Made available in DSpace on 2014-06-12T16:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6459_1.pdf: 1233377 bytes, checksum: 68ffb8654b15ee0700a4fd5f1dadf917 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os lipopeptídeos representam uma classe de surfactantes microbiológicos com crescente interesse científico, terapêutico e biotecnológico. O gênero Bacillus é um produtor destes compostos ativos, entre eles B. subtilis que produz surfactina, o mais potente biossurfactante conhecido. Estes compostos atuam como antibióticos, antivirais, agente antitumorais, imunomoduladores e inibidores enzimático. Neste trabalho foram avaliadas a produção, a extração e a caracterização de surfactantes obtidos pelo cultivo de B. subtilis R14, bem como sua atividade antimicrobiana e propriedades físicoquímicas. Durante o cultivo em meio quimicamente definido, a tensão superficial do meio foi reduzida de 54 mN/m no início do crescimento microbiano para 30 mN/m após 20 h. Uma concentração de surfactante bruto de 2 g/L foi obtida depois de 40 h de cultivo. Uma caracterização preliminar sugeriu que dois surfactantes foram produzidos, surfactina e iturina A. A avaliação antimicrobiana destes compostos foi realizada frente a cepas de bactérias multidrogas-resistente de Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa e Salmonella entérica. Todas as cepas foram sensíveis aos surfactantes, em particular a Gram-positva Enterococcus faecalis. Os lipopeptídeos produzidos apresentaram-se termoestáveis, estáveis em uma faixa de pH de 4 a 8. e até 20% de salinidade. Os resultados demonstram que os lipopeptídios têm um amplo espectro de ação e aplicação, incluindo atividade antimicrobiana frente microrganismos com perfil de multirresistência

Submitted by Hora Fontes Nadja Maria (pospetro@ufba.br) on 2012-11-12T19:25:38Z No. of bitstreams: 1 DISSERTA_J CRUZ.pdf: 2090353 bytes, checksum: 72bf4bb17405ad70e97b3717ee4838be (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-12T19:25:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTA_J CRUZ.pdf: 2090353 bytes, checksum: 72bf4bb17405ad70e97b3717ee4838be (MD5) Previous issue date: 2012-06-27 / CAPES / A eficácia de surfactantes químico e biológico, sozinhos e em conjunto com o fertilizante NPK, no auxílio da biodegradação de petróleo cru foi avaliada em simulações de derrame no mar, realizadas em duas campanhas. A eficácia destes produtos foi determinada pela avaliação da degradação do petróleo ao longo do experimento, através de análises geoquímicas; por análises toxicológicas, através da exposição de copépodos aos tratamentos; e por análises microbiológicas, através do isolamento de fungos e bactérias. Na primeira campanha, as análises geoquímicas mostraram que o tratamento de petróleo em conjunto com biossurfactante apontou maior degradação, indicado pela maior redução percentual (19%) do valor da razão ∑n-alcanos/(Pr+Ph). Na segunda campanha o tratamento contendo biossurfactante e NPK revelou uma diminuição de 30,8% da razão ∑n-alcanos/(Pr+Ph), enquanto o tratamento contendo surfactante químico e NPK revelou uma diminuição de 26,5% da razão ∑n-alcanos/(Pr+Ph). Portanto, os resultados geoquímicos para tratamentos com biossurfactante apontaram maior biodegradação no final dos experimentos. Na primeira campanha os tratamentos não foram tóxicos aos copépodos provavelmente devido às baixas concentrações, entretanto na segunda campanha houve um grande efeito letal no tempo inicial, mas não é possível afirmar o que causou este efeito porque não houve análise da amostra contendo apenas petróleo ao longo do experimento. As análises microbiológicas indicaram que ocorreu aumento do número de fungos em relação às bactérias nos tratamentos contendo apenas biossurfactante e biossurfactante em conjunto com NPK, sugerindo que a maior degradação do óleo nestes tratamentos seja pela ação de fungos. As variações dos parâmetros físico-químicos observados na análise de componentes principais (PCA) podem ter sido vantajosas para o maior desenvolvimento dos fungos. Os resultados deste estudo em escala piloto e nas condições experimentais estabelecidas revelaram que é mais indicado o tratamento utilizando biossurfactante conjuntamente com NPK. / Salvador

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-06-02T19:56:11Z No. of bitstreams: 1 PatriciaMariaRocha_DISSERT.pdf: 2345948 bytes, checksum: bcfe5d50d564660ebac61c7a7952a641 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-06-06T19:58:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PatriciaMariaRocha_DISSERT.pdf: 2345948 bytes, checksum: bcfe5d50d564660ebac61c7a7952a641 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-06T19:58:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PatriciaMariaRocha_DISSERT.pdf: 2345948 bytes, checksum: bcfe5d50d564660ebac61c7a7952a641 (MD5) Previous issue date: 2017-02-09 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Os biossurfactantes t?m atra?do grande interesse tanto da comunidade cient?fica como da ind?stria, nos ?ltimos anos, por oferecerem v?rias vantagens em rela??o aos surfactantes sint?ticos, incluindo a possibilidade de produ??o a partir de recursos renov?veis atrav?s de fermenta??o. Dentre as diferentes classes de biossurfactantes, os lipopept?deos destacam-se por seu potencial antibi?tico, especialmente a surfactina. As caracter?sticas vantajosas da surfactina impulsionaram o desenvolvimento de pesquisas em escala de laborat?rio voltadas para recupera??o avan?ada de ?leo, biorremedia??o, inibi??o da forma??o de co?gulos, forma??o de canais i?nicos em membrana, entre outros temas. Contudo, assim como demais biossurfactantes, as aplica??es comerciais da surfactina esbarram no seu alto custo de produ??o. Isto pode ser atribu?do ? utiliza??o de nutrientes caros e defici?ncias nas opera??es de recupera??o e purifica??o. Para superar estes gargalos, res?duos agroindustriais t?m sido utilizados com uma alternativa de substrato de baixo custo para a produ??o de biossurfactantes. O presente trabalho visa avaliar a produ??o de surfactina por Bacillus subtilis UFPEDA 438 utilizando como fonte de carbono o mela?o de cana, subproduto proveniente da ind?stria a?ucareira, como forma de redu??o dos custos da produ??o. O microrganismo foi cultivado em meio formulado com 4% de mela?o de cana, o qual foi submetido ? fermenta??o submersa em incubador rotativo (shaker). Investigou-se a influ?ncia da temperatura, agita??o e raz?o de aera??o na s?ntese do biossurfactante. Amostras foram coletadas em intervalos regulares durante o cultivo at? 72 horas de fermenta??o para acompanhamento da concentra??o de substrato, concentra??o celular, concentra??o de surfactina e pH. Dentre os resultados encontrados, na melhor condi??o de cultivo (200 rpm, 36 ?C e raz?o de aera??o de 0,4) foram obtidos 199,45 ? 0,13 mg/L de surfactina em 24 h, fator de convers?o de substrato em produto (YP/S) de 0,022 g/g e produtividade em produto (PP) de 8,19 mg/L.h em 24 h. Em todos os ensaios o pH se mostrou est?vel, variando na faixa de 6,2 a 6,7, e observou-se quantidade expressiva de a??car residual ao final da fermenta??o. A Concentra??o Micelar Cr?tica (CMC) do biossurfactante produzido na melhor condi??o de cultivo foi de 20,73 mg/L, mostrando sua efic?cia como um bom agente de superf?cie. Apresentou um ?ndice de emulsifica??o (E24) para querosene, ap?s 24 h, de 62,0% e capacidade de formar emuls?es de elevada estabilidade, atingindo valores em torno de 1,5 U. / The biosurfactants are drawing attention of both academy and industry by showing advantages mainly when compared to the chemical surfactants since they can be produced using renewable resources by fermentation. Among the different classes of biosurfactants lipopeptides outstand by their antibiotic activities, mainly the biosurfactant known as surfactin. Due to its properties it has been used in many fields such as bioremediation, biology, medicine and so on. However, as the others biosurfactants the production cost still is the bottleneck. Then the use of lower cost substrate can be one strategy in order to reduce the production costs. In this study the surfactin was produced by Bacillus subtilis UFPEDA 438 using sugarcane molasse as substrate in order to reduce costs. The microoganism was cultivated in rotatory shaker using a medium containing 4% surgacane molasse. The influence of temperature, agitation as well as the aeration ratio in the surfactin production was investigated. The samples were taken during cultivation until 72 h in order to record the substrate and cells concentration, the concentration of surfactin produced and medium pH. The results showed that for the best cultivation condition (200 rpm, 36 ?C and 0.4 aeration ratio) the concentration of surfactin was 199.45 ? 0.13 mg/L reached after 24 h, the substrate to product yield (YP/S) was 0.022 g/g and product productivity (PP) was 8.19 mg/L.h after 24 h. The pH was stable during all cultivation experiments ranging from 6.2 to 6.7 also a large residual content of substrate was observed. The Critical Micellar Concentration (CMC) of the produced biosurfactant at the best cultivation condition was 20.73 mg/L, thus showing good efficiency as surface agent. Also, it showed an emulsification index after 24 h (E24) of 62.0% for kerosene and capacity of forming emulsion of high stability reaching values of approximately 1.5U.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2008. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-09-24T18:44:08Z No. of bitstreams: 1 dissertao - celia f.c. da rosa.pdf: 4567448 bytes, checksum: 6d91b7c9dd8c2b9a808ad10d387dd9f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2012-12-01T16:12:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertao - celia f.c. da rosa.pdf: 4567448 bytes, checksum: 6d91b7c9dd8c2b9a808ad10d387dd9f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-12-01T16:12:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertao - celia f.c. da rosa.pdf: 4567448 bytes, checksum: 6d91b7c9dd8c2b9a808ad10d387dd9f0 (MD5) Previous issue date: 2008 / A reação de transesterificação de óleos vegetais tem como produto principal o biodiesel, porém o glicerol que é subproduto desta reação pode ser transformado em resíduo devido ao aumento da produção deste biocombustível. Estudos revelam que o glicerol pode ser utilizado como substrato em processos fermentativos juntamente com microrganismos capazes de utilizá-lo como fonte de carbono. A bactéria Pseudomonas aeruginosa demonstra capacidade de assimilação de glicerol para produção de biossurfactantes, que são moléculas produzidas por microrganismos capazes de diminuir a tensão superficial. A maior vantagem de utilização dos biossurfactantes é a aceitabilidade ambiental já que são biodegradáveis e podem ser sintetizados a partir de fontes renováveis. Atualmente a maior aplicabilidade dos biossurfactantes está focada na biorremediação de poluentes, no entanto possui várias propriedades de interesse para inúmeras aplicações na agricultura, cosméticos, produtos farmacêuticos, detergentes, processamento de alimentos e outros. A maioria dos biossurfactantes são moléculas complexas e compreendem uma grande variedade de estruturas químicas, tais como:glicolipídios, lipopeptídios e lipoproteínas, biossurfactantes poliméricos, fosfolipídios, lipídios neutros e ácidos graxos. Dentre os glicolipídios, os mais estudados são os ramnolipídios, produzidos pela bactéria Pseudomonas aeruginosa. O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar a composição do meio de produção para obtenção de ramnolipídio a partir da bactéria Pseudomonas aeruginosa LBM10 por fementação submersa, utilizando a técnica de planejamento experimental e análise de superfície de resposta. A cepa bacteriana, isolada de resíduos de pescado capturados na região costeira do sul do Brasil, foi utilizada para produção de ramnolipídio em meio mineral tendo o glicerol como única fonte de carbono. Foi realizado um planejamento completo central rotacional a fim de determinar a melhor condição de estudo, sendo