Biosurfactants Production from Low Cost Substrate and Degradation of Diesel Oil by a Rhodococcus Strain

Production de biosurfactants sur un substrat économique et dégradation du gasoil par une souche du genre Rhodococcus

¹ Laboratoire de Synthèse Organique, Faculté de Chimie, Université des Sciences et de la Technologie H. Boumediène (USTHB), BP 32, El-Alia, Bab-Ezzouar, 16 111 Algiers - Algeria
² Laboratoire de Microbiologie, Faculté des Sciences Biologiques, Université des Sciences et de la Technologie H. Boumediène (USTHB), BP 32, El-Alia, Bab-Ezzouar, 16 111 Algiers - Algeria

Corresponding authors: z.sadouk@hotmail.com h_hacene@yahoo.fr ameltazerouti@gmail.com

Abstract

The ability of a Rhodococcus strain to produce surface-active agents from residual sunflower frying oil (RSFO) has been screened in batch cultures. During cultivation with RSFO at the concentration 3% (vol/vol), the strain has synthesized extra-cellular compounds which increase the E₂₄ emulsion index of the culture medium up to 63%. In their crude form, these substances lower the surface tension of water until 31.9 mN m^-1. The exponential growth with RSFO as the sole carbon source has developed at a specific growth rate μ = 0.55 d^-1. The critical micelle concentration of the crude product reached the value 287 mg L^-1 (γCMC = 31.9 mN m^-1). After methylesterification, the lipid fraction of biosurfactants has been analyzed by GC-MS in EI, which reveals the presence of fatty acid methyl esters. The microorganism was also cultivated with the diesel oil as the sole carbon source at the concentration 1% (vol/vol): the active growth phase has developed at rate μ = 0.02 d^-1, without production of emulsifying substance: the microorganism seems to develop different modes of substrate uptake, according to the nature of the carbon source. The potential use of surface-active agents synthesized on RSFO by Rhodococcus erythropolis 16 LM.USTHB is in the oil industry with minimum purity specification, so that crude preparation could be used, at low cost, in clean-up of hydrocarbons contaminated sites and for enhanced oil recovery.

Résumé

L'aptitude d'une souche bactérienne du genre Rhodococcus à produire des agents tensioactifs à partir d'une huile de friture résiduelle de tournesol (RSFO) a été testée en milieu non renouvelé. Durant la culture avec RSFO comme seule source de carbone, à la concentration de 3 % (vol/vol), la souche bactérienne a synthétisé des substances de nature extracellulaire qui induisent une émulsification du milieu de culture avec un indice d'émulsion E₂₄ de 63 %. Sous leur forme non purifiée, les substances extraites du milieu de culture abaissent la tension superficielle de l'eau jusqu'à 31,9 mN m^-1. La croissance exponentielle de la bactérie utilisant RSFO comme seule source de carbone s'est développée au taux spécifique de μ = 0,55 d^-1 (d = jour). La concentration micellaire critique de l'extrait brut a atteint la valeur de 287 mg L^-1 (γCMC = 31,9 mN m^-1). Après methylesterification, la fraction lipidique du biosurfactant a été analysée par GC-MS / EI, qui révèle la présence d'esters méthyliques d'acide gras. Le micro-organisme a été également cultivé avec le gasoil comme seule source de carbone à la concentration de 1% (vol/vol): la phase de croissance exponentielle s'est développée au taux de μ = 0,02 d^-1, sans production de substances émulsifiantes : le microorganisme semble développer différents modes d'assimilation de substrat, selon la nature de la source de carbone. Les agents tensioactifs synthétisés à partir de l'huile de tournesol résiduelle de friture par Rhodococcus erythropolis 16 LM.USTHB pourraient être utilisés, de manière rentable, dans l'industrie pétrolière avec des spécifications minimales de pureté pour la restauration des sites contaminés par les hydrocarbures et dans la récupération du pétrole brut.