ESCOLA DE QUÍMICA E ALIMENTOS
PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E CIÊNCIA DE ALIMENTOS
PRODUÇÃO DE BIOSSURFACTANTE E CO-PRODUÇÃO DE LIPASE A PARTIR DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS
GEAN PABLO SILVA AGUIAR
Prof. Dr. Carlos Prentice-Hernández Orientador
Prof.ª Dr.ª Vilásia Guimarães Martins Co-Orientadora
Rio Grande, RS
Escola de Química e Alimentos
Programa de Pós Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos
PRODUÇÃO DE BIOSSURFACTANTE E CO-PRODUÇÃO DE LIPASE A PARTIR DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS
GEAN PABLO SILVA AGUIAR Engenheiro de Alimentos
Prof. Dr. Carlos Prentice-Hernández Orientador
Prof.ª Dr.ª Vilásia Guimarães Martins Co-orientadora
Rio Grande, RS 2013
Dissertação apresentada ao Programa de Pós Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos da FURG, como requisito necessário para obtenção do título de Mestre em Engenharia e Ciência de Alimentos.
À Deus
Por não me deixar desistir, me dando força para enfrentar todos os obstáculos.
Aos meus Orientadores Prof.ª Dr.ª Vilásia Guimarães Martins e Prof. Dr. Carlos Prentice-Hernández
Pela experiência transmitida, orientação, paciência, apoio e amizade.
Ao Prof. Dr. Jorge Alberto Vieira Costa
Por possibilitar que parte do trabalho fosse executada no laboratório de Engenharia Bioquímica – LEB.
Aos meus pais Cleudimair e Gildázio e aos meus irmãos Pelo apoio, incentivo, amizade, dedicação e esforço para minha formação.
Aos bolsistas Paola Chaves Martins e Raphael A. Boschero
Por ajudarem sempre que necessitei não importando se o auxílio era de manha, tarde, noite ou feriado, além do incentivo e amizade.
À técnica Sabrine e aos demais colegas do Laboratório de Tecnologia de Alimentos
Pelo incentivo, por estarem sempre prontos para ajudar, paciência e amizade.
Ao Roque Lourenço Zilio, Roberta G. Martins e aos demais membros do Laboratório de Engenharia Bioquímica
Por sempre estarem pronto para ajudarem no LEB.
Ao Prof. Dr. Luiz Antônio Pinto e a Ana Paula Quites Larrosa do Laboratório de Operações Unitárias
Pelo apoio no processo de secagem em leito de jorro.
Aos amigos do mestrado Gisele Barbieri, Júlio César, Raphael Machado, Vanessa Coelho e demais colegas
Pelas discussões, dicas, empenho e colaborações.
Aos professores da nossa pós-graduação Pelos conhecimentos e experiências transmitidos
Ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos da Universidade Federal do Rio Grande
Pela oportunidade de realização deste trabalho.
A Islanda, secretária do Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos
Por todo o trabalho e acessibilidade.
À CAPES Pelo apoio acadêmico.
A todos
Que de alguma forma, contribuíram para que este momento existisse.
