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

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / A grande procura por surfactantes quÃmicos no mercado tem aumentado o interesse em biossurfactantes, substÃncias biodegradÃveis produzidas por bactÃrias, leveduras e fungos. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo estudar a produÃÃo de biossurfactante por cepa isolada de manguezal cearense, bem como avaliar as propriedades funcionais e aplicabilidade do produto formado. Os resultados mostraram que o biossurfactante produzido pela cepa ICA56, em meio mineral, foi capaz de reduzir a tensÃo superficial da Ãgua de 72 para 30 mN.m-1 e interfacial de um sistema Ãgua/gasolina de 15 para 3 mN.m-1, mostrando sua eficiÃncia como tensoativo. O biossurfactante produzido foi capaz de produzir emulsÃo estÃvel em algumas fontes hidrofÃbicas, tais como, Ãleo de motor, Ãleo de soja, hexano e querosene. As propriedades emulsificante e tensoativas do bioproduto formado no cultivo da cepa ICA56 mostraram-se estÃveis frente Ãs variaÃÃes de pH, temperatura e concentraÃÃo salina, mostrando indÃcios de sua ampla aplicabilidade. Outro resultado que comprova a eficiÃncia do biossurfactante produzido à a sua concentraÃÃo micelar crÃtica em torno de 25 mg.L-1. O biossurfactante produzido foi capaz de remover hidrocarbonetos e metais pesados em sistemas que simulavam ambientes contaminados, apresentando eficiÃncia, quando comparado aos surfactantes quÃmicos. Apesar da eficiÃncia das propriedades funcionais e aplicabilidade do biossurfactante, a produÃÃo em meio mineral era em torno de 200 mg.L-1, sendo esta uma concentraÃÃo razoÃvel. Foram avaliadas duas alternativas para o aumento da produÃÃo de biossurfactante: a influÃncia transferÃncia de oxigÃnio em biorreator de bancada e a utilizaÃÃo de substratos nÃo convencionais. A variaÃÃo da agitaÃÃo e aeraÃÃo em biorreator de bancada nÃo apresentou um resultado tÃo significativo, mostrando que a condiÃÃo operacional de 200 rpm de agitaÃÃo e 1 L.min-1 de aeraÃÃo foi a melhor, dentre as avaliadas, para a produÃÃo de biossurfactante. Jà a utilizaÃÃo de substratos nÃo convencionais mostrou-se como uma melhor alternativa para aumentar a produÃÃo, pois alÃm de reduzir custos no processo, foram observados maiores rendimentos do que no meio sintÃtico. Substratos como Ãleo de girassol e glicerol sÃo apresentados como potenciais fontes de carbono para produÃÃo de biossurfactante pela cepa ICA56, obtendo concentraÃÃes de 870 mg.L-1 e 1420 mg.L-1 do produto de interesse, na sua forma bruta, respectivamente. / The high demand for chemical surfactants in the worldwide market has increased the interest on biosurfactants, which are biodegradable substances produced by bacteria, yeasts and fungi. In this context, this work aims to study the biosurfactant production by a strain isolated from a Brazilian mangrove, as well evaluate its functional properties and applicability. The results has presented that the biosurfactant produced by strain ICA56, in mineral medium, was capable to reduce the surface tension of water from 72 to 30 mN.m-1 and interfacial tension on a water/gasoline system from 15 to 3 mN.m-1, showing its efficiency as a tensoative. The biosurfactant was capable to produce stable emulsion on some hydrophobic sources, as motor oil, soybean oil, hexane and kerosene. The emulsifying and tensoative properties of the bioproduct formed on ICA56âs cultivation have showed some stability through the environmental variations of pH, temperature and saline concentration, presenting some evidences of its wide applicability. Another result which proves the efficiency for the biosurfactant produced is the critical micelle concentration around 25 mg.L-1. The biosurfactant produced was able to remove hydrocarbons and heavy metals in contaminated environments simulating systems, presenting efficiency when itâs compared to chemical surfactants. Despite the efficiency of the functional properties and applicability of the biosurfactant, the production in mineral medium was around 200 mg.L-1, which is a reasonable concentration. So, it was evaluated 2 alternatives in order to increase the biosurfactant production: the influence of oxygen transfer and the use of unconventional substrates. The variation of agitation and aeration in bioreactor didnât seemed to present such a significant result, showing that the operational condition of 200 rpm for agitation and 1 L.min-1 for aeration was the best among the tested conditions for biosurfactant production. However, the use of unconventional substrates proved to be a better alternative in order to increase the biosurfactant production, as well as reducing costs in the process, as higher yields were observed in comparison to mineral medium. Substrates such as sunflower oil and glycerol are presented as potential carbon sources for biosurfactant production by strain ICA56, obtaining concentrations of 870 mg.L-1 and 1420 mg.L-1 of the product of interest, in its raw form, respectively.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-05-25T15:09:43Z No. of bitstreams: 1 Ana Paula Pereira dos Santos.pdf: 4015984 bytes, checksum: 9b75fca220d52dcc5eaf8ac82ee6d0a3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T15:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana Paula Pereira dos Santos.pdf: 4015984 bytes, checksum: 9b75fca220d52dcc5eaf8ac82ee6d0a3 (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Biosurfactants are amphiphilic molecules produced by micro-organisms that consist of a hydrophilic portion and a hydrophobic portion. The hydrophilic portion consists of mono-oligo-or polysaccharides, proteins or peptides and the hydrophobic portion contains saturated, unsaturated and hydroxy fatty acids or alcohols. Many micro-organisms produce surfactants with antibacterial, antifungal, antitumor, antiparasitic and herbicide use in medicine and agriculture. In this sense, producing a biosurfactant by Streptomyces sp. DPUA1559 isolated Amazon region, grown in medium containing soybean oil and waste frying peptone was performed using a 22 factorial design to investigate the effects and interactions on the response variables surface tension, emulsification index and production yield. The production of the biosurfactant was confirmed by reduction of surface tension. The critical micelle concentration (CMC) was 10 mg/ml and the average surface tension at the focal point was about 25,34 mN/m in a yield of 1,17 g/l. The isolated biosurfactant showed emulsification index 89% to 95% engine oil and engine oil residual. The kerosene emulsification showed a 40%, while the diesel oil was not emulsified effectively. For vegetable oils (corn, canola, soybean, and sunflower) emulsion was formed around 47%. The isolated biosurfactant was stable