Made available in DSpace on 2014-12-17T15:18:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RitaCBS.pdf: 230650 bytes, checksum: bb819a094849de9d25290b1c27ab5346 (MD5) Previous issue date: 2009-02-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The total number of prokaryotic cells on Earth has been estimated at 4 to 6x1030 and only about 1% of microorganisms present in the environment can be cultivated by standard techniques of cultivation and plating. Therefore, it is a huge biological and genetic pool that can be exploited, for the identification and characterization of genes with biotechnological potential. Within this perspective, the metagenomics approach was applied in this work. Functional screening methods were performed aiming to identify new genes related to DNA repair and / or oxidative stress resistance, hydrocarbon degradation and hydrolytic activities (lipase, amylase and protease). Metagenomic libraries were built utilizing DNA extracted from soil samples collected in Jo?o C?mara RN. The libraries were analyzed functionally using specific substrate containing solid medium (hydrolytic activity), supplemented with H2O2 (DNA repair and / or resistance to oxidative stress) and liquid medium supplemented with light Arabian oil (activity, degradation of hydrocarbons). After confirmation of activity and exclusion of false-positive results, 49 clones were obtained, being 2 positive for amylase activity, 22 resistant to oxidative stress generated by H2O2 and 25 clones active for hydrocarbons degradation. Analysis of the sequences showed hypothetical proteins, dienelactona hydrolase, DNA polymerase, acetyltransferase, phosphotransferase, methyltransferase, endonucleases, among other proteins. The sequence data obtained matched with the functions tested, highlighting the success of metagenomics approaches combined with functional screening methods, leading to very promising results / O n?mero total de c?lulas procari?ticas na Terra tem sido estimado em 4 a 6x1030 sendo que apenas cerca de 1% dos microrganismos presentes no meio ambiente pode ser cultivado, atrav?s de t?cnicas padr?o de cultivo e plaqueamento, se apresentando, portanto, como um enorme pool biol?gico e gen?tico que pode ser explorado, visando a identifica??o e a caracteriza??o de genes com potencial biotecnol?gico. Dentro desta perspectiva, a abordagem metagen?mica foi aplicada neste trabalho a partir de metodologias de sele??o funcional visando ? identifica??o de novos genes relacionados ao reparo de DNA e/ou resist?ncia a estresse oxidativo, genes relacionados com atividade de degrada??o de hidrocarbonetos, e atividade hidrol?tica (lipase, amilase e protease). Com esse objetivo, uma biblioteca metagen?mica, constru?da a partir de amostras de solo coletadas no munic?pio de Jo?o C?mara RN, foi analisada funcionalmente utilizando meios s?lidos contendo substratos espec?ficos (atividade hidrol?tica), suplementados com H2O2 (reparo de DNA e/ou resist?ncia a estresse oxidativo) e meio liquido suplementado com ?leo ?rabe leve (atividade de degrada??o de hidrocarbonetos). Ap?s confirma??o da atividade e exclus?o de falsos-positivos foram obtidos 49 clones, sendo 2 positivos para atividade amilase, 22 resistentes ao estresse oxidativo gerado por H2O2 e 25 com atividade de degrada??o de hidrocarbonetos, cuja an?lise das seq??ncias revelou,al?m de prote?nas hipot?ticas, dienolactona hidrolase, DNA polimerases, acetiltransferase, fosfotransferase, metiltransferase, endonucleases entre outras, cuja coer?ncia com as fun??es ensaiadas, ressalta o sucesso da abordagem metagen?mica aliada a metodologias funcionais e, os resultados obtidos bastante promissores. PALAVRAS CHAVE: Metagenoma, Biotecnologia

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Biossurfactantes são moléculas de origem microbiana que possuem importante ação na redução tensão superficial. Dentre os biossurfactantes mais efetivos estão os lipopeptídeos produzidos por bactérias do gênero Bacillus, especialmente a Surfactina. Estes biocompostos apresentam uma série de vantagens que potencializam suas aplicações, tais como: estabilidade frente a condições extremas (pH, temperatura), diversidade de estruturas químicas, excelentes propriedades superficiais e ecológicas, ação antibiótica frente a microrganismos patógenos, dentre outras. Diante deste contexto, neste trabalho foi avaliada a produção de biossurfactantes totais e a Surfactina por Bacillus amyloliquefaciens IT45, quando variada a concentração dos reagentes presentes no meio de cultivo. As fermentações submersas foram realizadas em mesa agitadora industrial e em biorreator piloto de capacidade 40 litros. Para aperfeiçoar a concentração dos reagentes presentes no meio de cultura, um Planejamento Composto Central foi desenvolvido com propósito de avaliar a influência de três variáveis (xarope de glicose, extrato de levedura e cloreto de cálcio) na tensão superficial, na produção de biossurfactantes totais e no açúcar residual. Depois das análises estatísticas, quando as variáveis estavam nas concentrações (g.L-1) de 20 para xarope de glicose, 15 para extrato de levedura e 4 para cloreto de cálcio, a tensão superficial (mN/m) foi reduzida de valores acima