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS...viii
LISTA DE FIGURAS...x
Resumo...xi
Abstract...xii
CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO GERAL...1
1 INTRODUÇÃO...2
1.1 Objetivos...4
1.1.1 Objetivo especificos...4
1.2 Justificativa...5
CAPITULO II – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...7
2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA...8
2.1 Surfactante...8
2.1.1 Biossurfactante...8
2.1.2 Bacillus subtillis...11
2.1.3 Corynebacterium aquaticum...11
2.2 Soro de queijo...12
2.2.1 Corvina (Micropogonias furnieri)...13
2.3 Processo Fermentativo...14
2.3.1 Fermentação em estado sólido...15
2.3.2 Fermentação submersa...15
2.4 Processos de Secagem...16
2.5 Geração de efluentes da indústria de pescado...17
2.6 Lipase...18
2.7 Biorremediação e suas aplicações...19
3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...21
CAPÍTULO III – ARTIGOS...30
4 APRESENTAÇÃO DOS ARTIGOS...31
ARTIGO I – PRODUÇÃO DE BIOSSURFACTANTE A PARTIR DE DIFERENTES
RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS...32
RESUMO...33
ABSTRACT...34
1 INTRODUÇÃO...35
2 MATERIAL E MÉTODOS...36
2.1 Matéria-prima...36
2.2 Procedimentos experimentais...36
2.2.1 Caracterização da materia-prima...36
2.2.2 Manutenção e propagação dos micro-organismos...37
2.3 Produção de Biossurfactantes por fermentação submersa...37
2.3.1 Produção de Biossurfactante a partir do soro de queijo...37
2.3.2 Produção de Biossurfactante a partir de residuos de corvina...38
2.4 Determinações analíticas...38
2.4.1 Atividade emulsificante...38
2.4.2 Tensão superfícial...39
2.4.3 Determenação do pH...39
2.4.4 Secagem dos biossurfactantes...39
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO...40
3.1 Produção de Biossurfactante a partir do soro de queijo...40
3.1.1 Composição proximal do soro de queijo...40
3.1.2 Tensão superficial dos biossurfactantes...41
3.2 Produção de Biossurfactante a partir dos residuos de Corvina (Micropogonias furnieri)...43
3.2.1 Composição centesimal dos resíduos de corvina...43
3.2.2 Planejamento com Biorreatores sem chicanas...43
3.2.3 Planejamento com Biorreatores com chicanas...49
3.2.4 Secagem dos biossurfactante...55
4 CONCLUSÃO...56
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...56
ARTIGO II – PRODUÇÃO DE LIPASE A PARTIR DE RESIDUOS DE PESCADO POR FERMENTAÇÃO SUBMERSA DURANTE A PRODUÇÃO DE BIOSSURFACTANTE...61
RESUMO...62
ABSTRAT...63
1 INTRODUÇÃO...64
2 MATERIAL E MÉTODOS...65
2.1 Materia-prima...65
2.2 Procedimentos experimentais...65
2.2.1 Caracterização da matéria-prima...65
2.2.2 Manutenção e propagação dos micro-organismos...65
2.3 Produção de lipase por fermentação submersa...66
2.3.1 Determinação da atividade lipolítica e produtividade...66
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO...67
3.1-Produção de lipase em biorreator sem chicanas...68
3.2-Produção de lipase em biorreator com chicanas...72
4 CONCLUSÃO...76
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...76
CAPITULO IV – CONCLUSÃO GERAL...80
5 CONCLUSÃO GERAL...81
6 SUGUESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS...82
LISTA DE TABELAS
CAPITULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Tabela 1 – Principais aplicações comerciais dos biossurfactantes...9
CAPÍTULO III – ARTIGOS ARTIGO I – PRODUÇÃO DE BIOSSURFACTANTE A PARTIR DE DIFERENTES RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS Tabela 1 – Ensaios realizados para o soro de queijo...37
Tabela 2 – Planejamento experimental fatorial 32 utilizando Erlenmeyers sem chicanas e com chicanas...38
Tabela 3 – Composição do Soro de queijo...40
Tabela 4 – Determinação da tensão superficial durante o processo fermentativo...41
Tabela 5 – Composição proximal dos resíduos de Corvina (Micropogonias Furnieri)...43
Tabela 6
–
Resultados da atividade emulsificante para os experimentos do planejamento experimental fatorial 32...44Tabela 7
–
Efeitos da atividade emulsificante água/óleo utilizando erlenmeyers sem chicanas...46Tabela 8-Resultados da Tensão superficial para os experimentos do planejamento experimental fatorial 32...46
Tabela 9 – Efeitos da tensão superficial utilizando erlenmeyers sem chicanas...48
Tabela 10 – Resultados do pH para os experimentos do planejamento 32 utilizando erlenmeyers sem chicanas...49
Tabela 11
–
Resultados da atividade emulsificante utilizando erlenmeyers com chicanas...50Tabela 12
–
Efeitos da atividade emulsificante água/óleo...51Tabela 13 – Resultados da Tensão para os experimentos do planejamento 32...52
Tabela 14 – Efeitos da tensão superficial...53
Tabela 15 – Resultados do pH para os experimentos do planejamento 32...54
Tabela 16 – Tensão superficial e atividade emulsificante do biossurfactante liofilizado...55
ARTIGO II – PRODUÇÃO DE LIPASE A PARTIR DE RESIDUOS DE PESCADO
