Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are polyesters produced and degradable by prokaryotes, while biosurfactants/bioemulsifiers (BS/BE) are metabolites that reduces surface tension and synthesized by this group of organisms. Interest in the potential industrial applications for PHA and BS/BE has increased due to its eco-friendly appeal. In this study, 24 bacterial colonies were isolated from Atlantic forest soil and agro-industrial sludge (Coruripe-AL, Brazil) in minimum mineral medium, as indicative of the possible ability to synthesize PHA. All strains were submitted to biochemical characterization, while the phaC gene amplification showed that isolates BMA-05, BMA-10, BMA-13 and BDL-07 can express the key enzyme for the synthesis of PHA (PHA synthase). Sequencing of the partial 16S r-DNA region was able to identify these bacteria respectively as Pseudomonas fluorescens, Enterobacter aerogenes, Klebsiella oxytocaand Bacillus pumilus. The PHAs produced by each isolate were extracted with hot chloroform and the polymeric films were obtained. Experiments in shaken flasks (0 – 96 h) were conducted to compare the biomass, total reducing glycides, pH, and total protein in minimal medium containing different contents of glucose and peptone. Supplementation with peptone was able to induce the growth of these strains, and cell-free supernatant from the cultivation of Pseudomonas fluorescens BMA-05 showed no acidification in any of the conditions tested. To polyhydroxybutyrate production (evaluated after 24 h incubation), minimal medium was used with different nitrogen sources: ammonium acetate, ammonium chloride, ammonium nitrate, sodium nitrate, ammonium sulfate, beef extract, yeast extract, glycine and peptone. The maximum accumulation of P (3HB), detected by UV-visible spectrophotometry, was obtained for P. fluorescens, E. aerogenes, K. oxytoca and B. pumilus grown in ammonium sulfate, ammonium chloride, meat extract and nitrate sodium, respectively. Observations in transmission electron microscope showed Pseudomonas fluorescens BMA-05 with eletronlucent granules when the strain was cultivated in the presence of ammonium sulfate or sodium nitrate. Although no granule was observed for the other strains in the presence of ammonium sulfate, the gas chromatography analysis confirmed the production of P (3HB). When exoenzymes expression tests were conducted, the results indicated that the strains were able to hydrolyse gelatine, starch and Tween 80, and B. pumilus caused hemolysis of sheep blood. Experiments for biosurfactant/bioemulsifier production indicate that E. aerogenes BMA-10 excreted a compound surfactant which collapses the hydrophobic surface and emulsifies the hydrocarbons kerosene, toluene, diesel oil and soybean oil. The emulsification index (E24) using the cell-free supernatant of this microorganism was thermally stable in toluene, but not in kerosene. Similar results were obtained when the pH of this microorganism cell-free supernatant was adjusted to 2, 7 and 10, as well as different concentrations of NaCl (2, 6, and 10 %) were added to the samples. These results reveal the potential of Enterobacter aerogenes BMA-10 as a P(3HB)-producing, and its growth medium free of cells an emulsifier for biotechnological purposes and also in bioremediation. / Polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres produzidos e degradados por procariotos, enquanto biosurfactantes/bioemulsificantes (BS/BE) são metabólitos que diminuem a tensão superficial e sintetizados por esse grupo de organismos. O interesse nas potenciais aplicações industriais para PHA e BS/BE tem aumentado devido ao apelo ecologicamente correto desses produtos. No presente estudo, isolaram-se 24 colônias bacterianas de solo de Mata Atlântica e lodo agroindustrial (Coruripe-AL, Brasil) em meio mineral mínimo, como indicativo da possível capacidade de sintetizar PHA. Todas as linhagens foram caracterizadas bioquimicamente, enquanto a amplificação do gene phaC evidenciou que os isolados BMA-05, BMA-10, BMA-13 e BDL-07 podem expressar a enzima-chave para a síntese de PHA (PHA sintase). O sequenciamento da região parcial 16S r-DNA dessas bactérias permitiu suas identificações respectivamente como Pseudomonas fluorescens, Enterobacter aerogenes, Klebsiella oxytoca e Bacillus pumilus. Os PHAs produzidos por cada isolado foram extraídos com clorofórmio quente e os filmes poliméricos foram obtidos. Experimentos em frascos agitados (0 – 96 h) foram conduzidos para comparar a biomassa, glicídios redutores totais, pH e proteínas totais em meio mínimo contendo diferentes conteúdos de glicose e peptona. O suplemento com peptona demonstrou induzir o crescimento das linhagens, e o sobrenadante livre de células proveniente do cultivo de Pseudomonas fluorescens BMA-05 não apresentou acidificação em nenhuma das condições testadas. Na produção de polihidroxibutirato (avaliada após 24 h de incubação), utilizou-se o meio mínimo com diferentes fontes de nitrogênio: acetato de amônio, cloreto de amônio, nitrato de amônio, nitrato de sódio, sulfato de amônio, extrato de carne, extrato de levedura, glicina e peptona. O acúmulo máximo de P(3HB), detectado por espectrofotometria UV-visível, foi obtido quando P. fluorescens, E. aerogenes, K. oxytoca e B. pumilus foram cultivados no sulfato de amônio, cloreto de amônio, extrato de carne e nitrato de sódio, respectivamente. As observações em microscópio eletrônico de transmissão mostraram Pseudomonas fluorescens BMA-05 com grânulos eletronlucentes quando a linhagem foi cultivada na presença de sulfato de amônio ou nitrato de sódio. Embora nenhum grânulo tenha sido observado para as outras linhagens na presença do sulfato de amônio, as análises de cromatografia gasosa confirmaram a produção de P(3HB). Quando os testes de expressão de exoenzimas foram realizados, os resultados indicaram que as linhagens foram capazes de hidrolisar gelatina, amido e Tween 80, e B. pumilus causou hemólise em sangue de carneiro. Experimentos para a produção de biosurfactante/bioemulsificante indicam que E. aerogenes BMA-10 excretou um composto surfactante que colapsa na superfície hidrofóbica bem como emulsiona os hidrocarbonetos querosene, tolueno, óleo diesel e óleo de soja. O índice de emulsificação (E24) usando o sobrenadante livre de células desse microrganismo foi termalmente estável no tolueno, mas não em querosene. Resultados similares foram obtidos quando o pH do sobrenadante livre de células desse microrganismo foi ajustado para 2, 7 e 10, bem como quando concentrações diferentes de NaCl (2, 6 e 10 %) foram adicionadas às amostras. Tais resultados revelam o potencial de Enterobacter aerogenes BMA-10 como produtora de P(3HB), e o meio de cultura livre de suas células para finalidades emulsificantes em biotecnologia ambiental, bem como em biorremediação.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/2140 |
| Date | 13 April 2016 |
| Creators | Silva, Amanda Lys dos Santos |
| Contributors | Lopez, Ana Maria Queijeiro, http://lattes.cnpq.br/4034568781881997, Ferreira, Luiz Fernando Romanholo, http://lattes.cnpq.br/0615281306107334, Caffaro Filho, Roberto Augusto, http://lattes.cnpq.br/1323416856612390, Tonholo, Josealdo, http://lattes.cnpq.br/6333407087554681, Conserva, Lúcia Maria, http://lattes.cnpq.br/6837208435617444 |
| 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/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/2140/2/license.txt, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/2140/1/Prospec%C3%A7%C3%A3o+de+microrganismos+produtores+de+polihidroxialcanoatos+e+biosurfactantes+em+solo+florestal+e+em+lodo+ativado.pdf |
Page generated in 0.0027 seconds