de 50 para 30, o açúcar residual foi mínimo e igual a 31% e a produção de biossurfactantes totais foi máxima e igual a 5,5 g.L-1, depois de um período de cultivo de 48 horas. A caracterização do biossurfactante sugeriu a presença da Surfactina e este composto foi quantificado no tempo de retenção de 13,5 minutos. Com intuito de saber a real produção de Surfactina e crescimento biomassa celular, foram feitas fermentações em biorreator piloto de 40 litros e os resultados mostraram bastantes favoráveis. O tratamento com maior destaque foi referente à receita sugerida pelo Planejamento Composto Central em que o xarope de glicose, extrato de levedura e cloreto de cálcio estavam nas concentrações (g.L-1) de 20, 15 e 4, respectivamente. Neste cultivo o crescimento celular de 6,0 x 109 CFU.mL-1, produção de Surfactina de 0,63 g.L-1 e açúcar residual de 28%. Também foi realizado teste de atividade antimicrobiana contra 5 fungos patogênicos de diferentes gêneros. O caldo fermentado livre de células mostrou-se promissor, pois causou inibição em 4 fungos dos 5 estudos. Portanto, os resultados demonstram que o Bacillus amyloliquefaciens IT45 tem potencial para produção de biocompostos, uma vez que não necessita de altas concentrações de fonte de carbono e nitrogênio para seu desenvolvimento. / Biosurfactants are molecules of microbial origin that have superficial action. Among the most effective are the lipopeptide biosurfactants produced by Bacillus, especially surfactin. These biological products have a number of advantages that potentiate their applications, such as: stability to extreme conditions (pH, temperature), diversity of chemical structures, excellent surface and ecological properties, antibiotic action against pathogenic microorganisms, etc. In this context, the productions of total biosurfactants and Surfactin by Bacillus amyloliquefaciens IT45 were evaluated when the reagents concentration present in the culture medium varied. The submerged fermentations were carried out in an industrial shaker and in a pilot bioreactor of 40 liters capacity. In order to improve the reactants concentration, a Central Composite Design was developed to evaluate the influence of three variables (glucose syrup – Glucodry, yeast extract and calcium chloride) on superficial tension, total biosurfactant production and residual sugar. After statistical analyzes, when the variables were in the concentrations (g.L-1) of 20 for Glucodry, 15 for yeast extract and 4 for calcium chloride, the superficial tension (mN/m) reduces values above 50 to about 30, the residual sugar was minimal, around 31% and the total biosurfactant production was maximum, around 5.5 gL-1, after a period of 48 hours. The characterization of the biosurfactant identified Surfactin presence that was quantified in the retention time of 13.5 minutes. In order to know the real production of Surfactin and cellular biomass growth, fermentations were made in a 40 liter pilot bioreactor and the results were quite favorable. The most important culture medium suggested by the Central Composite Design, where glucose syrup, yeast extract and calcium chloride were in the concentrations (g.L-1) of 20, 15 and 4, respectively. For this fermentation, the cellular growth was 6.0 x 109 CFU.mL-1, Surfactin production was 0.63 g.L-1 and residual sugar was 28%. The results demonstrate that Bacillus amyloliquefaciens IT45 has potential to produce biosurfactants and does not require high concentrations of carbon and nitrogen sources for its development. / Dissertação (Mestrado)

Ramnolipídeos (RLs) e polihidroxialcanoatos (PHAs) produzidos por Pseudomonas aeruginosa são compostos biodegradáveis e que podem ser obtidos a partir de matérias-primas renováveis. Com o objetivo de elucidar aspectos metabólicos e regulatórios da produção de RLs e PHAs, mutantes de P. aeruginosa LFM634 afetados na síntese desses compostos foram obtidos utilizando um transposon (ISlacZ/hah). Dentre 61 mutantes caracterizados, foram detectados vários super-produtores de RLs e/ou PHAs, bem como alguns nos quais nenhum RL foi detectado. Dois mutantes (p09-13 e p12-39) apresentaram capacidade reduzida de inserir ramnose em RLs e de direcionar intermediários da biossíntese de ácidos graxos para a síntese de RLs ou PHAs. O mutante p09-13 está afetado no gene crc, sugerindo um importante papel deste regulador global no processo de síntese de RLs e PHAs. / Rhamnolipids (RLs) and polyhydroxyalkanoates (PHAs) produced by Pseudomonas aeruginosa are biodegradable compounds and can be obtained from renewable raw materials. Aiming to elucidate metabolic and regulatory issues involved in the RLs and PHAs production, P. aeruginosa LFM634 mutants affected in their biosynthesis were obtained using a transposon (ISlacZ/hah). Out of 61mutants characterized, it was detected several overproducing RLs and/or PHA, as well as some in which no RLs was detected. Two mutants (p09-13 and p12-39) presented reduced capability of inserting rhamnose in RLs and of channeling intermediates from fatty acid biosynthesis to the synthesis of RLs and PHAs. The mutant p09-13 is affected on crc gene, suggesting an important role of this global regulator on the process of RLs and PHA synthesis.

