Enzymes are extremely attractive biological catalysts in industrial conversion processes due to their ability to promote reactions with high enantioselectivity and in milder conditions than chemicals, as well as biological flocculants are advantageous for easy biodegradation and safety to living beings. Both are easily obtained from microorganisms that naturally inhabit environments where these molecules are necessary to favor their metabolism. In the present work, four bacterial isolates were used, two from the Atlantic Forest but cultivated for 40 years with sugarcane (LBPMA strains: APF.SG3-Isox and ACO.PR1-Isox), previously selected by high tolerance to agrochemicals, and two from agro-industrial sludge (LBPMA: BDLJ2 and BDL07) (Coruripe-AL, Brazil), sorted for producing polyhydroxyalkanoates and biosurfactants. Each lineage was submitted to biochemical and molecular tests for identification purposes and then submitted to qualitative / semi-quantitative tests (cultures in solid medium containing specific substrate) and quantitative (submerged cultures containing specific substrates) of cellulolytic, proteolytic, lipolytic activity and bioflocculant producer. Based on the morphological properties and analyzes of the 16S rDNA sequences, the isolates LBPMA-APF.SG3-Isox, LBPMA-ACO.PR1-Isox, LBPMA-BDLJ2 and LBPMA-BDL07 were identified respectively as B. megaterium, B. toyonensis, B. thuringiensis and B. pumilus, and all were able to present the studied activities. The maximum indices for protease and lipase activity in solid culture were obtained by B. toyonensis (IE = 4.55 and 2.41, respectively), while the maximum cellulolytic activity in solid medium (IE = 1.40) was obtained by B. pumilus. In liquid medium, the strains of B. pumilus and B. thuringiensis showed the highest cellulolytic activity in the first 48 h. The maximum lipolytic activity of the three isolates analyzed in submerged culture containing olive oil as a specific substrate (0.274 U. mL-1 for Bacillus thuringiensis LBPMA-BDLJ2, 0.450 U. mL-1 for Bacillus pumilus LBPMA-BDL07 and 0.552 U. mL-1 for Bacillus megaterium LBPMA- APF.SG3), also corresponded to the maximum cell growth at 72 h of incubation. Concerning proteolytic activity in submerged culture, B. thuringiensis showed the same maximum activity as B. pumilus, but in a shorter incubation period. All isolates secreted the tested enzymes and bioflocculat at the constant temperature of 37 ± 1 ° C, without changes in the pH over time. The flocculant activity increased with the incubation time, initially reaching the maximum value of 57% at 72 h for B. pumilus culture, while for B. thuringiensis, B. toyonensis and B. megaterium this was 33%, 21% and 34%, respectively, after 24 h of incubation. These initial results stimulate the need for optimization of the pH (3, 5, 7 and 9) and nitrogen [Urea, Peptone and (NH4)2SO4] and carbon sources (Maltose, Sucrose and Glucose) variables of the medium for flocculation using such strains of the Bacillus genus. Sucrose and Maltose were the best sources of carbon, whilst Urea was the prefered source of nitrogen for two of the tested isolates (B. pumilus and B. toyonensis), followed by (NH4)2SO4 (B . megaterium) and Peptone (B. thurigiensis). The best pH values for the production of bioflocculant were 5.0 (B. toyonensis e B. thuringiensis) and 3.0 (B. pumilus e B. megaterium). The FTIR-ATR spectra of the extracted flocculants revealed the presence of the carboxyl, hydroxyl and methoxy functional groups as responsible for the flocculant activity of the studied strains, thus being characterized as polysaccharides. