A produção de proteases e biossurfactantes por Bacillus licheniformis UCP-1014 foi investigada neste trabalho. Os experimentos foram realizados em frascos de Erlenmeyer de 125 mL, em triplicata, inóculo 10% v/v, a 150 rpm e 37C. Um planejamento fatorial foi realizado para investigar as concentrações dos componentes do meio de cultivo. Amostras de líquido metabólico foram coletadas, centrifugadas e os sobrenadantes utilizados para determinar pH, atividade proteolítica e tensão superficial. O líquido metabólico foi concentrado por ultrafiltração e a estabilidade da atividade proteolítica no retentado foi determinada quanto ao pH e à temperatura. A estabilidade do retentado foi investigada por planejamento fatorial e a atividade proteolítica determinada com 10, 20 e 30 dias de armazenamento a 28 C. A determinação de proteases foi realizada na presença de azo-caseína. A cultura de B. licheniformis UCP-1014 produziu 112 U/mL de proteases na presença de melaço 1% e uréia 0,5%, a pH 7,5 com 24 h de cultivo. A redução da tensão superficial do líquido metabólico não foi significativa nessas condições de trabalho. O líquido metabólico concentrado reteve cerca de 50% da atividade proteolítica inicial. O concentrado de proteases apresentou a maior atividade enzimática em pH 8 durante 30 min de incubação, retendo 97 % da atividade; a estabilidade térmica máxima foi a 50C durante 30 min, retendo 98 % da atividade enzimática. O retentado do líquido metabólico após formulado manteve 54 % da atividade com 30 dias de armazenamento a 28C. Proteases produzidas por B. licheniformis UCP-1014 na presença de nutrientes de baixo custo podem ser competitivas no mercado / The production of protease and biosurfactant by Bacillus licheniformis UCP-1014 was investigated in this work. The experiments were performed in Erlenmeyer flasks, in triplicate, and inoculum 10% v/v, 150 rpm and 37C. A factorial design was conducted to investigate the concentrations of the medium. Metabolic fluid samples were collected, centrifuged and the supernatant used to determine pH, proteolytic activity and surface tension. The liquid was concentrated by ultrafiltration metabolic the stability and proteolytic activity in the retentate was determined for pH and temperature. In making the retentate was used a factorial design, and protease stability was determined during 10, 20 and 30 days at 28C. The determination of protease was performed in the presence of azo-casein. The culture of B.licheniformis UCP-1014 produced 112 U/mL protease in the presence of 1% molasses and urea 0,5%, pH 7,5 at 24h of culture. The reduction in surface tension was not significant in these metabolic conditions. The concentration of proteases produced by B. licheniformis UCP-1014 had the highest stability of enzyme activity in the absence of substrate at pH 7 during 60 min of incubation and maximum thermal stability between 40 90C for 90 min. The liquid concentrate and formulated metabolic retained about 50% of proteolytic activity whose value decreased during storage at 28C. Proteases produced by B. licheniformis UCP-1014 in the presence of nutrients of low cost can be competitive in the market

Os biossurfactantes, compostos tensoativos produzidos por microorganismos, vem sendo utilizados com sucesso na remediação de solos em função da eficiência dessas biomoléculas no aumento da dispersão e da biodegradação de hidrocarbonetos e de suas propriedades como biodegradabilidade e toxicidade reduzida. Nesse sentido, esse trabalho teve como objetivo investigar a aplicação de dois biossurfactantes, sendo um obtido da levedura Candida sphaerica e outro da bactéria Bacillus sp., produzidos a partir de resíduos industriais, na remediação de hidrocarbonetos de óleo lubrificante de motor em solo arenoso contaminado em laboratório. Os biossurfactantes foram testados na remoção do óleo em ensaios cinéticos e estáticos. Estudos comparativos com os surfactantes sintéticos Tween 80 e Triton X-100 também foram conduzidos. Em seguida, os biossurfactantes foram aplicados na biorremediação do solo arenoso contaminado a fim de avaliar a capacidade dessas biomoléculas em facilitar a biodegradação microbiana do contaminante. Ambos os biossurfactantes brutos e isolados mostraram eficiência na remoção do óleo de motor da areia contaminada em condições cinéticas (70-90 %), enquanto que os surfactantes sintéticos removeram entre 55 e 80 % do óleo sob as mesmas condições. O aumento na concentração dos biossurfactantes e dos surfactantes sintéticos não aumentou o percentual de remoção do óleo, enquanto que um tempo de contato de 5-10 min, sob agitação, foi suficiente para a remoção do óleo por todos os agentes tensoativos testados. O biossurfactante bruto e isolado de C. sphaerica foi capaz de remover cerca de 90 % de óleo de motor nas colunas empacotadas quando comparado com o biotensoativo de B. sp., o qual removeu cerca de 40 % do óleo. Para os experimentos de degradação conduzidos na areia contaminada com o óleo de motor e enriquecida com melaço de cana de açúcar; no entanto, a degradação do óleo atingiu aproximadamente 100 % após 90 dias na presença das células do isolado de B. sp., enquanto que o percentual de degradação do óleo não ultrapassou