Optimizing the immobilization of biosurfactant-producing

J Pharm Pharmacogn Res 7(6): 413-420, 2019.

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Optimizing the immobilization of biosurfactant-producing Pseudomonas aeruginosa in alginate beads

[Optimización de la inmovilización de Pseudomonas aeruginosa productora de biosurfactantes en perlas de alginato]

Gholamreza Dehghannoudeh1,2, Kioomars Kiani1, Mohammad Hassan Moshafi1, Negar Dehghannoudeh3, Majid Rajaee1, Soodeh Salarpour1, Mandana Ohadi2*

1Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmacy, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran.
2Pharmaceutics Research Center, Institute of Neuropharmacology, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran.
3Faculty of Arts and Science, University of Toronto, 100 St George St, M5S3G3, Toronto, Ontario, Canada.
Abstract

Context: Biosurfactants are amphipathic molecules that reduce surface tension. The major reasons to economically production of the biosurfactant are their health, safety, environmental management, and promising applications.

Aims: To optimize the immobilization of Pseudomonas aeruginosa as a biosurfactant producer in alginate beads.

Methods: Biosurfactant production by P. aeruginosa was confirmed through the hemolysis test, emulsification index, and surface activity measurement. Calcium alginate encapsulation technique was used in order to entrap the P. aeruginosa cells. Full factorial design was employed to optimize bead preparation. Furthermore, the morphology and the stability of beads were evaluated.

Results: It was proved that immobilized cells can be preserved the viability and biosurfactant production. Application of full factorial design indicated that the values of three parameters sodium alginate 3%, CaCl2 1% (w/v), and hardening time of 35 min, was found to be too stable for minimum surface tension and stable alginate gel beads.

Conclusions: The alginate gel beads showed stability during the growing process and the immobilized cells efficiently were viable. Alginate source, hardening time, and the interaction between CaCl2 concentration and hardening time influenced on the bead preparation.

Keywords: alginate beads; biosurfactants; immobilization; optimizing; Pseudomonas aeruginosa.

Resumen

Contexto: Los biosurfactantes son moléculas anfipáticas que reducen la tensión superficial. Las principales razones para la producción económica del biosurfactante son la salud, seguridad, gestión ambiental y aplicaciones prometedoras.

Objetivos: Optimizar la inmovilización de Pseudomonas aeruginosa como productora de biosurfactantes en perlas de alginato.

Métodos: La producción de biosurfactantes por P. aeruginosa se confirmó mediante la prueba de hemólisis, el índice de emulsión y la medición de la actividad de la superficie. Se utilizó la técnica de encapsulación de alginato de calcio para atrapar las células de P. aeruginosa. Se empleó un diseño factorial completo para optimizar la preparación de las perlas de alginato. Además, se evaluó la morfología y la estabilidad de las perlas.

Resultados: Se demostró que las células inmovilizadas pueden preservar la viabilidad y la producción de biosurfactantes. La aplicación del diseño factorial completo indicó que los valores de tres parámetros de alginato de sodio al 3%, CaCl2 al 1% (p/v), y un tiempo de endurecimiento de 35 min, resultaron ser estables para una tensión superficial mínima y perlas de gel de alginato estables.

Conclusiones: Las perlas de gel de alginato mostraron estabilidad durante el proceso de crecimiento y las células inmovilizadas fueron viables de manera eficiente. La fuente de alginato, el tiempo de endurecimiento y la interacción entre la concentración de CaCl2 y el tiempo de endurecimiento influyeron en la preparación de las perlas.

Palabras Clave: biosurfactantes; inmovilización; optimización; perlas de alginato; Pseudomonas aeruginosa.

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Citation Format: Dehghannoudeh G, Kiani K, Moshafi MH, Dehghannoudeh N, Rajaee M, Salarpour S, Ohadi M (2019) Optimizing the immobilization of biosurfactant-producing Pseudomonas aeruginosa in alginate beads. J Pharm Pharmacogn Res 7(6): 413–420.

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