POR FERMENTAÇÃO SUBMERSA DURANTE A PRODUÇÃO DE
BIOSSURFACTANTE
Tabela 1-Planejamento experimental fatorial 32...66 Tabela 2 - Composição proximal dos resíduos de Corvina (Micropogonias Furnieri)...68 Tabela 3- Atividade enzimática e produtividade dos ensaios em erlemneyer sem chicanas...69 Tabela 4 – Efeitos das variáveis do planejamento experimental na atividade lipolítica e na produtividade erlenmeyers sem chicanas...72 Tabela 5 – Atividade enzimática e produtividade dos ensaios em erlemneyer com chicanas...73 Tabela
6
– Efeitos das variáveis do planejamento experimental na atividade lipolítica e na produtividade erlenmeyers com chicanas...75LISTA DE FIGURAS
CAPITULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Figura 1 – Estrutura de um biossurfactante...10
CAPÍTULO III – ARTIGOS
ARTIGO I – PRODUÇÃO DE BIOSSURFACTANTE A PARTIR DE DIFERENTES RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS
Figura 1 – Atividade emulsificante durante o processo fermentativo em erlenmeyers sem chicanas...45 Figura 2 – Tensão superficial durante o processo fermentativo em erlenmeyers sem chicanas...47 Figura 3 – Atividade emulsificante durante o processo fermentativo em erlenmeyers com chicanas...51 Figura 4 – Tensão superficial durante o processo fermentativo em erlenmeyers com chicanas...53
ARTIGO II – PRODUÇÃO DE LIPASE A PARTIR DE RESIDUOS DE PESCADO
POR FERMENTAÇÃO SUBMERSA DURANTE A PRODUÇÃO DE
BIOSSURFACTANTE
Figura 1 – Atividade enzimática dos experimentos com erlenmeyers sem chicanas...70 Figura 2 – Produtividade enzimática dos experimentos com erlenmeyers sem chicanas...71 Figura 3 - Atividade enzimática dos experimentos com erlenmeyers com chicanas...74 Figura 4 -Produtividade enzimática dos experimentos com erlenmeyers com chicanas ...74
Os biossurfactantes são compostos de origem microbiana que possuem capacidade de reduzir a tensão superficial. São moléculas anfipáticas que possuem uma porção hidrofílica e outra hidrofóbica, estas possuem inúmeras aplicações. Os biossurfactantes são utilizados em processos de biorremediação, devido a sua alta biodegradabilidade e baixa toxicidade. Outra característica importante dos surfactantes biológicos é que estes podem ser produzidos por fontes alternativas, como, por exemplo, resíduos agroindustriais. Este trabalho teve como objetivo produzir surfactante biológico a partir de resíduos agroindustriais e avaliar a produção de lipase durante o processo fermentativo. A produção do biossurfactante a partir do soro de queijo foi realizada por Bacillus subtilis e Corynebacterium aquaticum na concentração de 2%, utilizando um meio mineral mínimo e 5, 10 e 15% de soro de queijo, como fonte de carbono e nitrogênio. A fermentação foi realizada a 200rpm a 30 oC por 48 h.
Para os resíduos de corvina foram realizados dois planejamentos experimentais fatoriais 32, onde foram avaliadas a influência dos micro-organismos Bacillus subtilis e Corynebacterium aquaticum, na concentração de 2% e a concentração de pescado 0,83, 1,66 e 2,50%. Um dos planejamentos foi realizado em frascos erlenmeyer com chicanas e outro em frascos erlenmeyer sem chicanas. As condições de cultivo foram agitação de 200 rpm, 30 oC por 72 h. Durante o processo fermentativo foram avaliados: a tensão superficial, a atividade emulsificante e o pH, além de avaliar a co- produção de lipase durante a produção de biossurfactante. Os cultivos que utilizaram o soro de queijo como substrato não obtiveram valores de redução da tensão superficial satisfatório, pois depois de 48h de fermentação obtiveram uma redução de cerca de 2 mN.m-1 . Nos cultivos, utilizando os resíduos de pescado houve redução da tensão superficial alcançando valores próximos de 24 mN.m-1 para biorreatores com chicana e 27 mN.m-1 para sem chicanas. A atividade emulsificante em óleo de soja foi em média de 40% para ambos biorreatores. O melhor tratamento foi obtido no biorreator com chicanas, onde utilizou-se concentração de 0,83% de pescado e o micro-organismo Corynebacterium aquaticum, no qual obteve-se redução de 15,66 mN.m-1, obtendo valor final de tensão superficial de 23,74 mN.m-1. Os resultados encontrados de atividade lipolítica e produtividade máxima para os erlenmeyer sem chicanas foram de 15,91U.mL-1 e 0,22U.mL-1.h-1, respectivamente. Para os ensaios utilizando biorreatores com chicanas obteve-se cerca de 11,45U.mL-1 para atividade e 0,15U mL-1.h-1 para produtividade. Em ambos biorreatores o ensaio que apresentou melhores resultados o que utilizou 0,83% de resíduo de pescado e o micro-organismo Corynebacterium aquaticum. Por fim, a Corynebacterium aquaticum foi o micro-organismo que apresentou os melhores valores de atividade enzimática e consequentemente de produtividade e também de Tensão superficial.