os 50 % na presença da C. sphaerica. A presença dos biossurfactantes aumentou a taxa de degradação do óleo em 10-20 %, especialmente durante os primeiros 45 dias de experimento, indicando que os biossurfactantes aceleraram a taxa de degradação dos hidrocarbonetos. Os resultados obtidos demonstraram que os biossurfactantes testados são promissores como agentes de remediação, podendo agir não só na remoção de óleos como também no aumento da capacidade de biodegradação de poluentes hidrofóbicos em solos. / The biosurfactants, tension active compounds produced by microorganisms, have been successfully used in bioremediation processes and soil washing since the efficiency of these biomolecules in increasing the dispersion and the biodegradation of hydrocarbons. Their properties such as low toxicity and biodegradability are also very attractive for environmental applications. Thus, this study investigated potential application of two biosurfactants for enhanced removal capability and biodegradation of motor oil contaminated sand under laboratory conditions. The biosurfactants were produced by the yeast Candida sphaerica and by the bacterium Bacillus sp. cultivated in low-cost substrates. The ability of removing motor oil from soil by the two biosurfactants was identified and compared with that of the synthetic surfactants Tween 80 and Triton X-100. Both crude and isolated biosurfactants showed excellent effectiveness on motor oil removal from contaminated sand under kinetic conditions (70-90%), while the synthetic surfactants removed between 55 and 80% of the oil under the same conditions. The increase in biosurfactants and synthetic surfactants concentration did not enhance the removal of oil. A contact time of 5-10 min under agitation seemed to be enough for oil removal with the biosurfactants and synthetic surfactants tested. The crude and the isolated biosurfactant produced by C. sphaerica were able to remove high percentages of motor oil from packeded comumns (around 90%) when compared to the biosurfactant from Bacillus sp. (40%). For the degradation experiments conducted in motor oil contaminated sand enriched with sugar cane molasses, however, oil degradation was approximately 100% after 90 days in the presence of B. sp. cells, while the percentage of oil degradation did not exceed 50 % in the presence of C. sphaerica. The presence of the biosurfactants increased the degradation rate in 10-20%, especially during the first 45 days of the experiments, indicating that biosurfactants acted as efficient enhancers for hydrocarbon biodegradation. The results indicated the biosurfactants enhancing capability on both removal and rate of motor oil biodegradation in soil systems.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 775105 bytes, checksum: a65f62092072dba5b21d0daf4645e166 (MD5) Previous issue date: 2013-12-13 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The effectiveness of spray dried surfactin, produced from a culture of Bacillus subtilis 4914 strain, was evaluated in microcosms containing sandy clay loam soil (SCL) or clayey soil (CLA) contaminated with petroleum. The highest respiratory rates in the microcosms additioned of petroleum demonstrated that oil was utilized as carbon source for microbiota in the microcosms of both soils. Maltodextrin, utilized as a drying adjuvants in the preparation of spray dried surfactin, was also utilized as a source of carbon and energy. The means of accumulated CO2 during the decline phase of the respiration rate shared by all microcosms of a same soil type, ranged from 47,6 to 137,7 μmol g-1 for SCL soil and from 37,5 to 98,5 μmol g-1 for CLA soil. The removal of TPH ranged from 19,6 to 38,4 % and from 62,6 to 73,2 % for the SCL and CLA soils, respectively. Surfactin in its two forms (in liquid solution and dried) influenced positively the degradation of the TPH in the SCL and CLA soils and in late phase of bioremediation. Maltodextrin did not interfere in the degradation of TPH. The lowest values of residual TPH in microcosms assembled with CLA soil were attributed to the highest microbial activity and biomass. The microbial community dynamics was studied by T-RFLP multiplex analysis of the groups Bacteria, Fungi e Archaea. The results demonstrated the occurrence of negative impact of oil on the microbial communities of all microcosms of both soil types, in the beginning of incubation period, and recovery of the community structure in subsequent times. The fungal community showed highest values of Shannon-Weaver index (H ), Simpson index (D) and Richness (S), followed by the Bacteria. In conclusion, spray dried surfactin favors the biodegradation of petroleum hydrocarbons in soils. / A efetividade da surfactina desidratada em spray dryer, produzida a partir do cultivo do isolado Bacillus subtilis LBBMA 4914, foi avaliada em microcosmos contendo amostras de solos franco-argilo-arenoso (FAA) ou argiloso (ARG) contaminados com petróleo. As taxas respiratórias mais elevadas nos microcosmos adicionados de petróleo demonstraram que o petróleo foi utilizado como fonte de carbono pelas microbiotas nos microcosmos de ambos os tipos de solo. A maltodextrina, utilizada como adjuvante de secagem na