when subjected to extreme environmental conditions of pH, temperature and NaCl concentration and showed no toxicity when tested against the micro-crustacean Artemia salina and seeds of vegetables lettuce (Lactuca sativa L.) and cabbage (Brassica oleracea L.). The characterization of biomolecule analysis demonstrated the chemical composition of 20% protein and 38% carbohydrate. Molecular characterization on polyacrylamide gel electrophoresis SDS-PAGE showed the biosurfactant a single protein band and 14.3kDa character acid. The spectral analysis method by FT-IR-Atr revealed a chemical structure composed mainly of peptides with different polarities. The strains of Microsporum canis isolates from dogs superficial mycoses were susceptible in the presence of biosurfactant isolated presenting a growth inhibition at concentrations of 1.9 to 1000 μg/ml. / Biossurfactantes são moléculas anfifílicas produzidas por micro-organismos que consistem em uma porção hidrofílica e uma porção hidrofóbica. A porção hidrofílica é constituída por mono-oligo ou polissacarídeos, peptídeos ou proteínas e a porção hidrofóbica contém saturado, insaturado e hidroxilados de ácidos graxos ou álcoois. Muitos micro-organismos produzem surfactantes com atividade antibacteriana, antifúngica, antitumoral, antiparasitária e herbicida com uso na medicina e agricultura. Neste sentido, a produção de um biossurfactante por Streptomyces sp. DPUA1559 isolado da Região Amazônica, cultivado em meio contendo óleo de soja residual de fritura e peptona, foi realizada utilizando-se um planejamento fatorial 22 para verificar os efeitos e interação sobre as variáveis respostas tensão superficial, índice de emulsificação e rendimento de produção. A produção do biossurfactante foi confirmada pela redução da tensão superficial. A concentração micelar crítica (CMC) foi de 10 mg/ml e a média da tensão superficial no ponto central foi em torno de 25,34 mN/m com um rendimento de 1,17 g/l. O biossurfactante produzido apresentou índice de emulsificação 89% para óleo de motor e 95% óleo de motor residual. O querosene apresentou uma emulsificação de 40%, enquanto o óleo diesel não foi efetivamente emulsificado. Para os óleos vegetais (milho, canola, soja e girassol) a emulsão formada foi em torno de 47%. O biossurfactante produzido mostrou estabilidade quando submetido a condições ambientais extremas de pH, temperatura e concentração de NaCl e não apresentou toxicidade quando testado frente ao micro-crustáceo Artemia salina e às sementes dos vegetais alface (Lactuca sativa L.) e repolho (Brassica oleracea L.). A analise da caracterização da biomolécula demostrou na sua composição química 20% de proteína e 38% de carboidrato. Na caracterização molecular em eletroforese de gel de poliacrilamida SDS-PAGE o biossurfactante mostrou uma única banda proteica 14,3 kDa e caráter ácido. A análise espectral pelo método FT-IR-Atr revelou uma estrutura química composta basicamente por peptídeos, com polaridades diferentes. As linhagens de Microsporum canis isolados de micoses superficiais de cães foram susceptíveis na presença do biossurfactante isolado, apresentando uma inibição de crescimento a partir da concentração de 1,9 a 1000 μg/ml.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-06-17T12:15:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) versao final da tese -BC - CD.pdf: 5568328 bytes, checksum: 303e3ca9fbfdb5e15b4d083eac98b1a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-17T12:15:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) versao final da tese -BC - CD.pdf: 5568328 bytes, checksum: 303e3ca9fbfdb5e15b4d083eac98b1a1 (MD5) Previous issue date: 2015-11-19 / CNPq / O tratamento do lixiviado representa um grande desafio. Os métodos desenvolvidos para o tratamento de lixiviado são físicos, químicos e biológicos. O presente trabalho avaliou, em laboratório, a eficiência do uso de extratos de sementes de Moringa oleifera Lam, isolados e combinados com Quiabo (Abelmoschus esculentus L. Moench) e biossurfactante no tratamento de lixiviado de aterro sanitário, devido suas propriedades coagulantes e a sua capacidade de remoção de metais e bactérias. Foram realizadas as caracterizações físico-químicas das sementes e dos óleos de moringa e do quiabo, de quatro amostras do lixiviado bruto (LB1,2,3,4) e do lixiviado com os coagulantes. Foram comparados os extratos preparados com o óleo (LBOM) da semente e aquoso com casca (LBEMC) e sem casca (LBEMS), Quiabo (LBQ) e biossurfactante (LBB), através dos ensaios Jartest, Cone Inhoff, filtro simplificado e Bioensaios com sementes de Alface - Lactuca sativa L. Avaliou-se a remoção de cor, turbidez, condutividade, coliformes fecais e totais, pH, DQO, DBO5 de lixiviados através de ensaios de coagulação/floculação/sedimentação/filtração em triplicata. O extrato de moringa apresentou em todos os ensaios com a dosagem de (LBEMS) 37,5g/L de maior eficiência no tratamento do lixiviado (LB1,2,3,4), não alterou o pH e apresentou remoção dos parâmetros: cor (84%), turbidez (68%), DQO (41%), DBO5 (55%), Fe (82%), condutividade (50%), reduziu odor e toxidade do lixiviado bruto e removeu Coliformes totais e fecais em 99%. Com a etapa de filtração, o extrato da moringa teve excelentes resultados de remoção para cor, turbidez, condutividade, sólidos, DQO e DBO5. O tratamento (LB3) com biossurfactante (LBB) demostrou eficiência de 99% de remoção de coliformes totais e fecais do (LB3), e os resultados da mistura biossurfactante com extrato de moringa reduziu cor, mas ocorreu aumento para turbidez, DQO e DBO5 em relação ao valor inicial do (LB1). O extrato com óleo da moringa (6 ml) removeu 65% de DBO5 e 99% de coliformes mas não se mostra eficiente na remoção de cor, turbidez, sólidos e condutividade. O tratamento do LB4 com quiabo (LBQ 37,5 g/L) não alterou o pH e obteve remoção para os parâmetros: cor, turbidez, sólidos, condutividade, DQO e DBO5, 72%, 35%, 87%, 20%, 78% e 72%, respectivamente. O emprego em conjunto com quiabo e moringa (LBEMQ 37gL+20gL), obteve-se 22%, 78%, 42%, 46%, 52% e 88% de remoção respectivamente. O LB4 apresentou toxicidade em Alface, pois não ocorreu germinação comparada ao controle negativo, o LB4 tratado com os extratos de moringa, obteve médias de 30 a 35% de germinação de sementes de Alface, tanto na fração extrato de moringa (EXTMO), quanto no lixiviado com adição dos extratos de moringa (LBEMC/LBEMS), indicando que a toxicidade reduz após o processo de coagulação/floculação. Os resultados demostram eficiência dos coagulantes na remoção dos parâmetros avaliados. Indica o uso do coagulante da semente da Moringa (LBEMS 37,5 g/L) sem casca com um tempo de decantação de 120 min no tratamento de lixiviados de aterro sanitário como mais promissor. / The treatment of the leachate is a major