MARTINS, Suzana Cláudia Silveira. Facilitação como atenuante do estresse ambiental entre populações microbianas imobilizadas. 2012. 189 f. Tese (Doutorado em ecologia e recursos naturais)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-05-31T17:27:06Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_scsmartins.pdf: 5457872 bytes, checksum: 8169a45e08494d7c4b0b2803f726ecf2 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-31T22:33:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_scsmartins.pdf: 5457872 bytes, checksum: 8169a45e08494d7c4b0b2803f726ecf2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T22:33:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_scsmartins.pdf: 5457872 bytes, checksum: 8169a45e08494d7c4b0b2803f726ecf2 (MD5) Previous issue date: 2012 / The attenuating influence of facilitate or positive interactions between immobilized and associated microbial populations under environmental stresse conditions is the main objective of this study. In this perspective, five chapters were developed. The first shows the state of the art of microbial immobilization, importance of facilitating interactions between species under environmental stress and cell immobilization as a tool to increase the efficiency of treatment of toxic pollutants in industrial wastewaters. In the second chapter was defined the type of polyurethane foam and the culture medium to be used for natural immobilization. In the third, qualitative and quantitative tests were conducted for selection of environmental microbial strains with potential for cell adhesion. The fourth chapter consisted of the evaluation of the effect of environmental stress on microbial populations immobilized in monoculture. In the fifth and last chapter, the selected microbial strains were immobilized in consortium and tested the effect of a physiological stress on the adaptive value of microbial populations, indicative of the predominant type of interaction between the species. The potential of strains for biotransformation processes of toxic chemical pollutants was also investigated. The results showed polyurethane foam of 23 kg/m3 immersed in Luria-Bertani broth diluted ten fold, as appropriate for cell retention of about 107 cells of Pseudomonas aeruginosa ATCC 25619. Among environmental microbial strains the Serratia marcescens bacterium and the yeast C. rugosa showed better adhesion potential. Individual microbial cells immobilized on polyurethane foam were more resistant to phenol than the respective cell suspensions. When associated, the two strains showed better adaptive value in the presence of phenol, compared to the same cells immobilized in individual cultivation, proving the prevalence of facilitative interactions between microbial populations. / A facilitação como atenuante do estresse ambiental, resultante de atividades antrópicas, entre populações microbianas imobilizadas, é o principal objetivo do presente estudo, que foi dividido em cinco capítulos. O primeiro consta do estado da arte sobre imobilização microbiana, importância das interações facilitadoras entre espécies sob estresse ambiental e a imobilização celular como ferramenta para aumentar a eficiência de tratamento de poluentes tóxicos em águas residuárias de origem industrial. No segundo capítulo, foi definido o tipo de espuma de poliuretano e meio de cultura a ser usado para imobilização natural. No terceiro, testes qualitativos e quantitativos foram realizados para seleção de linhagens microbianas ambientais com potencial para adesão celular. O quarto capítulo constou da avaliação do efeito de estresse ambiental sobre populações microbianas imobilizadas em monocultivo. No quinto e último capítulo, as linhagens microbianas selecionadas foram imobilizadas consorciadas e foi testado o efeito de estresse fisiológico, sobre o valor adaptativo de populações microbianas, indicativo do tipo de interação predominante entre espécies. O potencial das linhagens para processos de biotransformação de poluentes químicos tóxicos também foi investigado. Os resultados mostraram a espuma de poliuretano de 23 kg/m3 e caldo Luria-Bertani 1/10 como adequados para retenção de aproximadamente 107 UFC/cm2 células da bactéria Pseudomonas aeruginosa ATCC 25619. Entre as linhagens microbianas de origem ambiental a bactéria Serratia marcescens e a levedura C. rugosa mostraram melhor potencial de adesão. As células dessas culturas, imobilizadas sobre espuma de poliuretano, foram mais resistentes ao fenol que as respectivas células em suspensão. Quando consorciadas, as duas linhagens apresentaram melhor valor adaptativo na presença do fenol, em relação ás mesmas células imobilizadas em cultivo individual, comprovando a prevalência das interaçãoes facilitadoras entre as populações avaliadas.