preparação da surfactina desidratada por spray dryer, foi também utilizada como fonte de carbono e energia. As médias dos valores de CO2 acumulado durante a fase de declínio das taxas respiratórias compartilhada por todos os microcosmos em um mesmo tipo de solo variaram entre 47,6 a 137,7 μmol g-1 (microcosmos com o solo FAA) e 37,5 a 98,5 μmol g-1 (microcosmos com solo ARG). A remoção dos HTPs variou entre 19,6 a 38,4 % (solo FAA) e 62,6 a 73,2 % (solo ARG). A surfactina em suas duas formas (solução e desidratada) influenciou positivamente a degradação dos HTPs nos solos FAA e ARG e em fase tardia da biorremediação. A maltodextrina não interferiu na degradação dos HTPs. Os menores valores de HTPs residuais em microcosmos montados com o solo ARG foram atribuídos às maiores atividade e biomassa microbianas. A dinâmica das comunidades microbianas foi estudada pela análise de T-RFLP multiplex dos grupos de Bacteria, Fungi e Archaea. Os resultados demonstraram a ocorrência de impacto negativo do petróleo nas comunidades microbianas de todos os microcosmos em ambos os tipos de solo, no início do período de incubação, e recuperação da estrutura das comunidades nos tempos subsequentes. A comunidade de fungos apresentou valores mais elevados dos índices de Shannon-Weaver (H ), Simpson (D) e Riqueza (S), seguida pela de Bacteria. Conclui-se que surfactina desidratada por spray-drying favorece a biodegradação de hidrocarbonetos de petróleo em solos.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnaCSMO_TESE.pdf: 4366304 bytes, checksum: 034491089a42b2a0e2af84a9b17e3da3 (MD5) Previous issue date: 2010-12-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Biosurfactants are molecules produced by microorganisms mainly bacteria as Pseudomonas and Bacillus. Among the biosurfactants, rhamnolipids play an important role due to their tensoactive as well as emulsifying properties. Besides can be produced in a well consolidated way the production costs of biosurfactants are quite expansive mainly if downstream processing is goning to be considered. Actually, attention has been given to identification of biosurfactants as well as optimization of its fermentative processes including downstream ones. This work deals with the development of strategies to recovery and purification of rhamnolipids produced by Pseudomonas aeruginosa P029-GVIIA using sugar-cane molasses as substrate. Broth free of cells was used in order to investigate the best strategies to recovery and purification produced by this system. Between the studied acids (HCl and H2SO4) for the acid precipitation step, HCl was the best one as has been showed by the experimental design 24. Extraction has been carried out using petroleum ether and quantification has been done using the thioglycolic acid method. Adsorption studies were carried out with activated carbon in a batch mode using a 24 experimental design as well as combined with an hydrophobic resin Streamline Phenyl aiming to separate the produced biosurfactant. Biosurfactant partial identification was carried out using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Experiments in batch mode showed that adsorption has been controlled mainly by pH and temperature. It was observed a reduction of 41.4% for the liquid phase and the solid phase it was possible to adsorb up to 15 mg of rhamnolipd/g of activated carbon. The kinetics of adsorption has been well fitted to a pseudo-first order reaction with velocity constant (k1) of 1.93 x 10-2 min-1. Experiments in packed bed ranging concentration on eluent (acetone) has been shown the highest recovery factor of 98% when pure acetone has been used. The combined effect if using activated carbon with an hydrophobic resin Streamline Phenyl has been shown successful for the rhamnolipids purification. It has been possible to purify a fraction of the crude broth with 98% of purity when the eluted of activated carbon packed bed was used with pure acetone / Os biossurfactantes s?o produzidos por microrganismos, principalmente, bact?rias do tipo Pseudomonas e Bacillus. Entre os biossurfactantes, o rhamnolip?deo ? o mais estudado devido as suas propriedades tensoativas e emulsificantes. Apesar do processo biotecnol?gico de produ??o de biossurfactante, j? tenha sido estabelecido h? alguns anos, o alto custo de produ??o e o caro processo de downstream t?m impedido sua ampla utiliza??o. Deste modo, os ?ltimos estudos est?o concentrados na identifica??o de potenciais surfactantes, na avalia??o de suas propriedades e na otimiza??o dos processos fermentativos para sua produ??o, bem como das etapas de purifica??o. Assim, o presente estudo tem como objetivo desenvolver estrat?gias para a recupera??o e purifica??o de ramnolip?deos produzidos por Pseudomonas aeruginosa P029-GVIIA utilizando mela?o de cana como substrato. Com o caldo fermentado livre de c?lulas estudou-se as melhores t?cnicas de recupera??o e purifica??o do biossurfactante produzido para este sistema. Dentre os ?cidos estudados (HCl e H2SO4) para a etapa de precipita??o ?cida o HCl foi o que obteve melhor resultado atrav?s de um planejamento experimental 24. A extra??o foi realizada com o ?ter de petr?leo e a quantifica??o atrav?s do m?todo do ?cido