challenge. The methods developed for the treatment of leachate are physical, biological and chemical. This study evaluated in the laboratory, the efficiency of the use of Moringa seed extracts oleifera Lam, isolated and combined with Abelmoschus esculentus L. Moench and biosurfactant in the treatment of landfill leachate, due to its coagulant properties and their removal capacity metals and bacteria. Physicochemical characterizations of seeds and moringa oil and okra were held, four samples of raw leachate (LB1,2,3,4) and leached with coagulants. The extracts were compared cooked with oil (BOM) seed and aqueous shelled (LBEMC) and shelled (LBEMS), okra (LBQ) and biosurfactant (LBB) through Jartest tests cone Inhoff simplified filter and bioassays Lettuce seeds - Lactuca sativa L. was evaluated the removal color, turbidity, conductivity, total and fecal coliforms, pH, COD, BOD 5 leachate through coagulation assays / flocculation / sedimentation / filtration in triplicate. The moringa extract showed in all tests with dosage (LBEMS) 37,5g / L to greater efficiency in the treatment of the leachate (LB1,2,3,4) did not alter the pH and presented removal of parameters: color (84%), turbidity (68%), COD (41%) BOD5 (55%) Fe (82%) conductivity (50%) reduced odor and toxicity raw leachate and removed total and faecal coliforms in 99%. In the filtration step, the Moringa extract had excellent removal results for color, turbidity, conductivity, solids, COD and BOD5. Treatment (LB3) with biosurfactant (LBB) demonstrated efficiency 99% removal of total and fecal coliforms of (LB3), and the results of biosurfactant mixture with moringa extract reduced color, but it increased for turbidity, COD and BOD 5 in the initial value (LB1). The extract of moringa with oil (6 ml) removed 65% of BOD5 and 99% efficient coliform but not shown in the removal of color, turbidity, and conductivity solids. Treatment of LB4 and okra (LBQ 37.5 g / L) did not alter the pH and removing obtained for the parameters: color, turbidity, solids, conductivity, COD and BOD5, 72%, 35%, 87%, 20%, 78% and 72%, respectively. The use in conjunction with okra and moringa (37gL LBEMQ 20gL +), was obtained 22%, 78%, 42%, 46%, 52% and 88% removal respectively. The LB4 presented toxicity in lettuce because there was no germination compared to the negative control, the LB4 treated with moringa extract, averaged 30-35% lettuce seed germination, both in moringa extract fraction (EXTMO), as adding the leached with extracts of Moringa (LBEMC / LBEMS), indicating that the toxicity decreases after the process of coagulation / flocculation. The results demonstrate efficiency of coagulants in the removal of the evaluated parameters. Indicates the use of the seed of Moringa coagulant (LBEMS 37.5 g / L) peeled with a settling time of 120 min the treatment of landfill leachate as more promising.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2007. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-09-25T19:06:21Z No. of bitstreams: 1 microsoft word - dissertao.final.pdf: 515857 bytes, checksum: afa0c33effce4f7fb4a24ce581f95202 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-18T18:32:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 microsoft word - dissertao.final.pdf: 515857 bytes, checksum: afa0c33effce4f7fb4a24ce581f95202 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-18T18:32:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 microsoft word - dissertao.final.pdf: 515857 bytes, checksum: afa0c33effce4f7fb4a24ce581f95202 (MD5) Previous issue date: 2007 / Os biossurfactantes compreendem uma classe importante de compostos anfipáticos de origem microbiana. A bactéria gram negativa Pseudomonas aeruginosa é conhecida por sua habilidade de produzir biossurfactante do tipo ramnolipídio a partir de diversas fontes de carbono. A investigação da produção por novas linhagens pode resultar em processos mais eficientes, maiores rendimentos e biossurfactantes com características distintas, sendo aplicados em várias indústrias, tais como as indústrias farmacêutica, de cosméticos, de petróleo e de alimentos. Por outro lado, com o maior consumo de petróleo e derivados, cresceu a exposição de ambientes a possíveis acidentes relacionados à produção, transporte, carga e descarga desses materiais, sendo cada vez mais necessário buscarem-se alternativas tecnológicas para a recuperação desses ambientes. A biorremediação pode ser definida como o uso das potencialidades dos microrganismos em degradar compostos poluentes, reduzindo o grau de contaminação ou mesmo descontaminando ambientes degradados. Entre as técnicas disponíveis, a bioestimulação é uma das mais usadas, em que a microbiota nativa é estimulada pela adição de nutrientes e coadjuvantes como os biossurfactantes. Este trabalho teve como objetivo estudar a produção de ramnolipídios de Pseudomonas aeruginosa isolada de resíduos de pescado capturado no extremo sul do Brasil, utilizando diversas fontes de carbono (óleo de soja, borra de óleo de soja, óleo de pescado, glicerol e glicose) e fontes de nitrogênio (nitrato de sódio, nitrato de amônio, uréia e sulfato de amônio), bem como diferentes relações C/N. O biossurfactante foi caracterizado quanto à influência de fatores físicoquímicos na formação de emulsões. A degradação de petróleo em solo retirado de local próximo a um oleoduto, por técnicas de bioestimulação, com e sem a utilização do biossurfactante, também foi estudada. Os cultivos microbianos foram realizados em triplicata, sendo conduzidos em incubadora rotatória a 30°C e 180rpm, por um período de 96 horas. Pelo teste de Tukey, a 95% de confiança, o óleo de soja (40g/L) e o nitrato de sódio (8g/L) foram as melhores fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, obtendose, com uma relação C/N 22, 0,94g/L de ramnose e índice de emulsificação de 62,1%. Com uma relação C/N 100 foram produzidos 1,42g/L de ramnose e índice de emulsificação de 60,7%, indicando que a produção é favorecida em condição nitrogêniolimitante. A formação de emulsões estáveis foi melhor em concentrações salinas menores que 0,5%, pH na faixa de 6-9 e temperaturas na faixa de 35-40°C, mantendo cerca de 80% de sua atividade original para salinidade de até 3% e 120 min de exposição a 100°C. Quanto à biorremediação, os melhores resultados foram obtidos nos tratamentos com adição de nutrientes e adição de nutrientes mais biossurfactante, com 90,4% e 80,9% de remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo, respectivamente, demonstrando efetiva melhoria em relação ao controle (42,2%), havendo uma clara relação entre a dinâmica da microbiota local e a biodegradação. / Biosurfactants consist of an important class of amphipathic compounds of microbial origin. The Gram-negative bacteria Pseudomonas aeruginosa is