as variáveis do planejamento a concentração de glicerol (13,2 a 46,8 g/L), a relação C/N (12,8 a 147,2) e a relação C/P (12,8 a 147,2), tendo-se como respostas a concentração de ramnolipídio, expressa como ramnose (g/L), índice de emulsificação (IE24, %), redução da tensão superficial (%) e os fatores de conversão de substrato em produto (YP/S), substrato em célula (YX/S) e célula em produto (YP/X). Os ensaios de fermentação foram realizados em incubadora rotatória a 30°C e 180 rpm, por um período de 144 h. De acordo com a validação dos modelos empíricos e análise das superfícies de respostas, a condição que permite obter maior produção de ramnolipídios (2,25 g/L) associada a um alto índice de emulsificação (65 %) é a que utiliza concentração de glicerol de 13,2 g/L, xv relação C/N de 12,8 e relação C/P na faixa de 40, apresentando YP/S de 0,26 g/g e redução da tensão superficial de 38,33 %. / The reaction of transesterification of vegetal oils has the biodiesel as main product. However, glycerol, the by-product of this reaction, can become an important feedstock with the increase in the production of this biofuel. Studies show that glycerol can be used as substrate in fermentatiion processes with microorganisms able to use it as carbon source. The bacteria Pseudomonas aeruginosa demonstrates capability of assimilation of glycerol for production of biosurfactants, which are molecules produced by microorganisms which reduce the surface tension. The most important advantage of biosurfactants is their ecological acceptance: they are biodegradable and can be produced from renewable substrates. Most work on biosurfactants applications has been focusing on bioremediation of pollutants however these microbial compounds exhibit a variety of useful properties for several applications in agriculture, cosmetics, pharmaceuticals, detergents, food processing and others. Most microbial surfactants are complex molecules, comprising a wide variety of chemical structures, such as glycolipids, lipopeptides and lipoprotein, polymeric biosurfactants, phospholipids, neutral lipids and fatty acids. Among glycolipid-type biosurfactants, rhamnolipids produced by Pseudomonas aeruginosa have been widely studied. The main objective of this work was to evaluate the culture medium for rhamnolipid production from Pseudomanas aeruginosa LBM10 by submerged fermentation using experimental design and surface response methodology. The strain, isolated from fish samples captured in a southern coastal zone in Brazil, was used to produce rhamnolipids using mineral media with glycerol as the only carbon source. A rotatable central composite design was used to establish the best medium composition. The parameters were: glycerol concentration (13.2 to 46.8 g/L), C/N ratio (12.8 to 147.2) and C/P ratio (12.8 to 147.2), and the responses were: rhamnolipid concentration, expressed as rhamnose (g/L), emulsification index (IE24, %), surface tension reduction (%) and yield factors YP/S, YX/S and YP/X. The fermentation assays were carried out in a rotary shaker at 30ºC and 180 rpm by 144 h. According to validation of the empirical models and response surfaces analysis, the condition that allows to get greater production of rhamnolipids (2.25 g/L) associate to high emulsification index (65 %) is that uses glycerol concentration of 13.2 g/L, C/N ratio of 12.8 and C/P ratio of 40, showing YP/S of 0.26 g/g and surface tension reduction of 38.33 %.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-03-14T12:40:00Z No. of bitstreams: 1 Darne Germano de Almeida.pdf: 17175209 bytes, checksum: cdf4af80710a872ffc91bc54a2b03ec3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T12:40:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Darne Germano de Almeida.pdf: 17175209 bytes, checksum: cdf4af80710a872ffc91bc54a2b03ec3 (MD5) Previous issue date: 2017-02-22 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Financiadora de Estudos e Projetos - Finep / Contamination by petroleum and its by-products causes serious damage, which has awakened great attention to the development and application of innovative technologies for the removal of these contaminants. In this sense, this work aimed to produce a biosurfactant of Candida tropicalis UCP0996 from industrial residues as substrates for application as a remediation agent. Biosurfactant production optimization was evaluated for the influence of the variables concentrations of molasses, corn steep liquor, residual canola oil and inoculum size on the response variables of surface tension and biosurfactant yield. The optimum conditions selected for the fermentative process were 2.5% of residual canola oil, 2.5% of corn steep liquor, 2.5% of molasses and 2% of inoculum size, with reduction of surface tension and yield of 29.98 mN/m and 4.19 g/L, respectively. The biosurfactant was produced in bioreactors, yielding yields of 5.87 g/L (2 L bioreactor) and 7.36 g/L (50 L bioreactor). The tensioactive and emulsifying capacity of the biosurfactant was investigated under extreme conditions of temperature, salinity, pH and heating time, indicating their stability. Chemical composition investigation of the by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) and gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) revealed that the biosurfactant studied is an anionic glycolipid with critical micelle concentration (CMC) of 600 mg/L and low hydrophobicity. After the characterization, the biomolecule had its toxicity investigated against the microcrustacean Artemia salina, proving to be innocuous against this environmental indicator. The biosurfactant was then subjected to different methodologies for the formulation of a commercial additive. The biomolecule remained stable for 120 days at room temperature after addition of potassium sorbate as a preservative. The application of the biomolecule in petroderivative removal and degradation processes demonstrated its ability to disperse about 71% of the motor oil into seawater, to remove 67% of the oil