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:52:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4512_1.pdf: 781065 bytes, checksum: 07bb5117ff57e9a922275cc7a36fa617 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este estudo teve como objetivo produzir metabólitos de Canoparmelia texana (Tuck.) Elix & Hale a partir da imobilização de células e fragmentos do talo in natura, através do uso de biorreatores com sistema fixo (tradicional), em movimento, e sob fluxo contínuo. Células extraídas de C. texana, ou fragmentos do talo foram imobilizados, separadamente, em biorreatores utilizando a caulinita como matriz de enclausuramento e acetato de sódio a 0,1, 1,0 e 10,0 mM, como precursor biossintético das substâncias típicas da espécie. Alíquotas retiradas, a diferentes intervalos de tempo, foram extraídas com éter/acetato de etila (65:35,v/v) e clorofórmio/acetonitrila (60:40, v/v), e mensuradas em espectrofotômetro a 254 e 366 nm. Os extratos, após evaporados, foram avaliados por cromatografia em camada delgada (CCD). As leituras espectrofotométricas dos extratos orgânicos revelaram a síntese de substâncias, pelas células e fragmentos do talo imobilizados, em todos os sistemas de imobilização e, em todas as concentrações do precursor. Houve predominância quantitativa das substâncias bioproduzidas pela imobilização dos fragmentos do talo no sistema em movimento. Estes e as células de C. texana, imobilizados nos diferentes sistemas, bioproduziram as mesmas substâncias contidas no talo in natura, indicando, além da adaptação da espécie em estudo ao processo de imobilização celular, uma promissora estratégia biotecnológica de produção de atranorina e ácido divaricático, duas substâncias com inúmeras aplicações biológicas

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:54:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4878_1.pdf: 5535606 bytes, checksum: 61c9df9ae2d6c3a43b357521eaa27bab (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Este estudo teve como objetivo produzir os metabólitos de Cladonia substellata Vainio. através do uso de biorreatores com sistema em repouso (tradicional), com movimento e sob fluxo contínuo (inéditas). Os biorreatores foram montados utilizando caulinita como matriz de enclausuramento e acetato de sódio a 0,1; 1,0 e 10mM. No sistema em repouso observou-se a presença dos compostos fenólicos liquênicos nas três concentrações apresentando um pico máximo de produção nas primeiras 48h após a imobilização celular. Ao final de 720h (1mês) ocorreu sensível redução na produção fenólica e nenhuma após 1440 (2 meses). A concentração de 10mm foi a que mais se destacou. O sistema com movimento após 96h apresenta um pico de produção na concentração de 10mM, mantendo-se constante durante 600h (25 dias). A produção de 1,0mM mantêm-se apenas nos três primeiros dias. No sistema com fluxo contínuo, também foi observada produção máxima nas primeiras 96h, porém apenas 504h (21 dias). O mesmo resultado foi observado para concentração de 1,0 mM. As amostras resultantes foram analisadas por cromatografias em camada delgada (CCD), líquida de alta eficiência (HPLC) e espectrofotometria (UV). Observou-se a presença do ácido úsnico, além de outros fenóis nas amostras dos três sistemas. Foi possível concluir que o aumento na concentração do precursor influenciou na produtividade das células liquênicas e, que o sistema com fluxo contínuo mostrou-se mais eficiente que os demais

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:54:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4924_1.pdf: 1468745 bytes, checksum: 6602d53f97fedcf7dbedabea418a2cca (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / Este estudo teve como objetivos produzir compostos fenólicos de Parmotrema andinum (Müll. Arg.) Hale, através de imobilização celular, utilizando acetato de sódio como precursor, e testar a atividade antibacteriana de extratos orgânicos do talo in natura, eluatos celulares e substâncias purificadas da espécie. Células foram extraídas de P. andinum, e imobilizadas em caulinita previamente hidratada. Com este material foram montados 5 bioreatores, e em cada um foram adicionados 50 mL de acetato de sódio a 0,01; 0,1; 1,0; 10,0 e 20,0 mM, como precursor biossintético das substâncias típicas da espécie. Alíquotas retiradas, a diferentes intervalos de tempo, foram extraídas com éter/acetato de etila e clorofórmio/acetonitrila, e lidas em espectrofotômetro a 254 e 366 nm. Os extratos, após evaporados, foram avaliados por cromatografias de camada delgada (CCD) e líquida de alta eficiência (CLAE). Ensaios antimicrobianos contra Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Escherichia coli e Candida albicans, através do teste de difusão em meio sólido, foram realizados utilizando os extratos brutos dos eluatos obtidos de imobilização celular, bem como do talo in natura e fenóis purificados. Os extratos mais ativos e