known for its ability to produce rhamnolipid-type biosurfactant from diverse carbon sources. The investigation of the production by new strains can result in more efficient processes, greater yields and biosurfactants with distinct characteristics, being applied in various industries, such as pharmaceuticals, cosmetics, oils and foods. On the other hand, with the huge consumption of petroleum and its derivatives, the exposure of environments to possible accidents related to the production, transport, loading and unloading of these materials has increased, making it necessary to search for technological alternatives to restore of these environments. Bioremediation can be defined as the use of the potential of microrganisms in degrading pollutant compounds, reducing the degree of their contamination or decontaminating degraded environments. Among the available techniques, biostimulation is one of most commonly used, where native microbiota is stimulated by the addition of nutrients and amendments as surfactants. This work had as its objective to study the production of biosurfactant from a strain of Pseudomonas aeruginosa isolated from fish samples captured in the extreme south region of Brazil, using diverse carbon sources (soybean oil, soybean oil soapstock, fish oil and glycerol) and nitrogen sources (sodium nitrate, ammonium nitrate, urea and ammonium sulphate), as well as different C/N ratios. The biosurfactant was characterized taking into account the influence of physio-chemical factors in emulsion formation. The degradation of oil from the soil removed from a place next to a pipe-line in the region by different biostimulation techniques, with and without the use of the biosurfactant, also was studied. The microbial culture assays, carried out in triplicate, were conducted in a rotary shaker at 30°C and 180rpm, for a period of 96 hours, and the results analyzed by the Tukey test. The soybean oil (40g/L) and the sodium nitrate (8g/L) were the best sources of carbon and nitrogen, respectively, obtaining with a C/N 22, 0.94 g/L of rhamnose and an emulsification index of 62.1%. With a C/N ratio 100, 1.42 g/L of rhamnose and an emulsification index of 60.7% were produced, indicating that the production is favored in a nitrogen-limiting condition. The formation of stable emulsions was better in saline concentrations less than 0.5%, pH in the range of 6-9 and temperatures in the range of 35-40°C, maintaining about 80% of its original activity for salinity up to 3% and 120 min of exposure at 100°C. For bioremediation, the best results were obtained in the treatments with addition of nutrients and addition of nutrients with more biosurfactant, with 90.4% and 80.9% of TPH removal, respectively, demonstrating effective improvement in relation to the control (42.2%), having a clear relation between the dynamics of local microbiota and the biodegradation.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2007. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-09-25T18:56:16Z No. of bitstreams: 1 produo de biossurfactante e lipase por aspergillus fumigatus cultivado em estado slido e avaliao da biorremediao em derrames de leos e derivados.pdf: 999408 bytes, checksum: b510002262da45fc59e138e475cca986 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-19T17:01:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 produo de biossurfactante e lipase por aspergillus fumigatus cultivado em estado slido e avaliao da biorremediao em derrames de leos e derivados.pdf: 999408 bytes, checksum: b510002262da45fc59e138e475cca986 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-19T17:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 produo de biossurfactante e lipase por aspergillus fumigatus cultivado em estado slido e avaliao da biorremediao em derrames de leos e derivados.pdf: 999408 bytes, checksum: b510002262da45fc59e138e475cca986 (MD5) Previous issue date: 2007 / Os biossurfactantes são compostos de superfície ativa sintetizados por diversos microrganismos e que têm recebido crescente interesse pelas vantagens que possuem sobre os surfactantes químicos, tais como biodegradabilidade, baixa toxicidade e produção a partir de fontes renováveis. Estes compostos apresentam propriedades emulsificante, solubilizante e dispersante, podendo ser aplicados em diversos processos, em especial, na biorremediação. O presente trabalho teve por objetivo estudar a produção de biossurfactante e lipase a partir do fungo filamentoso Aspergillus fumigatus através de fermentação em estado sólido, avaliar a estabilidade do biossurfactante em diferentes condições físico-químicas e estudar a biorremediação em derrames de compostos de origem animal (óleo de pescado) e mineral (tolueno) ocasionados em solos utilizando o biosurfactante produzido. Para o estudo da produção de biossurfactante e lipase foram testados dois meios fermentativos (farelo de arroz e farelo de trigo), dois níveis de aeração (60 e 100 mL.g-1.h-1) e três fontes adicionais de carbono (óleo de soja degomado, óleo de pescado bruto e tolueno). Os experimentos foram realizados em biorreatores de coluna com leito fixo durante 144 h. Foram avaliados a cada 24 h, os teores de umidade, pH, atividade emulsificante água em óleo (AEw/o) e óleo em água (AEo/w), atividade lipolítica, tensão superficial e interfacial. Para o estudo da estabilidade, foi utilizado um planejamento experimental fatorial 23 com três pontos centrais, em que foram testados pH 5,0, 7,0 e 9,0, salinidades 3,0, 16,5 e 30,0, e temperaturas de 10, 20 e 30°C. Os experimentos de biorremediação foram realizados durante 90 dias, sendo avaliado a influência da adição de biossurfactante ou dispersante químico e adição de fertilizantes (uréia e superfosfato triplo) na proporção C:N:P de 100:15:3 nos solos contaminados. Durante o processo foram realizadas análises de concentração do contaminante, teor de fósforo e nitrogênio total nos solos e contagem microbiológica. Os resultados mostraram que a máxima atividade emulsificante água em óleo (25,49 UE.g-1) e atividade emulsificante óleo em água (58,51 UE.g-1) foram obtidas quando se utilizou tolueno, farelo de trigo e aeração de 60 mL.g-1.h-1. A maior redução na tensão superficial (36,2 mN.m-1) e interfacial foi obtida quando se utilizou óleo de soja degomado, farelo de trigo e aeração de 60 mL.g-1.h-1. O surfactante produzido mostrou ser estável em diferentes níveis de temperatura, pH e salinidade, apresentando maior estabilidade quando mantido em pH 7,0, salinidade 16,5 e 20°C. A máxima atividade lipolítica (112,46 U.g-1) foi obtida quando se utilizou farelo de trigo, aeração de 100 mL.g-1.h-1 e tolueno como fonte adicional de carbono. Os ensaios de biorremediação em solos mostraram que a maior taxa de remoção do contaminante óleo de pescado foi 59,47% obtido