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_rosileide_andrade.pdf: 37140920 bytes, checksum: 0822d27802efcfa2ece791f37a06d878 (MD5) Previous issue date: 2010-02-08 / The biosurfactants are amphipathic compounds produced by microorganisms with several important environmental and industrial applications, whose metabolites has been investigated, mainly by the advantages of biodegradability, production from renewable resources and functionality under extreme conditions. However, its use depends on the cost of production and purification, and compared to synthetic surfactants. Thus, in this work the use of resources consisting of industrial waste (Manipueira, corn steep liquor and whey) as low-cost alternative in the production of biosurfactants by the strains of the genus Candida. The studies were carried out initially with the strain of Candida lipolytica, maintained in the cultures of the Center for Research in Environmental Science UNICAP, to establish the formulation of a new medium for biosurfactant production using cassava wastewater as substrate according to factorial design 23. The results showed a reduction in surface tension of water 72mN / m to 26.35 mN / m by the biosurfactant produced by Candida lipolytica in medium formulated with 10% of Manipueira, 0.2% of ammonium sulfate and 0.1% of urea after 96 hours of culture. The biosurfactant produced was characterized as polymer composition due to high in carbohydrates, proteins and lipids, and shows high stability in a wide range of temperatures, showing efficiency in bioremediation processes by removing 81.7% of burnt motor oil is present in soil. The investigations were continued by a wild strain of Candida glabrata, isolated from soil in semi-arid, PE, Brazil. The isolated yeast was identified by morphology, by biochemical and molecular as C. glabrata, demonstrating the potential of producing biosurfactant using an experimental design type DCCR (central composite rotational design), using industrial waste corn steep liquor and whey, with significant reduction in surface tension of water from 72 to 28.53mN / m The isolated biosurfactant produced by C. glabrata, was described as due to high polymeric composition of lipids, proteins and carbohydrates demonstrating stable in high concentrations of sodium chloride, and remove 95% of burned motor oil in sandy soil. Because of the potential reduction of surface tension by C. lipolytica and C. glabrata, the process of production of these biosurfactants become economically viable due to the use of industrial waste to obtain these biopolymers, making the economic process with great potential for application in environmental processes / Os biossurfactantes são compostos anfipáticos produzidos por microrganismos com várias e importantes aplicações industriais e ambientais, cujos metabólitos vem sendo investigado, principalmente pelas vantagens de biodegradabilidade, produção a partir de fontes renováveis e funcionalidade sob condições extremas. Entretanto, seu uso depende do custo de produção e purificação, sendo comparados aos surfactantes sintéticos. Deste modo, neste trabalho foi estudada a utilização de meios constituídos por rejeitos industriais (manipueira, milhocina e soro de leite) como alternativa de baixo custo na produção de biossurfactantes pelas linhagens do Gênero Candida. Os estudos foram realizados, inicialmente com a linhagem de Candida lipolytica, mantida no banco de culturas do Núcleo de Pesquisa em Ciências Ambientas da UNICAP, visando estabelecer a formulação de um novo meio de produção de biossurfactante utilizando manipueira como substrato de acordo com planejamento fatorial de 23. Os resultados demonstraram a redução da tensão superficial da água de 72mN/m para 26,35mN/m pelo biossurfactante produzido por Candida lipolytica, em meio formulado com 10% da manipueira, 0,2% do sulfato de amônio e 0,1% da uréia após 96 horas de cultivo. O biossurfactante produzido foi caracterizado como polimérico devido a alta composição em carboidratos, proteínas e lipídeos, além de apresentar alta estabilidade em ampla faixa de temperaturas, demonstrando eficiência em processos de biorremediação removendo 81,7% do óleo queimado de motor presente em solo. As investigações foram continuadas por uma linhagem selvagem de Candida glabrata, isolada de solo do semi-árido, PE, Brasil. A levedura isolada foi identificada pela morfologia, por testes bioquímicos e moleculares como C. glabrata, demonstrando potencial de produção do biossurfactante, utilizando um planejamento experimental do tipo DCCR (Delineamento Composto Central Rotacional), empregando os resíduos industriais milhocina e soro de leite, havendo significativa redução da tensão superficial da água de 72 para 28, 53mN/m. O biossurfactante isolado produzido por C. glabrata, foi caracterizado como polimérico devido à alta composição em lipídeos, proteínas e carboidratos demostrando ser estável em altas concentrações de cloreto de sódio, além de remover 95% do óleo queimado de motor em solo arenoso. Devido o potencial de redução da tensão superficial por C. lipolytica e C. glabrata, o processo de produção destes biossurfactantes tornam-se economicamente viáveis devido a utilização de rejeitos industriais para obtenção destes biopolimeros, tornando o processo econômico com grande potencialidade de aplicação em processos ambientais

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 danyelle_khadydja_felix_santos.pdf: 2360259 bytes, checksum: 44874fa102e81b5211e0737139566d77 (MD5) Previous issue date: 2013-04-09 / Breve / Breve