microrganismo mais sensível foram submetidos a ensaios de biocromatografia para indicação do princípio ativo da espécie. Foi verificado que as concentrações utilizadas do precursor não influenciam na produtividade das células imobilizadas. Não houve bioprodução das substâncias, atranorina e ácido lecanórico, referidas na literatura consultada para a espécie, porém estão presentes nos extratos brutos do talo in natura. Também foi observada a presença de substâncias não identificadas nos extratos do talo natural, principalmente no clorofórmico. Não foi observada atividade antimicrobiana nos eluatos celulares, e o extrato bruto mais ativo foi o clorofórmico, seguido pelo etéreo, sobretudo contra bactérias Gram positivas. No ensaio biocromatográfico realizado com o extrato clorofórmico e B. subtilis houve formação de halo inibitório em torno da banda correspondente ao ácido lecanórico, e à substância não identificada presente no extrato. No caso dos eluatos celulares, os compostos não identificados podem ser considerados intermediários das vias metabólicas de compostos principais da espécie. Substâncias adicionais às referidas na literatura, e detectadas neste trabalho, sugerem estudos posteriores detalhados da química de P. andinum. A produção de compostos intermediários que permitam seu uso comercial, ou a síntese de outra substância, já é uma resposta positiva à técnica empregada, além de ser P. andinum uma espécie que responde satisfatoriamente aos ensaios de imobilização celular

PACHECO, A. M. Estudo da viabilidade da produção de etanol a partir de suco de caju (Anacardium occidentale L.) utilizando células imobilizadas em bagaço de caju. 71 f. 2009. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-22T11:34:35Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T17:08:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T17:08:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) Previous issue date: 2009-06-10 / The use of cashew apple peduncle, a vast available material found in Ceará that is usually wasted, combined with production of ethanol, is the focus of this project. Cashew apple juice, rich in fructose, glucose, salts and vitamins, is an appropriate raw material for alcoholic fermentation by the yeast Saccharomyces cerevisiae. The search for improvements in ethanol production in this work was achieved through the study of the use of yeast immobilized in cashew apple bagasse support, (SBC). Cell immobilization has been studied by many researchers and has been an important technique because of the possible benefits and advantages as the increase in productivity. Cashew apple bagasse is a cheap and easily accessible raw material to the application of the immobilization technique. As comparison, results with free, immobilized cells in calcium alginate, a known agent for immobilization by encapsulation, and immobilized cells by adsorption on SBC were studied. Preliminary fermentation assays using immobilized cells on SBC were performed, as well as consecutive and storage fermentations. The following kinetic parameters were checked: productivity (Qp, gL-1h-1), efficiency (Ef,%), substrate / biomass yield (Yx / s, g.g-1) and substrate / product yield (Yp / s, g.g - 1). SBC presented advantages, such as high cell densities and adhesion, generating high yields (≈ 5 g.L-1h-1). With respect to efficiency and rate of substrate / product yield, immobilized cells reached values similar to those obtained with free cells in the integral cashew apple juice (about 90% and 0.47 respectively). Another advantage is the durability and possibility of reuse of SBC making the process more economical, fast and efficient. SBC was reused for at least 10 consecutive batches and remained stable, at refrigerator, for 6 months / O aproveitamento integral do pedúnculo de caju, uma matéria prima vastamente encontrada no Ceará e pouco aproveitada, aliado a produção de etanol, produto de valor energético são o foco desse projeto. O suco de caju integral, rico em frutose, glicose, sais e vitaminas, mostrou-se bastante adequado para o uso da levedura Saccharomyces cerevisiae no processo fermentativo alcoólico. A busca por melhorias na obtenção de etanol se deu através do estudo do uso de leveduras imobilizadas em suporte de bagaço de caju (SBC). A imobilização celular vem sendo estudada por inúmeros pesquisadores e tem se mostrado uma técnica importante devido aos benefícios e vantagens possibilitados como o aumento na produtividade. O bagaço de caju surge como uma matéria prima barata e de fácil obtenção para a aplicação da técnica de imobilização. Para comparação foram estudados os resultados com células livres e imobilizadas em alginato de cálcio, um conhecido agente de imobilização de células por encapsulamento e células imobilizadas por adsorção em bagaço de caju. Utilizando células imobilizadas