659 resultados para Oleaginous yeasts


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The biosynthesis of triacylglycerol (TAG) occurs in the microsomal membranes of eukaryotes. Here, we report the identification and functional characterization of diacylglycerol acyltransferase (DGAT), a member of the 10 S cytosolic TAG biosynthetic complex (TBC) in Rhodotorula glutinis. Both a full-length and an N-terminally truncated cDNA clone of a single gene were isolated from R. glutinis. The DGAT activity of the protein encoded by RgDGAT was confirmed in vivo by the heterologous expression of cDNA in a Saccharomyces cerevisiae quadruple mutant (H1246) that is defective in TAG synthesis. RgDGAT overexpression in yeast was found to be capable of acylating diacylglycerol (DAG) in an acyl-CoA-dependent manner. Quadruple mutant yeast cells exhibit growth defects in the presence of oleic acid, but wild-type yeast cells do not. In an in vivo fatty acid supplementation experiment, RgDGAT expression rescued quadruple mutant growth in an oleate-containing medium. We describe a soluble acyl-CoA-dependent DAG acyltransferase from R. glutinis that belongs to the DGAT3 class of enzymes. The study highlights the importance of an alternative TAG biosynthetic pathway in oleaginous yeasts.

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A levedura Yarrowia lipolytica tem sido muito investigada, especialmente por ser um microrganismo oleaginoso, ou seja, capaz de acumular grandes quantidades de lipídios, o que ocorre majoritariamente em organelas denominadas partículas lipídicas. Estes lipídios apresentam várias potenciais aplicações biotecnológicas, como por exemplo na produção de óleo microbiano (single cell oil) e na produção de biodiesel. Durante este projeto de mestrado, objetivou-se estudar a fisiologia de duas linhagens da levedura Y. lipolytica, sendo uma tradicionalmente estudada pela comunidade científica internacional (linhagem w29) e outra isolada da Baía da Guanabara, no Rio de Janeiro (linhagem IMUFRJ 50682). Foram realizados cultivos em frascos agitados tipo Erlenmeyer com defletores tampados com algodão (volume total 500 mL, volume de meio 100 mL, 28 oC e 200 rotações por minuto), durante os quais foi possível: 1) escolher um meio de cultivo de composição totalmente definida, com tiamina como único fator de crescimento, adequado a estudos de fisiologia quantitativa com esta levedura; 2) verificar que Y. lipolytica não é capaz de crescer com sacarose ou xilose como única fonte de carbono; 3) verificar que Y. lipolytica cresce com velocidade específica de crescimento máxima (Máx) de 0,49 h-1 num meio complexo contendo glicose, extrato de levedura e peptona (meio YPD), 0,31 h-1 em meio definido com glicose como única fonte de carbono e 0,35 h-1 no mesmo meio, mas com glicerol como única fonte de carbono, sem excreção de metabólitos para o meio de cultivo; 4) verificar que ocorreu limitação por oxigênio nos cultivos em frasco agitado, sendo este o motivo pelo qual as células deixaram de crescer exponencialmente; 5) verificar que o uso de ureia, em vez de sulfato de amônio, como fonte de nitrogênio, contribui para uma variação menor do pH durante os cultivos, sem prejuízo ao crescimento da levedura; 6) observar que, ao se restringir a oferta de nitrogênio à levedura (aumento da relação C/N inicial no meio de 12,6 para 126), as células têm sua morfologia alterada e apresentam maior quantidade de partículas lipídicas; 7) determinar uma composição elementar para a biomassa de Y. lipolytica (CH1,98O0,58N0,13), em que os átomos de carbono encontram-se em média mais reduzidos do que na biomassa de leveduras como Saccharomyces cerevisiae e Dekkera bruxellensis. Foram também realizados cultivos em biorreator em batelada (1 L de volume útil, 28 oC, aerobiose plena e pH controlado em 5,0), durante os quais foi possível: a) estabelecer um protocolo de cultivo para Y. lipolytica em biorreator (que envolvem agitação mecânica, aeração e uso de anti-espumante, entre outras diferenças em relação aos cultivos em frasco); b) confirmar os valores dos principais parâmetros fisiológicos apresentados por esta levedura, anteriormente obtidos a partir de cultivos em frasco; c) confirmar que o fator de conversão de substrato a células (Yx/s) é maior para cultivos realizados com glicerol como fonte única de carbono (0,53 g/g para a linhagem IMUFRJ 50682), do que com glicose (0,48 g/g para a mesma linhagem). Finalmente, cultivos realizados em quimiostato com glicerol como fonte de carbono e energia, limitados por amônio (fonte de nitrogênio, relação C/N 126), às vazões específicas de 0,25 h-1 e 0,15 h-1, permitiram observar que o número de partículas lipídicas por célula de Y. lipolytica permaneceu em torno de 2 em ambas as situações e houve uma diminuição no teor de nitrogênio nas células quando a velocidade específica de crescimento diminuiu de 0,25 para 0,15 h-1.