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 elias_jose_silva.pdf: 1292177 bytes, checksum: 3ae3e6a67304123385483f886111a3b3 (MD5) Previous issue date: 2015-01-01 / Biosurfactants are amphipathic compounds capable of displaying a variety of surface-active properties that, among other functions, assist microorganisms that degrade and solubilize hydrophobic substrates. In recent years, the biosurfactants have been investigated as possible replacements for synthetic surfactants, especially because they have large environmental applications. In this sense, the bacterium Pseudomonas cepacia CCT6659 cultured with 2% soybean waste frying oil and 2% corn steep liquor as substrates produced a biosurfactant with potential to be applied in bioremediation of soils. Firstly, the biosurfactant was produced, isolated and submitted to Thin Layer Chromatography, being classified as an anionic biomolecule with lipid and carbohydrate combination of 75 and 25% respectively. The characterization by proton nuclear magnetic resonance (1H and 13C NMR) revealed the presence of carbonyl, olefinic and aliphatic groups, being observed typical spectra of lipids. Four sets of biodegradation experiments were carried out with a soil contaminated by hydrophobic organic compounds amended with sugar cane molasses in the presence of indigenous consortium as follows: set 1 soil + bacterial cells, set 2 soil + biosurfactant, set 3 soil + bacterial cells + biosurfactant, set 4 soil without bacterial cells and biosurfactant (control). Interestingly, when biosurfactant and bacterial cells were used (set 3), significant oil biodegradation activity occurred (83%) in the first ten days of experiments, while maximum degradation of the organic compounds (above 95%) was observed in sets 1 , 2 and 3 between 35 and 60 days. It is evident from the results that the biosurfactant alone or its producer specie is capable of promoting biodegradation to a large extent. / Os biossurfactantes são compostos anfipáticos capazes de exibir uma variedade de propriedades tensoativas que, entre outras funções, auxiliam os micro-organismos a solubilizar e degradar substratos hidrofóbicos. Nos últimos anos, os biossurfactantes têm sido investigados como possíveis substitutos para os surfactantes sintéticos, especialmente por possuírem vastas aplicações ambientais. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi caracterizar o biossurfactante produzido pela bactéria Pseudomonas cepacia CCT6659 cultivada em 2% de óleo de soja residual e 2% de milhocina e aplicar a biomolécula na remediação de solo contaminado por derivados de petróleo. O biossurfactante foi inicialmente produzido, isolado e submetido à técnica de Cromatografia em Camada Delgada, sendo classificado como uma biomolécula predominantemente hidrofóbica e aniônica contendo lipídeos e carboidratos nas proporções de 75 e 25%, respectivamente. A caracterização por Ressonância Magnética Nuclear (1H e 13C NMR) revelou a presença de grupos carbonílicos, olefínicos e alifáticos, tipicamente observados em espectros de lipídeos. Experimentos de biodegradação foram posteriormente conduzidos em solo contaminado com compostos orgânicos hidrofóbicos coletado de uma antiga região portuária na presença de um consórcio autóctone. As amostras de solo, enriquecidas inicialmente com melaço de cana, foram submetidas aos seguintes tratamentos: condição 1 solo + células bacterianas, condição 2 solo + biossurfactante, condição 3 solo + células bacterianas + biossurfactante, condição 4 solo sem adição de células e biossurfactante (controle). Os resultados obtidos demonstraram 83% de degradação dos contaminantes na presença de ambos surfactante e micro-organismo produtor (condição 3) após os primeiros dez dias de experimento, enquanto que percentuais de degradação acima de 95% foram observados nas condições 1, 2 e 3 entre 35 e 60 dias. Os resultados obtidos demonstram o potencial do biosssurfactante e de seu micro-organismo produtor como coadjuvantes dos processos de remediação em solos contaminados com derivados de petróleo.

Submitted by Biblioteca Central (biblioteca@unicap.br) on 2017-11-01T18:01:40Z No. of bitstreams: 1 selma_neide_rodrigues_lopes_silva.pdf: 57370089 bytes, checksum: 3257bf7b1893f51caf087a9f9d294c8a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-01T18:01:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 selma_neide_rodrigues_lopes_silva.pdf: 57370089 bytes, checksum: 3257bf7b1893f51caf087a9f9d294c8a (MD5) Previous issue date: 2010-03-04 / Surfactants are amphipathic agents with application in different industries, such as the petroleum, food and pharmaceutical. Many kinds of chemical surfactants are being used nowadays, although the development of alternative products, with biodegradable nature and lower toxicity, as the so called biosurfactants, metabolites from microorganisms, is a sound strategy for the development of compounds with ecological acceptability and for the knowledge of specific properties and application of these compounds. Different biosurfactants have been produced, but few are being commercialised due the high production costs regarded the utilisation of substrates and purification techniques. Thus, the purpose of this work is to combine the glycerol generated from biodiesel at low cost with the ability of the bacterium Pseudomonas aeruginosa UCP0992 to produce a biosurfactant with ability to remove a hydrophobic pollutant from the petroleum industry. First, the influence of glycerol concentration (2-7%), of type (NaNO3, NH4NO3, urea, (NH4)2SO4, peptone, yeast extract and corn steep liquor), and concentration (0,05-0,6%) of the nitrogen source and of the cultivation conditions (temperature – 28 and 37ºC, aeration – 60, 80 and 90% and agitation – 150 and 200 rpm) was studied for biosurfactant production by Pseudomonas aeruginosa