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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:ri.ufs.br:riufs/3278 |
| Date | 07 April 2016 |
| Creators | Garcia, Anuska Conde Fagundes Soares |
| Contributors | Romão, Luciane Pimenta Cruz |
| Publisher | Universidade Federal de Sergipe, Pós-Graduação em Biotecnologia, UFS, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFS, instname:Universidade Federal de Sergipe, instacron:UFS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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