no experimento contendo biossurfactante e bioestimulante em 90 dias de processo. A maior taxa de remoção do contaminante tolueno (100%) foi obtido em 14 dias para os experimentos contendo biossurfactante, dispersante químico e biossurfactante com bioestimulação. Os resultados demonstraram a possibilidade de produzir biossurfactantes e enzimas a partir de Aspergillus fumigatus utilizando resíduos agroindustriais e menores taxas de aeração, contribuindo para a minimização de custos de processos e impactos ambientais. O biosurfactante foi eficaz no processo de descontaminação de solos, favorecendo a remoção do poluente quando utilizado juntamente com bioestimulante. A utilização de fertilizantes mostrou favorecer o crescimento microbiano e o emprego de biossurfactante mostrou aumentar a biodisponibilidade do contaminante, acelerando o processo de degradação dos compostos. / Biosurfactants are compounds of active surface synthesized by several microorganisms which have been increasingly receiving attention due to the advantages they show over chemical surfactants, such as biodegradability, low toxicity, and yield from renewable sources. Such compounds show emulsifying, solubilizing, and spreading features, being able to be applied to several processes, especially in bioremediation. This paper aimed at studying the production of biosurfactant and lipase from the filamentous fungus Aspergillus fumigatus through in the solid state fermentation, evaluating biosurfactant stability under different physical-chemical conditions, and studying the bioremediation in animal (fish oil) and mineral (toluene) origin compounds shedding that occur in soils using the biosurfactant produced. For studying the production of both biosurfactant and lipase two fermentation media have been tested (rice and wheat bran), two aeration levels (60 and 100 mL.g-1.h-1), and three additional carbon sources (degummed soybeans oil, raw fish oil, and toluene). The experiments have been performed in column, fix bed bioreactors for 144h. Moisture contents, pH, emulsifying activity water-in-oil (AEw/o) and oil-in-water (AEo/w), lipolytic activity, superficial and interfacial tension have been evaluated at 24h intervals. For studying stability a 2³ factorial experimental desing has been used with three central points in which pH 5.0, 7.0, and 9.0, salt contents 3.0, 16.5, and 30.0, and temperatures at 10, 20, and 30°C. Bioremediation experiments have been performed for 90 days, being evaluated the influence of adding biosurfactant or chemical spreading and adding fertilizers (urea and triple super phosphate) in the ratio C:N:P 100:15:3 on contaminated soils. During the process analyses have been performed on contaminant content, phosphorus content, and total nitrogen in the soils and microbiological count. The results have shown that the maximum emulsifying activity water-in-oil (25.49 UE.g-1) and emulsifying activity oil-in-water (58.51 UE.g-1) have been achieved when toluene, wheat bran and aeration 60 mL.g-1.h-1 have been used. The highest superficial and interfacial tension reduction (36.2 mN.m-1) has been achieved when degummed soybeans oil, wheat bran and aeration 60 mL.g-1.h-1 have been used. The surfactant produced has shown to be stable at different temperature, pH, and salt levels, presenting higher stability when maintained under pH 7.0, salt content 16.5, and at 20°C. The maximum lipolytic activity (112.46 U.g-1) has been obtained when wheat bran, aeration 100 mL.g-1.h-1 and toluene as carbon additional source were used. The bioremediation assays in soils have shown that the highest rate of fish oil contaminant removal was 59.47% obtained in the experiments containing biosurfactant and biostimulate in 90 days of process. The highest rate of toluene contaminant removal (100%) has been achieved in 14 days for experiments containing biosurfactant, chemical spreading, and biosurfactant with biostimulation. The results have shown the possibility of producing biosurfactants and enzymes from Aspergillus fumigatus by using agroindustrial residues and lower aeration rates, contributing to minimizing processes costs and environmental impacts. The biosurfactant has shown efficacy in the process of decontaminating soils, favoring the polluting removal when used along with a biostimulate. The use of fertilizers has shown to favor microbial growth and the use of biosurfactant has shown to increase contaminant bioavailability, accelering the process of degrading compounds.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:04:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo533_1.pdf: 1288739 bytes, checksum: 3d7ebacfea6d654ab6f326758a1eb21b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Os biossurfactantes são obtidos de fontes renováveis, e por serem biodegradáveis e com baixa toxicidade, apresentam potencial de utilização em várias áreas da biotecnologia. Contudo, devido ao alto custo de produção, esses compostos ainda não são amplamente utilizados. Nesse sentido, o lipopeptídeo Rufisan, um biossurfactante aniônico produzido por Candida lipolytica UCP 0988, surge como alternativa aos surfactantes convencionais, apresentando dualidade de ação como agente antimicrobiano e na biorremediação de substâncias hidrofóbicas e metais pesados. Rufisan reduziu a tensão superficial do meio de produção de 50 mN/m para 25,29 mN/m, com rendimento de 8 g/L, após 72 horas de fermentação. O biossurfactante apresentou uma CMC de 0,03%, não apresentando efeito tóxico para sementes de repolho (Brassica oleracea). A maior atividade antimicrobiana foi apresentada para linhagens de Streptococcus, demonstrando também efeito anti-adesivo para bactérias e leveduras. Estudos realizados mostraram que o Rufisan, removeu 37% do óleo de motor contido no solo arenoso através de testes estáticos em colunas. Contudo, o biossurfactante na concentração da CMC apresentou grande eficiência removendo 99,5% do óleo de motor contido em todos os solos testados, na condição de batelada. O lipopeptídeo removeu 96% de Zn e Cu, reduzindo as concentrações de Pb, Cd e Fe. Portanto, o conhecimento do processo de otimização da produção do Rufisan, minimizando o custo de obtenção do biopolímero, associado às propriedades apresentadas, sugerem sua ampla utilização em atendimento às demandas comerciais

