Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os biossurfactantes são compostos anfipáticos capazes de exibir uma variedade de propriedades tensoativas que, entre outras funções, auxiliam os micro-organismos a solubilizar e degradar substratos hidrofóbicos. Nos últimos anos, os biossurfactantes têm sido investigados como possíveis substitutos para os surfactantes sintéticos, especialmente por possuírem vastas aplicações ambientais. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi caracterizar o biossurfactante produzido pela bactéria Pseudomonas cepacia CCT6659 cultivada em 2% de óleo de soja residual e 2% de milhocina e aplicar a biomolécula na remediação de solo contaminado por derivados de petróleo. O biossurfactante foi inicialmente produzido, isolado e submetido à técnica de Cromatografia em Camada Delgada, sendo classificado como uma biomolécula predominantemente hidrofóbica e aniônica contendo lipídeos e carboidratos nas proporções de 75 e 25%, respectivamente. A caracterização por Ressonância Magnética Nuclear (1H e 13C NMR) revelou a presença de grupos carbonílicos, olefínicos e alifáticos, tipicamente observados em espectros de lipídeos. Experimentos de biodegradação foram posteriormente conduzidos em solo contaminado com compostos orgânicos hidrofóbicos coletado de uma antiga região portuária na presença de um consórcio autóctone. As amostras de solo, enriquecidas inicialmente com melaço de cana, foram submetidas aos seguintes tratamentos: condição 1 solo + células bacterianas, condição 2 solo + biossurfactante, condição 3 solo + células bacterianas + biossurfactante, condição 4 solo sem adição de células e biossurfactante (controle). Os resultados obtidos demonstraram 83% de degradação dos contaminantes na presença de ambos surfactante e micro-organismo produtor (condição 3) após os primeiros dez dias de experimento, enquanto que percentuais de degradação acima de 95% foram observados nas condições 1, 2 e 3 entre 35 e 60 dias. Os resultados obtidos demonstram o potencial do biosssurfactante e de seu micro-organismo produtor como coadjuvantes dos processos de remediação em solos contaminados com derivados de petróleo. / Biosurfactants are amphipathic compounds capable of displaying a variety of surface-active properties that, among other functions, assist microorganisms that degrade and solubilize hydrophobic substrates. In recent years, the biosurfactants have been investigated as possible replacements for synthetic surfactants, especially because they have large environmental applications. In this sense, the bacterium Pseudomonas cepacia CCT6659 cultured with 2% soybean waste frying oil and 2% corn steep liquor as substrates produced a biosurfactant with potential to be applied in bioremediation of soils. Firstly, the biosurfactant was produced, isolated and submitted to Thin Layer Chromatography, being classified as an anionic biomolecule with lipid and carbohydrate combination of 75 and 25% respectively. The characterization by proton nuclear magnetic resonance (1H and 13C NMR) revealed the presence of carbonyl, olefinic and aliphatic groups, being observed typical spectra of lipids. Four sets of biodegradation experiments were carried out with a soil contaminated by hydrophobic organic compounds amended with sugar cane molasses in the presence of indigenous consortium as follows: set 1 soil + bacterial cells, set 2 soil + biosurfactant, set 3 soil + bacterial cells + biosurfactant, set 4 soil without bacterial cells and biosurfactant (control). Interestingly, when biosurfactant and bacterial cells were used (set 3), significant oil biodegradation activity occurred (83%) in the first ten days of experiments, while maximum degradation of the organic compounds (above 95%) was observed in sets 1 , 2 and 3 between 35 and 60 days. It is evident from the results that the biosurfactant alone or its producer specie is capable of promoting biodegradation to a large extent.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Biossurfactantes são metabólitos secundários de origem microbiana com propriedades tensoativas capazes de atuar como solubilizantes, dispersantes, formadores de espuma e agentes molhantes. Surfactantes de origem biológica são mais vantajosos do que os sintéticos, visto que exibem pouca toxicidade, biodegradabilidade e alta eficiência. Os surfactantes de origem biológica podem ser classificadas de acordo com alguns critérios como, por exemplo, seu peso molecular, carga iônica e tipo de secreção. Contudo, o princípio fundamental de classificação continua a ser a sua estrutura química, o que lhes permite ser divididos nas seguintes classes: glicolipídicos, lipopeptídicos, surfactantes particulares, ácidos graxos, fosfolipídios, lipídios neutros e biossurfactantes poliméricos. Essas biomoléculas possuem uma vasta gama de aplicações na indústria de alimentos, na agricultura, em couro, em cosméticos, na área têxtil, recuperação avançada do petróleo e na biorremediação. A contaminação de solos e águas subterrâneas por hidrocarbonetos tornou-se um foco de grande preocupação, a principal fonte destes poluentes provém de operações rotineiras de lavagem de navios, vazamentos de óleo no mar e, especialmente acidentes relacionados a exploração e transporte de petróleo. O uso de biossurfactante tornou-se uma ferramenta essencial na biorremediação de áreas impactadas por petróleo e seus derivados, estes hidrocarbonetos tornam-se mais acessíveis para degradação microbiana local quando tratados com agentes tensoativos. O biossurfactante