Biosurfactant Properties of the Extremotolerant Bacterial Strain Acinetobacter baumannii complex Isolated from Congenital Water

Abstract

Abstract. Formation waters associated with hydrocarbon extraction waste contain dissolved salts and metals, which make it a non-usable by-product, and its release causes a negative impact on the environment. However, for certain microorganisms, it can work as a suitable growth and metabolic development medium. In this study, three autochthonous strains were isolated from congenital water and cultivated on 1 % oil-added Bushnell-Hass Agar for further evaluation. The hydrocarbons degradation capacity was qualitatively tested in an inorganic liquid medium. The strain identified as AC362-1 showed the highest mineralization and growth in the test. Gram staining, API 20E, transmission electron microscopy, and MALDI-TOF mass spectrometry tests were performed to identify the strain; the results matched a Gram-negative bacillus of the Acinetobacter baumannii complex species. The bacterium demonstrated extremotolerant characteristics during growth kinetics, and its adaptation was tested under 15 % saline conditions, pH 9, and 80 ºC temperature, reaching population densities of 0.76, 0.74, and 0.44 DO_600nm, respectively. Additionally, it showed the capacity to synthesize biosurfactant in Kim medium, identified by a thin-layer chromatography and infrared spectroscopy as a lipopeptide type. The surface tension of the biosurfactant was measured and showed a reduction of the tension from 72.18 mN/m (water) to 53.21 mN/m. Finally, the metabolic properties of the bacterial strain facilitated the degradation of oil in a contaminated soil sample from 9000 mg/kg to 3812 mg/kg of soil, with a bacterial population of 1.56 x 10⁵ CFU/g soil.

Resumen. Las aguas de formación (congénitas) asociadas a la extracción de hidrocarburos contienen sales y metales disueltos, por lo que se consideran un subproducto no aprovechable y representa un impacto negativo en el ambiente. Sin embargo, para ciertos microorganismos, puede ser un medio propicio para su crecimiento y desarrollo metabólico. En este estudio, se evaluaron tres cepas autóctonas aisladas del agua de formación y cultivadas en agar Bushnell-Hass con 1 % de petróleo añadido.  La capacidad de degradación de hidrocarburos se evaluó cualitativamente en un medio líquido inorgánico, destacando la cepa identificada como AC362-1, que mostró la mayor mineralización y crecimiento en la prueba. Para su caracterización, se realizaron pruebas de tinción de Gram, API 20E, microscopía electrónica de transmisión y espectrometría de masa MALDI-TOF. Los resultados indicaron que se trata de un bacilo Gram negativo, perteneciente a la especie Acinetobacter baumannii complex. La bacteria exhibió características extremófilas durante la cinética de crecimiento y su adaptación a condiciones salinas del 15 %, pH 9 y temperatura de 80 ºC, alcanzando densidades poblacionales de 0.76, 0.74 y 0.44 DO_600nm, respectivamente. Además, demostró capacidad para sintetizar biosurfactante en medio Kim, identificado mediante cromatografía de capa fina y espectroscopía infrarroja como un lipopéptido. La medición de la tensión superficial del biosurfactante mostró una reducción de la tensión de 72.18 mN/m (agua) a 53.21 mN/m. Finalmente, las propiedades metabólicas de la cepa bacteriana posibilitaron la degradación de petróleo en un suelo contaminado, disminuyendo a 9000 mg/kg a 3812 mg/kg de suelo, con una población bacteriana de 1.56 x 10⁵ CFU/g de suelo.