Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Os biossurfactantes formam molÃculas anfipÃticas, que possuem em sua estrutura quÃmica segmentos hidrofÃbicos e hidrofÃlicos, espacialmente separados que auxiliam a formaÃÃo de emulsÃes e disponibilizam compostos à cÃlula microbiana. Em funÃÃo dessas caracterÃsticas, os emulsificantes reduzem a tensÃo superficial na interface das fases imiscÃveis, permitindo, portanto, que elas se misturem, formando a emulsÃo. Com isso, este trabalho foi dividido em seis etapas: a primeira tendo como objetivo avaliar a produÃÃo de biossurfactante a partir da glicerina, proveniente da produÃÃo do biodiesel de soja, pela cepa comercial de Bacillus subtilis ATCC 6633, possÃvel produtora de biossurfactante que foi selecionada devido a sua habilidade em sintetizar biossurfactantes a partir de diferentes fontes de carbono; a segunda, resolveu-se avaliar o potencial de produÃÃo de surfactina por cepas de Bacillus sp. nÃo patogÃnicas isoladas da EstaÃÃo de Tratamento de Efluentes da Universidade Federal do CearÃ, com propÃsito de avaliar o maior potencial de produÃÃo do biossurfactante; a terceira, avaliar e otimizar experimentalmente a produÃÃo de biossurfactante em mesa agitadora, utilizando a cepa selecionada durante o screening; a quarta, produÃÃo do biossurfactante utilizando biorreator de 4 L; a quinta, caracterizar o biossurfactante produzido, determinando os grupos funcionais, os estudos de conformaÃÃo e estrutura dos compostos; a sexta, estudar o poder de emulsificaÃÃo do biossurfactante atravÃs da construÃÃo de diagramas de fases para uma posterior aplicaÃÃo do emulsificante. Inicialmente, foi analisada uma cepa produtora de biossurfactante de Bacillus subtilis (ATCC 6633), cultivada em meio de cultura contendo glicerina, um resÃduo da indÃstria do biodiesel, como fonte de carbono e energia, a fim de avaliar a viabilidade desta matÃria-prima na sÃntese de biossurfactante. Uma concentraÃÃo mÃxima de surfactina de 158,14 mg.L-1 foi obtida. Posteriormente, um screening com sete cepas isoladas de Bacillus sp. foi realizado quanto ao crescimento e produÃÃo de biossurfactante a partir da glicerina. Apenas duas cepas (LAMI005 e LAMI009) foram selecionadas atravÃs de dois mÃtodos indiretos, quanto a reduÃÃo da tensÃo superficial e a capacidade de emulsionar trÃs fontes hidrofÃbicas (querosene, Ãleo de soja e n-hexadecano). Foi avaliada a cinÃtica de crescimento e a produÃÃo de biossurfactante para as cepas selecionadas e o melhor resultado em frascos de Erlenmeyer foi realizado com Bacillus subtilis LAMI005, com concentraÃÃo de surfactina de 441,06 mg.L-1 e tensÃo superficial que manteve-se numa faixa estÃvel de 28,8  0,05 mN.m-1 com uma concentraÃÃo micelar crÃtica (CMC) de 19,8 mg.L-1. Posteriormente, ensaios foram realizados em biorreator de 4L, porÃm nÃo se atingiu a concentraÃÃo de surfactina produzida em mesa agitadora, devido, provavelmente, a condiÃÃes de aeraÃÃo, que nÃo foi monitorada quando os ensaios foram realizados em frascos agitados. A surfactina produzida em biorreator foi submetida a anÃlises de espectroscopia vibracional no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), atravÃs destes espectros foi confirmado que o biossurfactante produzido tinha caracterÃsticas similares a surfactina padrÃo da Sigma. O comportamento dos diagramas de fases demonstrou o potencial de emulsificaÃÃo do biossurfactante produzido nestes experimentos, que à bastante positivo em relaÃÃo à possibilidade de aplicaÃÃes do biossurfactante analisado em diversos setores industriais. / Biosurfactants are amphipathic molecules, which possess in their chemical structure hydrophobic and hydrophilic segments, separated spatially, that favor the formation of emulsions and improve the availability of compounds to microbial cell. Given these characteristics, emulsifiers reduce surface tension at the interface of immiscible phases, thereby allowing them to blend in, forming an emulsion. Thus, this study was divided into six stages: the first stage aimed at studying the biosurfactant producers using glycerol, a co-product of biodiesel production from soybean oil, the commercial strain of Bacillus subtilis ATCC 6633, a known biosurfactant-producing was selected due their ability to synthesize biosurfactants from different carbon sources; the second stage aimed at studying the potential of Bacillus sp. strains, isolated from the tank of chlorination, at the Wastewater Treatment Plant on the âCampus do Piciâ (WWTP-PICI), at the Federal University of CearÃ, in producing biosurfactants; the third step was to experimentally evaluate and optimize the production of biosurfactant in shaker, using the strains selected during the screening; the fourth step was the process by using a 4 L batch bioreactor; the fifth step was to characterize the biosurfactant produced by determining the functional groups through studies of conformation and structure of compounds; and the sixth, to study the emulsifying power of the biosurfactant produced by the construction of phase diagrams for a subsequent application of the surfactant. Initially, a biosurfactant-producing strain of Bacillus subtilis (ATCC 6633) was cultived in a culture medium containing glycerin, a residue of the biodiesel industry, as carbon and energy source, in order to evaluate the viability of this raw material in the synthesis of biosurfactants. A maximum concentration of surfactin of 158.14 mg. L-1 was achieved. Next, a screening with seven strains of Bacillus sp. was performed aiming to study growth and biosurfactant production from glycerin. Only two strains (LAMI005 and LAMI009) were selected through two indirect methods, surface tension reduction and the ability to emulsify three hydrophobic sources (kerosene, soybean oil and n-hexadecane). Kinetics of growth and biosurfactant production was evaluated for the selected strains and best results in Erlenmeyer flasks was achieved with Bacillus subtilis LAMI005, 441.06 mg.L-1 of surfactin concentration and the surface tension remained stable in the range of 28.8  0.05 mN.m-1 with a critical micelle concentration (CMC) of 19.8 mg.L-1. Later, tests were conducted in 4L bioreactor, but the concentration of surfactin obtained during grothw in shaker flasks were not achieved probably due to different aeration condition. The surfactin produced in bioreactor was subjected to analysis of the vibrational spectroscopy of Fourier transform infrared (FTIR), the spectra confirmed that the biosurfactant produced had similar characteristics to a standard of surfactin from Sigma. The behavior of phase diagrams showed the potential of the biosurfactant produced for emulsification, which is very encouraging regarding the possibility of biosurfactant applications in many industrial sectors.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:4095 |
| Date | 22 February 2011 |
| Creators | Marylane de Sousa |
| Contributors | Hosiberto Batista de Sant'Ana, Sueli Rodrigues, Priscilla Filomena Fonseca Amaral |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia QuÃmica, 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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