em bagaço foram realizadas fermentações preliminares, consecutivas e de estocagem. Foram verificados os seguintes parâmetros cinéticos: produtividade (Qp, g.L-1h-1), eficiência (Ef, %), conversão substrato/biomassa (Yx/s, g.g-1) e conversão substrato/produto (Yp/s, g.g-1). O suporte de bagaço de caju atingiu vantagens com relação a adesão e altas densidades celulares, gerando elevadas produtividades (≈ 5 g.L-1h-1). Com relação a eficiência e a taxa de conversão substrato/produto, células imobilizadas atingiram valores similares aos obtidos com células livres no suco de caju integral (em torno de 90% e 0,47 respectivamente). Outra vantagem foi a durabilidade e possibilidade de reutilização do suporte tornando o processo mais econômico, rápido e eficiente. O SBC mostrou-se apto a reutilização por no mínimo 10 bateladas consecutivas e se manteve estável, em geladeira, por pelo menos 6 meses

Submitted by Liliane Ferreira (ljuvencia30@gmail.com) on 2018-05-25T15:44:48Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francenya Kelley Lopes da Silva - 2018.pdf: 2672570 bytes, checksum: c14c9fc750994778f5b01e31548559c8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-05-28T11:22:15Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francenya Kelley Lopes da Silva - 2018.pdf: 2672570 bytes, checksum: c14c9fc750994778f5b01e31548559c8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-28T11:22:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francenya Kelley Lopes da Silva - 2018.pdf: 2672570 bytes, checksum: c14c9fc750994778f5b01e31548559c8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-05-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Chitins are enzymes that act in the hydrolysis of chitin, a polysaccharide present in insect exoskeletons, crustacean shells, algae and fungal cell walls. Such enzymes can be applied in the preparation of chitosan and chitoligomers for pharmaceutical use, in the control of pathogenic fungi and in the treatment of chitinous residues derived from fishing. Improvement in the production of chitinase and other enzymes by microorganisms can be achieved by the cell immobilization technique, which consists in fixing or confining cells in an inert carrier. The cell immobilization confers protection against the shear force, promotes the easy separation of the cells from the culture medium, as well as the product and decrease of the cost of production, since, it allows the reuse of the biocatalyst. Among the materials used as support in a cellular immobilization, biopolymers, such as alginate, have been highlighted as non-toxic, inexpensive and highly available in nature. The present work aims to immobilize Paenibacillus illinoisensis in a polymer matrix of alginate for chitinase production, evaluating the differences in the production of the enzyme between free and immobilized cells. Thus, an anionic alginate solution containing the cells was dripped into a cationic solution of CaCl2, leading to the instant formation of spheres having an average size of 4 mm. The immobilization efficiency was 99.99% ± 0.01. The biomass was determined during enzymatic production and the maximum values were 1.45 x 108 CFU / mL in 96 hours for immobilized cells and 8.95 x 107 CFU / mL in 48 hours for free cells, evidencing an increase of 62.01% in the amount of cells immobilized in comparation to the free cells. The cell leakage from the immobilization support during the process was evaluated and corresponded to 6.46% of the total cells at the end of the fermentation. The enzymatic activity was 0.902 U in 96 hours for the immobilized cells and 0.641 U in 48 hours for the free cells, demonstrating an activity increase of 40.71%. The immobilized cells were also tested for reuse in a sequential batch system and demonstrated stability in the production for 4 cycles of 96 hours each, losing 21.04% of the initial activity at the end of the fourth cycle. The cellular immobilization methodology resulted in spheres with capacity to maintain the cell viability during the bioprocess, increase of the enzymatic activity, low leakage of cells of the support and reuse capacity, being able to be used in the future for the production of chitinase for its various applications. / As quitinases são enzimas que atuam no processo de hidrólise da quitina, um polissacarídeo presente nos exoesqueletos de insetos, carapaças de crustáceos, em algas e na parede celular de fungos. Tais enzimas podem ser aplicadas na preparação de quitosana e quitoligômeros para uso farmacêutico, no controle de fungos patogênicos e no tratamento de resíduos quitinosos derivados da pesca. A melhoria na produção de quitinase e de outras enzimas por microrganismos pode ser alcançada pela técnica da imobilização celular, que consiste na fixação ou confinamento de células em um suporte inerte. A imobilização