lipopeptídico produzido por M. circinelloides apresentou atividade superficial de 26 mN/m relativamente estável em condições ambientais adversas, com uma CMC de 1,5% e rendimento de 6 g/L. O tensioativo exibiu semelhança aos surfactantes químicos por apresentar uma área de deslocamento de óleo de 50 cm2 em dispersão de água-óleo, bem como reduzir a viscosidade do óleo de 843,6 cP para 14,7 cP. Além disso, o biossurfactante foi capaz de recuperar 95,9% de óleo de motor adsorvido em uma amostra de solo argiloso, apresentando considerável potencial para uso em processos de biorremediação, especialmente na indústria de petróleo. / Biosurfactants are secondary metabolites of microbial origin with tensoactive properties capable of acting as solubilizers, dispersants, foaming agents and wetting agents. Surfactants of biological origin are more advantageous than synthetic ones, since they exhibit little toxicity, biodegradability and high efficiency. Surfactants of biological origin can be classified according to some criteria such as, for example, their molecular weight, ionic charge and type of secretion. However, the fundamental principle of classification remains their chemical structure, which allows them to be divided into the following classes: glycolipids, lipopeptides, particular surfactants, fatty acids, phospholipids, neutral lipids and polymeric biosurfactants. These biomolecules have a wide range of applications in the food industry, agriculture, leather, cosmetics, textiles, advanced oil recovery and bioremediation. Contamination of soils and groundwater by hydrocarbons has become a focus of major concern, most in developing countries, because of their wide environmental distribution, which can reach the ground, groundwater and air. Consequently, these toxic compounds are the leading causes of death from toxicity. However, the main source of hydrocarbons in the environment comes from routine shipwreck operations, oil leaks in the seabed and especially accidents related to the exploration and transportation of oil. The use of biosurfactant has become an essential tool in the bioremediation of areas impacted by oil and its derivatives, these hydrocarbons become more compatible for microbial degradation when treated with surfactants. The lipopeptide biosurfactant produced by M. circinelloides showed a relatively stable surface activity of 26 mN / m in adverse environmental conditions, with a CMC of 1.5% and yield of 6 g / L. The surfactant exhibited similarity to chemical surfactants by having a 50 cm2 oil displacement area in water-oil dispersion, as well as reducing the oil viscosity from 843.6 cP to 14.7 cP. The biosurfactant was able to recover 95.9% of adsorbed motor oil in a clayey soil sample, presenting considerable potential for use in bioremediation processes, especially in the petroleum industry.

Orientador: Vanildo Luiz Del Bianchi / Coorientador: Angeles Manresa Presas / Banca: Jonas Contiero / Banca: Iracema de Oliveira Moraes / Banca: Crispin Humberto Garcia-Cruz / Banca: Roberto da Silva / Resumo: Os biossurfactantes são produzidos por micro-organismos e são compostos com baixa toxicidade e alta biodegradabilidade com capacidade de reduzir as tensões superficial e interfacial. Devido à vantagem de serem mais biodegradáveis quando comparados com os surfactantes de origem química, eles são mais apropriados para serem empregados em diversas aplicações. Esse trabalho teve como objetivo avaliar a produção de biossurfactante por Bacillus subtillis e Bacillus amyloliquefaciens através de substratos distintos em fermentação em estado sólido e utilizar o biossurfactante produzido no tratamento biológico de efluentes industriais que contenham óleos e gorduras. Foram realizadas as fermentações com Bacillus subtillis e Bacillus amyloliquefaciens utilizando os substratos sólidos: farelo de trigo, crueira e bagaço de cana. As fermentações ocorreram em sacos de polietileno com 10 gramas de substrato sólido, acrescidos de solução tampão fosfato, manipueira e água destilada (como solução umedecedora na concentração para se obter 40, 60 e 80% de umidade) e 1 mL de glicerol ou óleo de fritura (como solução indutora) ou água destilada e foram incubados a 37°C por 48, 72 e 96 horas. Foram efetuadas análises de tensão superficial, índice de emulsificação, atividade emulsificante e produção bruta do biossurfactante (peso). Os resultados encontrados indicam que o micro-organismo Bacillus amyloliquefaciens produz biossurfactante e é capaz de reduzir a tensão superficial com valores próximos e até melhores do que o microorganismo Bacillus subtilis. Com relação a sua utilização em sistemas de tratamento de águas residuárias, não foram verificados resultados satisfatórios, porém não devem ser descartados estudos posteriores para melhores adequações das metodologias empregadas / Abstract: Biosurfactants are produced from microorganisms and are compounds with low toxicity and high biodegradability with ability to reduce surface and interfacial tensions. Due to the advantage of being more biodegradable compared to the chemical origin ones, they are more suitable to be used in different applications. This study aimed to evaluate the biosurfactant production by Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens through distinct substrates in solid state fermentation and use the biosurfactant produced in the biological treatment of industrial wastewater containing oil and grease. Fermentations were performed by Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens using wheat bran, crueira and sugar cane bagasse as solid substrates. Fermentations took place in plastic bags with 10 grams of solid substrate plus phosphate buffer, manipueira and distilled water (as humidifier solution in order to obtain 40, 60 and 80% humidity) and 1 mL of glycerol or an oil frying (as inductor solution) or distilled water and incubated at 37°C for 48, 72 and 96 hours. Analysis of surface tension, emulsification index, emulsifying activity and crude biosurfactant production (weight) were performed. The results indicate that the microorganism Bacillus amyloliquefaciens produces biosurfactant and is capable of reducing the surface tension to near and even better values than the microorganism Bacillus subtilis. With respect to their use in wastewater treatment systems, no satisfactory results were observed, but no further studies should be discarded for better adaptations to the employed methodologies / Doutor

Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-04T13:42:04Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1325395 bytes, checksum: 78cd9c8200516699f0b0083ff622ab87 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-04T13:42:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1325395 bytes, checksum: 78cd9c8200516699f0b0083ff622ab87 (MD5) Previous issue date: 2017-06-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Several microorganisms have the capacity to produce biosurfactants and to degrade petroleum hydrocarbons, which can be used in the bioremediation strategies for the recovery of environments polluted by petroleum and its derivatives. The present work aimed to evaluate the potential of biosurfactants production and degradation of diesel oil by bacteria isolates, as well as to evaluate the growth dynamics of bacteria introduced into seawater and soil with addition of diesel oil in laboratory conditions (microcosm experiment). Phylogenetic analysis of the isolates was performed on the basis of 16S rRNA sequences. The biosurfactant production capacity was analyzed by diesel oil emulsification, hemolysis and rhamnolipid production tests on the medium with cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) and methylene blue. The presence of the genes rhlAB, involved in the synthesis of rhamnolipids and alkB, involved in the degradation of alkanes of diesel oil was evaluated by Polymerase Chain Reaction (PCR). The microcosm experiments were carried out using soil and seawater contaminated by diesel oil. Phylogenetic analysis of ten isolates of bacteria revealed that five isolates belonged to the genus Bacillus and five to the genus Pseudomonas. Emulsification of diesel oil was observed in four isolates in the Bushnell and Haas medium and in the nutrient broth. All isolates showed hemolytic activity and eight isolates produced rhamnolipids in medium with CTAB and methylene blue. The rhlAB gene was detected in four isolates, all belonging to the genus Pseudomonas, and the alkB gene in nine isolates. The results of the microcosm experiment with two isolates of P. aeruginosa introduced into soil and seawater containing 1% of diesel oil showed that their density increased from the fifth day of incubation indicating that the presence of diesel oil stimulated the growth of bacteria tested. The bacterial isolates analyzed in this study showed potential of application in bioremediation processes of environments contaminated by petroleum. / Vários microrganismos possuem a capacidade de produzir biossurfactantes e de degradar hidrocarbonetos do petróleo, os quais podem ser utilizados em estratégias de biorremediação para recuperação de ambientes poluídos pelo petróleo e seus derivados. No presente trabalho objetivou-se avaliar a produção de biossurfactantes e potencial de degradação do óleo diesel por bactérias, bem como a dinâmica de crescimento de bactérias introduzidas em água do mar e no solo com adição do óleo diesel em condições laboratoriais (experimento microcosmo). A análise filogenética dos isolados foi realizada com base de sequencias de RNAr 16S. A capacidade de produção de biossurfactantes foi analisada através dos testes de emulsificação do óleo diesel, hemólise e teste de produção de ramnolipídeos no meio com brometo de cetiltrimeltilamônio (CTAB) e azul de metileno. A presença do gene rhlAB, envolvido na síntese de ramnolipídeos e do gene alkB, envolvido na degradação de alcanos do óleo diesel foi avaliada pela Reação de Polimerase em Cadeia (PCR). Os experimentos microcosmo foram realizados utilizando solo e água do mar com adição do óleo diesel. Analise filogenética de dez isolados de bactérias revelou que cinco isolados pertenceram ao gênero Bacillus e cinco ao gênero Pseudomonas. A emulsificação do óleo diesel foi observada em quatro isolados no meio de Bushnell e Haas e no caldo nutriente. Todos os isolados apresentaram atividade hemolítica e oito isolados produziram ramnolipídeos em meio com CTAB e azul de metileno. O gene rhlAB foi detectado em quatro isolados, todos pertencentes ao gênero Pseudomonas, e gene alkB em nove isolados. Os resultados do experimento microcosmo mostraram que os dois isolados de P. aeruginosa introduzidos no solo e na água do mar contendo 1% de óleo diesel apresentaram aumento de densidade a partir do quinto dia de incubação indicando que a presença de óleo diesel estimulou o crescimento das bactérias testadas. Os isolados de bactérias analisados neste estudo exibiram potencial de aplicação em processos de biorremediação de ambientes contaminados por petróleo.

Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-04T14:12:32Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 832786 bytes, checksum: 68ea68627a9e9ff3af199ea5e374439a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-04T14:12:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 832786 bytes, checksum: 68ea68627a9e9ff3af199ea5e374439a (MD5) Previous issue date: 2015-04-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The biosurfactants are microbial secondary metabolites that decrease the surface tension and have emulsifying capacity. Among biossurfactants the rhamnolipids are the most studied. Generally, the biosurfactant production is induced by hydrocarbons or other oily substrates. In this study we analyzed the production of biosurfactants, with emphasis on rhamnolipids, and diesel oil degradation by 18 strains of bacteria isolated from the waste landfill soil contaminated by petroleum. Among the studied bacteria were found Gram-positive endospore-forming rods (39%), Gram-positive rods, without endospore (17%) and Gram-negatives rods (44%). The following methods were used to test for biosurfactants production: oil spreading, emulsification and hemolytic activity. All strains showed the ability to disperse the diesel oil, while 77% and 44% of the strains showed hemolysis and emulsification of diesel oil, respectively. Rhamnolipids production was observed in four strains which were classified basing on the 16S rRNA sequences as Pseudomonas aeruginosa. Only those strains showed gene rhlAB, involved in rhamnolipids synthesis, and antibacterial activity against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Erwinia carotovora and Ralstonia solanacearum. The higher production of rhamnolipids was 565.7 mg/L observed in mineral medium with olive oil (pH 8). With regard to the diesel oil degradation capacity, 7 strains were positive in reduction of the dye 2,6-dichlorophenolindophenol (DCPIP), while 16 had the gene alkane monooxygenase (alkB), and the producers of rhamnolipids were positive in both tests. The P. aeruginosa strains analyzed in this study have a potential to be applied in the bioremediation of petroleum contaminated environments and for biotechnological purposes. / Os biossurfactantes são metabolitos secundários produzidos por microrganismos, sendo os ramnolipídeos os mais estudados entres eles. Esses compostos diminuem a tensão superficial e possuem capacidade emulsificante. Geralmente, a produção de biossurfactantes é induzida por hidrocarbonetos ou por outros substratos oleosos. Neste trabalho foi analisada a produção de biossurfactantes, com ênfase nos ramnolipídeos, e a degradação de óleo diesel por 18 linhagens de bactérias isoladas do solo do aterro de resíduos contaminados por petréolo. Dentre as bactérias estudadas foram encontradas bastonetes Gram positivas formadoras de endósporos (39%), bastonetes Gram positivas, sem endospóros (17%) e bastonetes Gram negativas (44%). Diferentes testes foram utilizados para detectar a produção de biossurfactantes sendo eles: dispersão de óleo diesel, atividade hemolítica e capacidade de emulsificação. Todas as linhagens mostraram a capacidade de dispersar o óleo diesel, enquanto 78% e 44% das linhagens apresentaram hemólise e emulsificação do óleo diesel, respectivamente. A produção de ramnolipídeos foi observada em quatro linhagens que foram classificadas na base de sequencias de 16S rRNA como Pseudomonas aeruginosa. Apenas estas linhagens apresentaram o gene rhlAB, envolvido na síntese de ramnolipídeos, bem como a atividade antibacteriana frente a Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Erwinia carotovora e Ralstonia solanacearum. A maior produção de ramnolipídeos foi de 565,7 mg/L observada em meio mineral contendo azeite de oliva (pH 8). Com relação à capacidade de degradação do óleo diesel, foi observado que 7 linhagens foram positivas no teste de redução de 2,6 diclorofenol-indofenol (DCPIP), enquanto 16 apresentaram o gene alcano monoxigenase (alkB), sendo que os produtores de ramnolipídeos foram positivos em ambos os testes. As linhagens de P. aeruginosa analisadas neste estudo apresentam um potencial de aplicação nos processos de biorremediação de ambientes contaminados por petróleo e para os fins biotecnológicos.