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Enzimas são catalisadores biológicos extremamente atrativos em processos de conversão industrial devido a suas habilidades em promover as reações com alta enantio-seletividade e em condições mais brandas que os químicos, da mesma forma que floculantes biológicos são vantajosos pela fácil biodegradação e segurança aos seres vivos. Ambos são facilmente obtidos a partir de microrganismos que naturalmente habitem ambientes onde tais moléculas se fazem necessárias para favorecer seu metabolismo. No presente trabalho, foram utilizados quatro isolados bacterianos, dois provenientes de solo de Mata Atlântica (linhagens LBPMA: APF.SG3-Isox e ACO.PR1-Isox), previamente selecionados pela alta tolerância a agroquímicos, e dois de lodo agroindustrial (linhagens LBPMA: BDLJ2 e BDL07) (Coruripe-AL, Brasil), triados por produzirem polihidroxialcanoatos e biosurfactantes. Cada linhagem foi submetida a testes bioquímicos e moleculares com fins de identificação e então, submetidas a testes qualitativos/semi-quantitativos (culturas em meio sólido contendo substrato específico) e quantitativos (culturas submersas contendo substratos específicos) de atividade celulolítica, proteolítica, lipolítica e produtora de biofloculante. Baseado nas propriedades morfológicas e análises das sequências 16S rDNA, os isolados LBPMA-APF.SG3-Isox, LBPMA-ACO.PR1-Isox, LBPMA-BDLJ2 e LBPMA-BDL07 foram identificados respectivamente como B. megaterium, B. toyonensis, B. thuringiensis e B. pumilus, e todos foram capazes de apresentar as atividades estudadas. Os índices máximos para atividade proteásica e lipásica em cultura sólida foram obtidos por B. toyonensis (IE= 4,55 e 2,41, respectivamente). Para atividade celulásica máxima, B. pumilus foi o isolado mais eficiente em meio sólido (IE=1,40), e em meio líquido, as estirpes de B. pumilus e B. thuringiensis apresentaram a máxima atividade nas primeiras 48 h. A atividade lipolítica máxima dos três isolados analisados em cultura submersa contendo azeite de oliva como substrato específico (0,274 U. mL-1 para Bacillus thuringiensis LBPMA-BDLJ2, 0,450 U. mL-1 para Bacillus pumilus LBPMA-BDL07 e 0,552 U. mL-1 para Bacillus megaterium LBPMA- APF.SG3), correspondeu também ao máximo crescimento celular às 72 h de incubação. Já em relação à atividade proteolítica em cultura submersa, B. thuringiensis apresentou a mesma atividade máxima que B. pumilus, porém num período menor de incubação. Todos os isolados secretaram as enzimas investigadas como também biofloculantes, ambos na temperatura constante de 37 ± 1 °C, sem alterações de pH ao longo do tempo. A atividade floculante aumentou com o tempo de cultivo, a princípio, chegando ao valor máximo de 57 % às 72 h para as amostras de B. pumilus, enquanto para B. thuringiensis, B. toyonensis e B. megaterium foram de 33 %, 21 % e 34 % (respectivamente), após 24 h de incubação. Estes resultados obtidos estimularam a otimização das variáveis pH (3, 5, 7 e 9), fontes de nitrogênio [Uréia, Peptona e (NH4)2SO4] e carbono (Maltose, Sacarose e Glicose) do meio, para melhoria das taxas de floculação por tais linhagens do gênero Bacillus. A Sacarose e a Maltose apresentaram-se como as melhores fontes de carbono, enquanto Uréia foi a fonte preferencial de nitrogênio para dois dos isolados testados (B. pumilus e B. toyonensis), seguido de (NH4)2SO4 (B. megaterium) e Peptona (B. thuringiensis). Os melhores valores de pH para a produção de biofloculante foram 5,0 (B. toyonensis e B. thuringiensis) e 3,0 (B. pumilus e B. megaterium). Os espectros de FTIR-ATR dos floculantes extraídos revelaram a presença dos grupos funcionais carboxilo, hidroxilo e metoxilo como responsáveis pela atividade floculante das estirpes estudadas, sendo assim caracterizados como polissacarídeos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/1933 |
| Date | 26 July 2017 |
| Creators | Gouveia, Jéssica Guerra |
| Contributors | López, Ana Maria Queijeiro, http://lattes.cnpq.br/4034568781881997, Silva, Amanda Lys dos Santos, http://lattes.cnpq.br/4188154960985978, Lima, Dimas José da Paz, http://lattes.cnpq.br/6198565667586206, Duarte, Alysson Wagner Fernandes, http://lattes.cnpq.br/6881518574254815 |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, Brasil, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1933/4/license.txt, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1933/3/Bacillus+spp.+Produtoras+de+biofloculantes+e+hidrolases+extracelulares%2C+entre+estirpes+de+solo-lodo+que+sintetizam+polihidroxialcanoatos+e-ou+surfactantes.pdf |
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