adsorbed on a porous surface and to increase the degradation of the oil by microorganisms. Based on the results, it was possible to establish the biotechnological potential of the product obtained for application in the industrial and environmental area, replacing the synthetic surfactants. / A contaminação por petróleo e seus derivados causam prejuízos graves, o que tem despertado grande atenção para o desenvolvimento e aplicação de tecnologias inovadoras para a remoção desses contaminantes. Nesse sentido, este trabalho teve por objetivo produzir um biossurfactante de Candida tropicalis UCP0996 a partir de resíduos industriais como substratos para aplicação como agente de remediação. A otimização da produção do biossurfactante foi avaliada quanto à influência das variáveis concentrações de melaço, milhocina, óleo de canola residual e tamanho do inóculo sobre as variáveis resposta tensão superficial e rendimento em biossurfactante. As condições ótimas selecionadas para o processo fermentativo foram 2,5% de óleo de canola residual, 2,5% de milhocina, 2,5% de melaço e tamanho do inóculo de 2%, com redução da tensão superficial e rendimento de 29,98 mN/m e 4,19 g/L, respectivamente. O biossurfactante foi produzido em biorreatores, alcançando rendimentos de 5,87 g/L (biorreator de 2 L) e 7,36 g/L (biorreator de 50 L). A capacidade tensoativa e emulsificante do biossurfactante foi investigada sob condições extremas de temperatura, salinidade, pH e tempo de aquecimento, indicando sua estabilidade. A investigação da composição química por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear de prótons (1H RMN) e cromatografia gasosa e acoplada a espectroscopia de massa (GC-MS) revelou que o biossurfactante estudado é um glicolipídeo de natureza aniônica com concentração micelar crítica (CMC) de 600 mg/L e de baixa hidrofobicidade. Após a caracterização, a biomolécula teve sua toxicidade investigada frente ao microcrustáceo Artemia salina, demonstrando ser inócua frente a este indicador ambiental. Em seguida, o biossurfactante foi submetido a diferentes metodologias para ser formulado como aditivo comercial. A biomolécula manteve-se estável ao longo de 120 dias à temperatura ambiente após adição de sorbato de potássio como conservante. A aplicação da biomolécula em processos de remoção e degradação de petroderivado demonstrou sua capacidade de dispersar cerca de 71% do óleo de motor em água do mar, de remover 67% do óleo adsorvido em superfície porosa e de aumentar a degradação do óleo pelos micro-organismos marinhos autóctones. Com base nos resultados, foi possível estabelecer o potencial biotecnológico do produto obtido para aplicação na área industrial e ambiental, em substituição aos surfactantes sintéticos.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-03-14T13:05:57Z No. of bitstreams: 1 Rita de Cassia Freire Soares da Silva.pdf: 22262452 bytes, checksum: 68105ddaa4b06db573208e3fc94b0a5f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T13:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rita de Cassia Freire Soares da Silva.pdf: 22262452 bytes, checksum: 68105ddaa4b06db573208e3fc94b0a5f (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Financiadora de Estudos e Projetos - Finep / The search for natural, biodegradable and less toxic compounds has stimulated the development of alternative products. Biosurfactants, microbiologically obtained molecules, have become an important strategy in obtaining compounds more compatible with the environment. In this sense, we evaluated the production, characterization and application of a biosurfactant obtained from Pseudomonas cepacia UCP 6659 in the removal of petroleum derivative in soils and waters. Initially, the cultivation conditions were statistically optimized through a central rotational compound design (CCRD) regarding the influence of the variables culture time, inoculum concentration and rotation speed. The selected biosurfactant was characterized for the stability of the tensoactive and toxicological properties. Its production was investigated in a semi-industrial bioreactor of 50 L. The biosurfactant was formulated using three conservation methods and stored for 120 days. Subsequently, the biosurfactant was tested in the decontamination of petroleum derivatives and in bioremediation process. As results, the most significant levels selected by the DCCR were 250 rpm, 60h and inoculum of 1.5 %, reaching a surface tension of 27 mN/m, a yield of 8.0 g / L and a CMC of 600 mg / L. The chemical characterization (FTIR, 1H NMR and GC-MS) revealed its glycolipid and anionic nature. The biotensoativo presented efficient emulsifying activity in motor oil above 90 % and stability against extreme conditions (120°C, 12 % NaCl and pH of 2 to 12). The biosurfactant was non-toxic to microcrack Artemia salina and cabbage seeds (Brassica oleracea). With the increase of the scale of production, a concentration of 40.5 g / L in biosurfactant was reached, with a surface tension of 29 mN/m. The biosurfactant showed stability in all conservation methods, showing that it is economically feasible for large scale application, due to the low cost of obtaining the formulated product, estimated at around US$ 0.14-0.15 / L, and can be produced At a reduced cost compared to those commercially available on the world market. The biosurfactant demonstrated efficacy of up to 75 % recovery of residual oil from samples of oil-saturated sand, 81 % dispersion of petroderivative in sea water and recovery of 90 % of motor oil on solid surface. The formulated product reached 76.55 % oil removal, 84.5 % in sea stones, and promoted 70 % oil biodegradation in sea water. Therefore, the biosurfactant produced by P. cepacia presents potential for application in the petroleum industry and in the decontamination of petroderivatives in the environment. / A busca por compostos naturais, biodegradáveis e menos tóxicos tem estimulado o desenvolvimento de produtos alternativos. Os biossurfactantes, moléculas obtidas por via