Made available in DSpace on 2015-04-01T14:16:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 2215115 bytes, checksum: 40dd5f4fb946f6f9e74f8da93471a174 (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The lipases and biosurfactants produced by microorganisms are involved in the metabolism of oil substrates and they receive great biotechnological interest. In this work the production of lipases and biosurfactants by bacteria isolated from soil used for discard of the residual vegetable oil was analyzed. The 66 strains tested demonstrated lipolytic activity on the tributirine agar. In the rhodamine B agar medium with olive oil or soy oil, the number of lipolytic strains varied from 31,8% to 37,8%, depending on the substrate and medium pH. Lipolytic activity of the 25 positive strains in the rhodamine B agar with olive oil, analyzed by titrimetric method varied from 0.62 U/mL/min to 12.4 U/mL/min. The most active strain in the lipases production, identified as the species belonging to the Burkholderia cepacia complex by 16S rRNA gene sequencing analysis, was submitted to the Surface Respond Methodology analysis to determine the optimal conditions of pH and temperature. The Burkholderia sp. O19 strain showed high lipolytic activity in wide range of pH and temperature, and the highest activity was predicted for pH and temperature above 8.5 and 65oC. All of the bacterial strains showed to produce biosurfactants in at least one of the three analyzed methods. The test of dispersion of the diesel oil allowed the biosurfactants detection in all of the strains, while the oil emulsification and hemolytic activity were observed in 73% and 59% of the strains, respectively. The soil used for the disposal of vegetable oil proved conducive to prospecting of lipolytic microorganisms and producers biosurfactants. / As lipases e os biossurfactantes produzidos por microrganismos estão envolvidos no metabolismo de substratos oleosos e despertam grande interesse biotecnológico. Neste trabalho foi analisada a produção de lipases e biossurfactantes por bactérias isoladas de um solo utilizado para descarte do óleo vegetal residual. As 66 linhagens isoladas demonstraram atividade lipolítica quando incubadas no meio ágar tributirina. No meio contendo ágar rodamina B, com azeite de oliva ou óleo de soja, o número de linhagens lipolíticas variou de 31,8% a 37,8%, dependendo do substrato e do pH do meio. Atividade lipolítica das 25 linhagens positivas no ágar rodamina B com azeite de oliva, avaliada pelo método titulométrico, variou de 0,62 U/mL/min a 12,4 U/mL/min. A linhagem mais ativa na produção de lipases foi identificada, com o seqüenciamento do gene 16S rRNA, como espécie do complexo Burkholderia cepacia, e submetida à análise da Metodologia de Superfície de Resposta, para determinar as condições ótimas de pH e temperatura. A linhagem Burkholderia sp. O19 apresentou alta atividade lipolítica em ampla faixa de pH e temperatura, sendo que a maior atividade foi prevista para pH e temperatura superiores a 8,5 e 65oC. Todas as linhagens demonstraram produzir biossurfactantes com pelo menos um dos três métodos avaliados. O teste de dispersão do óleo diesel permitiu a detecção de biossurfactantes em todas as linhagens, enquanto a emulsificação e atividade hemolítica foram observadas em 73% e 59% das linhagens, respectivamente. O solo usado para o descarte de óleo vegetal mostrou-se propício à prospecção de microrganismos lipolíticos e produtores de biossurfactantes.

Orientador: Crispin Humberto Garcia-Cruz / Banca: Iracema de Oliveira Moraes / Banca: Alexandre Rodrigo Coelho / Banca: Eleni Gomes / Banca: Fernando Leite Hoffmann / Resumo: Surfactantes são agentes ativos de superfície amplamente utilizados em vários setores industriais. Estas moléculas, com propriedades anfifílicas, são produzidas química ou biologicamente. A grande maioria dos surfactantes disponíveis comercialmente é sintetizada a partir de derivados do petróleo. Em vista de suas vantagens ecológicas, há um grande interesse comercial na substituição de surfactantes sintéticos por naturais. Nesta pesquisa, foram coletadas cinco amostras de solos contaminados e não contaminados por hidrocarbonetos designadas 1, 2, 3, 4 e 5 das quais foram isoladas vinte e oito colônias bacterianas pela técnica de diluição decimal em tubos de ensaio e plaqueamento em placas de Petri contendo meio PCA (Ágar Padrão para Contagem). As bactérias isoladas foram coradas pelo método de Gram para observação das características morfológicas. Destas, apenas treze apresentaram hemólise em placas de Ágar Sangue, o que indicou a presença de biossurfactante. Posteriormente, estas foram cultivadas em meio de produção contendo sais minerais e o caldo de cultura, sem a presença de células, foi utilizado para a determinação da tensão superficial e do índice de emulsificação. As oito bactérias cujos caldos (sem a presença de células) apresentaram diminuição de tensão superficial de no mínimo 20% e índice de emulsificação estável após 24 horas foram selecionadas para realização de testes bioquímicos para identificação. A análise dos resultados destes testes mostrou que as bactérias pertencem ao gênero Bacillus. Foi determinada a otimização da produção de biossurfactantes em caldo de fermentação utilizando diferentes pH (5,0; 6,0; 7,0 e 8,0), tempo de fermentação (48, 72 e 96 horas) e diferentes fontes de carbono (glicose, sacarose, manitol, frutose, glicose + frutose e caldo de cana) nas concentrações 1, 2, 3, 4 e 5%... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Surfactants are surface-active agents widely used in various industries. These molecules, with amphiphilic properties, are produced chemical or biologically. The vast majority of commercially available surfactants is synthesized from oil derivatives. In view of its environmental benefits, there is a large commercial interest in the replacement of natural by synthetic surfactants. In this survey, were collected five samples of contaminated and not contaminated soil by hydrocarbons designated 1, 2, 3, 4 and 5 which were isolated twenty-eight bacterial colonies by the technique of decimal dilution in test tubes, and plating in Petri dishes containing PCA medium (Plate Count Agar) The bacteria isolated were stained by the method of Gram for observation of morphological characteristics. Of these, only thirteen had haemolysis in blood agar plates, which indicated the presence of biosurfactant. Later, they were grown in a production medium containing minerals and the culture broth, without the presence of cells was used to determine the surface tension and the emulsification index. The eight bacteria whose broths (without the presence of cells) had reduction of surface tension of at least 20% and emulsification index stable after 24 hours were selected to carrying out biochemical test for identification. The results of these tests showed the bacteria belong to the genus Bacillus. It was determined the optimization of production of biosurfactants in fermentation broth using different pH (5.0, 6.0, 7.0 and 8.0), fermentation time (48, 72 and 96 hours) and different carbon sources (glucose, sucrose, mannitol, fructose, glucose + fructose and cane juice) at concentrations 1, 2, 3, 4 and 5%. The results showed that pH 5.0 and 7.0; time of 72 hours and fermentation of sucrose at low concentrations had the best production of biosurfactant. The 2C bacteria (Bacillus sp) isolated... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcioSB.pdf: 589464 bytes, checksum: cac3e38c1369c38cc7a32c6797a2f465 (MD5) Previous issue date: 2006-08-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Biosurfactants are amphiphilic molecules synthesized by microorganisms such as bacteria, yeast or filamented fungi cultivated in various carbon sources among sucrose and hydrocarbons. These molecules are composed by a hydrophilic and hydrophobic part. They operate mostly at interfaces of fluids of different polarities. Because of this characteristic, they are potentially employed in numerous industries, such as the textile, medical, cosmetics, food and mainly in the petrochemical ones. Therefore industry has interest in developing new biosurfactant production processes in high scale, in order to become them economically competitive when compared to synthetic biosurfactants. This work aims to evaluate the biosurfactant production applying a non-conventional substrate sugar cane molasses proceeding from the sugar industry thus reducing the production costs. The strain identified as AP029/GLIIA, isolated from oil wells in Rio Grande do Norte state and used in these experiments belongs to the culture collection of Antibiotics Department of UFPE. The fermentation were carried out using different conditions according to a factorial planning 24 with duplicate at center point, in which the studied factors were molasse concentration, nitrate concentration, agitation and aeration ratio. The experiments were performed in a shaker at 38?C of temperature. Samples were withdrawn in regular periods of time of up to 72 hours of fermentation in order to analyze substrate consumption, cellular concentration, superficial tension, critical micelle dilution (CMD-1 e CMD-2) as well as extracelullar protein production. The results showed a production of 3,480 g/L of biomass, a reduction of 41% on superficial tension, 67% of substrate consumption and 0,2805 g/L of extracellular protein / Biossurfactantes s?o mol?culas anfip?ticas sintetizadas por microrganismos como bact?rias, leveduras ou fungos filamentosos cultivados em v?rias fontes de carbono, entre as quais destacam-se a sacarose e os hidrocarbonetos. Estas mol?culas, compostas por uma parte hidrof?lica e outra hidrof?bica, agem preferencialmente na interface de fluidos de diferentes polaridades. Devido a esta caracter?stica, s?o potencialmente utilizados em in?meras ind?strias como a t?xtil, a farmac?utica, a de cosm?tico, a aliment?cia e especialmente nas ind?strias petroqu?micas. Por estas potenciais aplica??es ? de interesse industrial o desenvolvimento de processos de produ??o de biosurfactante em grande escala que os tornem economicamente competitivos com os surfactantes sint?ticos. Esta disserta??o tem como objetivo avaliar a produ??o de biossurfactante utilizando um substrato n?o convencional - mela?o de cana - proveniente da ind?stria a?ucareira, reduzindo os custos de produ??o. A cepa identificada como AP029/GLVIIA, isolada de po?os de petr?leo do Estado do RN e utilizada nestes ensaios, pertence ? cole??o de cultura do Departamento de Antibi?ticos da UFPE. Os cultivos foram submetidos a diferentes condi??es utilizando um planejamento fatorial 24 com duplicata no ponto central, no qual os fatores estudados foram concentra??o de mela?o, concentra??o de nitrato (fonte de nitrog?nio), agita??o e raz?o de aera??o. Os ensaios foram realizados em shaker a temperatura de 38?C. Amostras foram retiradas em tempos regulares de at? 60 ou 72 horas completadas de cultivo para a an?lise do consumo de substrato, da concentra??o celular, da tens?o superficial, da dilui??o micelar cr?tica (CMD-1 e CMD-2) e da produ??o de prote?na. Os resultados mostraram que nas melhores condi??es de cultivo foram obtidos 3,480 g/L de biomassa, uma redu??o da tens?o superficial de aproximadamente 41%, 67% de consumo de substrato e a s?ntese de 0,2805g/L de prote?na