celular confere proteção contra a força de cisalhamento, promove a fácil separação das células utilizadas do meio de cultura, bem como do produto e diminuição do custo de produção, uma vez que, possibilita o reuso do biocatalisador. Dentre os materiais utilizados como suporte em uma imobilização celular, os biopolímeros, tais como o alginato, têm recebido destaque por serem atóxicos, baratos e de grande disponibilidade na natureza. O presente trabalho teve como objetivo a imobilização de Paenibacillus illinoisensis em matriz polimérica de alginato para produção de quitinase, avaliando-se as diferenças na produção da enzima entre as células livres e imobilizadas. Para tal, uma solução aniônica de alginato contendo as células foi gotejada em uma solução catiônica de CaCl2, levando a formação instantânea das esferas que apresentaram tamanho médio de 4 mm. A eficiência de imobilização foi de 99,99 % ± 0,01, sendo utilizados para produção de quitinase. A biomassa foi determinada durante a produção enzimática e os valores máximos foram de 1,45 x 108 UFC/ mL em 96 horas para células imobilizadas e 8,95 x 107 UFC/ mL em 48 horas para células livres, evidenciando o aumento da quantidade de células imobilizadas em relação as células livres em 62,01 %. A saída de células do suporte de imobilização durante o processo foi avaliada e correspondeu a 6,46 % do total de células ao final da fermentação. A atividade enzimática foi de 0,902 U em 96 horas para as células imobilizadas em comparação com a das células livres de 0,641 U em 48 horas, demonstrando um aumento da atividade em 40,71 %. As células imobilizadas também foram testadas para a reutilização em um sistema de bateladas sequenciais e demonstraram estabilidade para produção por 4 ciclos de 96 horas cada, perdendo 21,04 % da atividade inicial ao final do quarto ciclo. Desse modo, verificou-se que a metodologia de imobilização celular empregada resultou em esferas com capacidade de manutenção da viabilidade celular durante o bioprocesso, aumento da atividade enzimática, baixa saída de células do suporte e capacidade de reuso, podendo futuramente ser empregada para produção de quitinase para suas diversas aplicações.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-29Bitstream added on 2014-06-13T18:31:32Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_hdp_me_rcla.pdf: 1125128 bytes, checksum: 8d675663432f7ca84bc84f1a57d6be8c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta uma avaliação comparativa do potencial biossortivo e biodegradativo da levedura Saccharomyces cerevisiae na remoção de corantes têxteis de efluentes quando imobilizada em alginato de cálcio e quando em célula livre. Para isto foram preparadas soluções experimentais dos corantes Acid Blue 40 e Acid Red 151, com concentrações equivalentes a 100 μg/mL e a estas foram adicionadas esferas com a levedura imobilizada a partir de uma suspensão 10% e gotas de células livres a partir de uma suspensão 2%. Os testes comparativos de remoção dos corantes foram analisados através de espectrofotômetros Ultravioleta- Visível e Infravermelho com Transformada de Fourier, com os quais foi possível determinar a porcentagem de remoção dos corantes das soluções, os valores das Absorbâncias Relativas que revelaram se o processo predominante na descoloração foi o da biossorção e/ou biodegradação, a quantidade de biomassa em miligramas (peso seco) necessária para fazer a remoção total da cor e também determinar as alterações moleculares ocorridas nas estruturas dos corantes após os tratamentos. Os resultados mostraram que a maior porcentagem de descoloração alcançada para o Acid Blue 40 foi de 61,7% após 360 horas de tratamento com 20 esferas com a levedura imobilizada e para o Acid Red 151 foi de 81,9% após 216 horas de tratamento também com 20 esferas com o microrganismo imobilizado. Através dos valores das Absorbâncias Relativas foi possível verificar que o processo predominante na remoção da cor do Acid Blue 40 com 72 horas de tratamento com 10 e 20 esferas com Saccharomyces cerevisiae imobilizada foi o da biossorção seguido da biodegradação e para o Acid Red 151 com esse mesmo tempo de tratamento e com a mesma quantidade de biomassa imobilizada foi o da biodegradação. A quantidade de biomassa imobilizada e livre... / This paper presents a comparative assessment of the biodegradative and biosorptive potential of the yeast Saccharomyces cerevisiae in textile dyes removal of effluents when in immobilized alginate and in free cells. Therefore, experimental solutions were prepared with concentrations of the dye Acid Blue 40 and Acid Red 151 equivalent to 100 mg/mL and those were added with beads containing the immobilized yeast from a 10% suspension and drops of free cells from a 2 % suspension. Comparative tests of dye removal were analyzed by UV-Visible spectrometers and Infrared