The majority of surfactants commercially available is synthesized from petroleum, thus representing an important source of pollution, causing adverse biological effects to the aquatics organisms. In the detergent industries, despite of many trades available in the market are called as biodegradable and under the legislation actual, it's known that in real the actives components are tensoactives obtained by chemical and not by biochemical route. In other words, what occurred was only a change of the main active component alkylbenzene sodium sulphonate branched chain for one of linear chain, what in fact facilitated the molecular degradation by microorganisms, but not as much as compared to the natural surfactants. Arming to salve those problems, in this work we will show a development process of two biodetergents from biosurfactants that follow environmental appeal and available new alternatives products in the market, using a new technology which may be inserted promise of sustainable industrial development that give attention, specially, to the use of clean technologies. The purpose of this invention is to combine the main soap and synthetic detergent’s features providing an alternative to using of the latter, therefore it adds from the soap its higher biodegradability’s features and from the synthetic detergent its advantage on acting in a still efficient way, even when utilized in hard waters. Initially, were produced two biosurfactants called as liposan and rhamnolipid obtained from aerobic fermentation, using a Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682 yeast strain and another Pseudomonas aeruginosa INCQS 0588092 bacterium straim, respectively. After the analysis of the different experimental conditions, it was concluded that the pH 7.0, at temperature of 35°C with rotation of 150 rpm, were the main factor that influenced on the production of both biosurfactants. The response variables used were surface tension, the index E24, the production of biomass, biosurfactant production and consumption of substrate. After the separation and extraction of the liposan and the rhamnolipid, it was held the modification of the two molecules by a chemical reaction and the biodetergents were formulated adding the adjuvant agents and completing the final volume with distilled water. The efficiency of the biodetergents was evaluated comparing the viscosities from a sample of crude oil with a produced water emulsion/oil containing the biodetergents, where it was verified a reduction on the viscosity, about 8% for the biodetergent 1 derived from the liposan and 36% for the biodetergent 2 derived from the rhamnolipid. It was observed from the analysis of the DSC that the developed biodetergents didn’t show any physico-chemical change when dissolved in samples of distilled water and compared to the produced water, concluding that both show good thermal stability and it wasn’t detected any chemical interaction, on the studied thermal range, between the biodetergents and the present salts in great quantity in the produced water, showing also a good tolerance to ionic strength. Regarding the capacity to produce foam and remove dirt in tissues and dishes both produced biodetergents showed foaming power and detergent action similar when compared to the synthetic detergent commercial. Therefore, it’s concluded that the produced biodetergents show good surfactant and emulsification capacity compared to the chemical synthetic surfactants, maybe being used in substitution themselves for the presented advantages. / A maioria dos surfactantes disponíveis comercialmente é sintetizada a partir de derivados do petróleo, representando assim uma importante fonte de poluição, causando efeitos biológicos adversos a organismos aquáticos. Na indústria de detergentes, apesar das várias marcas disponíveis no mercado serem consideradas biodegradáveis e amparadas pela legislação em vigor, sabe-se que na verdade os componentes ativos são tensoativos obtidos por via química e não bioquímica, ou seja, o que houve foi apenas a mudança do principal componente ativo alquilbenzeno sulfonato de sódio de cadeia ramificada pelo de cadeia linear, o que de fato facilitou a degradação da molécula por microrganismos, mas não tanto quanto ao comparado com os surfactantes naturais. Com intuito de solucionar tais inconvenientes, neste trabalho apresentaremos um processo de desenvolvimento de dois biodetergentes, a partir de biossurfactantes que atendam ao apelo ambiental e que disponibilize no mercado novos produtos alternativos aos já existentes, utilizando uma nova tecnologia que possa estar inserida na promessa de desenvolvimento industrial sustentável que prima, sobretudo, pelo uso de tecnologias limpas. A presente invenção conjuga as principais propriedades do sabão e do detergente sintético proporcionando uma alternativa ao uso destes últimos, pois, agrega do sabão as características de maior biodegradabilidade e do detergente sintético a vantagem de agir de forma ainda eficiente mesmo quando utilizado em águas duras. Inicialmente produziram-se dois biossurfactantes denominados de liposan e ramnolipídeo obtidos a partir da fermentação aeróbia, utilizando-se uma cepa da levedura Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682 e outra cepa da bactéria Pseudomonas aeruginosa INCQS 0588092, respectivamente. Após a análise exploratória das diferentes condições experimentais, concluiu-se que o pH 7,0, a temperatura de 35°C e agitação de 150 rpm, foram os fatores que mais influenciaram na produção dos dois biossurfactantes. As condições experimentais foram analisadas quanto à tensão superficial, o índice E24, a produção de biomassa, a produção do biossurfactante e o consumo do substrato. Após a separação e extração do liposan e do ramnolipídeo, realizou-se a modificação das duas moléculas através de uma reação química e formulou-se os biodetergentes adicionando-se os agentes coadjuvantes e completando-se o volume final com água destilada. A eficiência dos biodetergentes foi avaliada comparando as viscosidades de uma amostra de óleo bruto com uma emulsão água produzida/óleo contendo os biodetergentes, onde se verificou uma redução da viscosidade em torno de 8% para o biodetergente 1 derivado do liposan e 36% para o biodetergente 2 derivado do ramnolipídeo. Observou-se através da análise de DSC que os biodetergentes desenvolvidos não apresentaram transformações físico-químicas quando dissolvidos em amostras de água destilada e comparadas com água produzida, concluindo-se que ambos apresentaram boa estabilidade térmica e que não foi detectada nenhuma interação química, na faixa de temperatura estudada, entre os biodetergentes e os sais presentes em grande quantidade na água produzida, mostrando assim também uma boa tolerância à força iônica. Em relação à capacidade de produzir espuma e de remover sujidades em tecidos e em louças, os dois biodetergentes produzidos apresentaram poder espumante e ação detergente semelhante quando comparado ao sintético comercial. Desta forma, pode-se concluir que os biodetergentes produzidos apresentaram boa capacidade tensoativa e de emulsificação comparado aos surfactantes químicos sintéticos, podendo ser utilizados em substituição aos mesmos pelas vantagens apresentadas.