tioglic?lico. Estudos de adsor??o foram realizados com carv?o ativado tanto em batelada atrav?s de um planejamento experimental 24 como em leito fixo com carv?o ativado e o seu efeito combinado com uma resina de intera??o hidrof?bica Streamline Phenyl, com a finalidade de separar o biossurfactante produzido. Para a identifica??o parcial foi utilizada a cromatografia l?quida de alta efici?ncia (CLAE). Os ensaios em batelada mostraram que a adsor??o ? governada pelo pH e pela temperatura. A redu??o da concentra??o de ramnolip?deo para a fase liquida foi de 41,4% e para a fase s?lida, foi poss?vel adsorver os biossurfactantes na propor??o de 15 mg de ramnolip?deo/ g de carv?o. A cin?tica em batelada foi ajustada ao modelo cin?tico de pseudo-primeira ordem obtendo o valor da constante de velocidade k1= 1,93 x 10-2 min.-1. Os ensaios em leito fixo variando a concentra??o da acetona (eluente), obteve fator de recupera??o de ramnolip?deo de 98% de recupera??o foi para a acetona pura. O efeito combinado em leito fixo do carv?o ativado com a resina de intera??o hidrof?bica mostrou-se eficiente na purifica??o de ramnolip?deos. Foi poss?vel purificar uma fra??o do caldo bruto, cuja pureza atingiu 98% ao se utilizar o eluido do carv?o ativado com acetona pura

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_fabiana_america.pdf: 1099131 bytes, checksum: 9135e1cca2e3ecf79ae358085f3e7e31 (MD5) Previous issue date: 2009-04-15 / The biodegradation of hydrocarbons by natural population of microorganism represents one of the primary mechanisms by which diesel oil and others hydrocarbons pollutants are eliminated or transformed in the environment. It is generally accepted today that petroleum hydrocarbon, can be degraded by microorganisms as long as a few factors, such as nutrients, organic compound bioavailability, pH and temperture are controlled and optimized. In this study biodegradationof diesel oil by Candida lipolytica in sea water supplemented with nitrogen and phosphorus sources was investigated in skake flask fermentation scale. A set of three full factorial designs was carried out to investigate the effects and interactions of pH and the seawater, diesel oil, urea, ammonium sulfate and potassium dihydrogen orthophosphate concentrations on the C.lipolytica growth, the emulsification activity and the surface tension of the free cell broth. The biodegradation of diesel oil was confirmed through four laboratory experiments using: (1) seawater + diesel oil; (2) distilled water + diesel oil; (3) seawater + corn oil and (4) distilled water + corn oil. The best result for 5% (v/v) diesel degradation was obtained at condition 1, using seawater supplemented with 1,0% (p/v) of ammonium sulfate and 1,0 % (p/v) of potassium dihydrogen orthophosphate. In this condition, after 96 h, the pH, the salinity, the surface tension and the emulsification activities to emulsions with corn oil and with motor oil were equal to 9.47, 44 , 46.63 mN/m, 5.49 e 6.00 UAE, respectively. Whereas C.lipolytica has potential application in biotechnological process, the production medium conditions and bioemulsifiers and biosurfactants produced are candidates to be optimized and used in bioremediation of marine environments contaminated by diesel and other oil products. / A biodegradação de hidrocarbonetos por população natural de microrganismos representa um dos mecanismos primários pelos quais óleo diesel e outros hidrocarbonetos poluentes são eliminados ou transformados no ambiente. Atualmente aceita-se que hidrocarbonetos de petróleo possam ser degradados por microrganismos, desde que alguns fatores, tais como nutrientes, disponibilidade de compostos orgânicos, pH e temperatura sejam controlados e otimizados. Neste estudo, biodegradação de óleo diesel por Candida lipolytica em água do mar suplementada com fontes de nitrogênio e fósforo foi investigada em escala de frascos de fermentação agitados. Um conjunto de três planejamentos fatoriais completos foi realizado para investigar os efeitos e as interações do pH e das concentrações de água do mar, óleo diesel, uréia, sulfato de amônio e fosfato monobásico de potássio sobre o crescimento de C. lipolytica, a atividade emulsificação e a tensão superficial do cultivo livre de células. A biodegradação de óleo diesel foi confirmada através de quatro experimentos na presença de: (1) água do mar + óleo diesel (2); água destilada + óleo diesel; (3) + água do mar + óleo de milho (4) água destilada + óleo de milho. O melhor resultado para degradação de óleo diesel 5% (v/v) foi obtido, utilizando água do mar suplementada com 1,0% (p/v) de sulfato de amônio e 1,0% (p/v) de fosfato monobásico de potássio. Nesta condição, após 96 h, o pH, a salinidade, a tensão superficial e as atividades de emulsificação para emulsões com óleo de milho e com óleo de motor foram iguais a 9,47, 44 , 46,63 mN/m, 5,49 e 6,00 UAE, respectivamente. Considerando que a C. lipolytica tem potencial de aplicação em processos biotecnológicos, as condições dos meios de produção e os bioemulsificantes e biossurfactantes produzidos são candidatos a serem otimizados e utilizados na biorremediação de ambientes marinhos contaminados por óleo diesel e outros derivados de petróleo.