Fourier Transform on which it was possible to determine the percentage of dye removal from the solutions, the values of Relatives Absorbances that the discoloration have been proved to predominant by biosorption and / or biodegradation, the amount of biomass in milligrams (dry weight) required for a complete color removal and also to determine the molecular changes occurring in the dye structures after the treatment. The results showed that the highest decolorization percentage achieved for Acid Blue 40 was 61.7% after 360 hours of treatment with 20 immobilized yeast beads and for the Acid Red 151 it was 81.9% after 216 hours of treatment with 20 beads also with immobilized microorganism. Through the values of Relatives Absorbances it was concluded that the predominant process in dye removal of Acid Blue 40 in 72 hours of treatment with 10 and 20 beads containing imobilized Saccharomyces cerevisiae was the biosorption followed by biodegradation and in Acid Red 151 with the same treatment time and the same amount of immobilized biomass it was the biodegradation. The amount of immobilized and free biomass to obtain total removal of Acid Blue 40 solution was 87 and 38 mg/mL, respectively, and to completely remove the Acid Red 151, the required amount of free and immobilized biomass was 64 and 2 mg/mL, respectively, which... (Complete abstract click electronic access below)

Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE / Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a class of fused-ring aromatic compounds that are ubiquitous environmental pollutants due to their toxic properties. The importance of preventing PAHs contamination has been recognized by the Unites States Environmental Protection Agency which has proposed 16 PAHs as priority pollutants, including fluoranthene. Biodegradation is considered as one of the major removal ways of these compounds. In this context, the search for new sources of natural microorganisms is extremely important. One of the most promising source is Peat, which consists in a organic soil formed through a complex process of decomposition and humification of plant residues by microbial oxidation. In addition to the huge biological and genetic pool which can be explored directly from this natural resource, biotechnologic applications using immobilized microbial cells is also an aspect that has gained importance due to various advantages. Thus, this study aims to investigate the biodegradation of in vitro fluoranteno using microorganisms isolated from Santo Amaro das Brotas peat-Sergipe, as well as, develop immobilized chitosan beads for the same purpose. Using this PAH as sole carbon source, it was possible to isolated 8 bacteria and 3 fungi identified as belonging to Bacillus sp., Serratia sp., Penicillium sp. and Fusarium sp. All strains were tested for their ability to degrade 100 mg L-1 of fluoranthene during different incubation periods: 5 and 10 days for bacteria, and 14 and 28 days for fungi. It was found that the duration of the incubation period was proportional to the degree of biodegradation. Analysis of metabolites enabled identification of three compounds common to all the microorganisms: 2,3-dimethyl-9H-fluoren-9-one, carbazole, and bis (octyl) benzene-1,2-dicarboxylate. In general, it was possible to observe the formation of aliphatic metabolites, probably showing a particular feature of these microorganisms from tropical peat. Regarding to microbial immobilization,the Serratia sp. AC-11 strain was selected for trapping in chitosan beads that were then used to biodegrade fluoranthene (at 100 mg L-1). The beads produced were uniform in size, with an average diameter of 3 mm, and were characterized by SEM and FTIR. The immobilized bacteria were able to degrade 76% of fluoranthene in 5 days and 84% in 10 days, at a degradation rate that was almost 50% higher than achieved using free-living cells. Furthermore, the beads with immobilized bacteria had the advantage of being reusable, with satisfactory biodegradation obtained during continuous cycles of use. The numbers of viable cells in the chitosan beads revealed the capacity of the strain to grow and multiply during the biodegradation process. The findings revealed that the peat environment could provide a useful source of PAH-degrading microorganisms.. The new bioproduct produced represents a low cost, efficient, eco-friendly, and practical solution for use in the bioremediation of areas contaminated by fluoranthene. / Os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) são uma classe de compostos poluentes formados por dois ou mais anéis aromáticos fundidos, que possuem risco significativo de contaminação da biota por apresentar propriedades tóxicas. Devido a isso, a Agência de Proteção Ambiental Americana selecionou 16 HPAs prioritários para o monitoramento