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Diante da grande quantidade de glicerol bruto gerado na síntese do biodiesel e seu baixo valor comercial, torna-se fundamental encontrar formas alternativas para converter este substrato em produtos com valor agregado. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar diferentes leveduras oleaginosas capazes de metabolizar o glicerol bruto, gerado como coproduto na síntese de biodiesel, visando produzir biomassa como fonte de lipídios. Todos os cultivos foram realizados em frascos agitados, em condições estabelecidas de acordo com cada etapa do trabalho, sendo obtidos dados relativos ao crescimento celular e à produção de lipídios, tratados estatisticamente conforme o propósito. Lipomyces lipofer NRRL Y-1155 apresentou diferenças significativas em relação às outras leveduras oriundas de banco de cultura, atingindo 57,64% de lipídios na biomassa. Estas leveduras apresentarem perfis de ácidos graxos diferenciados, semelhantes aos dos principais óleos vegetais utilizadas na síntese de biodiesel, com predominância de ácidos graxos poli-insaturados, especialmente ácido linoleico (68,3% na levedura Rhodotorula glutinis NRRL YB-252). O ácido gama-linolênico, um ácido graxo essencial ω6, foi detectado em todas as leveduras analisadas, sendo que na biomassa de Candida cylindracea NRRL Y-17506 chegou a 23,1%. Através de um planejamento experimental Plackett-Burman, verificou-se que as variáveis concentração de extrato de levedura e de MgSO4.7H20 demonstraram maior influência na produção de lipídios por uma linhagem silvestre de Rhodotorula mucilaginosa. Para esta levedura, a partir da análise de efeitos foi possível estabelecer a seguinte condição para a produção de lipídios: 30,0 g.L-1 glicerol; 5,0 g.L-1 KH2PO4; 1,0 g.L-1 Na2HPO4; 3,0 g.L-1 MgSO4.7H2O; 1,2 g.L-1 extrato de levedura; pH inicial 4,5; temperatura 25°C. Nestas condições conseguiu-se um teor de lipídios de 59,96% e lipídios totais produzidos de 5,51 g.L-1 . Também foi possível observar aumento no teor de lipídios da biomassa ao longo do tempo de cultivo, bem como o aumento do teor relativo do ácido linoleico, que atingiu 52%. Dentre as leveduras isoladas a partir de amostras ambientais do Extremo Sul do Brasil, a levedura identificada como Cryptococcus humicola se destacou das demais, apresentando proporção de 23,5% de ácidos graxos saturados, 14,8% de ácidos graxos monoinsaturados e 54,9% de ácidos graxos poli-insaturados, destacando-se o ácido linoleico. O planejamento Plackett-Burman foi também utilizado para esta levedura, sendo que as variáveis concentração de extrato de levedura e glicerol bruto demonstraram maior influência na produção de lipídios. Posteriormente, um delineamento composto central rotacional (DCCR) foi proposto visando à otimização da produção de lipídios. Os modelos empíricos preditivos obtidos para biomassa máxima e lipídios totais permitiram estabelecer para a produção de lipídios por Cryptococcus humicola a seguinte condição otimizada: 100,0 g.L-1 glicerol; 5,0 g.L-1 KH2PO4; 1,0 g.L-1 Na2HPO4; 4,8 g.L-1 extrato de levedura; pH inicial 4,5; temperatura 25°C. Esta condição representou um incremento de cerca de 2 vezes nos lipídios totais em relação à melhor condição estabelecida pelo planejamento Plackett-Burmann e um acréscimo de cerca de 4,8 vezes em relação às condições testadas inicialmente, atingindo 37,61% de lipídios e 8,85 g.L-1 de lipídios totais. Deste modo, os propósitos de valorização de um coproduto oriundo da síntese de biodiesel, bem como a produção de um óleo com potencial para a produção de biodiesel, foram cumpridos.

