Seleção de amostras de Rhizopus spp. produtoras de biossurfactantes/bioemulsificantes e aplicação na remoção de poluentes hidrofóbicos

Autor: PELE, Milagre Américo
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPEUniversidade Federal de PernambucoUFPE.
Druh dokumentu: masterThesis
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CNPQ
Biossurfactantes e bioemulsificantes são moléculas anfifílicas que vêm conquistando a atenção de diferentes setores, devido às suas múltiplas aplicações e são mais sintetizados por bactérias e leveduras, e mais raramente, por fungos filamentosos. Neste contexto, investigações foram realizadas com quatro amostras de Rhizopus isoladas de solos do bioma Caatinga (região nordeste do Brasil), quanto ao potencial de produção de biossurfactantes, utilizando o meio (glutamato 1% e óleo de soja pós-fritura 5%) para selecionar a amostra de Rhizopus com maior produção de biossurfactante. A produção do biossurfactante foi detectada pela redução da tensão superficial, os testes parafilme, dispersão do óleo, índice de emulsificação e atividade hemolítica. A amostra Rhizopus sp. UCP 1607 foi selecionada considerando a redução da tensão superficial da água de 72 para 31,8 mN/m, capacidade dispersante de 66,4 cm2 (ODA), formação de halo de 40mm em ágar sangue e teste de parafilme exibindo um diâmetro de 12mm. A amostra de Rhizopus sp. UCP 1607 foi identificada como Rhizopus arrhizus, através de características fenotípicas e confirmação molecular. Nos estudos com a bioconversão de resíduos agroindústriais (milhocina e glicerol residual), foram utilizadas concentrações estabelecidas por planejamentos fatoriais de 22, tendo como variável resposta a produção de biossurfactante e/ou bioemulsificante. Os resultados obtidos demonstraram que o R. arrhizus UCP 1607 apresentou excelente habilidade na produção de biossurfactante no ensaio 3 (3% de glicerol residual e 5% de milhocina), e o bioemulsificante no ensaio 4 (6% de glicerol residual e 3% de milhocina), respectivamente. O biossurfactante apresentou excelente habilidade de redução da tensão superficial da água de 72 para 28,8 mN/m, índice de emulsificação de 79% e capacidade dispersante de 53,4 cm2 (ODA), usando como substrato o óleo queimado de motor. O bioemulsificante reduziu a tensão superficial de 72 para 36,5 mN/m e índice de emulsificação de 96,4% com o óleo queimado de motor e uma área de deslocamento do óleo de motor de 68.3 cm2 (ODA). A caracterização bioquímica preliminar mostrou que o biossurfactante está constituído por proteínas (38%), carboidratos (35,4%) e lipídios (5,5%), e bioemulsificante de proteínas (40%), carboidratos (16,7%) e lipídios (39,6%). Ambas as biomoléculas apresentaram caráter aniônico, concentração micelar crítica (CMC) de 1,7% (biossurfactante) e 1,4% (bioemulsificante), e ausência de fitotoxicidade. A dinâmica de remoção de poluentes hidrofóbicos no mesmo suporte (óleo diesel impregnado no solo arenoso) mostrou que o biossurfactante bruto removeu 79,4%, enquanto que o bioemulsificante demonstrou uma eficiência de remoção de 90,6%. Os dados experimentais obtidos com o biossurfactante e o bioemulsificante produzidos por Rhizopus arrhizus UCP 1607 sugerem a possibilidade de produção independente das biomoléculas em meios com fontes renováveis, além da utilização na dispersão e remoção de poluentes hidrofóbicos de solos em processos de biorremediação.
Biosurfactants and Bioemulsifiers are amphipathic molecules which have gained the attention of different sectors due to their many potential uses, and are mainly produced by bacteria, yeasts and, rarely by filamentous fungi. In this context, investigations were carried out with Rhizopus strains isolated from soil samples collected in biome Caatinga (Northeast of Brazil) for their potential in the production of biosurfactants and bioemulsifiers, using medium composed of 1% glutamate and 5% soybean oil residue, for selection of Rhizopus strain with potential for production of tensoactives. The production was detected using surface tension measurement, parafilm M test, oil displacement assay, hemolytic activity and emulsification index. The strain of Rhizopus sp. UCP 1607, isolated from soil sample of the State of Rio Grande do Norte, showed the best tensoactive properties resulting in the reduction of surface tension of water from 72 to 31.8 mN/m, dispersant capacity of 66.4 cm2 (ODA), formation of a clear halo in the blood agar medium (40mm), and according to the parafilm M test the mycelia-free broth exhibited a diameter of 12mm. Rhizopus sp. UCP 1607 strain was identified as Rhizopus arrhizus using phenotypic characteristics and molecular confirmation. In the studies of bioconversion of agroindustrial residues (crude glycerol and corn steep liquor), were used the concentrations established through 22 factorial designs with biosurfactant and/or bioemulsifier production as response variable. The results demonstrated that Rhizopus arrhizus UCP 1607 showed excellent ability in the production of biosurfactant in the assay 4 (3% crude glycerol and 5% corn steep liquor), and bioemulsifier in the assay 3 (6% crude glycerol and 3% corn steep liquor). The biosurfactant showed an excellent reduction of surface tension of water from 72 to 28.8 mN/m, but also exhibited higher emulsification index of 79% and dispersant capacity of 53.4 cm2 (ODA), using burnt motor oil as substrate. On the other hand, the bioemulsifier reduced the surface tension of water from 72 to 36.5 mN/m. Moreover, showed an excellent emulsification index of 96.4% against the burnt motor oil, and higher displacement activity of 68.3 cm2 (ODA). The preliminar biochemical characterization of the isolated compounds demonstrated that the biosurfactant consisted of proteins (38%), carbohydrates (35,4%) and lipids (5,5%), and the bioemulsifier contained proteins (40%), carbohydrates (16,7%) and lipids (39,6%). Both the compounds presented an anionic character, with critical micelle concentrations (CMC) of 1.7% (biosurfactant) and 1.4% (bioemulsifier) and non-phytotoxicity. The applicability studies in the removal of hydrophobic pollutants from soil showed that the biosurfactant removed 79.4% of the diesel oil impregnated in the beach sand, whereas bioemulsifier demonstrated a removal rate of 90.6% of the contaminant from sand. The data obtained from experiments with biosurfactant and bioemulsifier produced by Rhizopus arrhizus UCP 1607 suggest the possibility of independent production of biomolecules in media composed of renewable resources, besides the use in the dispersion and removal of hydrophobic pollutants from soils.
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