ambiental, dentre eles o Fluoranteno. Uma das formas de se remediar estes compostos do ambiente é pela biodegradação. Nesse contexto, a procura por novas fontes naturais de micro-organismos é de suma importância. Uma das possíveis fontes promissoras é a turfa, a qual consiste em um solo orgânico formado através de oxidação microbiológica de restos de plantas. Além do enorme pool biológico e genético que pode ser explorado diretamente desse recurso natural, aplicações biotecnológicas com o uso de células microbianas imobilizadas também são uma vertente que tem ganhado importância. Diante disso, este estudo propõe investigar a biodegradação in vitro do fluoranteno utilizando micro-organismos isolados da turfa de Santo Amaro das Brotas - Sergipe, assim como desenvolver um bioproduto centrado na produção de esferas de quitosana imobilizadas com bactéria para o mesmo fim. Utilizando este HPA como única fonte de carbono, foi possível isolar 8 bactérias e 3 fungos, os quais foram identificados como pertencentes aos gêneros Bacillus sp., Serratia sp., Penicillium sp. e Fusarium sp. Todos eles foram testados quanto à sua capacidade em degradar o fluoranteno (100 mg L-1) durante diferentes períodos de incubação: 5 e 10 dias para as bactérias; 14 e 28 dias para fungos. Foi verificado que a duração do período de incubação foi proporcional ao grau de biodegradação. As melhores taxas de biodegradação entre as bactérias e os fungos foram alcançadas, respectivamente, pelo isolado Bacillus sp. AC-25 em 10 dias (49%) e pelo Penicillium sp. AC-1 em 28 dias (64%). A análise dos metabólitos identificou a presença de compostos com diferentes grupos funcionais, incluindo três metabólitos comuns a todos os micro-organismos: 2,3-dimetil-9H-fluoreno-9-ona, carbazol, e bis (octil) benzeno-1,2-dicarboxilato. Em geral, foi possível observar a formação de metabólitos alifáticos, provavelmente, mostrando uma particularidade no metabolismo destes micro-organismos, o qual está relacionado ao ambiente da turfa.Com relação à imobilização em esferas de quitosana, foi observado que o isolado Serratia sp. AC-11 foi o que melhor se adaptou as condições necessárias. Estas esferas imobilizadas produzidas foram caracterizadas por MEV e FT-IR. Em apenas 1 dia, elas foram capazes de degradar 56% do fluorantreno, 76% em 5 dias e 84% em 10 dias, apresentando uma taxa de degradação de quase 50% a mais quando comparada a célula livre. Além disso, estas esferas apresentaram a vantagem de reutilização durante ciclos contínuos com biodegradação satisfatória do HPA. Diante dos resultados obtidos, observa-se que a turfa foi uma fonte útil de micro-organismos capazes de degradar o fluoranteno e possibilitou a geração de um novo bioproduto caracterizado principalmente por ser eco-amigável, possuir baixo custo associado, eficiência de degradação e possível aplicação industrial destinado a biorremediação de áreas contaminadas por HPAs.

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No. of bitstreams: 1 TeseTSSM.pdf: 23662587 bytes, checksum: 4ef26b2b65e46560d905cc700258cd0d (MD5) Previous issue date: 2017-03-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / In ethanol production process from hemicellulosic fraction, the use of xylooligomers (XOS) as substrate reduce the contamination risk, favoring its application at industrial scale. Thus, a biocatalyst, containing xylanases, xylose isomerase (XI) and yeast co-immobilized in calcium alginate gel, was developed and XOS simultaneous hydrolysis, isomerization and fermentation (SHIF) process was studied. Firstly, xylanases from Multifect CX XL A03139 (XAS-5), a commercial enzyme preparation, and the recombinant xylanase from Bacillus subtilis (XynA) were selected to compose biocatalyst beads. XAS-5 presented better conversion (78.7%) and higher xylose production in the hydrolysis of beechwood xylan, while XynA showed exclusive endoxylanase activity. The immobilization and stabilization of XynA were performed in chitosan-glutaraldehyde, chitosan-glyoxyl and agarose-glyoxyl. Although the enzyme was efficiently immobilized on all supports, the agarose-glyoxyl-XynA derivative was notable for exhibiting remarkable stabilization under tested conditions (8600 times). Studies of SHIF process were carried out with birchwood xylan, leading to ethanol production (0.160 g/g and 0.092 g/L.h) and xylose accumulation, which indicated XI activity decrease. Further experiments were then performed to to identify possible inhibitors of XI (pH, Ca2+, Mg2+ and xylooligosaccharides). Ca2+ was identified as an inhibitor, while Mg2+ acts as an activator of the enzyme, and both actions are potentiated at acidic pHs. XI is also inhibited by XOS, with a decrease of 31.6% in XI activity in the presence of 7.0 g/L of xylobiose. For this reason, it was decided to evaluate SIF process with a recombinant yeast, capable