Produção biotecnologica de surfatante de Bacillus subtilis em residuo agroindustrial, caracterização e aplicações
Giselle Aparecida Nobre Costa
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP C823p
Campinas, SP : [s.n.], 2005.
100f. : il.
Orientador: Glaucia Maria Pastore
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: Biossurfatantes são compostos anfipáticos de origem biológica que apresentam uma porção hidrofílica e outra hidrofóbica. Esta propriedade lhes confere a capacidade de diminuir a tensão superficial e interfacial. de um meio liquido. Na busca de fontes alternativas para a produção de compostos...
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Resumo: Biossurfatantes são compostos anfipáticos de origem biológica que apresentam uma porção hidrofílica e outra hidrofóbica. Esta propriedade lhes confere a capacidade de diminuir a tensão superficial e interfacial. de um meio liquido. Na busca de fontes alternativas para a produção de compostos de interesse biotecnológico, o uso de subprodutos de processamento agrícola ou industrial apresenta um vasto campo a ser explorado. A industrialização da mandioca, em farinha e fécula, gera aproximadamente 240.000 L de resíduo/mês. Este resíduo, a manipueira, é altamente tóxico (devido à presença de glicosídeos cianogênicos) e poluente (dado a altas concentrações de matéria orgânica não esgotada que podem atingir 100 g DQO/L). A possibilidade da utilização deste resíduo como substrato para microrganismos e o interesse na produção de compostos biotecnologicamente relevantes nos incentivou a investigar a produção de biossurfatantes pela cepa Bacillus subtilis LB5a. Definidas as condições e cinética da fermentação, foi obtido uma produção de 2,5 g/L de surfatante em 36 horas de cultivo. O tensoativo se mostrou capaz de reduzir a tensão superficial do meio de 47,74 mN/m, para 25,96 mN/m, CMD-1 de 26,19 e CMD-2 de 29,47 mN/m, com tensão interfacial contra hexadecano de 0,76 mN/m, além de CMC de 10 mg/L. O extrato apresentou estabilidade a altas concentrações de sal (>15%), elevadas temperaturas (135ºC), ampla faixa de pH (6-12) e foi estável a variadas concentrações de enzimas do tipo cisteína-proteases. A análise de aminoácidos do produto purificado, revelou a presença de ácido glutâmico, ácido aspártico, valina e leucina na proporção 1:1:1:4, caracterizando o produto como um lipopeptídeo. Por espectrometria de massas foi confirmada a presença de uma série homóloga de lipopeptídeos com variações no tamanho da cadeia hidrocarbônica caracterizando o composto como o tensoativo surfactina. Além disso, verificou-se a predominância do homólogo de massa molecular 1036 g/Mol. O biossurfatante de B.subtilis LB5a, apresentou capacidade de formar emulsões estáveis em óleos, hidrocarbonetos e combustíveis; revelou-se como substância potencial para utilização na recuperação melhorada de petróleo (MEOR) e em biorremediação, avaliado a partir da remoção de óleo bruto de areias contaminadas. Além disso, apresentou atividade antimicrobiana contra bactérias gram positivas e negativas e apresentou ação antitproliferativa sobre células tumorais humanas. Os resultados descritos neste trabalho fornecem dados relevantes acerca do potencial do biossurfatante surfactina e suas possíveis aplicações. Além disso, evidenciam a manipueira como um excelente substrato para a produção de biossurfatante pela cepa estudada, possibilitando uma grande redução de custos de produção através da utilização de um resíduo como substrato, bem como pelo processo de obtenção do produto por métodos bastante simplificados
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Abstract: Biosurfactants are amphypatic compounds from biologycal source showing both hydrophilic and lipophilic groups. Due to this feature, the biosurfactants acts decreasing the surface and interfacial tension of a liquid. The byproducts of agricola and industrial processing are an underexplored...
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Abstract: Biosurfactants are amphypatic compounds from biologycal source showing both hydrophilic and lipophilic groups. Due to this feature, the biosurfactants acts decreasing the surface and interfacial tension of a liquid. The byproducts of agricola and industrial processing are an underexplored new sources to the production of biotechnological interesting compounds. The cassava industrialization yields c.a. 240.000L of residue by month. This residue, cassava wastewater (manipueira), is highly toxic (due to the presence of cianogenic glycosides) and poluent (due to high concentrations of organic matter, that may reach 100 gDQO/L). The possibility of the utilization of manipueira as substract for microorganism growth and the interest in the production of biotecnologically important aducts, encourage us to investigate the biosurfactants production by Bacillus subtilis LB5a strain. After the growing conditions optimizations, 2,5 g/L of surfactant was obtained in 36 hours. The biosurfactant have reduced the surface tension of the medium from 47,74 mN/m to 25,96 mN/m, CMD-1 of 26,19 and CMD-2 of 29,47 mN/m, with interfacial tension against hexadecane of 0,76 mN/m and CMC of 10 mg.L-1. The extract show stability with respect to high salt concentration, high temperature, wide range of pH (6-12) and to several concentrations of diferent cysteine proteases. The aminoacids analysis of purified product, revealed the presence of glutamic acid, aspartic acid, valine and leucine at a 1:1:1:4 ratio, characterizing the product as a lipopetide. Mass spectrometry analysis confirmed the presence of a lipopeptide homologous serie with variations in the hydrocarbon chain lenght, known as surfactin. Furthemore, was verified the predominance of the 1036 g.Mol-1 molecular mass homologous. The biosurfactant from LB5a strain was able to produce stable emulsions in oils, hydrocarbons and fuels, bioremediation and Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR), potential were observed by the remotion of crude oil from contaminated sand. The surfactin also showed antibacterial activity agains gram positive and negative bacterias and showed antiproliferative activity agains human tumoral cells. The results described herein give important data reflecting the surfactant potential of the surfactin and its applications. Moreover, they reveal the manipueira as an excellent substrate to the biosurfactant production by the studied strain. The utilization of an industrial residue as substrate allows a strong cost reduction to the sufactant production and consists a potentially alternative to the treatment of this effluent
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Produção biotecnologica de surfatante de Bacillus subtilis em residuo agroindustrial, caracterização e aplicações
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