UCP0992. The kinetic of growth and production of the biosurfactant has been described for the medium supplemented with 3% glycerol and 0.6% NaNO3, at 28 ºC during 120 hours under 200 rpm. A parallel relation between biomass, consume of glycerol, biosurfactant production, surface tension reduction and hexadecane emulsification showed a growth-associated production. The isolated biosurfactant corresponded to a yield of 8.0 g/L after 96 hours with a biomass of 4.0 g/L. The medium surface tension was reduced from 56 mN/m for 27,4 mN/ and the hexadecane emulsification remained unchanged after 72 hours, with values around 75%. The biosurfactant showed a CMC of 700 mg/L an interfacial tension against hexadecane of 2 mN/m, thermal (4-120ºC) and pH (4-12) stability regarding the surface tension reduction and the emulsification capacity of vegetable oils and diesel, and tolerance under salt concentrations (2-10%). Little changes in the surface tension and in the emulsification activity were observed when the cell-free broth containing the biosurfactant was submitted under 90°C during two hours. The biosurfactant has been characterized as a group of rhamnolipids with anionic nature. The crude biosurfactant did not show toxicity against the micro crustacean Artemia salina and the cabbage (Brassica oleracea) in the conditions tested, while the isolated biosurfactant showed toxicity against the micro crustacean depending on the concentration used. The potential application of the biosurfactant in petroleum and diesel recovery from sand was demonstrated by the percentiles of oils removal (85%). The promising results obtained in this work are noteworthy for possible biosurfactant production from glycerol. / Os surfactantes são poderosos agentes anfipáticos com aplicação nas indústrias petrolífera, alimentícia e farmacêutica, entre outras. Vários surfactantes quimicamente sintetizados são hoje utilizados, embora o desenvolvimento de produtos biodegradáveis e menos tóxicos, os chamados biossurfactantes, agentes obtidos por via microbiológica, torna-se uma estratégia importante na obtenção de componentes compatíveis com o meio ambiente. Muitos biossurfactantes têm sido produzidos, embora poucos sejam comercializados em virtude do alto custo de produção envolvido na obtenção desses compostos, principalmente no que se refere à utilização de substratos caros a e aos processos de purificação. Neste sentido, a utilização de glicerol, substrato gerado em grandes quantidades a custos cada vez mais reduzidos em função da crescente demanda mundial de biodiesel, aliada a habilidade da bactéria Pseudomonas aeruginosa UCP0992 em produzir biossurfactantes, foi avaliada para a produção de um biossurfactante com vistas à aplicação na área ambiental. Inicialmente, a influência da concentração do glicerol (2-7%), do tipo (NaNO3, NH4NO3, uréia, (NH4)2SO4, peptona, extrato de levedura e milhocina) e da concentração (0,05-0,6%) da fonte de nitrogênio e das condições de cultivo (temperatura – 28 e 37ºC, aeração – 60, 80 e 90% e agitação – 150 e 200 rpm) foram avaliadas na produção do biossurfactante por Pseudomonas aeruginosa UCP0992. A cinética de crescimento do microrganismo e de produção do biossurfactante foi descrita para o meio mineral suplementado com 3% de glicerol e 0,6% de NaNO3, a 28 ºC durante 120 horas sob agitação de 200 rpm. Uma relação paralela entre o crescimento do microrganismo, o consumo de glicerol, a obtenção do biossurfactante e a emulsificação do hexadecano foi observada, indicando uma produção associada ao crescimento. O rendimento em biossurfactante isolado após 96 horas foi de 8,0 g/L, para uma biomassa de 4,0 g/L. A tensão tensão superficial do meio foi reduzida de 56 mN/m para 27,4 mN/ e a emulsificação do hexadecando permaneceu inalterada a partir das 72 horas, com percentual de 75%. O biossurfactante apresentou CMC de 700 mg/L, tensão interfacial contra o hexadecano de 2 mN/m, estabilidade térmica (4-120ºC) e estabilidade a diferentes pH (4-12) relacionadas à capacidade de redução da tensão superficial e à atividade de emulsificação de óleos vegetais e diesel, além de tolerância a concentrações salinas (2-10%). O biossurfactante demonstrou pequenas variações na tensão superficial e na capacidade de emulsificação quando submetido a 90°C por durante dias horas. O biossurfactante foi caracterizado como um grupo de raminolipídeos de natureza aniônica. O biossurfactante bruto não apresentou toxicidade frente ao microcrustáceo Artemia salina e ao repolho (Brassica oleracea) nas condições testadas, enquanto que o biossurfactante isolado apresentou toxicidade frente ao microcrustáceo em função da concentração testada. O potencial de aplicação do biossurfactante na remoção de diesel foi demonstrado pelos elevados percentuais de remoção (85%). Os resultados promissores obtidos nesse trabalho indicam a viabilidade de produção de biossurfactantes potentes a partir de glicerol como fonte de carbono.

