Mejoramiento de la bioproducción de pigmentos y metabolitos antioxidantes generados por actinobacterias marinas del caribe Colombiano para su aplicación en la industria cosmética

El objetivo de este estudio fue optimizar la producción de pigmentos y metabolitos antioxidantes en dos cepas de Gordonia hongkongensis (Z9.2D8 y G11.1D5) a través de la implementación del diseño experimental de Plackett-Burman y la metodología de superficie de respuesta. En este proceso, se evaluaron ocho variables clave (concentración de inóculo, concentración de la fuente de carbono y nitrógeno, concentración de NaCl, pH, tiempo de incubación, temperatura y velocidad de agitación) mediante el diseño experimental de Plackett-Burman. Luego, se procedió a optimizar las variables independientes más influyentes (temperatura, concentración del inóculo y velocidad de agitación) mediante la implementación de un diseño Box-Behnken, con el fin de maximizar la producción de pigmentos y metabolitos antioxidantes. Los resultados de este estudio revelaron mejoras significativas en la producción de pigmentos y metabolitos antioxidantes en dos cepas de Gordonia hongkongensis (Z9.2D8 y G11.1D5) mediante la aplicación del diseño experimental de Plackett-Burman y la metodología de superficie de respuesta. Comparando con las variables de respuesta obtenidas en el medio de aislamiento, la cepa G. hongkongensis Z9.2D8 experimentó un aumento en la absorbancia de 0.091 a 0.32, en la capacidad de captura de radicales DPPH de 27.60% a 84.61%, y en la capacidad captura de radicales ABTS de 17.39% a 79.77%. Por otro lado, la cepa G. hongkongensis G11.1D5 también presentó mejoras en sus variables de respuesta, con la absorbancia aumentando de 0.14 a 0.53, la capacidad de captura de radicales DPPH de 38.27% a 68.72%, y la capacidad de captura de radicales ABTS de 60.71% a 88.00%. En todos los casos, la precisión de la validación de los modelos matemáticos superó el 90%. Además, se evaluó el potencial cosmético (antienvejecimiento) de los extractos crudos con presencia de pigmento y con actividad antioxidante de ambas cepas de Gordonia hongkongensis (Z9.2D8 y G11.1D5), revelando valores de inhibición de la enzima colagenasa directamente proporcionales a la concentración del extracto. Es importante destacar que el extracto mejorado de la cepa G. hongkongensis Z9.2D8 mostró una inhibición significativamente mayor (28.25% a 3mg/ml y 27.79% a 1mg/ml) en comparación con el extracto original (17.01% a 3mg/ml y 14.58% a 1mg/ml). Similarmente, el extracto crudo de la cepa G. hongkongensis G11.1D5 también demostró una inhibición mejorada, con un valor de 34.18% a 3 mg/ml y 25.52% a 1 mg/ml, superando al extracto original (29.62% a 3mg/ml y 25.52% a 1mg/ml). Además, ambas cepas mostraron la capacidad de inhibir la enzima hialuronidasa, lo que las convierte en ingredientes potenciales para productos cosméticos. Finalmente, se utilizó la metodología de cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (LC-MS) para identificar posibles sustancias responsables de las bioactividades de interés, revelando similitudes con aductos 2M+NH4, correspondientes a compuestos carotenoides, conocidos por su actividad antioxidante y capacidad para inhibir enzimas cosméticas como la hialuronidasa y la colagenasa. En conclusión, este estudio ha evidenciado que la fermentación de cepas marinas de G. hongkongensis representa una alternativa sostenible, no tóxica y respetuosa con el medio ambiente para la producción de pigmentos y compuestos antioxidantes con potencial antienvejecimiento. Estos hallazgos demuestran la importancia crítica de elegir con precisión las condiciones de cultivo que puedan maximizar la generación de estos valiosos metabolitos, que gozan de una alta demanda en la industria cosmecéutica e invitan a continuar estudiando el potencial bioactivo de los microorganismos marinos y una posible producción de sus metabolitos, a nivel industrial.