Resultado e discussão
Esquema 22. Biodegradação do esfenvalerato pela bactéria Bacillus sp CBMAI 1833.
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Comparando os resultados obtidos neste estudo com a bactéria Bacillus sp. 6F com os resultados demonstrados por Birolli et al. (2016) com Bacillus sp. CBMAI 1833 foi possível observar uma melhora na biodegradação de 9% quando foi utilizada a bactéria
Bacillus sp. 6F no mesmo período de reação. Assim, a linhagem isolada do Cerrado
reflorestado (Campus II) Bacillus sp. 6F foi a que apresentou melhor potencial para a biodegradação do pesticida esfenvalerato.
5.1.2. Resultados obtidos por meio dos experimentos realizados com a união das células bacterianas, cultivadas em meio de cultura líquido em solução salina (0,86%)
Com o intuito de melhorar o processo de biodegradação do pesticida esfenvalerato resolveu-se então realizar novos experimentos, nos quais realizou o crescimento da bactéria Bacillus sp. 6F no meio de cultura Caldo Nutriente durante 24 horas. O crescimento da bactéria foi similar ao procedimento anterior, porém neste caso foi realizado em cinco frascos Erlenmeyer, para posterior às 24 horas realizar a união das células dos mesmos em um único frasco Erlenmeyer contendo solução salina, e nesta etapa foi então adicionado o pesticida na concentração de 100 mg L-1 (Seção 4.2.2).
Para este estudo observou-se que a bactéria Bacillus sp. 6D foi o microrganismo que apresentou a melhor biodegradação para o esfenvalerato, resultando em 50±1 mg L-
1 de pesticida residual (Tabela 10), em relação a concentração inicial de 100 mg L-1 de
esfenvalerato. A biodegradação do esfenvalerato diminuiu em relação ao procedimento anterior, porém foi possível obter maiores concentrações dos metabólitos de biodegradação com 43±6 mg L-1 para ácido 3-fenozibenozoico (PBAc) e 66±6 mg L-1
para ácido 2-(4-clorofenil)-3-metilbutanoico.
A bactéria Bacillus sp. 6I continuou apresentando o menor valor de biodegradação para o esfenvalerato (Tabela 10). Neste estudo também observou-se que ocorreu a biodegradação no controle biótico da reação com 38±8 mg L-1 do pesticida residual, assim como também houve a formação dos metabólitos PBAc e ClAc com 28±8 mg L-1 e 41±8 mg L-1, respectivamente; além de que ocorreu a formação dos metabólitos no controle abiótido com valores de 22±2 mg L-1 e 25±8 mg L-1, respectivamente.
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Tabela 10. Quantificação do pesticida esfenvalerato (100 mg L-1), ácido 3-fenoxibenzoico (PBAc), 2-(4-
clorofenil)-3-metilbutanoico (ClAc) e 3-fenoxibenzaldeido (PBAld) nas condições de 130 rpm, 32ºC e 120 h, em meio de cultura líquido com Solução Salina.
Bactéria c Esfenvalerato (mg L-1) c PBAc (mg L-1) c ClAc (mg L-1) c PBAld (mg L-1) Controle abiótico 90 ± 5 22 ± 2 25 ± 5 ND Controle biótico 38 ± 8 28 ± 5 41 ± 9 ND Bacillus sp. 6D 52 ± 11 43 ± 16 66 ± 16 ND Bacillus sp. 6H 10 ± 12 1.4 ± 0.4 1.9 ± 0.8 ND Bacillus sp. 6F 10 ± 5 22 ± 2 25 ± 5 ND Bacillus sp. 6I 38 ± 8 28 ± 5 41 ± 9 ND
*c = concentração determinada por CLAE-UV. ND = não detectado. NQ = não quantificado.
aO composto foi detectado. Entretanto, sua concentração foi abaixo de 0,1 mg L-1 e não foi determinada.
Assim, foi possível observar que dentre as linhagens estudadas para a biodegradação do pesticida esfenvalerato a linhagem que teve melhor desempenho foi de
Bacillus sp. 6F, visto que os controles tanto bióticos como abióticos não influenciaram
na biodegradação do agroquímico.
5.2. SEGUNDA ETAPA: Biodegradação e biotransformação do pesticida esfenvalerato por consórcio utilizando bactérias isoladas do Cerrado reflorestado (Campus II)
Com o objetivo de aperfeiçoar a biodegradação do esfenvalerato optou-se por fazer um novo experimento utilizando como base os resultados obtidos na PRIMEIRA ETAPA (Seção 5.1). Logo, resolveu-se então utilizar os mesmos microrganismos
Bacillus sp. 6D, Bacillus sp. 6F, Bacillus sp. 6H e Bacillus sp. 6I, porém em um consórcio
bacteriano.