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertaca-_marcelo_silva.pdf: 974611 bytes, checksum: 8bf2b65106d8d1d7d04ec3c0dd5827f6 (MD5) Previous issue date: 2011-03-17 / The production of protease and biosurfactant by Bacillus licheniformis UCP-1014 was investigated in this work. The experiments were performed in Erlenmeyer flasks, in triplicate, and inoculum 10% v/v, 150 rpm and 37ºC. A factorial design was conducted to investigate the concentrations of the medium. Metabolic fluid samples were collected, centrifuged and the supernatant used to determine pH, proteolytic activity and surface tension. The liquid was concentrated by ultrafiltration metabolic the stability and proteolytic activity in the retentate was determined for pH and temperature. In making the retentate was used a factorial design, and protease stability was determined during 10, 20 and 30 days at 28ºC. The determination of protease was performed in the presence of azo-casein. The culture of B.licheniformis UCP-1014 produced 112 U/mL protease in the presence of 1% molasses and urea 0,5%, pH 7,5 at 24h of culture. The reduction in surface tension was not significant in these metabolic conditions. The concentration of proteases produced by B. licheniformis UCP-1014 had the highest stability of enzyme activity in the absence of substrate at pH 7 during 60 min of incubation and maximum thermal stability between 40 90ºC for 90 min. The liquid concentrate and formulated metabolic retained about 50% of proteolytic activity whose value decreased during storage at 28ºC. Proteases produced by B. licheniformis UCP-1014 in the presence of nutrients of low cost can be competitive in the market / A produção de proteases e biossurfactantes por Bacillus licheniformis UCP-1014 foi investigada neste trabalho. Os experimentos foram realizados em frascos de Erlenmeyer de 125 mL, em triplicata, inóculo 10% v/v, a 150 rpm e 37ºC. Um planejamento fatorial foi realizado para investigar as concentrações dos componentes do meio de cultivo. Amostras de líquido metabólico foram coletadas, centrifugadas e os sobrenadantes utilizados para determinar pH, atividade proteolítica e tensão superficial. O líquido metabólico foi concentrado por ultrafiltração e a estabilidade da atividade proteolítica no retentado foi determinada quanto ao pH e à temperatura. A estabilidade do retentado foi investigada por planejamento fatorial e a atividade proteolítica determinada com 10, 20 e 30 dias de armazenamento a 28 ºC. A determinação de proteases foi realizada na presença de azo-caseína. A cultura de B. licheniformis UCP-1014 produziu 112 U/mL de proteases na presença de melaço 1% e uréia 0,5%, a pH 7,5 com 24 h de cultivo. A redução da tensão superficial do líquido metabólico não foi significativa nessas condições de trabalho. O líquido metabólico concentrado reteve cerca de 50% da atividade proteolítica inicial. O concentrado de proteases apresentou a maior atividade enzimática em pH 8 durante 30 min de incubação, retendo 97 % da atividade; a estabilidade térmica máxima foi a 50ºC durante 30 min, retendo 98 % da atividade enzimática. O retentado do líquido metabólico após formulado manteve 54 % da atividade com 30 dias de armazenamento a 28ºC. Proteases produzidas por B. licheniformis UCP-1014 na presença de nutrientes de baixo custo podem ser competitivas no mercado

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-28 / The success of artificial neural networks (ANN) applications as an alternative modeling technique to response surface methodology (RSM) has attracted interest from major industries such as pharmaceuticals, cosmetics, oil, food, petroleum and surfactants, among others. Development of production media is a strategic area for the industry of biosurfactants by to increase efficiency and reduce costs of the process. In this area, surface tension measurements and emulsification activity has been routinely used for indirect monitoring of biosurfactant production. In this paper, the capabilities of RNA-based modeling and MSR were compared in surface tension estimation of biosurfactant production media. The two techniques used experimental data from the central composite design with four axial points and three replicates at the central point. The concentrations of ammonium sulfate and potassium monobasic phosphate were used as independent variables. The surface tensions of cell-free broths, with 96 h, of biosurfactant production media by Candida lipolytica UCP 988 in sea water were used as response variable. The results demonstrated the superiority of the RNA-based methodology. The quadratic model obtained using MSR showed a coefficient of determination equal to 0.43 and highly significant lack of fit. The fit of the model RNA based on experimental data was excellent. Simulations with the model using the training, validation an test sets showed root mean squared error (rmse) of less than 0.05 and coefficients of determination higher than 0.99. In this context, the RNA-based estimation of surface tension from the constituents of biosurfactant production media showed to be an efficient, reliable and economical method to monitor the biosurfactant production. The work also showed the ability of the yeast Candida lipolytica UCP 0988 use corn oil and produce biosurfactants in extremely alkaline sea water (initial pH 14), supplemented with sources of nitrogen and phosphorus / O sucesso das aplicações de redes neurais artificiais (RNA) como técnica de modelagem alternativa à metodologia de superfície de resposta (MSR) tem atraído o interesse de grandes indústrias, como a farmacêutica, a de cosméticos, a de alimentos, a de petróleo e a de surfactantes, entre outras. Desenvolvimento de meios de produção é uma área estratégica para a indústria de biossurfactantes por aumentar a eficiência e reduzir custos do processo. Nesta área, determinações de tensão superficial e de atividade de emulsificação vem sendo usadas rotineiramente para monitoramento indireto da produção de biossurfactantes. No presente trabalho, as capacidades de modelagem de metodologia baseada em RNA e metodologia de superfície de resposta foram comparadas na estimação de tensão superficial de meios de produção de biossurfactante. As duas técnicas usaram dados