Nenhuma / As atividades industriais lançam anualmente grandes quantidades de metais pesados
no meio ambiente. Metais essenciais como ferro, selênio, sódio e potássio são absolutamente
necessários para os sistemas biológicos em suas atividades bioquímicas e fisiológicas.
Entretanto, metais como cádmio, mercúrio e arsênico, chamados de não-essenciais, não
exercem nenhuma função biológica e são tóxicos até mesmo em concentrações-traço. Os
métodos físico-químicos convencionais de tratamento de efluentes quando empregados em
soluções diluídas cuja concentração de metal é menor que 100 mg.L-1 apresentam
desvantagens como remoção incompleta do metal, reagentes, equipamentos caros, altos gastos
de energia e produção de rejeitos secundários tóxicos. Frente a este fato, a biorremediação
representa uma alternativa viável, podendo ser empregada nos mais diversos ambientes. O
processo de biorremediação só se justifica se a biomassa utilizada for de fácil obtenção e de
baixo custo, o que ocorre com as leveduras isoladas da fermentação da cachaça que foram
utilizadas neste trabalho. O Brasil é o maior produtor mundial de etanol e único produtor de
cachaça, bebida típica do país. Saccharomyces cerevisiae é a principal espécie utilizada na
fermentação da cana de açúcar, sendo gerada em grandes quantidades e comercializada a
baixo custo. Neste trabalho foram utilizadas 10 linhagens de S. cerevisiae isoladas de grandes
alambiques mineiros, sendo testadas quanto à capacidade de incorporação de cádmio e às
alterações bioquímicas decorrentes desta incorporação. Tanto células viáveis quanto nãoviáveis
foram testadas e comparadas quanto à remoção do metal, assim como células prétratadas
com selênio, um metal essencial para o metabolismo de enzimas. As leveduras de
alambiques foram mais eficientes na captação de cádmio quando comparadas à linhagem
laboratorial W303-WT. Todas as linhagens foram capazes de incorporar cádmio tanto por
bioacumulação como por biossorção, sendo que as linhagens UFMG-A1007 e UFMG-A1011
quando vivas foram as mais eficazes na captação do metal. Determinou-se o efluxo de íon
potássio durante o influxo de cádmio. A presença do metal na superfície celular foi
demonstrada pela técnica de EDS, comprovando que o cádmio se liga a componentes
presentes na parede celular de leveduras. O crescimento celular foi avaliado em meio de
cultura líquido adicionado de cádmio. Observou-se que todas as linhagens da fermentação
foram capazes de crescer em presença de cádmio, o que não ocorreu com a linhagem de
comparação (laboratorial). A tolerância ao cádmio foi testada através do crescimento das
linhagens em meio sólido suplementado com 100 mg.L-1 (0,5 mM) de CdCl2. Os resultados
mostram que o desenvolvimento da linhagem W303-WT foi fortemente inibido em todas as
concentrações o que não ocorreu com as outras leveduras. Os lipídeos peroxidados foram
determinados como forma de demonstrar os danos causados às membranas pela exposição ao
cádmio. As leveduras da fermentação apresentaram menores danos aos lipídios, mostrando
serem mais resistentes aos efeitos do cádmio. A determinação dos resíduos sulfidrílicos totais
indicou que a presença do metal no meio intracelular deve estimular os mecanismos de defesa
frente ao estresse ocasionado pelo cádmio. A capacidade scavenging de cada extrato bruto
das leveduras foi analisada, sugerindo que a resistência celular das linhagens não está
relacionada diretamente com o conteúdo antioxidante das mesmas. Estes resultados
comprovam que as leveduras isoladas da fermentação da cachaça são mais eficientes na
captação de cádmio e são mais resistentes aos efeitos da incorporação do metal, quando
comparadas à linhagem laboratorial. / The industrial activities annually discharging large quantities of heavy metals in the
environment. Essential metals as iron, selenium, sodium, and potassium are absolutely
necessary for biological systems in their biochemical and physiological activities. However,
metals as cadmium, mercury, and arsenic called non-essential, not is any biological function
and are toxic even at trace concentrations. Physico-chemical conventional methods of
treatment of the effluent when employed in diluted solutions whose concentration of metal is
lower than 100 mg.L-1, have disadvantages as an incomplete removal of the metal, reagents,
expensive equipments, high energy costs and production of secondary toxic waste.
Bioremediation represents an appropriate alternative which can be employed in different
environments. Bioremediation process is justified only if the biomass used is easy to obtain
and low cost, which occurs with isolated yeasts from the cachaça fermentation that were
used in this work. Brazil is the biggest world producer of ethanol alcohol and the only one
producer of cachaça, drink typical of the country. Saccharomyces cerevisiae is the main
species used for the fermentation of the sugar cane, which is generated in big quantities and
commercialized at low cost. In this work, 10 strains of S. cerevisiae isolated from big
mineiros stills and tested in relation to their capacity of incorporating cadmium and the
biochemical change from cadmium incorporation. Viable cells and non-viable were tested and
compared in removal of metal as well as cells pre-treated with selenium, a essential metal for
the metabolism of enzymes. Yeasts from fermentation were more efficient in the uptake of
cadmium as compared to laboratory strain W303-WT. All strains were able to incorporate
cadmium as by bioaccumulation as by biosorption, considering that UFMG-A1007 and
UFMG-A1011 strains, when alive were, more effective than in uptake of the metal. During
the uptake of cadmium was determined the efflux of ion potassium. The presence of metal on
cellular surface was demonstrated by the EDS technique showed that cadmium binds to
components in cellular walls of the yeasts. Cellular growing was determined by curves growth
with crescent concentrations of cadmium in liquid medium. It was observed that all strains of
the fermentation were able to grow in the presence of cadmium what did not happen with the
comparison strain (laboratorial). The tolerance of cadmium was tested through cellular
growing in solid medium supplemented with 100 mg.L-1 (0,5 mM) of CdCl2. The results show
that increasing of strain W303-WT was strongly inhibited in all dilutions which did not occur
with other yeast. The peroxidation of lipids was determined as a way to show damages caused
to membranes by exposure to cadmium. Yeasts from the cachaça fermentation presented
less damage to lipids showing to be more resistant to the effects of cadmium. The
determination of total sufhydryl residues indicated that the presence of the metal in the
intracellular environment to stimulate the defense mechanisms against the stress caused by
cadmium. The scavenging capacity of each brut extract of yeasts was analyzed, suggesting
that cellular resistance of strains is not directly related to antioxidant content of themselves.
These results demonstrate that the yeasts isolated from the fermentation of cachaça are
more efficient in uptake of cadmium and are more resistant to effects of metal incorporation
when compared to laboratorial strain.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bdtd.cdtn.br:74 |
| Date | 12 May 2009 |
| Creators | Frederico Haddad Ribeiro |
| Contributors | Maria José Neves, Marcos Rogério Tótola, Vera Lúcia dos Santos, Ana Cláudia Queiroz Ladeira |
| Publisher | CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, CTRA - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, CDTN, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTN, instname:Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, instacron:CDTN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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