microbiológica, tornaram-se uma estratégia importante na obtenção de compostos mais compatíveis com o meio ambiente. Neste sentido, foram avaliadas a produção, caracterização e aplicação de um biossurfactante obtido de Pseudomonas cepacia UCP 6659 na remoção de derivado de petróleo em solos e águas. Inicialmente, as condições de cultivo foram estatisticamente otimizadas através de um delineamento composto central rotacional (CCRD) quanto à influência das variáveis tempo de cultivo, concentração do inóculo e velocidade de rotação. O biossurfactante selecionado foi caracterizado quanto à estabilidade das propriedades tensoativas e toxicológicas. Investigou-se sua produção em biorreator semi-industrial de 50 L. O biossurfactante foi formulado utilizando três métodos de conservação, sendo armazenado durante 120 dias. Posteriormente, o biossurfactante foi testado na descontaminação de derivados de petróleo e em processo de biorremediação. Como resultados, os níveis mais significativos selecionados pelo (DCCR) foram 250 rpm, 60h e inóculo de 1,5 %, alcançando uma tensão superficial de 27 mN/m, um rendimento de 8,0 g/L e uma CMC de 600 mg/L. A caracterização química (FTIR, 1H RMN e GC-MS) revelou sua natureza glicolipídica e aniônica. O biotensoativo apresentou eficiente atividade emulsificante em óleo de motor acima de 90 % e estabilidade frente a condições extremas (120°C, 12 % de NaCl e pH de 2 a 12). O biossurfactante foi atóxico ao microcrustáceo Artemia salina e as sementes de repolho (Brassica oleracea). Com o aumento de escala de produção foi alcançado uma concentração de 40,5 g/L em biossurfactante, com uma tensão superficial de 29 mN/m. O biossurfactante apresentou estabilidade em todos os métodos de conservação, demonstrando ser economicamente viável para aplicação em larga escala, devido ao baixo custo de obtenção do produto formulado, estimado em torno de US $ 0,14-0,15/L, podendo ser produzido a um custo reduzido em comparação aos comercialmente disponíveis no mercado mundial. O biossurfactante demonstrou eficácia de até 75 % na recuperação de óleo residual a partir de amostras de areia saturada com óleo, dispersão de 81 % de petroderivado em água do mar e recuperação de 90 % de óleo de motor em superfície sólida. O produto formulado atingiu uma remoção de óleo em solo de 76,55 %, 84,5 % em pedras marinhas, e promoveu uma biodegradação de óleo de 70 % em água do mar. Portanto, o biossurfactante produzido por P. cepacia apresenta potencial para aplicação na indústria de petróleo e na descontaminação de petroderivados no ambiente.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-03-14T13:22:12Z No. of bitstreams: 1 Danyelle Khadydja Felix dos Santos.pdf: 27852030 bytes, checksum: 9c7b67c95867750ad685525f6607b8d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T13:22:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Danyelle Khadydja Felix dos Santos.pdf: 27852030 bytes, checksum: 9c7b67c95867750ad685525f6607b8d1 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Financiadora de Estudos e Projetos - Finep / Surfactants are amphipathic powerful agents with application in various industries, especially in the oil industry. Many types of chemically synthesized surfactants are used today, although the development of alternative products, biodegradable and less toxic as the so-called biosurfactants agents obtained by microbiological route, becomes an important strategy to achieve products adequate for use in the environment, and with specific properties and applications. Many biosurfactants have been produced, although few are marketed due to the high production cost involved in obtaining these compounds, especially as regards the use of expensive substrates and purification processes. In this sense, this project proposed studies directed towards maximizing the production of a low cost biosurfactant for application in environments contaminated by petroleum derivates and heavy metals. Experiments were conducted to maximize the production of the biosurfactant from Candida lipolytica UCP0988 cultivated on 5% animal fat and 2.5%corn steep liquor using a 23 full factorial design. The effects and interactions of the agitation speed (200, 300 and 400rpm), the variables aeration (0, 1 and 2vvm) and time of cultivation (48, 96 and 144h) on the surface tension, yield and biomass were evaluated. The results showed that the variable time of cultivation had positive influence on the production of biosurfactant, while the increase of the variables aeration and agitation showed a negative effect. This study investigated the large-scale production, characterization, evaluation of toxicity and economic analysis of the biosurfactant produced by Candida lipolytica UCP 0988 grown in amedium containing 5% animal fat and 2.5% corn steep liquor. The kinetics of biosurfactant production was described. The biosurfactant producedin the stationary growth phaseunder agitation of 200rpm andin the absence of aeration reducedthe surface tension of the medium to 28mN/m after 96 h, yielding 10.0 g/L ofisolated biosurfactant in a 2 L bioreactor. The production was maximized in a 50 L bioreactor, reaching 40 g/L biosurfactant and 25 mN/m. The cell biomasswas quantifiedand characterizedfor usein animal nutrition. Chemical structures of the biosurfactant were identified using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR). The crude biosurfactant was not toxic to the bivalve Anomalocardia brasiliana, to the microcrustacean Artemia salina, or three species of vegetables seeds. The formulated biosurfactant was also not toxic to the fish Poecilia vivipara. The addition of the biosurfactant to seawater stimulated the degradation of motor oil via the activity of the indigenous microorganisms. In tests carried out with seawater, the crude biosurfactant demonstrated 80% oil spreading efficiency in the screening dispersion test. Regarding the swirling bottle test, the dispersion rate was 50% for the isolated biosurfactant at a concentration twice the critical