of expressing XI. In batch runs, GSE16-T18 (T18) yeast encapsulated in alginate gel was capable to ferment xylose efficiently, consuming 40 g/L of xylose in 4 h and producing 14.4 g/L of ethanol, with yield of 0.422 g/g and productivity of 3.61 g/L.h. Calcium alginate gel encapsulation also contributed to protect yeast from the action of inhibitors, such as acetic acid. The encapsulated T18 was able to perform 10 consecutive cycles in repeated batch (yeast extract-peptone medium with 40 g/L of xylose), keeping the same productivity and high yields. It also fermented efficiently sugarcane bagasse hydrolysate, containing 60 g/L of fermentable sugars and high grade of inhibitors. The modified yeast to be more tolerant to acetic acid, GSE16-T18 HAA1, was also studied, exhibiting superior performance in comparison to T18 for hydrolysate fermentations. Continuous experiments were conducted in a fixed bed reactor using the T18-HAA1 yeast immobilized, with different xylose concentrations (40, 60, 80 and 120 g/L) in the feed medium. The reactor was operated up to 15 days, without bacterial contamination, with yield of 0.45 g/g, productivity of 4.8 g/L.h and selectivity of 31 gethanol/gxylitol (60 g/L of xylose in the feed). For the concentrations higher than 60 g/L, the conversion decreased after 4 days of continuous operation, indicating loss of cell viability due to hazardous effect of ethanol when present at 30 g/L or more, as well as limitation of oxygen and nutrients in the system. / No processo de produção de etanol a partir da fração hemicelulósica, a utilização de xilooligômeros como substrato reduz o risco de contaminação, favorecendo o emprego da tecnologia em escala industrial. Para isso, um biocatalisador contendo xilanases, xilose isomerase (XI) e levedura co-imobilizadas em gel de alginato de cálcio foi desenvolvido e o processo de hidrólise, isomerização e fermentação simultâneos (SHIF) de xilooligômeros foi estudado. Primeiramente, as xilanases presentes no produto Multifect CX XL A03139 (XAS- 5) e a xilanase recombinante de Bacillus subtilis (XynA) foram selecionadas para compor os beads do biocatalisador. XAS-5 apresentou melhor conversão (78,7%) e maior produção de xilose na hidrólise da xilana de faia, enquanto XynA apresentou exclusiva atividade de endoxilanase. Realizou-se a imobilização e estabilização da XynA em quitosanaglutaraldeído, quitosana-glioxil e agarose-glioxil. Apesar da enzima ser eficientemente imobilizada nos três suportes, o derivado agarose-glioxil-XynA se destacou por apresentar uma estabilização notável nas condições testadas (8600 vezes). Estudos do processo SHIF foram realizados com xilana de bétula, observando-se produção de etanol (0,160 g/g e 0,092 g/L.h) e acúmulo de xilose, indicando redução da atividade da XI. Realizou-se então, um estudo para identificar possíveis inibidores da XI (pH, Ca2+, Mg2+ e XOS), constatando-se que Ca2+ é um inibidor enquanto Mg2+ é um ativador da enzima, sendo suas ações potencializadas em pHs ácidos. Comprovou-se também que XI é inibida por XOS, observando-se queda da atividade de XI (31,6%) na presença de 7,0 g/L de xilobiose. Desta forma, tornou-se interessante avaliar o processo SIF com uma levedura recombinante, capaz de expressar XI. Em ensaios em batelada, a levedura GSE16-T18 (T18), encapsulada em gel de alginato, mostrou-se eficiente na fermentação de xilose, consumindo 40 g/L de xilose em 4 h e produzindo 14,4 g/L de etanol, com rendimento de 0,422 g/g e produtividade de 3,61 g/L.h. O encapsulamento em gel de alginato de cálcio também protegeu a levedura da ação de inibidores, como o ácido acético. A T18 encapsulada foi capaz de realizar 10 ciclos consecutivos em bateladas repetidas (meio contendo extrato de levedura, peptona e 40 g/L de substrato), mantendo mesma produtividade e elevado rendimento, além de fermentar eficientemente hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana, contendo 60 g/L de açúcares fermentescíveis e alto teor de inibidores. A levedura GSE16-T18 HAA1, modificada geneticamente para ser mais tolerante ao ácido acético, foi também estudada, com resultados superiores a T18 nas fermentações de hidrolisado. Fermentações em modo contínuo foram realizadas em reator de leito fixo utilizando a levedura T18-HAA1 imobilizada, com diferentes concentrações de xilose na alimentação (40, 60, 80 e 120 g/L). O reator foi operado por até 15 dias, sem ocorrência de contaminação por bactérias, com rendimento 0,45 g/g, produtividade em etanol de 4,8 g/L.h e seletividade de 31 getanol/gxilitol (60 g/L de xilose na alimentação). Para as concentrações superiores a 60 g/L, a conversão diminuiu após 4 dias de operação contínua, indicando perda de viabilidade celular devido à ação do etanol quando presente em concentrações acima de 30 g/L e da limitação de oxigênio e nutrientes no sistema.