experimentais obtidos de planejamento composto central, com 4 pontos axiais e 3 repetições no ponto central, tendo as concentrações de sulfato de amônio e fosfato monobásico de potássio como variáveis independentes e como variável resposta a tensão superficial de líquidos metabólicos, com 96 horas, livres de células, de meios de produção de biossurfactante por Candida lipolytica UCP 988. Os resultados demonstraram a superioridade da metodologia baseada em RNA. O modelo quadrático obtido usando MSR apresentou coeficiente de determinação igual a 0,43 e falta de ajuste altamente significativa. O ajuste do modelo baseado em RNA aos dados experimentais foi excelente. Simulações com o modelo usando os conjuntos de treinamento, validação e teste apresentaram raízes dos erros quadráticos médios (rmse) inferiores a 0,05 e coeficientes de determinação superiores a 0,99. Neste contexto, a estimação da tensão superficial baseada em RNA a partir dos constituintes de meios de produção de biossurfactantes mostrou ser um método eficaz, confiável e econômico para monitorar a produção de biossurfactantes. O trabalho mostrou também a capacidade da levedura Candida lipolytica UCP 0988 utilizar óleo de milho e produzir biossurfactantes em água do mar extremamente alcalina (pH inicial 14), suplementada com fontes de nitrogênio e fósforo

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcos_jose_chaprao.pdf: 527820 bytes, checksum: 33388a5f5443902c71ac903c521703d6 (MD5) Previous issue date: 2015-05-18 / The biosurfactants, tension active compounds produced by microorganisms, have been successfully used in bioremediation processes and soil washing since the efficiency of these biomolecules in increasing the dispersion and the biodegradation of hydrocarbons. Their properties such as low toxicity and biodegradability are also very attractive for environmental applications. Thus, this study investigated potential application of two biosurfactants for enhanced removal capability and biodegradation of motor oil contaminated sand under laboratory conditions. The biosurfactants were produced by the yeast Candida sphaerica and by the bacterium Bacillus sp. cultivated in low-cost substrates. The ability of removing motor oil from soil by the two biosurfactants was identified and compared with that of the synthetic surfactants Tween 80 and Triton X-100. Both crude and isolated biosurfactants showed excellent effectiveness on motor oil removal from contaminated sand under kinetic conditions (70-90%), while the synthetic surfactants removed between 55 and 80% of the oil under the same conditions. The increase in biosurfactants and synthetic surfactants concentration did not enhance the removal of oil. A contact time of 5-10 min under agitation seemed to be enough for oil removal with the biosurfactants and synthetic surfactants tested. The crude and the isolated biosurfactant produced by C. sphaerica were able to remove high percentages of motor oil from packeded comumns (around 90%) when compared to the biosurfactant from Bacillus sp. (40%). For the degradation experiments conducted in motor oil contaminated sand enriched with sugar cane molasses, however, oil degradation was approximately 100% after 90 days in the presence of B. sp. cells, while the percentage of oil degradation did not exceed 50 % in the presence of C. sphaerica. The presence of the biosurfactants increased the degradation rate in 10-20%, especially during the first 45 days of the experiments, indicating that biosurfactants acted as efficient enhancers for hydrocarbon biodegradation. The results indicated the biosurfactants enhancing capability on both removal and rate of motor oil biodegradation in soil systems. / Os biossurfactantes, compostos tensoativos produzidos por microorganismos, vem sendo utilizados com sucesso na remediação de solos em função da eficiência dessas biomoléculas no aumento da dispersão e da biodegradação de hidrocarbonetos e de suas propriedades como biodegradabilidade e toxicidade reduzida. Nesse sentido, esse trabalho teve como objetivo investigar a aplicação de dois biossurfactantes, sendo um obtido da levedura Candida sphaerica e outro da bactéria Bacillus sp., produzidos a partir de resíduos industriais, na remediação de hidrocarbonetos de óleo lubrificante de motor em solo arenoso contaminado em laboratório. Os biossurfactantes foram testados na remoção do óleo em ensaios cinéticos e estáticos. Estudos comparativos com os surfactantes sintéticos Tween 80 e Triton X-100 também foram conduzidos. Em seguida, os biossurfactantes foram aplicados na biorremediação do solo arenoso contaminado a fim de avaliar a capacidade dessas biomoléculas em facilitar a biodegradação microbiana do contaminante. Ambos os biossurfactantes brutos e isolados mostraram eficiência na remoção do óleo de motor da areia contaminada em condições cinéticas (70-90 %), enquanto que os surfactantes sintéticos removeram entre 55 e 80 % do óleo sob as mesmas condições. O aumento na concentração dos biossurfactantes e dos surfactantes sintéticos não aumentou o percentual de remoção do óleo, enquanto que um tempo de contato de 5-10 min, sob agitação, foi suficiente para a remoção do óleo por todos os agentes tensoativos testados. O biossurfactante bruto e isolado de C. sphaerica foi capaz de remover cerca de 90 % de óleo de motor nas colunas empacotadas quando comparado com o biotensoativo de B. sp., o qual removeu cerca de 40 % do óleo. Para os experimentos de degradação conduzidos na areia contaminada com o óleo de motor e enriquecida com melaço de cana de açúcar; no entanto, a degradação do óleo atingiu aproximadamente 100 % após 90 dias na presença das células do isolado de B. sp., enquanto que o percentual de degradação do óleo não ultrapassou os 50 % na presença da C. sphaerica. A presença dos biossurfactantes aumentou a taxa de degradação do óleo em 10-20 %, especialmente durante os primeiros 45 dias de experimento, indicando que os biossurfactantes aceleraram a taxa de degradação dos hidrocarbonetos. Os resultados obtidos demonstraram que os biossurfactantes testados são promissores como agentes de remediação, podendo agir não só na remoção de óleos como também no aumento da capacidade de biodegradação de poluentes hidrofóbicos em solos.