A concentração inicial de esfenvalerato foi de 100 mg L-1. Neste estudo com 4
dias de reação foi possível observar a biodegradação do esfenvalerato resultando na concentração residual de 60,8 ± 6,8 mg L-1 do pesticida. No mesmo período também foi
observado a formação dos metabólitos PBAc e ClAc nas concentrações de 6,0 ± 1,8 mg L-1 e 6,9 ± 2,3 mg L-1, respectivamente (Tabela 11). Ao longo de 8 dias de reação, a concentração de esfenvalerato continuou a ser reduzida para 22,9±2,6 mg L-1 obtendo a concentração de 10,6±4,0 mg L-1 com 12 dias de reação. Foi observado também que com o decréscimo do pesticida no meio reacional ocorreu concomitantemente um aumento na concentração dos metabólitos com 16,2±3,4 mg L-1 para o PBAc e 16,7±2,3 mg L-1 para o ClAc no período de 8 dias e finalmente, após 12 dias de reação, a concentração de PBAc foi de 35,0±3,1 mg L-1 e a de ClAc foi de 34,0±2,8 mg L-1 (Tabela 11). Controles abióticos
109 e controles bióticos também foram realizados nas condições das reações de biodegradação e observou-se que em ambos os casos praticamente não ocorreu biodegradação onde o pesticida foi recuperado (>99%).
Tabela 11. Quantificação de esfenvalerato (concentração inicial de 100 mg L-1), ácido 3-fenoxibenzoico
(PBAc) e ácido 2-(4-clorofenil)-3-metilbutanoico (ClAc) após a biodegradação usando um consórcio
bacteriano (12 dias, 32ºC, 32 rpm).a
Tempo de reação (dias) c (mg L
-1) Esfenvalerato c (mg L-1) PBAc c (mg L-1) ClAc c (mg L-1) PBAld Controle abiótico* 99 ± 2 NQb ND 1,1 ± 0.1
Controle de células originais* 99 ± 0.3 0,3 ± 0.2 1,0 ± 0.5 0,3 ± 0.0
4 60,8 ± 6.8 6,0 ± 1.8 6,9 ± 2.3 ND
8 22,9 ± 2.6 16,2 ± 3.4 16,7 ± 2.3 ND
12 10, 6 ± 4,0 35,0± 3,1 34,0 ± 2,8 ND
aConsórcio bacteriano: Bacillus sp. 6D, Bacillus sp. 6F, Bacillus sp. 6H e Bacillus sp. 6I
bO composto foi detectado. Entretanto, sua concentração foi abaixo de 0,1 mg L-1 e não foi determinada.
c = concentração determinada por CLAE-UV. ND = não detectado. NQ = não quantificado.
*As reações dos controles bacterianos e controles abióticos foram realizadas em triplicatas no período de 4, 8 e 12 dias.
Na Figura 27 tem-se os cromatogramas dos estudos de biodegradação do esfenvalerato, bem como, os controles bióticos e abióticos frente ao consórcio bacteriano. Inicialmente, houve um decréscimo na concentração do esfenvalerato (concentração inicial de 100 mg L-1) e, posteriormente um aumento na concentração dos metabólitos de
biodegradação, ou seja, PBAc e ClAc.
Figura 27. Biodegradação de esfenvalerato (100 mg L-1) do ácido 3-fenoxibenzoico e ácido 2- (4-
clorofenil) -3-metilbutanoico utilizando um consórcio bacteriano do gênero Bacillus.
*Resultados obtidos dos experimentos realizados em triplicatas.
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 0 2 4 6 8 10 12 14 B io de gr a da çã o (m g L -1) Tempo (dias)
110 O esfenvalerato é um pesticida da classe dos piretroides que possui uma ligação éster que pode ser hidrolisada. Enzimas carboxilesterases catalisam a hidrólise de ésteres para produzir álcoois e ácidos carboxílicos (NESTLER, C. 2001). Portanto, a hidrólise do esfenvalerato via carboxilesterases pelo consórcio bacteriano produziu o metabólito ClAc, o qual foi detectado e quantificado pelas análises por CLAE. No entanto, a 2- hidroxi-2-(3-fenoxifenil) acetonitrila não foi detectado neste estudo (Esquema 23).
Esquema 23. Hidrólise do esfenvalerato por carboxilesterases do consórcio bacteriano isolado do