Enzymes are extremely attractive biological catalysts in industrial conversion processes due to their ability to promote reactions with high enantioselectivity and in milder conditions than chemicals, as well as biological flocculants are advantageous for easy biodegradation and safety to living beings. Both are easily obtained from microorganisms that naturally inhabit environments where these molecules are necessary to favor their metabolism. In the present work, four bacterial isolates were used, two from the Atlantic Forest but cultivated for 40 years with sugarcane (LBPMA strains: APF.SG3-Isox and ACO.PR1-Isox), previously selected by high tolerance to agrochemicals, and two from agro-industrial sludge (LBPMA: BDLJ2 and BDL07) (Coruripe-AL, Brazil), sorted for producing polyhydroxyalkanoates and biosurfactants. Each lineage was submitted to biochemical and molecular tests for identification purposes and then submitted to qualitative / semi-quantitative tests (cultures in solid medium containing specific substrate) and quantitative (submerged cultures containing specific substrates) of cellulolytic, proteolytic, lipolytic activity and bioflocculant producer. Based on the morphological properties and analyzes of the 16S rDNA sequences, the isolates LBPMA-APF.SG3-Isox, LBPMA-ACO.PR1-Isox, LBPMA-BDLJ2 and LBPMA-BDL07 were identified respectively as B. megaterium, B. toyonensis, B. thuringiensis and B. pumilus, and all were able to present the studied activities. The maximum indices for protease and lipase activity in solid culture were obtained by B. toyonensis (IE = 4.55 and 2.41, respectively), while the maximum cellulolytic activity in solid medium (IE = 1.40) was obtained by B. pumilus. In liquid medium, the strains of B. pumilus and B. thuringiensis showed the highest cellulolytic activity in the first 48 h. The maximum lipolytic activity of the three isolates analyzed in submerged culture containing olive oil as a specific substrate (0.274 U. mL-1 for Bacillus thuringiensis LBPMA-BDLJ2, 0.450 U. mL-1 for Bacillus pumilus LBPMA-BDL07 and 0.552 U. mL-1 for Bacillus megaterium LBPMA- APF.SG3), also corresponded to the maximum cell growth at 72 h of incubation. Concerning proteolytic activity in submerged culture, B. thuringiensis showed the same maximum activity as B. pumilus, but in a shorter incubation period. All isolates secreted the tested enzymes and bioflocculat at the constant temperature of 37 ± 1 ° C, without changes in the pH over time. The flocculant activity increased with the incubation time, initially reaching the maximum value of 57% at 72 h for B. pumilus culture, while for B. thuringiensis, B. toyonensis and B. megaterium this was 33%, 21% and 34%, respectively, after 24 h of incubation. These initial results stimulate the need for optimization of the pH (3, 5, 7 and 9) and nitrogen [Urea, Peptone and (NH4)2SO4] and carbon sources (Maltose, Sucrose and Glucose) variables of the medium for flocculation using such strains of the Bacillus genus. Sucrose and Maltose were the best sources of carbon, whilst Urea was the prefered source of nitrogen for two of the tested isolates (B. pumilus and B. toyonensis), followed by (NH4)2SO4 (B . megaterium) and Peptone (B. thurigiensis). The best pH values for the production of bioflocculant were 5.0 (B. toyonensis e B. thuringiensis) and 3.0 (B. pumilus e B. megaterium). The FTIR-ATR spectra of the extracted flocculants revealed the presence of the carboxyl, hydroxyl and methoxy functional groups as responsible for the flocculant activity of the studied strains, thus being characterized as polysaccharides. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Enzimas são catalisadores biológicos extremamente atrativos em processos de conversão industrial devido a suas habilidades em promover as reações com alta enantio-seletividade e em condições mais brandas que os químicos, da mesma forma que floculantes biológicos são vantajosos pela fácil biodegradação e segurança aos seres vivos. Ambos são facilmente obtidos a partir de microrganismos que naturalmente habitem ambientes onde tais moléculas se fazem necessárias para favorecer seu metabolismo. No presente trabalho, foram utilizados quatro isolados bacterianos, dois provenientes de solo de Mata Atlântica (linhagens LBPMA: APF.SG3-Isox e ACO.PR1-Isox), previamente selecionados pela alta tolerância a agroquímicos, e dois de lodo agroindustrial (linhagens LBPMA: BDLJ2 e BDL07) (Coruripe-AL, Brasil), triados por produzirem polihidroxialcanoatos e biosurfactantes. Cada linhagem foi submetida a testes bioquímicos e moleculares com fins de identificação e então, submetidas a testes qualitativos/semi-quantitativos (culturas em meio sólido contendo substrato específico) e quantitativos (culturas submersas contendo substratos específicos) de atividade celulolítica, proteolítica, lipolítica e produtora de biofloculante. Baseado nas propriedades morfológicas e análises das sequências 16S rDNA, os isolados LBPMA-APF.SG3-Isox, LBPMA-ACO.PR1-Isox, LBPMA-BDLJ2 e LBPMA-BDL07 foram identificados respectivamente como B. megaterium, B. toyonensis, B. thuringiensis e B. pumilus, e todos foram capazes de apresentar as atividades estudadas. Os índices máximos para atividade proteásica e lipásica em cultura sólida foram obtidos por B. toyonensis (IE= 4,55 e 2,41, respectivamente). Para atividade celulásica máxima, B. pumilus foi o isolado mais eficiente em meio sólido (IE=1,40), e em meio líquido, as estirpes de B. pumilus e B. thuringiensis apresentaram a máxima atividade nas primeiras 48 h. A atividade lipolítica máxima dos três isolados analisados em cultura submersa contendo azeite de oliva como substrato específico (0,274 U. mL-1 para Bacillus thuringiensis LBPMA-BDLJ2, 0,450 U. mL-1 para Bacillus pumilus LBPMA-BDL07 e 0,552 U. mL-1 para Bacillus megaterium LBPMA- APF.SG3), correspondeu também ao máximo crescimento celular às 72 h de incubação. Já em relação à atividade proteolítica em cultura submersa, B. thuringiensis apresentou a mesma atividade máxima que B. pumilus, porém num período menor de incubação. Todos os isolados secretaram as enzimas investigadas como também biofloculantes, ambos na temperatura constante de 37 ± 1 °C, sem alterações de pH ao longo do tempo. A atividade floculante aumentou com o tempo de cultivo, a princípio, chegando ao valor máximo de 57 % às 72 h para as amostras de B. pumilus, enquanto para B. thuringiensis, B. toyonensis e B. megaterium foram de 33 %, 21 % e 34 % (respectivamente), após 24 h de incubação. Estes resultados obtidos estimularam a otimização das variáveis pH (3, 5, 7 e 9), fontes de nitrogênio [Uréia, Peptona e (NH4)2SO4] e carbono (Maltose, Sacarose e Glicose) do meio, para melhoria das taxas de floculação por tais linhagens do gênero Bacillus. A Sacarose e a Maltose apresentaram-se como as melhores fontes de carbono, enquanto Uréia foi a fonte preferencial de nitrogênio para dois dos isolados testados (B. pumilus e B. toyonensis), seguido de (NH4)2SO4 (B. megaterium) e Peptona (B. thuringiensis). Os melhores valores de pH para a produção de biofloculante foram 5,0 (B. toyonensis e B. thuringiensis) e 3,0 (B. pumilus e B. megaterium). Os espectros de FTIR-ATR dos floculantes extraídos revelaram a presença dos grupos funcionais carboxilo, hidroxilo e metoxilo como responsáveis pela atividade floculante das estirpes estudadas, sendo assim caracterizados como polissacarídeos.

Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T13:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz_GeorgianaFeitosada_D.pdf: 5472689 bytes, checksum: ebf87f8b1352ea51e722398c81f89eda (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O principal objetivo desta tese foi investigar os processos de biodegradação do petróleo em reservatórios utilizando condições aeróbia, anaeróbia ou mista. Os experimentos de biodegradação foram adaptados a escala laboratorial, a fim de reproduzir as diferentes condições do reservatório, tendo o cuidado de selecionar os melhores parâmetros para acelerar em milhões de vezes o processo e assim avaliar a depleção dos biomarcadores em poucos meses comparado aos tempos geológicos. Isto foi obtido pelo aumento da densidade bacteriana que produziu a aceleração necessária do processo. A comparação de petróleos, um degradado naturalmente e outro em laboratório, apresentou evidências de que a reprodução do processo de biodegradação foi eficiente. A avaliação dos experimentos de biodegradação revelou que a microbiota aeróbia degrada preferencialmente n-alcanos com número par de carbonos, enquanto os anaeróbios preferem n-alcanos com número ímpar de carbono e a microbiota mista não mostra nenhuma preferência aparente. Em aerobiose, a ordem preferencial de biodegradação foi hidrocarbonetos > hopanos (com enriquecimento de 25-norhopanos) > esteranos > terpanos tricíclicos. Entre os homohopanos houve preferência pelos homólogos de maior peso molecular e a biodegradaçã de esteranos foi na ordem aaa20R >> abb 20R + abb 20S aaa 20S >> diasteranos, diminuindo com o número de carbono [C27 > C28 > C29]. Em anaerobiose a degradação preferencial foi hidrocarbonetos > esteranos > hopanos > 25-norhopanos > terpanos tricíclicos. Para os homohopanos a ordem de degradação foi diferente da observada em aerobiose com uma preferência para os homólogos de menor peso molecular e ordem de biodegradação para os esteranos foi a mesma observada em condições aeróbias. O experimento com consórcio misto revelou que a degradação em até 90 dias seguiu o padrão aeróbio e após 120 dias a situação mudou revelando características de degradação anaeróbia. A identificação dos microrganismos utilizando técnicas independente de cultivo revelou que a maioria dos microrganismos presentes nesses experimentos sao aeróbios, mas com capacidade de sobreviver em condições anaeróbias. Durante o crescimento bacteriano, houve um aumento da solubilização do petróleo através da redução da tensão superficial devido a produção de substâncias exopoliméricas (EPS), que foram avaliadas levando a identificação de surfactina, um biopolímero produzido principalmente por espécies de Bacillus. Em suma, a principal contribuição do presente trabalho foi reproduzir em laboratório, sob condições aeróbia, anaeróbia e mista, o processo de biodegradação semelhantemente aquele encontrado em reservatórios / Abstract: The main purpose of this thesis was the simulation of petroleum biodegradation processes under reservoir aerobic, anaerobic or mixed conditions. The biodegradation experiments were first adapted to the laboratory scale in order to simulate different reservoir conditions taking care to select the best parameters to accelerate million times the biodegradation process to permit the evaluation of biomarker depletion in few months instead of geological times. This goal was obtained by increasing the bacterial density which produced the required process acceleration. Comparison of naturally biodegraded and laboratory degraded petroleum provided evidence that biodegradation process mimetization was successful. Comparison of the three degradation experiments revealed that aerobic microbiota preferentially degrades even carbon number n-alkanes, anaerobic preferred odd carbon number n-alkanes and mixed did not show any preference. Under aerobiosis the degradation preference was hydrocarbons > hopanes and homohopanes (25-norhopanes enrichment) > esteranes > tricyclic terpanes. Among homohopanes higher homologs were preferencialy depleted and the steranes biodegradation preference was aaa20R >> abb 20R + abb 20S aaa 20S >> diasteranes, decreasing with the carbon number [C27 > C28 > C29]. Under anaerobiosis the depletion preference was hydrocarbons > esteranes > hopanes e homohopanes > 25-norhopanes > tricyclic terpanes. For the homohopanes the degradation order was different from observed in aerobiosis with a preference for the low molecular weight homologs. Steranes biodegradation was not sensitive to aerobic or anaerobic conditions. The mixed aerobic experiment revealed that the degradation followed the aerobic pattern until 90 days and after 120 days the pattern changed to anaerobic like degradation. The identification of the microorganisms using cultivation independent techniques revealed that most microorganisms in these experiments were aerobic but could survive under anaerobic conditions. During bacterial growth there was an increasing oil solubilization by reduction in interfacial tension due to the production of exopolymeric substances (EPS) which were evaluated leading to the identification of surfactin a biopolymer mainly produced by Bacillus species. Finally the main contribution of this research was to reproduce in the lab the reservoir biodegradation under aerobic, anaerobic and mixed conditions / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências