Orientador: Lucia Regina Durrant, Matthew James Grossman / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T02:43:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_LigiaGibinidos_M.pdf: 3848321 bytes, checksum: 46f91a01a783f6fd7d5153ba73c6e8a0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Dentre os contaminantes ambientais mais abundantes, destacam-se os Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs), que apresentam elevado potencial tóxico, sendo imprescindível sua remoção do ambiente. O objetivo deste trabalho foi analisar, em microcosmos, a biodegradação de HAPs por um consórcio bacteriano e identificar fatores que influenciam nesta degradação e na análise dos dados. A degradação dos HAPs no solo sem histórico de contaminação foi muito semelhante em todos os microcosmos, apresentando uma porcentagem de aproximadamente 85%. Para analisar a toxicidade do solo antes e depois da biorremediação, realizou-se um testes de germinação de sementes de Lactuca sativa (alface). O teste mostrou baixa toxicidade do solo após 80 dias da contaminação, com ou sem a adição do consórcio. Durante estudos de remediação biológica, é necessário utilizar um marcador interno para minimizar a dispersão e extração irregulares dos contaminantes. Neste estudo foi utilizado o hexaclorobenzeno, que mostrou excelente, uma vez que não sofreu nenhum tipo de degradação. Análises moleculares mostram que a adição de HAPs alterou significativamente a comunidade microbiana, favorecendo os membros degradadores de tais poluentes. O consórcio adicionado inibiu o crescimento de alguns micro-organismos autóctones. Além disso, não houveram evidências de que os micro-organismos degradadores de HAPs adicionados persistiram, sugerindo que eles podem não competir eficientemente com a população microbiana autóctone. Não houve efeito claramente identificado do hexaclorobenzeno sobre o crescimento de micro-organismos, com exceção de um aumento no número de organismos pertencentes da classe Alphaproteobacteria / Abstract: Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) stand out as among the most abundant and toxic of environmental contaminants, and their removal from contaminated sites is indispensable for a healthy environment. The objective of this study was to analyze, in soil microcosms, the biodegradation of PAHs by a bacterial PAH degrading consortium and identify factors that influence this degradation and data analysis. Degradation of PAHs in soil with no history of contamination was very similar in microcosms with or without bioaugmentation, with the extent of PAH removal of about 85% in all cases. The germination of Lactuca sativa (lettuce) in soils taken from the microcosms was used to examine the toxicity of the soil before and after bioremediation. The test showed a low toxicity of the soil 80 days after PAH contamination, with or without the addition of the consortium. During studies of biological remediation it is necessary to use an internal non-biodegradable marker to minimize the effect of uneven dispersion and irregular extraction of pollutants. This study used hexachlorobenzene as the nonbiodegradable marker and it proved to be an excellent marker as it did not suffer any significant degradation in the soil microcosms. Molecular analyzes showed that the addition of PAHs significantly altered the microbial community by encouraging the growth of PAH degraders. In addition, the added microbial consortium was found to inhibit the growth of some of the indigenous microorganisms. Furthermore, there was no evidence that the added PAH degraders persisted, suggesting that they might not compete effectively with the native microbial population. There was little effect of hexachlorobenzene on the microbial community or on the removal of the PAH contaminants, with the exception of an increase in the number of organisms belonging to the class Alphaproteobacteria / Mestrado / Ciência de Alimentos / Mestra em Ciência de Alimentos

Orientador: Lucia Regina Durrant / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_IsisSerrano_D.pdf: 2225247 bytes, checksum: 9106b26119b1fee141fe2a577f21f1e9 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A biodegradação de poluentes de petróleo em um solo contaminado foi acompanhada neste estudo, avaliando o comportamento da microbiota do solo durante a utilização de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) como fontes de carbono. Através da biomassa microbiana, da taxa de respiração no solo, bem como do quociente metabólico (eficiência em degradar os compostos recalcitrantes em questão), foi possível uma avaliação do impacto na microbiota nativa do solo contaminado e nos diferentes microcosmos bioaumentados com os consórcios de bactérias, fungos, e uma mistura destes consórcios por 12 semanas. Tanto a microbiota nativa quanto os solos bioaumentados demonstraram uma rápida resposta à adaptação neste ambiente contaminado pelo aumento da biomassa e das taxas metabólicas. Durante o período de biodegradação dos HPAs, valores de evolução de CO2 foram diminuindo e a biomassa se manteve em crescimento estável, indicando menos gasto de energia para os microrganismos sobreviverem neste solo impactado, como resposta à boa competitividade e eficiência da microbiota nativa e bioaumentada. A biodegradação dos HPAs e a presença de metabólitos intermediários foram também avaliados, apresentando uma rápida redução das concentrações dos HPAs de baixo peso molecular (menores que 4 anéis aromáticos) em comparação