Les travaux de cette thèse sont consacrés principalement à l'optimisation d'une méthode de remédiation électrocinétique (EK) comme une technologie appropriée pour le traitement de sédiments de dragage de faible perméabilité hydraulique et multi-contaminés (en éléments traces (ET), hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et polychlorobiphényles (PCB)). Cette étude porte également sur l’effet du traitement EK sur l’évolution de la toxicité des sédiments. Après une revue bibliographique, une seconde partie a été dédiée aux méthodes d’analyse des contaminants, avec un focus sur leur extraction de la matrice sédimentaire ; ainsi, une nouvelle méthode d’extraction par dispersion de la matrice solide (MSPD) a été développée, pour une extraction rapide et simultanée des HAP et de PCB et une purification de l’échantillon, qui s’est avérée plus efficace que la méthode d’extraction assistée par micro-ondes (MAE). Plusieurs études expérimentales (à différentes échelles) de remédiation électrocinétique ont été décrites dans une troisième partie ; ces études ont été menées sur un sédiment reconstitué ou des sédiments de dragage portuaire. De nombreuses combinaisons de tensioactifs et d’agents chélatants ont été testées comme agents d’amélioration pour abaisser simultanément la concentration en métaux (Cd, Cr, Cu, Pb, Zn) et des HAP/PCB. Le choix a été effectué en raison notamment de leur faible toxicité potentielle, en vue de pouvoir les appliquer ultérieurement pour une restauration sur site : (bio)surfactants (Rhamnolipides, Saponine et Tween 20) combinés avec des agents chélatants (acide citrique (CA) et EDDS). Les résultats obtenus montrent que les métaux (à l'exception de Cr) sont difficiles à extraire de ces sédiments de dragage portuaire à caractère réducteur, qui présentent une capacité tampon élevée, une perméabilité hydraulique très faible et une teneur en matière organique élevée. En revanche, les HAP et les PCB fournissent de meilleurs taux d'abattement (29,2% et 50,2%, respectivement). Dans une quatrième partie, l'efficacité du procédé EK a également été évaluée à travers l’évolution de la toxicité aiguë des sédiments traités sur les copépodes E. affinis exposés aux élutriats de sédiments. Les résultats ont montré que l'utilisation de CA,des biosurfactants et du Tween 20 n'a pas eu d'impact significatif sur la toxicité des sédiments traités. Cependant, les copépodes E. affinis étaient sensibles aux faibles valeurs de pH et aux conditions très oxydantes, ainsi qu’à la présence de Cu et, dans une moindre mesure, de Pb, à condition toutefois qu’ils soient rendus plus mobiles et biodisponibles. En revanche, la toxicité a été peu et même négativement corrélée aux concentrations des HAP et des PCB après le traitement EK, probablement en raison de la production de métabolites oxydés des HAP et des PCB, plus toxiques que les composés natifs. / This thesis research is mainly devoted to the optimization of an electrokinetic (EK) remediation process as a promising technology for treating multi-contaminated (trace metals, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorobiphenyles (PCBs)) dredged harbor sediments of low permeability. This study is also investigating the effect of the EK treatment on the evolution of sediment toxicity. After a bibliographic review, asecond part of this study was dedicated to the analytical methods carried out for the characterization of the sediment and its contaminants, particularly to their extraction from the sediment matrix; thus a new extraction method, through matrix solid phase dispersion (MSPD) was developed, for a fast and simultaneous extraction of both PAHs and PCBs, and a sample purification.MSPD appeared more efficient than the microwave assisted extraction (MAE) method. Thereafter many EK experiments (at different scales) were described in a third part. EK remediation tests were performed using a spiked model sediment or natural harbor dredged sediments. Many combinations of surfactants and chelators were tested as EK enhancing agents for decreasing simultaneously metal (Cd, Cr, Cu, Pb, Zn) and PAH/PCB levels. Their choice was done because of their possible low toxicity with a view to use them for future site restoration: (bio)surfactants (rhamnolipids, saponin and Tween 20) combined with chelators (citric acid (CA) and EDDS). The results showed that metals (except Cr) were difficult to remove from this kind of dredged sediment owing to its reductive character, to its high buffering capacity, to its very low hydraulic permeability and to its high organic matter content. However PAHs and PCBs showed better removal levels (29.2% and 50.2%, respectively). In a fourth part, the efficiency of the EK process was also assessed by measuring the evolution of the acute toxicity of the treated sediment on E. affinis copepods exposed to sediment elutriates. The results showed that using CA, biosurfactants or Tween 20 as enhancing agents did not significantly impact the toxicity of the treated sediment. However, E. affinis copepods were significantly sensitive to low pH values and oxidative conditions, to Cu, and to a lesser extent to Pb amounts, if they were transformed in more mobile and bioavailable forms. In contrast, acute toxicity was only slightly and even negatively correlated to PAH and PCB amounts after EK treatment, probably due to the production of oxidized metabolites of PAHs and PCBs, more toxic than the parent compounds.

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / Este trabalho teve como objetivo avaliar a produÃÃo de biossurfactante por cepas de Pseudomona aeruginosa e Bacillus subtilis, utilizando suco de caju, integral e clarificado, como matÃria-prima nÃo convencional. Nos ensaios com P. aeruginosa ATCC 10145 em mesa agitadora, avaliou-se a suplementaÃÃo do suco de caju integral (CAJN) com Ãleo de soja, como fonte de carbono, e com diferentes fontes de nitrogÃnio: peptona, NaNO3 e (NH4)2SO4, sendo estes resultados comparados com os obtidos utilizando caldo nutritivo e com meio CAJN. A maior reduÃÃo na tensÃo superficial (41 %) foi obtida no suco de caju suplementado com peptona (CAJP) apÃs 24 h de cultivo. Neste ensaio, observou-se uma reduÃÃo da tensÃo superficial do meio de 50 para 29,5 dina cm-1. Jà em meio suplementado com NaNO3 e (NH4)2SO4, obteve-se, respectivamente, uma reduÃÃo na TS de 37,14 e 15,85% apÃs 72 horas de cultivo. Estudou-se a suplementaÃÃo do meio CAJP com glicerol e Ãleo de soja. Nestes