micelle concentration. The biosurfactant proved to be efficient in detergency tests, as it removed 70% of motor oil from contaminated cotton cloth. Application for the removal of heavy metals demonstrated that the crude biosurfactant removed 30 to 40% of Cu and Pb from standard sand, while the isolated biosurfactant removed approximately 30% of the heavy metals. The HCl solution tested removed 60 to 50% of Cu, Pb and Zn and greatly increased the removal of metals when used together with the biosurfactant. The conductivity of the solutions containing Cd and Pb was sharply reduced by the biosurfactant. To provide a commercial surfactant, the biosurfactant was subjected to a preservation method based on the addition of 0.2% potassium sorbate over 120 days to estimate the validity of the product to be offered to the market. The formulated biosurfactant was analysed for emulsification and surface tension under different pH values, temperatures and the addition of NaCl. The results showed that the formulation did not cause significant changes in the tensoactive capacity of the biomolecule, indicating the possibility of its use in specific environmental conditions. The biosurfactant from C. lipolytica demonstrated versatility as a bioremediation agent of organic and inorganic pollutants as well as potential for industrial application as a stable, safe commercial agent. / Os surfactantes são poderosos agentes anfipáticos com aplicação em vários segmentos industriais, especialmente nas indústrias petrolíferas. Muitos tipos de surfactantes quimicamente sintetizados são hoje utilizados; entretanto o desenvolvimento de produtos alternativos, biodegradáveis e menos tóxicos, como os chamados biossurfactantes, agentes obtidos por via microbiológica, torna-se uma estratégia importante na obtenção de produtos mais compatíveis com o meio ambiente e na ampliação das propriedades específicas e aplicações desses compostos. Muitos biossurfactantes têm sido produzidos, embora poucos sejam comercializados em virtude do alto custo de produção envolvido na obtenção desses compostos, principalmente no que se refere à utilização de substratos custosos e aos processos de purificação. Neste sentido, este trabalho propôs estudos para a produção de um biossurfactante de baixo custo para aplicação na despoluição de ambientes contaminados por derivados de petróleo e metais pesados. A maximização da produção do biossurfactante de Candida lipolytica UCP0988 cultivada em 5% de gordura animal e 2,5% de milhocina, foi inicialmente realizada em biorreator de 2L a partir de um planejamento fatorial 23 com ponto central. Os efeitos e interações da velocidade de agitação (200, 300 e 400rpm), aeração (0, 1 e 2vvm) e tempo de cultivo (48,96 e 144h) sobre a tensão superficial, o rendimento e a biomassa foram avaliados. Os resultados mostraram que o tempo de cultivo teve uma influência positiva na produção do biossurfactante, enquanto que o aumento da aeração e da agitação provocou um efeito negativo. A produção do biossurfactante em condições de cultivo maximizadas de 200 rpm e na ausência de aeração, alcançou valores em torno de 10,0 g/L em biossurfactante, com redução da tensão superficial para 28 mN/m após 96 horas. A curva de produção do biossurfactante demonstrou que a biomolécula foi produzida na fase estacionária de crescimento como metabólito secundário. Com o scale-up de produção do biossurfactante em reator de 50L, 40 g/L de biossurfactante foram produzidos, com tensão superficial de 25 mN/m. A biomassa celular foi quantificada e caracterizada para utilização como complemento nutricional em ração animal. A estrutura química do biossurfactante foi identificada utilizando Espectroscopia de infravermelho de Fourier (FTIR) e Espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN). O biossurfactante bruto não apresentou toxicidade frente ao bivalve Anomalocardia brasiliana e ao microcrustáceo Artemia salina e nem frente a três espécies de sementes de hortaliças testadas. O biossurfactante formulado também não apresentou toxicidade frente ao peixe Poecilia vivipara. A adição de biossurfactante à água do mar estimulou a degradação do óleo de motor através da ação dos micro-organismos autóctones. Testes de dispersão demonstraram 80% de dispersão do óleo na água do mar, enquanto que os experimentos conduzidos em garrafas cilíndricas demonstraram valores em torno de 50% de dispersão para o biossurfactante isolado no dobro de sua concentração micelar crítica (1,6%). O biossurfactante mostrou-se eficiente em testes de detergência, com remoção de 70% de óleo de motor em tecido de algodão. A aplicação do biossurfactante bruto na remoção de metais pesados em amostras de areia padrão demonstrou 30 e 40% de remoção de Cu e Pb, respectivamente, enquanto que o biossurfactante isolado removeu cerca de 30% dos metais pesados. A solução de HCl removeu 60-50% de Cu, Pb e Zn e aumentou consideravelmente a remoção dos metais quando utilizada juntamente com o biossurfactante. A condutividade de soluções aquosas de efluente de mina preparado em laboratório contendo Cd e Pb foi drasticamente reduzida pelo biossurfactante. Com a finalidade de fornecer um produto comercial com vida de prateleira prolongada, o biossurfactante foi submetido ao método de conservação baseado na adição de sorbato de potássio a 0,2% e testado ao longo de 120 dias a fim estimar a eficácia do produto a ser oferecido no mercado. O biossurfactante formulado foi então analisado quanto à emulsificação à tensão superficial, sob diferentes valores de pH, temperatura e a adição de NaCl. Os resultados mostraram que a formulação não causou alterações significativas na capacidade tensoativa da biomolécula, indicando a possibilidade da sua utilização em condições ambientais específicas. Os resultados obtidos nesse trabalho demonstraram a versatilidade do surfactante de C. lipolytica como agente de biorremediação de poluentes orgânicos e inorgânicos, bem como potencial para aplicação industrial como um agente comercial estável e seguro.