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work has as objective to investigate the production of biosurfactant employing strain of Pseudomonas aeruginosa using as source of carbon residual soybean oil from several foods frying. In the first assay the Pseudomonas aeruginosa were used ATCC 9027, isolated Pseudomonas aeruginosa from Landfarming REDUC (PALR) and a Pseudomonas aeruginosa PACL strain, isolated from a lagoon hydrocarbon-contaminated soil. To evaluate the results of the assay a two levels complete factorial experimental design was used, studying as variables the microorganism strain, the concentrations of residual soybean oil (OSR), the concentrations of nitrate of ammonium (AN) and brewery residual yeast (YRB). The experiments were performed in 500-mL Erlenmeyer flasks containing 50 mL of production medium, at 170 rpm and 30±1ºC, for a 48-hour fermentation period. Biosurfactant production has been monitored by measurements of rhamnose concentration (RM), surface tension (TS) and emulsifying activity (IE). The P. aeruginosa PALR, ATCC 9027 and the PALC were capable to reduce the superficial tension of the initial medium of 61± 1dynes/cm for 33,9; 28 e 26 dynes/cm, to produce g/L 0,25; 0,77 e 1,39 of rhamnose, with emulsification index of 60, 100 and 100%, respectively. The results obtained by experimental design proved that isolated Pseudomonas aeruginosa PALC presented potential greater to produce biossurfactante, being, therefore, selected for the other experiments carried out in at study. The optimization of OSR, AN, and RBY was accomplished by a central composite design (CCD) and their results analyzed by surface response analysis. The best planned results, was located on the central point, have corresponded to 22 g/L of RSO, 5.625 g/L of AN, and 11.5 g/L of RBY. The greater obtained concentration of rhamnose after 48 hours of fermentation, was 2,3 g/L with emulsifying activity of 100%. Employed the best result obtained in PCC, was determined, using a bioreactor, the best conditions of aeration rate (vvm) and agitation speed (rpm) using a complete factorial experimental design. In the optimized conditions, of 0,5 vvm (KLa of 10,2 h-1) and speed of agitation of 550 rpm, were obtained the superficial tension of 26,0 dyne/cm and synthesis of rhamnose of 3,26 g/L. Under the optimized conditions, the biosurfactant production from a mixture of waste frying soybean oil was compared with non used soybean oil (NUSO) and waste soybean oils used to fry in separate meats (MFSO), salty (SAFSO), and potatoes (POFSO). Finally was made a kinetic study, seeking to determine a model to represent the experimental data of rhamnose production and the nutrients consumption. After recovery and purification of the biosurfactant the rhamnose concentration increased in 80% in the final product, that is, 6,8 g/L. / Este trabalho tem como objetivo investigar a produção de biossurfactante empregando culturas de Pseudomonas aeruginosa utilizando como fonte de carbono óleos de soja residual proveniente da fritura de diversos alimentos. Nos primeiros ensaios foram empregados a Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, Pseudomonas aeruginosa isolada do Landfarming REDUC (PALR) e a Pseudomonas aeruginosa PALC, isolada de solo de uma lagoa contaminada com hidrocarbonetos. Para selecionar a Pseudomonas e avaliar os resultados dos ensaios foi utilizado um planejamento fatorial a dois níveis, estudando como variáveis a linhagem de microrganismo, as concentrações de óleo de soja residual (OSR), de nitrato de amônio (NA) e de levedura cervejeira residual (LCR). Os experimentos foram realizados em Erlenmeyers de 500 mL de capacidade contendo 50 mL do meio de produção, a 170 rpm e temperatura de 30 ± 1ºC durante 48 h de fermentação. A produção de biossurfactante foi monitorada pelas determinações da tensão superficial (TS), da concentração de raminose (RM) produzida e da atividade emulsificante (IE). As P. aeruginosa PALR, ATCC 9027 e a PALC foram capazes de reduzir a tensão superficial do meio de 62 dina/cm ± 1 para 33,9; 28 e 26 dina/cm, produzir em g/L 0,25; 0,77 e 1,39 de raminose, com índice de emulsão de 60, 100 e 100%, respectivamente. Os resultados obtidos nestes planejamentos experimentais demonstraram que a Pseudomonas aeruginosa isolada PALC apresentou maior potencial para produzir biossurfactante, sendo, portanto, selecionada para os demais experimentos realizados neste estudo. A otimização das concentrações do OSR, NA e da LCR foram obtidas a partir de um planejamento de experimento composto central (PCC) e seus resultados analisados pelas superfícies de resposta. Os melhores resultados do planejamento foram encontrados no ponto central, correspondendo a 22 g/L de OSR, 5,625 g/L de NA e 11,5 g/L de LCR. A maior concentração obtida de raminose após 48 horas de fermentação, foi 2,3 g/L com índice de emulsão de 100%. A partir do melhor resultado obtido no PCC, determinou-se, utilizando um bioreator, as melhores condições de taxa de aeração (vvm) e velocidade de agitação (rpm) empregando um planejamento fatorial completo. Nas condições otimizadas, de 0,5 vvm (KLa de 10,2 h-1) e velocidade de agitação de 550 rpm, foram obtidos a tensão superficial de 26,0 dina/cm e síntese de raminose de 3,26 g/L. A partir das condições otimizadas, a produção de biossurfactante proveniente da mistura de óleo de soja residual foi comparada com óleo de soja in natura (OSN) e óleo de soja residual usado na fritura em separado de carnes (OSRC), salgados (OSRS) e batatas (OSRB). Finalmente foi feito um estudo cinético, visando determinar um modelo que representasse os dados experimentais de produção de raminose e de consumo de nutrientes. Após recuperação e purificação do biossurfactante a concentração de raminose aumentou em 80% no produto final, ou seja, 6,8 g/L. / Doutor em Engenharia Química

Biosurfactants are natural amphipathic molecules thus they can reduce the surface and interfacial tensions. They are produced by a variety of microorganisms, mostly by bacteria and yeasts. The aim of this study was to evaluate the biosurfactant production from the submerged fermentation process by Aureobasidium thailandense, isolated from Cashew stalk (Anacardium occidentale L.) using organic residues as carbon and nitrogen source. The first experiments were conducted in order to select the sources of nutrients from the following sources: molasses, waste water from the production of olive oil (olive mill wastewater - OMW), glucose, yeast extract and corn steep liquor (CSL). The study conducted using a fractional factorial 23-1 to analyze the effect of nitrogen sources (yeast extract and corn steep liquor) and olive mill wastewater concentrations in the medium. CSL obtained negative effect on the production of the biosurfactant. A central composite rotated design (CCRD - 22) including 4 trials in the axial conditions and three repetitions at the central point, was performed to optimize the yeast extract and olive mill wastewater concentration. The real values obtained from fermentation using the concentrations of 2 g/L of yeast extract, 1.5% (v/v) of OMW, 6 g/L of glucose and 1 g/L of KH2PO4 were 27 Â 2 5 mN/m and 28 Â 2.6 mN/m at 24 and 48 h, respectively. The maximum reduction in surface tension values of the fermentation broth generated were estimated at 27 mN/m (24 hours) and 28.2 mN/m (48 hours).The biosurfactant produced by A. thailandense showed a critical micelar concentration (CMC) of 550 mg/L, reducing the water surface tension from 72 Â 0.8 mN/m to 33 mN/m. The structure of the molecule represents CH3 â (CH2)10 â, where its ester portion has not yet been identified. The emulsifying ability was verified comparing the produced surfactant against the synthetic surfactant SDS (E24 = 57 Â 0.57%) at 10 mg/mL. It was obtained a E24 = 49 Â 0.4%. The surfactant produced by A. thailandense caused a 86% dispersion of crude oil in plate and its action after 24 hours remained stable, SDS surfactant showed no dispersion in the same time interval. / Os biossurfactantes sÃo molÃculas anfipÃticas que atuam na reduÃÃo da tensÃo superficial e interfacial de lÃquidos. SÃo produzidos por uma diversidade de microrganismos, em sua maioria por bactÃrias e leveduras. O objetivo desse trabalho foi avaliar a produÃÃo de biossurfactante por Aureobasidium thailandense isolado do pedÃnculo do caju (Anacardium occidentale L.) utilizando resÃduos agroindustriais como fonte de carbono e nitrogÃnio a partir do processo de fermentaÃÃo submersa. Os primeiros experimentos foram realizados a fim de selecionar as fontes de nutrientes a partir: melaÃo, Ãgua residual da produÃÃo de azeite (olive mill wastewater - OMW), glicose, extrato de levedura e Ãgua de maceraÃÃo de milho (CSL). A partir desse estudo preliminar foi realizado um fatorial fracionado 23-1, incluindo 3 repetiÃÃes no ponto central, totalizando 7 ensaios para selecionar a fonte de nitrogÃnio (CSL e extrato de levedura). O CSL obteve efeito negativo na produÃÃo do biossurfactante. Dessa forma pode-se realizar um planejamento fatorial completo (DCCR- 22) para otimizar as concentraÃÃes de extrato de levedura e de OMW. Os valores obtidos para reduÃÃo de tensÃo superficial do caldo fermentado foram 27 Â 2,5 mN/m e 28 Â 2,6 mN/m em 24 e 48 h, respectivamente e os estimados pelo planejamento foram de 27 mN/m (24 horas) e 28,2 mN/m (48 horas). Dessa forma o meio de fermentaÃÃo foi otimizado nas seguintes concentraÃÃes: 2 g/L de extrato de levedura, 1,5% (v/v) de OMW, 6 g/L de glicose e 1 g/LKH2PO4. O biossurfactante produzido por A. thailandense apresentou uma concentraÃÃo micelar crÃtica (CMC) de 550 mg/L, reduzindo a tensÃo superficial da Ãgua de 72 Â 0,8 mN/m para 33 mN/m. A estrutura da molÃcula nÃo foi completamente elucidada, sabe-se que a cadeia carbÃnica CH3 â (CH2)10 â liga-se a uma porÃÃo Ãster. A aÃÃo emulsificante foi comparada ao surfactante sintÃtico SDS (E24 = 57 Â 0,57 %) na concentraÃÃo de 10 mg/mL, obtendo um E24 de 49 Â 0,4 %. O surfactante produzido por A. thailandense promoveu a dispersÃo de 86% do petrÃleo bruto em placa e apÃs 24 horas sua aÃÃo manteve-se estÃvel, o surfactante SDS nÃo apresentou a dispersÃo nesse mesmo intervalo de tempo.