ensaios, observou-se um alto crescimento celular, obtendo uma densidade Ãptica (a 600nm) de 5,0 com 48 h de cultivo, contudo uma pequena reduÃÃo da tensÃo superficial (16,51 %) ao utilizar glicerol. Com base nos resultados conduzidos em mesa agitadora, os meios CAJP e CAJNaNO3 foram selecionados para estudos em fermentador de bancada. Realizaram-se ensaios utilizando biorreator a 30ÂC, 200 rpm e sem aeraÃÃo, porÃm nÃo se observou o mesmo perfil de produÃÃo de ramnolipÃdeos ocorrido em mesa agitadora. Tal fato pode ter ocorrido devido à falta de oxigÃnio no meio de cultivo. Acompanhou-se a estabilidade tÃrmica, efeito da variaÃÃo de pH e da concentraÃÃo de NaCl, na atividade emulsificante do biossurfactante produzido em CAJP e sua composiÃÃo quÃmica. O biossurfactante produzido por P. aeruginosa demonstrou-se estÃvel a variaÃÃes de temperatura, pH e concentraÃÃes de NaCl, e emulsionou todos os hidrocarbonetos estudados e Ãleo de soja. Em paralelo, diferentes ensaios foram realizados visando otimizar o meio de cultivo para a produÃÃo de surfactina por B. subtilis usando CAJN e suco de caju clarificado (CAJC). Os melhores resultados foram obtidos quando se utilizou meio mineral suplementado com extrato de levedura e formulado com CAJC, de maneira que a concentraÃÃo de glicose fosse de 10 g.L-1. Nestes ensaios, obteve-se uma reduÃÃo de 21,37 % na tensÃo superficial e observou-se a presenÃa de surfactina atravÃs das anÃlises conduzidos em HPLC. No entanto, a mÃnima tensÃo superficial alcanÃada foi superior a 39 dina.cm-1. Portanto, avaliaram-se outras cepas de B. subtilis, doze ao total, quanto à capacidade de produzir surfactina utilizando CAJC. ApÃs 48 horas de cultivo com as cepas BE 08, a tensÃo superficial do meio de cultivo livre de cÃlulas atingiu 28,0  1,0 dina.cm-1, que tambÃm apresentou atividade emulsificante. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que o suco de caju à uma matÃria-prima adequada para a produÃÃo de biossurfactantes. / The aim of this work was to investigate the use of natural and clarified cashew apple juice as an alternative raw material for biosurfactant production by Pseudomonas aeruginosa and Bacillus subtilis. In the assays with P. aeruginosa ATCC 10145 on rotary shaker, the influence of medium (CAJN) supplementation with soybean oil, as source carbon, and with different sources of nitrogen: peptone, NaNO3 and (NH4)2SO4, were investigated. Results were compared with the obtained when Nutritive Broth (NB) and CAJN were used as culture medium. Maximum reduction in the Surface Tension (41%)was obtained when P. aeruginosa was grown on CAJP, after 24 h of cultive. In these assays, the surface tension was reduced from 50 to 29.5 dina.cm-1. When P. aeruginosa was grown on CAJN supplemented with NaNO3 or (NH4)2SO4, the reduction in the Surface Tension was of 37.14 and 15.85 %, respectively, after 72 h of cultive. Evaluated CAJP supplemented with glycerol and soybean oil. In these assays, high growth was observed, an optical density of 5,0 at 600 nm with 48h of culture was observed, however small reduction in surface tension (16,51 %) was achieved using glycerol as carbon source. Based on the results in flasks, the mediums CAJP and CAJNaNO3 were selected for further studies in a biorreator. The assays were conduced in biorreator at 30ÂC, 200 rpm and without aeration. Nevertheless, the expected profile of rhamnolipids production was not observed. Such fact may have happened due to the lack of oxygen in the cultivation medium, since the process was conducted without aeration. The stability of biosurfactant produced by P. aeruginosa in CAJP against NaCl, pH and temperature and its chemical structure were evaluated. The biosurfactante produced by P. aeruginosa was stable to temperature and variations, as well as against different NaCl concentrations. Furthermore, it emulsified all the studied hydrocarbons and soybean oil. No protein was detected in the extracted biosurfactant; it however contained carbohydrate. The highest biosurfactant production occurred with 48h,when CAJP was used as culture medium (3.86 g of biosurfactant for 1000 mL de medium) and the poorest in NB. In parallel, different assays were performed to optimize the culture media for surfactin production by Bacillus subtilis using CAJN and clarified cashew apple juice (CAJC). Best results were obtained when mineral medium supplemented with yeast extract (5 g.L-1) was used and formulated with CAJC (glucose concentration - 10 g.L-1). In these assays, a reduction of 21.37 % in the surface tension was obtained and production of surfactin was observed by HPLC. However, best results of surface tension were higher than 39 dina.cm-1. Therefore, twelve strains of Bacillus sp. were evaluated regarding the ability of producing surfactin when grown on CAJC. After 48 hours of cultivation, with strain BE 08, the surface tension of the fermented broth, free of cells, reached 28.0  1.0 dina.cm-1,and it also presented emulsifying activity. The results obtained in this work indicate that the cashew apple juice is an appropriate raw material for biosurfactants production.