A produção comercial dos surfactantes ocorre principalmente por síntese química a partir do petróleo. A via biotecnológica se apresenta como uma alternativa promissora por possibilitar a utilização de biomassas vegetais, ricas em carboidratos a exemplo da palha de cana-de-açúcar. Assim, esta biomolécula torna-se mais competitiva comercialmente em relação aos surfactantes químicos, obtendo um processo biossustentável e biodegradável. Microrganismos isolados da Antártica apresentam potencial para a produção destas biomoléculas, uma vez que em condições extremas de sobrevivência estas poderiam ser produzidas em concentrações elevadas. Assim, este estudo avaliou a produção de biossurfactante em hidrolisado hemicelulósico de palha de cana-de-açúcar (HHPC) a partir de leveduras da Antártica, além da caracterização parcial da biomolécula e testes de estabilidade da emulsão. Inicialmente foram avaliadas 24 leveduras, cultivadas em frascos Erlenmeyer de 50 mL em meio semi-definido contendo xilose ou glicose como fontes de carbono, a 25ºC, 150 rpm, por até 72 horas. As propriedades emulsificante e tensoativa do bioproduto foram avaliadas e as culturas que apresentaram resultados satisfatórios para ambas as propriedades e consumo de xilose superior ou igual a 80% foram selecionadas para cultivo em meio formulado com HHPC. Das 24 leveduras testadas, três foram selecionadas para cultivo em hidrolisado: Cryptococcus laurentii (L62), Cryptococcus adeliensis (L95) e Rhodotorula mucilaginosa (L52). Destas, a levedura Cryptococcus adeliensis (L95) se destacou por apresentar produção de biomoléculas com maior propriedade emulsificante e tensoativa. Para esta levedura o consumo de xilose em meio semi-definido e em HHPC bem como o índice de emulsificação nas diferentes condições foram semelhantes. O biossurfactante produzido por Cryptococcus adeliensis (L95) foi caracterizado como glicolipídeo. Diferentes métodos de extração desta biomolécula foram testados, no entanto, estes não apresentaram diferença significativa. A estabilidade da emulsão obtida do sobrenadante de L95 em HHPC foi determinada em distintas condições físico-químicas, sendo que esta foi estável a pH extremamente baixo (2,00), baixas temperaturas (0oC e 4oC) e elevada concentração salina (10% m/V). Estes resultados são promissores considerando o potencial de aplicação de biossurfactantes em biorremediação bem como insumos nos mais diversos segmentos industriais, os quais necessitam de biomoléculas que resistam às mais diversas condições ambientais. Desta forma nesta pesquisa foi possível inferir que a biomassa de palha de cana pode ser destinada à obtenção de biossurfactantes a partir de leveduras da Antártica, destacando a relevância da pesquisa quanto à inovação biotecnológica. / The commercial production of surfactants occurs mainly by chemical synthesis from petroleum. The biotechnological pathway is considered as a promising alternative because it allows the use of vegetable biomass, rich in carbohydrates such as sugarcane straw. Thus, this biomolecule becomes more commercially competitive with respect to the chemical surfactants, obtaining a biodegradable process. Microorganisms isolated from Antarctica have the potential to produce these biomolecules, since under extreme conditions of survival, these could be produced in higher concentrations. In this way, this study aims to evaluate the biosurfactant production in sugarcane straw hemicellulosic hydrolysate from Antarctic yeasts, in addition to the partial characterization of the biomolecule and stability tests of the emulsion. Initially, 24 yeasts were evaluated, grown in 50 mL Erlenmeyer flasks in semi-defined medium with xylose or glucose as carbono sources, at 25ºC, 150 rpm, up to 72 hours. The emulsifying and surfactante properties of the bioproduct were evaluated, and the cultures that had satisfactory results for both properties and xylose consumption higher or equal to 80% were selected to be cultivated in a medium formulated with sugarcane straw hemicellulosic hydrolysate (SSHH). In the 24 yeasts tested, three were selected to be cultivated in the hydrolysed: Cryptococcus laurentii (L62), Cryptococcus adeliensis (L95) and Rhodotorula mucilaginosa (L52). Among these C. adeliensis (L95) was distinguished by the production of biomolecules with higher emulsifying and tensoactive properties. For this yeast, the xylose consumption in semi-defined medium and in SSHH, as well as the emulsification index under diferente conditions were similar. The biosurfactant produced by C. adeliensis (L95) was characterized as glycolipid. Different methods of extraction of this biomolecule were tested, however, these did not have significant difference. The emulsion stability obtained from the C. adeliensis (L95) supernatant in SSHH was determined under different physicochemical conditions, which was stable at extremely low pH (2,00), low temperatures (0oC and 4oC) and high saline concentration (10% m/v). These results are interesting considering the potential of the biosurfactants application in bioremediation and inputs for several industrial segments, which require biomolecules that resist to the most diverse environmental conditions. In this research, it was concluded that sugarcane straw biomass can be used to obtain biosurfactants from Antarctic yeasts, consequently highlighting the research relevance regarding to the biotechnological innovation.