com os de alto peso molecular, devido à sua biodisponibilidade e alta atividade microbiana de degradação. Todavia, a bioaumentação não demonstrou ser melhor que a microbiota nativa na degradação dos HPAs. É provável que o mecanismo de cooperação metabólica por co-metabolismo tenha sido realizado pela comunidade do solo, uma vez que vários HPAs complexos foram degradados. Diversos estudos apontam a presença de HPAs de menor peso molecular e seus respectivos produtos como indutores da degradação dos HPAs de maior peso molecular. Os metabólitos intermediários produzidos foram assimilados pelos microrganismos em processo cooperativo no solo, sendo responsáveis pela indução de enzimas e suas respectivas vias degradativas. Os distúrbios causados no solo pela poluição com HPAs normalmente estimulam o crescimento de microrganismos capazes de sobreviver nestes compostos, causando mudanças na estrutura microbiana do solo devido às suas adaptações nos processos co-metabólicos para a manutenção da comunidade. Neste trabalho, um solo impactado com HPAs, estocado por vários anos sob refrigeração foi analisado quanto à habilidade da microbiota nativa em crescer em alguns HPAs, individualmente, ou ainda em mistura complexa. Perfis moleculares de microbiota foram observados pela técnica de PCR-DGGE utilizando fragmentos do gene RNA ribossômico 16S durante 4 semanas. O número de bandas observadas foi interpretado como os membros dominantes na comunidade, e os diferentes perfis mostraram diferentes dinâmicas de degradação dos HPAs em meio contendo ou não fatores essenciais de crescimento (micronutrientes e vitaminas). Espécies ativas metabolicamente mostraram-se predominantes na interação com a comunidade e na cooperação catabólica. Após enriquecimento do solo original por 6 meses, apenas duas bandas foram visulizadas em gel, correspondendo à duas colônias morfologicamente diferentes isoladas em meio ágar, sendo identificadas como sendo do gênero Pseudomona, mais provavelmente Pseudomonas stutzeri (98% de similaridade). Esta espécie possui alta capacidade de transformação natural no solo, gerando mutantes. Diferenças genéticas entre as colônias de P. stutzeri foram confirmadas por PFGE, as quais apresentaram bandas para os genes catabólicos nahA-dioxigenase, catecol-1,2 e 2,3-dioxigenases, responsáveis por codificar as respectivas enzimas atuantes nas principais vias metabólicas de degradação dos HPAs / Abstract: The biodegradation of petroleum derivatives in a contaminated soil was evaluated in this study monitoring the behavior of the soil microbiota when using polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) as carbon sources. Analyzing C-biomass, respiration rates (CO2 evolution) and metabolic quotient (which means the efficiency in degrading PAHs), it was possible to evaluate the impact of the contaminated soil in the native microbiota and soil bioaugmented with bacterial and fungal consortia or a mixture of these consortia for 12 weeks in microcosms. Even the native microbiota or the bioaugmented soils performed a rapid response regarding to their adaptation into contaminated environment due to the increase of biomass and respiration rates. During the PAH biodegradation period, CO2 evolution values remained steady, indicating less loss of energy to the survival microorganism into the impacted soil, a good competitiveness, and also an efficiency of both native and bioaugmented populations. The biodegradation of PAHs and the production of metabolic intermediates were assessed, and low-molecular-weight (LMW) PAHs (less than 4 rings) had fast reduction in their concentrations comparing with the high-molecular-weight (HMW) PAHs, probably due to their bioavailability and the high microbial activity. Bioaugmentations were not better than native microbiota in the PAHs degradation performances, and it is believed that the cooperative mechanism under co-metabolism could be responsible for the degradation of HMW-PAHs. Metabolic intermediates were assimilated by microorganisms in a cooperative process, inducing some key-catabolic pathways enzymes. The pollution of soil by PAHs could stimulate the growth of organisms capable of surviving in the presence of these compounds, changing the soil microbial structure due a catabolic adaptation process. In this study, another PAH-impacted soil, collected from a manufacturing gas plant and stored for several years was analyzed regarding to the remained ability of the native microbiota to grow on individual PAHs or on its mixtures. Molecular profiles of the microbial community were observed using PCR-DGGE of the 16S rDNA fragment for 4 weeks. The number of bands was interpretated as dominant members into the community, and differences in profiles showed different PAH degradation dynamics in mineral medium with or without micronutrients and vitamins. Catabolically activated species were predominant in the community, and after several enrichment steps for 6 months, only two bands were observed in DGGE, corresponding to two colonies showing morphological differences, identified as Pseudomonas genus, very close to Pseudomonas stutzeri (98% of similarity). This specie has high capacity of natural transformation in soil, generating some mutants. Genetical differences were found between colonies using PFGE, and the presence of catabolic genes as nahA-dioxygenase, cathecol-1,2- and 2,3- dioxygenases were confirmed by PCR products in agarose gel electrophoreses / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos