginous microorganisms. With the purpose of optimizing the production of microbial oil, this study evaluated the production of biomass, lipid and fatty acid composition of the yeast Yarrowia lipolytica QU21 when grown on different carbon source (glucose and glycerol), nitrogen source (ammonium sulfate, tryptone, urea, ammonium nitrate and yeast extract) as well as different culture conditions (agitation, aeration and carbon/nitrogen ratio). Two industrial waste were also evaluated, crude glycerol and brewery waste (FYE) as surrogate carbon and nitrogen sources, respectively. This work also presents a technique for sorting oleaginous yeast in order to quantify the lipids using less aggressive solvent for both the handler and to the environment. The fatty acid composition of the oil produced by the Y. lipolytica QU21 growing on crude glycerol and ammonium sulfate showed potential use as a feedstock for biodiesel. The combined wastes resulted on microbial oil produced by Y. lipolytica QU21 with high polyunsaturated fatty acid content. Besides making the microbial oil a competitive feedstock for biodiesel production, the use of crude glycerol could mitigate environmental issues such as improper waste disposal

Production optimization and characterization of microbial oil produced by the yeast Yarrowia lipolytica QU21

O tradicional biodiesel de 1ª geração (produzido a partir de óleo de origem vegetal, como soja ou canola) possui muitas desvantagens e limitações como sazonalidade, uso de grandes áreas de cultivo, competição com alimentos, dentre outras. Uma alternativa são os óleos produzidos por microrganismos. Com o objetivo de otimizar a produção do óleo microbiano, o presente trabalho avaliou a produção de biomassa, lipídios e composição de ácidos graxos da levedura Yarrowia lipolytica QU21 quando cultivada em diferentes fontes de carbono (glicose e glicerol), nitrogênio (sulfato de amônio, triptona, ureia, nitrato de amônio e extrato de levedura), assim como diferentes condições de cultivo (agitação, aeração e razão carbono/nitrogênio). Dois resíduos industriais, glicerina bruta e resíduo de indústria cervejeira (FYE) também foram testados como substitutos da fonte de carbono e nitrogênio, respectivamente. Este trabalho também apresenta uma técnica de triagem de leveduras oleaginosas, de forma a quantificar os lipídios utilizando solventes menos agressivos, tanto para o manipulador quanto para o meio ambiente. A composição de ácidos graxos do óleo produzido pela Y. lipolytica QU21 quando cultivada em glicerina bruta e sulfato de amônio apresentou potencial utilização como matéria prima para o biodiesel. O uso combinado dos dois resíduos industriais pela Y. lipolytica QU21 resultou na produção de óleo com elevado teor de ácidos graxos poliinsaturados. Além de tornar o óleo microbiano da levedura Y. lipolytica QU21 uma matéria prima competitiva para a produção de biodiesel, a utilização da glicerina bruta poderia atenuar problemas ambientais, como a disposição inadequada no meio ambiente.The traditional 1st generation biodiesel (produced from plant oils, such as soybeans and canola) has many drawbacks and limitations as season and climate-dependent cultivation, agricultural land competition for food, among others. Possible alternative oil sources is microbial oil produced by oleaginous microorganisms. With the purpose of optimizing the production of microbial oil, this study evaluated the production of biomass, lipid and fatty acid composition of the yeast Yarrowia lipolytica QU21 when grown on different carbon source (glucose and glycerol), nitrogen source (ammonium sulfate, tryptone, urea, ammonium nitrate and yeast extract) as well as different culture conditions (agitation, aeration and carbon/nitrogen ratio). Two industrial waste were also evaluated, crude glycerol and brewery waste (FYE) as surrogate carbon and nitrogen sources, respectively. This work also presents a technique for sorting oleaginous yeast in order to quantify the lipids using less aggressive solvent for both the handler and to the environment. The fatty acid composition of the oil produced by the Y. lipolytica QU21 growing on crude glycerol and ammonium sulfate showed potential use as a feedstock for biodiesel. The combined wastes resulted on microbial oil produced by Y. lipolytica QU21 with high polyunsaturated fatty acid content. Besides making the microbial oil a competitive feedstock for biodiesel production, the use of crude glycerol could mitigate environmental issues such as improper waste disposal

Desenvolvimento de meio de cultura para isolamento de leveduras pertencentes aos gêneros Dekkera e Brettanomyces

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Influence of Brettanomyces custersianus upon the activity of Saccharomyces cerevisiae strains during the tumultuous phase of vinification

The aim of this work was to evaluate the influence of Brettanomyces custersianus on the metabolic activity of Saccharomyces cerevisiae during the tumultuous stage of wine production. The Cabernet Sauvignon grape must with the skin was inoculated with individual cultures of Sacch. cerevisiae and with mixed cultures of Sacch. cerevisiae and Br. custersianus. During the 6-day tumultuous phase of fermentation, the highest ethanol production and the highest sugar consumption were obtained with the strains without B. custersianus. Fermentations carried out with the addition of Brettanomyces metabolites, acetic acid and 4-ethylphenol, showed that only the former inhibited the growth of both Sacch. cerevisiae strains used. In some cases, Br. custersianus could affect the rate higher alcohols production and their final concentrations during the tumultuous phase of vinification

Production of functional killer protein in batch cultures upon a shift from aerobic to anaerobic conditions

The aim of this work was to study the production of functional protein in yeast culture. The cells of Saccharomyces cerevisiae Embrapa 1B (K+R+) killed a strain of Saccharomyces cerevisiae Embrapa 26B (K-R-)in grape must and YEPD media. The lethal effect of toxin-containing supernatant and the effect of aeration upon functional killer production and the correlation between the products of anaerobic metabolism and the functional toxin formation were evaluated. The results showed that at low sugar concentration, the toxin of the killer strain of Sacch. cerevisiae was only produced under anaerobic conditions . The system of killer protein production showed to be regulated by Pasteur and Crabtree effects. As soon as the ethanol was formed, the functional killer toxin was produced. The synthesis of the active killer toxin seemed to be somewhat associated with the switch to fermentation process and with concomitant alcohol dehydrogenase (ADH) activity