Os ramnolipídeos (RLs) são biossurfactantes glicolipídeos que podem ser produzidos por diferentes espécies bacterianas. P. aeruginosa produz RLs ricos em 3-hidroxidecanoato, já o RL produzido por B. thailandensis apresenta elevada proporção de 3-hidroxitetradecanoato. A enzima RhlA sintetiza o 3-(3-hidroxialcanoiloxi)alcanoato (HAA), porção lipídica de RLs, e apresenta diferenças estruturais nas espécies de P. aeruginosa e B. thailandensis. Esse trabalho concentrou-se na clonagem e expressão heteróloga dos genes rhlA da linhagem P. aeruginosa LFM634 e Burkholderia thailandensis E264. Os HAAs e RLs produzidos pelas linhagens recombinantes foram caracterizados. Além disso, genes quiméricos foram sintetizados com a finalidade de modificar a especificidade das enzimas RhlAs. Os resultados obtidos neste trabalho demonstraram que a expressão de genes rhlA de diferentes espécies modificou a composição dos HAAs e/ou RLs produzidos em P. aeruginosa, B. thailandensis e E. coli. Os dados indicam que a enzima RhlA desempenha um papel importante na composição dos HAAs produzidos, porém o metabolismo bacteriano também é responsável pela composição desses tensoativos. Além disso, os resultados sugerem que a enzima RhlB, responsável pela ligação de ramnose ao HAA, também apresenta diferenças de especificidade. Quando as enzimas quiméricas foram avaliadas, detectou-se um comportamento semelhante à RhlA de B. thailandensis indicando que a estrutura de RhlA de P. aeruginosa é muito específica para funcionar adequadamente junto com a enzima RhlB. Por fim, as propriedades tensoativas demonstraram diferenças quando há modificações na composição dos 3-hidroxiácidos incorporados aos RLs. / Rhamnolipids (RLs) are glycolipid biosurfactants that can be produced by different bacterial species. P. aeruginosa produces RLs rich in 3-hydroxydecanoate, whereas the RL produced by B. thailandensis presents a high proportion of 3-hydroxytetradecanoate. RhlA enzyme synthesizes 3-(3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoate (HAA), lipid portion of RLs, and presents structural differences in P. aeruginosa and B. thailandensis. HAAs and RLs produced by the recombinant strains were characterized. In addition, chimeric genes were synthesized for the purpose of modifying the specificity of the RhlAs enzymes. The results obtained in this study demonstrated that the expression of rhlA genes from different species modified the composition of HAAs and/or RLs produced by P. aeruginosa, B. thailandensis and Escherichia coli. The data also strongly suggest that the composition of the RLs produced depends on the 3-hidroxiacids supplies by the cellular metabolism. Futhermore, the results suggest that the RhlB enzyme that binds to the molecule of HAA a d-TDP-L-rhamnose, also exhibits differences in specificity. When the chimeric enzymes were evaluated, a RhlA-like behavior of B. thailandensis was detected indicating that the RhlA structure of P. aeruginosa is very specific to function properly together with the RhlB enzyme. Finally, the results also indicate differences in the tensoactive properties of the RLs with different compositions.

A bactéria Lactococcus lactis subsp. lactis CECT-4434 foi empregada para investigar o efeito da composição do meio de cultivo na produção biotecnológica de biossurfactante e, adicionalmente bacteriocina. Utilizou-se resíduos agroindustriais, tais como soro de leite e vinhaça de uva, para formular meios de cultivos mais econômicos e naturais, suplementados sacarose e extrato de levedura. Um planejamento fatorial fracionado 24, com adição de três ensaios nos pontos centrais foi empregado para avaliar a influência destas variáveis. A produção de biossurfactante foi influenciada positivamente pela concentração soro de leite, onde 15 % deste demonstrou melhor resultado reduzindo a tensão superficial em cerca de 18,1 mN/m, alcançando produção máxima de biossurfactante equivalente em surfactina de 11,02 mg/L. Em relação à síntese de bacteriocina, a fonte de carbono adicional (sacarose) interferiu de forma antagonista, ou seja, quanto menor a concentração de sacarose, maior a síntese de bacteriocina (com aumento da zona de inibição em 14,2% contra Staphylococcus aureus CECT-239). Observou-se que o ensaio conduzido em biorreator, sob microaeração com 5% de oxigênio dissolvido, promoveu maior produção de biossurfactante (11,6 mg/L) quando comparados aos estudos conduzidos com maior concentração de oxigênio entre 30 a 100%, com produção em média de 2,3 mg/mL. Destaca-se que nenhum estudo da influência do oxigênio dissolvido, principalmente em microaerofilia, para a produção de biossurfactante por bactérias láticas já havia sido realizado. Ademais, o biossurfactante produzido se mostrou altamente estável frente a valores extremos de pH e temperatura, além de demonstrar notável propriedade antimicrobiana e antiadesiva, inibindo Listeria monocytogenes NADC 2045 e Salmonella entérica<i/> CECT-724 em mais de 90%. / Lactococcus lactis subsp. lactis CECT-4434 was used to investigate the effect of the composition of the culture media on the biotechnological production of biosurfactant and bacteriocin additionally. Agroindustrial residues, such as whey and grape vinasse, were used to formulate more economical and natural culture media, supplemented with sucrose and yeast extract. A fractional factorial design 24, with addition of three runs at the central points was used to evaluate the influence of these variables. The biosurfactant production was positively influenced by the concentration of whey, where 15% showed a better result reducing the surface tension by 18.1 mN/m, reaching a maximum production of biosurfactant equivalent in surfactin of 11.02 mg/L. In relation to bacteriocin synthesis, the sucrose interfered in an antagonistic way, that is, the lower the sucrose concentration, the greater the bacteriocin synthesis (with an increase in the zone of inhibition in 14.2% against Staphylococcus aureus CECT-239). It was observed that the bioreactor conducted under microaeration with 5% dissolved oxygen promoted a higher biosurfactant production (11.6 mg/L) when compared to studies conducted with a higher concentration of oxygen between 30 and 100%, with production on average 2.3 mg/mL. It is noteworthy that no study of the influence of dissolved oxygen, mainly in microaerophilic, for the biosurfactant production by lactic acid bacteria had already been carried out. In addition, the biosurfactant produced proved to be highly stable against extreme values of pH and temperature, and demonstrated remarkable antimicrobial and antiadhesive properties, inhibiting Listeria monocytogenes NADC 2045 and Salmonella entérica CECT-724 in more than 90%.