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MauricioRB.pdf: 2052566 bytes, checksum: ecabe62a65c1b9db9e09054f3321c5b1 (MD5) Previous issue date: 2007-03-12 / Sugar esters are substances which possess surfactant, antifungical and bactericidal actions and can be obtained through two renewable sources of raw materials: sugars and vegetable oils. Their excellent biodegradability, allied to lhe fact that they are non toxic, insipid, inodorous, biocompatible, no-ionic, digestible and because they can resist to adverse conditions of temperature, pH and salinity, explain lhe crescent use of these substances in several sections of lhe industry. The objective of this thesis was to synthesize and characterize surfactants and polymers containing sugar branched in their structures, through enzymatic transesterification of vinyl esters and sugars, using alkaline protease from Bacillus subtilis as catalyst, in organic medium (DMF).Three types of sugars were used: L-arabinose, D-glucose and sucrose and two types of vinyl esters: vinyl laurate and vinyl adipate. Aiming to reach high conversions from substrates to products for a possible future large scale industrial production, a serie of variables was optimized, through Design of Experiments (DOE), using Response Surface Methodology (RSM).The investigated variables were: (1) enzyme concentration; (2) molar reason of substrates; (3) water/solvent rale; (4) temperature and (5) time. We obtained six distinct sugar esters: 5-0-lauroyl L-arabinose, 6-0-lauroyl D-glucose, 1'-O-lauroyl sucrose, 5-0-vinyladipoyl L-arabinose, 6-0-vinyladipoyl D-glucose and 1 '-O-vinyladipoyl sucrose, being lhe last three polymerizable. The progress of lhe reaction was monitored by HPLC analysis, through lhe decrease of sugar concentration in comparison to lhe blank. Qualitative analysis by TLC confirmed lhe formation of lhe products. In lhe purification step, two methodologies were adopted: (1) chromatographic column and (2) extraction with hot acetone. The acylation position and lhe chemical structure were determined by 13C-RMN. The polymerization of lhe three vinyl sugar esters was possible, through chemical catalysis, using H2O2 and K2S2O8 as initiators, at 60?C, for 24 hours. IR spectra of lhe monomers and respective polymers were compared revealing lhe disappearance of lhe vinyl group in lhe polymer spectra. The molar weights of lhe polymers were determined by GPC and presented lhe following results: poly (5-0-vinyladipoyl L-arabinose): Mw = 7.2 X 104; PD = 2.48; poly (6-0-vinyladipoyl D-glucose): Mw = 2.7 X 103; PD = 1.75 and poly (1'-O-vinyladipoyl sucrose): Mw = 4.2 X 104; PD = 6.57. The six sugar esters were submitted to superficial tension tests for determination of the critical micelle concentrations (CMC), which varied from 122 to 167 ppm. Finally, a study of applicability of these sugar esters, as lubricants for completion fluids of petroleum wells was' accomplished through comparative analysis of lhe efficiency of these sugar esters, in relation to three commercial lubricants. The products synthesized in this thesis presented equivalent or superior action to lhe tested commercial products / ?steres de a??car s?o compostos que possuem a??o surfactante, antif?ngica e bactericida e podem ser obtidos a partir de duas fontes renov?veis de mat?ria-prima: a??cares e ?leos vegetais. Sua capacidade de se biodegradar, aliada ao fato de serem at?xicos, ins?pidos, inodoros, biocompat?veis, n?o-i?nicos, digest?veis e resistirem a condi??es severas de temperatura, pH e salinidade, explicam o crescente emprego destas subst?ncias em diversos setores da ind?stria. O objetivo desta tese foi sintetizar e caracterizar surfactantes e pol?meros, contendo a??cares ramificados em suas estruturas, atrav?s de transesterifica??o enzim?tica de ?steres vin?licos com a??cares, empregando-se protease alcalina de Bac?llus subtilis como catalisador, em meio org?nico (DMF). Foram empregados tr?s tipos de a??cares: L-arabinose, D-glicose e sacarose e dois tipos de ?steres vin?licos: laurato de vinila e adipato de vinila. Para a obten??o de altas convers?es de substratos em produtos, visando uma futura produ??o em larga escala, uma s?rie de vari?veis foram otimizadas, atrav?s de an?lise estat?stica experimental (DOE), por metodologia de resposta de superf?cie (RSM). As vari?veis investigadas foram: (1) a concentra??o de enzima; (2) a raz?o molar entre substratos; (3) a raz?o ?gua/solvente org?nico; (4) a temperatura e (5) o tempo. Foram obtidos seis ?steres de a??car: 5-0-lauroil L-arabinose, 6-0lauroil D-glicose, 1 '-O-Iauroil sacarose, 5-0-viniladipoil L-arabinose, 6-0viniladipoil D-glicose e 1 '-O-viniladipoil sacarose, sendo os tr?s ?ltimos polimeriz?veis. O progresso da rea??o foi monitorado por an?lise em HPLC, atrav?s do decr?scimo da concentra??o de a??car em rela??o ao branco. An?lises qualitativas, por TLC, confirmaram a forma??o dos produtos. Foram obtidas convers?es superiores a 98% na s?ntese do laurato de sacarose. Na purifica??o, foram adotadas duas metodologias: (1) coluna cromatogr?fica e (2) extra??o com acetona a quente. A posi??o de acila??o e a estrutura qu?mica foram determinadas por 13C-RMN. A polimeriza??o dos tr?s ?steres de a??car foi poss?vel, atrav?s de cat?lise qu?mica, empregando-se H2O2 e K2S2O8 como iniciadores, a 60?C, por 24 horas. Espectros de IR dos pol?meros foram comparados com os seus mon?meros, revelando o desaparecimento do grupo vinil. As massas molares dos pol?meros foram determinadas por GPC. Os pol?meros de a??car obtidos apresentaram as seguintes massas molares: poli (5-0-viniladipoil L-arabinose): Mw = 7,2 X 104; PD = 2,48; poli (6-0-viniladipoil D-glicose): Mw = 2,7 x 103; PD = 1,75 e poli (1 '-O-viniladipoil sacarose): Mw = 4,2 X 104; PD = 6,57. Os seis ?steres de a??car foram submetidos a ensaios de tens?o superficial para a determina??o das concentra??es micelares cr?ticas (CMC), que variaram de 122 a 167 ppm. Por fim, um estudo de aplicabilidade dos ?steres n?o polimeriz?veis, como lubrificantes para fluidos de completa??o de po?os de petr?leo foi realizado, atrav?s de an?lise comparativa da efici?ncia destes, em rela??o a tr?s lubrificantes comerciais. Os produtos sintetizados nesta tese apresentaram desempenho equivalente ou superior aos produtos comerciais testados