CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The use of microorganisms or their metabolic products for cleaning polluted areas represents one of the most important challenges of bioremediation. However, in spite of very promising, this technology shows as main limitation the use of free microorganisms in the environment, which could fault the effectiveness from biodegradation. In those circumstances, the microorganisms are exposed to environmental conditions and can be easily dispersed from the application site, and find resistance of the indigenous microorganisms. The cells immobilization in polymers minimizes those problems providing environmental protection, maintaining the microbial population concentrated in the action site and preventing the natural competition. Several polymers have been tested in the attempt of developing supports for cells immobilization. The chitosan, a chitin derived found predominantly in the shell of crustaceans, has been studied due to its intrinsic characteristics such as high positive charges density that can interact with the cellular surfaces of many microorganisms. Besides, the chitin is the second most abundant polymer in the world after cellulose. As the main by-product of the industry of the shrimp, the choice of chitosan as immobilization matrix also represents a form of recycling these residues from shrimp culture. In spite of those advantages, the antimicrobial effects of the chitosan have limited its utilization. To be immobilized in chitosan the microorganism has to be not only resistant to harmful effects of chitosan, but preferentially, it is necessary that it doesn't produce enzymes to degrade the polymer, such as chitosanases. Few microorganisms are known to meet that get to fill out these requirements, what explains the shortage of works dealing on immobilization of cells in chitosan. So, the aim of this work was investigate the immobilization of bacterial spores of a Bacillus strain in chitosan spheres and evaluating, after the germination of the spores, the efficiency of the cells free or immobilized to degrade n-hexadecane and produce surfactants. The results showed that the immobilization of the spores was quite viable because they resisted to the toxic effect of chitosan and to the drastic treatment of spheres production, although it was necessary supplemented the medium growth with 1% glucose in addition to 1% n-hexadecane for the germination to occur. The results of biodegradation assays showed that, in both cases, with free or immobilized cells, the n-hexadecane was consumed after 48 h of cultivation, with 98.74% and 99.51%, respectively. In spite of the biodegradation percentages be statistically similar the use of B. subtilis LAMI007 immobilized was more advantageous since the culture degraded the same n-hexadecane concentration with the biomass ten times smaller. The immobilized cells produced the same amount of surfactants as the free cells (around 50%), but the immobilized cells did not use the surfactants produced as source of carbon. Thus could facilitate the isolation of those substances from the supernatant of the cultures. In conclusion, it was proven to be viable the use of the chitosan in the immobilization of B. subtilis LAMI007 spores, as well as the potential of those cells to degrade hydrocarbons and produce surfactant, both results can be applied for decontamination of polluted areas. / A utilizaÃÃo de microrganismos ou de seus produtos metabÃlicos para limpeza de Ãreas contaminadas por hidrocarbonetos representa uma das vertentes mais estudadas da biorremediaÃÃo. Entretanto, apesar de muito promissora, esta tecnologia apresenta como principal limitaÃÃo o fato de, na maioria dos casos, empregar bactÃrias livres no ambiente, podendo comprometer a eficÃcia da biodegradaÃÃo. Nessas circunstÃncias, os microrganismos ficam expostos Ãs condiÃÃes ambientais, podem ser facilmente dispersos do local de aplicaÃÃo, alÃm de encontrarem resistÃncia da microbiota indÃgena. A imobilizaÃÃo de bactÃrias em polÃmeros minimiza esses problemas por proporcionar um microambiente protegido, alÃm de manter a populaÃÃo microbiana concentrada no local de aÃÃo e impedir a competiÃÃo natural com outros microrganismos. VÃrios polÃmeros tÃm sido pesquisados na tentativa de se desenvolver suportes para imobilizaÃÃo de cÃlulas. A quitosana, um derivado da quitina encontrada predominantemente na carapaÃa dos crustÃceos, tem sido atualmente estudada por possuir alta densidade de cargas positivas que favorecem a interaÃÃo com as superfÃcies celulares de muitos microrganismos. AlÃm disso, pela quitina ser o segundo polÃmero mais abundante no planeta e o principal subproduto da indÃstria do camarÃo, a escolha pelo uso da quitosana tambÃm representa uma forma de reciclagem dos resÃduos da carcinicultura. Apesar dessas vantagens, os efeitos antimicrobianos da quitosana tÃm limitado o seu uso, visto serem inÃmeros os microrganismos sensÃveis a este polÃmero natural. Um microrganismo para ser imobilizado em matriz exclusivamente de quitosana deve nÃo somente ser resistente aos seus efeitos danosos, mas preferencialmente, à necessÃrio que ele nÃo produza enzimas que degradem a matriz, como quitosanases. Poucos sÃo os microrganismos conhecidos que conseguem preencher estes requisitos, o que explica a escassez de trabalhos que relatem a imobilizaÃÃo de cÃlulas em suportes exclusivamente de quitosana. Dessa maneira, a relevÃncia deste trabalho encontra-se em dois pontos. Primeiramente em apresentar, de forma inÃdita, a imobilizaÃÃo de esporos bacterianos de uma linhagem de Bacillus subtilis em esferas fabricadas somente por quitosana. E segundo em avaliar, apÃs a germinaÃÃo dos esporos, a eficiÃncia das cÃlulas livres e imobilizadas dessa linhagem em biodegradar n-hexadecano. Os resultados mostraram que a imobilizaÃÃo dos esporos foi bastante viÃvel e reprodutÃvel, uma vez que eles resistiram à quitosana, ao drÃstico tratamento de fabricaÃÃo das esferas, e germinaram quando na presenÃa de glucose. Os ensaios de biodegradaÃÃo mostraram que, em ambos os casos, o n-hexadecano foi consumido apÃs 48h de cultivo, numa taxa de 98,74% e 99,51% para cÃlulas livres e imobilizadas, respectivamente. Apesar das taxas de biodegradaÃÃo terem sido estatisticamente semelhantes, o uso de B. subtilis LAMI007 imobilizado mostrou-se mais vantajoso pelo fato da cultura conseguir biodegradar a mesma concentraÃÃo de n-hexadecano estando com a biomassa celular dez vezes menor, produzir e liberar a mesma quantidade de biossurfactantes no meio que o observado pelas cÃlulas livres (em torno de 50%), e tambÃm por nÃo utilizar os biossurfactantes produzidos como fonte de carbono, o que facilitou a detecÃÃo e seleÃÃo dessas substÃncias no sobrenadante da cultura. Dessa forma, ficou comprovado ser viÃvel o uso da quitosana na imobilizaÃÃo de esporos da linhagem de B. subitlis LAMI007, assim como o potencial dessas cÃlulas em, uma vez germinadas, serem utilizadas na biorremediaÃÃo de ambientes contaminados por hidrocarbonetos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:1502 |
| Date | 05 November 2008 |
| Creators | Raphaela Vasconcelos Gomes |
| Contributors | VÃnia Maria Maciel Melo |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em CiÃncias Marinhas Tropicais, UFC, 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 da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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