Production and Antibacterial Activity of a Biosurfactant from Schizosaccharomyces pombe Grown on Waste Soybean Oil and Corn Steep Liquor

Resumen Técnico: Producción y Actividad Antibacteriana de un Biosurfactante de Schizosaccharomyces pombe

Planteamiento del Problema
La demanda mundial de surfactantes está aumentando, sin embargo, los surfactantes derivados del petróleo plantean preocupaciones ambientales significativas debido a su persistencia y toxicidad. Si bien los biosurfactantes ofrecen una alternativa biodegradable y de baja toxicidad, su adopción industrial se ve obstaculizada por los altos costos de producción, particularmente en lo que respecta a las materias primas (10–30% del costo total) y la recuperación de productos secundarios (hasta el 60%). Además, la capacidad de producción de biosurfactantes de la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe y las propiedades antibacterianas específicas de sus extractos permanecen insuficientemente caracterizadas en comparación con los productores bacterianos como Pseudomonas y Bacillus. Este estudio aborda el doble desafío de utilizar sustratos de desecho de bajo costo para la producción y evaluar el potencial antibacteriano del extracto resultante.

Metodología
El estudio utilizó un aislado puro de S. pombe cultivado en un medio de producción compuesto por 1.0% (p/v) de aceite de soja residual y 1.0% (p/v) de licor de malta de maíz como fuentes de carbono y nitrógeno, respectivamente, ajustado a un pH de 6.8. Los cultivos se incubaron a 28 °C con agitación a 150 rpm durante 120 horas.

Tras el cultivo, el biosurfactante se recuperó mediante los siguientes pasos:

1. Extracción: El caldo libre de células se acidificó a pH 2.0 con HCl 6 N, se mantuvo durante la noche a 4 °C y se extrajo tres veces con acetato de etilo. La fase orgánica se secó y el solvente se eliminó bajo presión reducida.
2. Purificación Parcial: El extracto seco se resuspendió en diclorometano y se particionó. La purificación parcial se evaluó mediante Cromatografía de Capa Fina (TLC) en placas de sílice utilizando un sistema de solventes de cloroformo/metanol/agua. Las fracciones se visualizaron mediante ninhidrina (para proteínas) y vapor de yodo (para lípidos).
3. Ensayos de Actividad:
   • Actividad de Superficie: Evaluada mediante un ensayo de desplazamiento de aceite y el Índice de Emulsificación (E24) contra cuatro aceites: vegetal, coco, cacahuete y oliva.
   • Actividad Antibacteriana: Evaluada contra cuatro aislados bacterianos (Staphylococcus aureus, Salmonella typhi, Escherichia coli y Shigella dysenteriae) utilizando el método de difusión en agar con pocillos a concentraciones de 25, 50 y 100 mg/mL. La ciprofloxacina sirvió como agente de referencia.
   • Determinación de la MIC: La Concentración Mínima Inhibitoria (MIC) se estimó mediante dilución seriada en caldo.

Resultados Clave

• Actividad de Superficie: El extracto crudo produjo una zona de desplazamiento de aceite de 29 mm, confirmando las propiedades de actividad superficial. El Índice de Em emulsificación (E24) varió según el sustrato, oscilando entre 27.8% (aceite de cacahuete) y 56.4% (aceite vegetal), con el de coco en 51.6% y el de oliva en 44.6%.
• Caracterización Química: El análisis de TLC con vapor de yodo reveló una mancha amarronada, indicando la presencia de una fracción que contiene lípidos. Los autores señalan explícitamente que este resultado respalda la presencia de lípidos, pero es insuficiente para establecer una estructura de fosfolípido específica o la identidad molecular sin una caracterización adicional (por ejemplo, FTIR, NMR o espectrometría de masas).
• Actividad Antibacteriana:
  • Se observó una inhibición medible contra los cuatro aislados a 100 y 50 mg/mL.
  • A 25 mg/mL, la inhibición permaneció detectable solo para E. coli y S. aureus.
  • No se registró actividad a 12.5 o 6.25 mg/mL.
  • Consecuentemente, la MIC se estimó en 25 mg/mL para E. coli y S. aureus bajo las condiciones específicas del ensayo utilizado.
• Comparación con la Ciprofloxacina: En condiciones de ensayo específicas, el biosurfactante produjo zonas de inhibición más grandes que la ciprofloxacina contra E. coli y S. dysenteriae a 100 mg/mL, mientras que la ciprofloxacina mostró zonas más grandes contra S. typhi y S. aureus. Los autores advierten que estas diferencias son observaciones descriptivas del montaje específico del ensayo y no constituyen evidencia de una potencia superior debido a la falta de concentraciones estandarizadas y replicación estadística.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo proporciona evidencia preliminar de que S. pombe puede producir un extracto con actividad superficial cuando se cultiva en sustratos de desecho de bajo costo (aceite de soja residual y licor de malta de maíz). Los hallazgos sugieren que esta cepa de levadura genera compuestos capaces de emulsionar diversos aceites y exhibir actividad antibacteriana dependiente de la concentración contra aislados bacterianos seleccionados.

Los autores mantienen una postura modesta respecto a las implicaciones del estudio:

• Producción: El estudio demuestra la producción bajo un único conjunto de condiciones en lugar de un proceso optimizado.
• Identidad Química: El componente activo se identifica únicamente como una "fracción que contiene lípidos"; no se estableció una estructura química definitiva (por ejemplo, un glicolípido o fosfolípido específico).
• Potencial Terapéutico: Aunque se observó actividad antibacteriana, el estudio no caracterizó los perfiles de resistencia de los aislados de prueba ni el mecanismo de acción. Por lo tanto, los datos no demuestran que el extracto supere la resistencia a los antibióticos o sea adecuado para aplicaciones clínicas, farmacéuticas o cosméticas sin pruebas adicionales de seguridad y eficacia.
• Viabilidad Industrial: Si bien el uso de sustratos de desecho ofrece una estrategia racional de bajo costo, la viabilidad industrial no puede concluirse a partir de este estudio debido a la falta de cuantificación de rendimientos, datos de eficiencia de recuperación y evaluación del desempeño en el escalado.

El estudio concluye que, si bien los resultados son alentadores, se requiere trabajo adicional que involucre experimentos replicados, pruebas antimicrobianas estandarizadas, determinación cuantitativa de rendimientos y una caracterización química exhaustiva para confirmar la composición, potencia y potencial de aplicación del producto.