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Oleaginous microorganisms have potential to be used to produce oils as alternative feedstock for biodiesel production. Microalgae (Chlorella protothecoides and Chlorella zofingiensis), yeasts (Cryptococcus albidus and Rhodotorula mucilaginosa), and fungi (Aspergillus oryzae and Mucor plumbeus) were investigated for their ability to produce oil from glucose, xylose and glycerol. Multi-criteria analysis (MCA) using analytic hierarchy process (AHP) and preference ranking organization method for the enrichment of evaluations (PROMETHEE) with graphical analysis for interactive aid (GAIA), was used to rank and select the preferred microorganisms for oil production for biodiesel application. This was based on a number of criteria viz., oil concentration, content, production rate and yield, substrate consumption rate, fatty acids composition, biomass harvesting and nutrient costs. PROMETHEE selected A. oryzae, M. plumbeus and R. mucilaginosa as the most prospective species for oil production. However, further analysis by GAIA Webs identified A. oryzae and M. plumbeus as the best performing microorganisms.

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This study explores the potential use of empty fruit bunch (EFB) residues from palm oil processing residues, as an alternative feedstock for microbial oil production. EFB is a readily available, lignocellulosic biomass that provides cheaper substrates for oil production in comparison to the use of pure sugars. In this study, potential oleaginous microorganisms were selected based on a multi-criteria analysis (MCA) framework which utilised Analytical Hierarchy Process (AHP) with Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluation (PROMETHEE) aided by Geometrical Analysis for Interactive Aid (GAIA). The MCA framework was used to evaluate several strains of microalgae (Chlorella protothecoides and Chlorella zofingiensis), yeasts (Cryptococcus albidus and Rhodotorula mucilaginosa) and fungi (Aspergillus oryzae and Mucor plumbeus) on glucose, xylose and glycerol. Based on the results of PROMETHEE rankings and GAIA plane, fungal strains A. oryzae and M. plumbeus and yeast strain R. mucilaginosa showed great promise for oil production from lignocellulosic hydrolysates. The study further cultivated A. oryzae, M. plumbeus and R. mucilaginosa on EFB hydrolysates for oil production. EFB was pretreated with dilute sulfuric acid, followed by enzymatic saccharification of solid residue. Hydrolysates tested in this study are detoxified liquid hydrolysates (LH) and enzymatic hydrolysate (EH).

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Assimilation of nitrate and various other inorganic nitrogen compounds by different yeasts was investigated. Nitrate, nitrite, hydroxylamine, hydrazine, ammonium sulphate, urea and L-asparagine were tested as sole sources of nitrogen for the growth of Candida albicans, C. pelliculosa, Debaryomyces hansenii, Saccharomyces cerevisiae, C. tropicalis, and C. utilis. Ammonium sulphate and L-asparagine supported the growth of all the yeasts tested except D. hansenii while hydroxylamine and hydrazine failed to support the growth of any. Nitrate and nitrite were assimilated only by C. utilis. Nitrate utilization by C. utilis was also accompanied by the enzymatic activities of NAD(P)H: nitrate oxidoreductase (EC 1.6.6.2) and NAD(P)H: nitrite oxidoreductase (EC 1.6.6.4), but not reduced methyl viologen-or FAD-nitrate oxidoreductases (EC 1.7.99.4). It is demonstrated here that nitrate and nitrite reductase activities are responsible for the ability of C. utilis to assimilate primary nitrogen.

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Passalidae (Polyphaga, Coleoptera) is a family of beetles with approximately 960 species that are distributed worldwide. Preliminary studies that characterized ascomycete and basidiomycete yeasts in the gut of these wood-eating beetles from the USA, Guatemala, and Thailand, demonstrated associations between certain yeast taxa and passalids. We extended the study to include yeasts and beetles from tropical forests near Cairns and Brisbane, Queensland, Australia. We isolated more than 1000 yeast strains from about 150 beetles belonging to 10 species. LSU and ITS rRNA markers were used to identify a subset of 250 yeast strains, which revealed that the gut of Australian passalids contained undescribed ascomycetes in the Debaryomyces, Dipodascus, Kazachstania, Ogataea, Scheffersomyces, Sugiyamaella, Spathaspora, Torulaspora, and Zygowilliopsis clades, as well as basidiomycetes in the genera Cryptococcus and Trichosporon. A close relative of Candida subhashii (Spathaspora clade) and the xylose-fermenting yeast Scheffersomyces stipitis were the most common species isolated in Queensland. These results agree with those of previous studies that showed a common association of xylose-fermenting yeasts in the gut of lignicolous insects. Species and higher taxa of yeasts, however, vary between Queensland passalids and those previously collected in distant regions.

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Oil palm empty fruit bunch (EFB) is a readily available, lignocellulosic biomass that has potential to be utilized as a carbon substrate for microbial oil production. In order to evaluate the production of microbial oil from EFB, a technical study was performed through the cultivation of oleaginous micro-organisms (Rhodotorula mucilaginosa, Aspergillus oryzae, and Mucor plumbeus) on EFB hydrolyzates. EFB hydrolyzates were prepared through dilute acid pre-treatment of the biomass, where the liquid fraction of pre-treatment was detoxified and used as an EFB liquid hydrolyzate (EFBLH). The solid residue was enzymatically hydrolyzed prior to be used as an EFB enzymatic hydrolyzate (EFBEH). The highest oil concentrations were obtained from M. plumbeus (1.9 g/L of oil on EFBLH and 4.7 g/L of oil on EFBEH). In order to evaluate the feasibility of large-scale microbial oil production, a techno-economic study was performed based on the oil yields of M. plumbeus per hectare of plantation, followed by the estimation of the feedstock cost for oil production. Other oil palm biomasses (frond and trunk) were also included in this study, as it could potentially improve the economics of large-scale microbial oil production. Microbial oil from oil palm biomasses was estimated to potentially increase oil production in the palm oil industry up to 25%, at a cheaper feedstock cost. The outcome of this study demonstrates the potential integration of microbial oil production from oil palm biomasses with existing palm oil industry (biodiesel, food and oleochemicals production), that could potentially enhance sustainability and profitability of microbial oil production.

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This study investigated the potential use of sugarcane bagasse as a feedstock for oil production through microbial cultivation. Bagasse was subjected to dilute acid pretreatment with 0.4 wt% H2SO4 (in liquid) at a solid/liquid ratio of 1:6 (wt/wt) at 170 °C for 15 min, followed by enzymatic hydrolysis of solid residue. The liquid fractions of the pretreatment process and the enzymatic hydrolysis process were detoxified and used as liquid hydrolysate (SCBLH) and enzymatic hydrolysate (SCBEH) for the microbial oil production by oleaginous yeast (Rhodotorula mucilaginosa) and filamentous fungi (Aspergillus oryzae and Mucor plumbeus). The results showed that all strains were able to grow and produce oil from bagasse hydrolysates. The highest oil concentrations produced from bagasse hydrolysates were by M. plumbeus at 1.59 g/L (SCBLH) and 4.74 g/L (SCBEH). The microbial oils obtained have similar fatty acid compositions to vegetable oils, indicating that the oil can be used for the production of second generation biodiesel. On the basis of oil yields obtained by M. plumbeus, from 10 million t (wet weight) of bagasse generated annually from sugar mills in Australia, it is estimated that the total biodiesel that could be produced would be equivalent to about 9% of Queensland’s diesel consumption.

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A suitable method for the selective isolation of catechol-cleaving yeasts from coir rets has been worked out. The yeast strains, all belonging toDebaryomyces hansenii, were found to demand biotin as an essential vitamin. The organism has the ability to grow on catechol, phenol and some related compounds as sole source of carbon. It tolerates 0.4% catechol and 0.26% phenol. Evidence was obtained that the catechol-cleaving enzyme of the isolates is a pyrocatechase. Some properties of the cell-free catechol oxygenase are described.

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Phenol- and catechol-adapted sludges contained large numbers of the yeasts, Candida tropicalis and Trichosporon cutaneum. Both were able to grow on a variety of aromatic compounds and utilized phenol and catechol at a high rate. This property was inducible. The feasibility of using these yeasts for removing phenols from waste waters is suggested.