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nadielly_regina_andrade_silva.pdf: 2241385 bytes, checksum: 7c1eaed7526d7ccf975f793cae93fa8b (MD5) Previous issue date: 2014-03-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The biosurfactants are a class of compounds obtained by microbial way with amphiphilic molecular structure, responsible for the reduction of surface and interfacial tension, with wide application in the food industry, pharmaceutical, cosmetic, in bioremediation and oil recovery. The search for alternatives to the use of waste makes the production of more viable and competitive biosurfactant minimizing production costs and hence the impact on the environment. In this context, studies were performed with fungus isolated from Caatinga soil (Pernambuco, Brazil). The fungus was identified as Cunninghamella echinulata, being evaluated in a row biotechnological potential biosurfactant production. The growth medium was used agro-industrial residues, corn steep liquor (M) and soybean oil waste (ORS) as substrates, employing a complete planning design of 22 with the variable response biosurfactant production which was evaluated by reduction of the surface tension and emulsification index. The results indicated a reduction of water surface tension of 72 to 36mN/m, and emulsification index of 80% for the engine burning oil. Stability tests with cell-free metabolic liquid against different temperatures, pH and NaCl concentrations for surface tension, as well as the emulsification index. The biosurfactant showed ionic charge, polymeric chemical composition constituted by lipids (40%), carbohydrates (35.2%) and proteins (20.3%), and presented property as ability to oil displacement area and increased or decreased the viscosity. The promising results obtained with the fungus C. echinulata in the of biosurfactant/emulsifier production suggest in future perspectives to use in bioremediation processes, reducing the concentration of the components of petroleum, cleaning tanks, the oil spill, as well as in other industrial applications. / Os biossurfactantes constituem uma classe de compostos obtidos por via microbiana com estrutura molecular anfifílica, responsáveis pela redução de tensão superficial e interfacial, com ampla aplicação no setor industrial alimentício, farmacêutico, cosmético, na biorremediação e na recuperação de petróleo. A busca de alternativas para o uso de resíduos torna a produção de biossurfactante mais competitiva e viável, minimizando os custos de produção e consequentemente os impactos no ambiente. Nesse contexto, estudos foram realizados com fungo isolado de solo da caatinga (Pernambuco, Brasil). O fungo foi identificado como Cunninghamella echinulata, sendo em seguido avaliado seu potencial biotecnológico na produção de biossurfactante. Realizou-se crescimento em meio utilizando resíduos agroindustriais de baixo custo, milhocina (M) e óleo residual de soja (ORS) como substratos, empregando um planejamentyo fatorial competo de 22, tendo como variável resposta a produção de biossurfactante, a qual foi avaliada pela redução da tensão superficial e do índice emulsificação. Os resultados indicaram uma redução da tensão da água de 72 para 36mN/m e índice de emulsão de 80% para o óleo queimado de motor. Os testes de estabilidade com o líquido metabólico livre de células frente diferentes temperaturas, concentrações de NaCl e pH tanto para tensão superficial, como para o índice de emulsificação. O biossurfactante apresentou carga iônica, constituição química polimérica com lipídeos (40%), carboidratos (35,2%) e proteínas (20,3%). E ainda apresentou propriedade como agente de dispersão de óleos e no aumento e ou redução da viscosidade. Os resultados promissores com o fungo C. echinulata na produção do biossurfactantes/emulsificante sugerem o seu emprego, no futuro, em processos de biorremediação, na redução da concentração dos componentes do petróleo, na limpeza de tanques, no derramamento de petróleo, como também em outras aplicações industriais.

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 daniele_gilvanise_souza.pdf: 2151048 bytes, checksum: cf75e4ab2690e7269aca6ee3a4e5f76b (MD5) Previous issue date: 2015-12-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / One of the biggest challenges in biotechnological production is to produce high value-added products at a low cost. In this context, the filamentous fungus Cunninghamella elegans presents in its cell wall large amounts of chitin and chitosan, but is also able to produce biosurfactants. Chitin and chitosan has a vast field of biotechnological applications, and the bioremediation has been used in the removal and recovery of different waste, pollutant biotransformation and textile effluent discoloration. These biopolymers have linear structures with monomeric units β-1,4-N-acetyl-D-glucosamine and β-1,4-D-glucosamine, respectively. Furthermore, the surfactants are compounds synthesized by micro-organisms having properties such as reducing surface and interfacial tension, emulsification, solubilization and dispersion phases, being widely applied in the petrochemical industry. Studies with C. elegans UCP/WFCC 0542 were performed in order to evaluate their biotechnological potential for the production of chitin, chitosan and biosurfactant with the use of agroindustrial residues (corn steep liquor and soybean oil waste), using a central composite design rotational 2². The biopolymers chitin and chitosan were obtained by alkali-acid treatment with 1M sodium hydroxide, and subsequent use of 2% acetic acid. The surface-active properties of the biosurfactant were evaluated by measuring the surface tension of the metabolic liquid cell-free. Biomass production by C. elegans was 8.12 g/L with yields of 0.095 mg/g chitin and 0.036 mg/g of chitosan with a deacetylation degree of 87.44% in the proposed condition. The biosurfactant obtained in condition 8 of planning with 2.15% of corn steep liquor and 5.22% soybean oil waste has demonstrated the best surface tension with 28.20 mN/m-1 and showed stability against to different environmental conditions, having anionic character and its preliminary biochemical composition suggests that the isolated biosurfactant consists of proteins and lipids. Also this proved effective in the removal of petroleum derivatives hydrophobic compounds, removing 55.15% of motor oil, 71.42% of crude petroleum, 77.46% of kerosene and 96.41% of diesel oil in sand beach. Biosurfactant toxicity tests with Brassica oleracea seeds proved their non-toxic nature. The results show the biotechnological potential of C. elegans from alternative and low cost agroindustrial substrates, allowing its use in bioremediation process in environmental recovery. / Um dos grandes desafios na produção biotecnológica é a produção de insumos de alto valor agregado a um baixo custo. Neste contexto, o fungo filamentoso Cunninghamella elegans apresenta em sua parede celular grandes quantidades de quitina e quitosana, como também é capaz de produzir biossurfactantes. A quitina e quitosana apresentam um vasto campo de aplicações biotecnológicas, e na biorremediação vem sendo utilizado na remoção e recuperação de diferentes resíduos, biotransformação de poluentes e descoloração de efluente têxtil. Estes biopolímeros possuem estruturas lineares, com unidades monoméricas β-1,4-N-acetil-D-glicosamina e β-1,4-D-glicosamina, respectivamente. Por outro lado, os biossurfactantes são compostos sintetizados por micro-organismos, apresentando propriedades como a redução da tensão superficial e interfacial, emulsificação, solubilização e dispersão de fases, sendo muito aplicado na indústria petroquímica. Estudos com Cunninghamella elegans UCP/WFCC 0542 foram realizados com objetivo de avaliar o seu potencial biotecnológico para a produção de quitina, quitosana e biossurfactante com a utilização de resíduos agroindustriais (milhocina e óleo de soja pós-fritura), através de um delineamento central composto rotacional de 2². Os biopolímeros quitina e quitosana foram obtidos através de tratamento álcali-ácido, com hidróxido de sódio 1M, e posterior emprego de ácido acético a 2%. As propriedades tensoativas do biossurfactante foram avaliadas pela determinação da tensão superficial do líquido metabólico livre de células. A produção de biomassa por C. elegans foi de 8,12 g/L de com rendimentos de 0,095 mg/g de quitina e 0,036 mg/g de quitosana, com um grau de desacetilação de 87,44%, na condição proposta. O biossurfactante obtido na condição 8 do planejamento com 2,15% de milhocina e 5,22% de óleo de soja pós-fritura demonstrou a melhor tensão superficial com 28,20 mN/m-1 e apresentou estabilidade frente a diferentes condições ambientais, possuindo caráter aniônico e sua composição bioquímica preliminar sugere que o biossurfactante isolado seja constituído por proteínas e lipídeos. Também este se mostrou eficiente na remoção de compostos hidrofóbicos derivados do petróleo, com remoção de 55,15% de óleo de motor, 71,42% de petróleo bruto, 77,46% de querosene e 96,41% de óleo diesel em areia de praia. Testes de toxicidade do biossurfactante com sementes de Brassica oleracea provaram seu caráter atóxico. Os resultados obtidos demonstram o potencial biotecnológico de C. elegans a partir substratos agroindustriais alternativos e de baixo custo, possibilitando o seu emprego em processo de biorremediação na recuperação ambiental.