Palavras-chaves: Atividade emulsificante; Atividade lipolítica; Resíduos de pescado;
Soro de queijo; Tensão superficial.
The biosurfactants are compounds of microbial origin that have capacity to reduce the surface tension. Amphipathic are molecules that have a portion hydrophilic and another hydrophobic, These have numerous applications. The biossurfactantes are used in bioremediation processes, due to its high biodegradability and low toxicity. Another important feature of surfactants Biologics is that these can be produced by alternative sources, such as example, agro-industrial waste. This work aimed to produce organic surfactant from agro-industrial residues and evaluate the production of lipase during the fermentation process. Production of biossurfactante from serum of milk was held by Bacillus subtilis and Corynebacterium aquaticum in concentration of 2%, using a medium minimum mineral and 5, 10 and 15% of whey, as a source of carbon.
Fermentation was carried out at 200rpm at 30ºC for 48 h. To the fish waste two experimental planning were carried out factorials 32, where they were evaluated the influence of microorganisms Bacillus subtilis and Corynebacterium aquaticum, at a concentration of 2%, and the concentration of fish 0.83, 1.66 and 2.50%. One of the plans was held in the erlenmeyer flask with baffles and another in erlenmeyer flask without baffles. Growing conditions were 200rpm shaking, 30ºC by 72h. During the fermentation process were assessed: surface tension, the activity emulsifier and pH, besides evaluating the co-production of lipase during the production of biossurfactante.
The crops that used as substrate whey not obtained values of surface tension reduction satisfactory, because after 48h of fermentation obtained a reduction of about 2 mN.m-1. On crops, using the waste of fish was reduced surface tension reaching values close to 24mN.m-1 for bioreactors with baffles and to 27mN.m-1 without baffles.
The emulsifying activity in soybean oil was on average 40% for both bioreactors. The best treatment was obtained in bioreactor with baffles, where it was used If concentration of 0.83% of fish and the microorganism Corynebacterium aquaticum, in which it was obtained reducing 15.66 mN.m-1, obtaining final value of surface tension 23,74mN.m-1. The results of lipolytic activity and maximum productivity to the erlenmeyer flask without chicanery were 15.91U.mL-1 and 0.22U.mL-1.h-1, respectively.
For the tests using bioreactors with baffles got up around 11.45U.mL-1 for activity and 0.15U.mL-1.h-1 to productivity. In both bioreactors the essay that presented the best results that used 0.83% of fish and the microorganism Corynebacterium aquaticum. By order, the Corynebacterium aquaticum was the microorganism that presented the best values of enzyme activity and productivity and consequently also of Surface tension.
Keywords: Emulsifying Activity; Fish waste; Lipolytic activity; Surface tension; Whey.
CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO GERAL
1 – INTRODUÇÃO
A reutilização dos resíduos provenientes das indústrias alimentícias apresenta grandes vantagens como: prevenção da poluição com redução do impacto ambiental;
diminuição do custo de produção; aproveitamento dos resíduos, bem como, tratamento e disposição dos mesmos. Estas vantagens são relevantes, tanto para indústrias de grande porte, como para as de pequeno porte. A tendência mundial é que as empresas tornem-se mais responsáveis em relação aos impactos gerados pela produção de resíduos que possam vir a prejudicar o meio ambiente.
Os biossurfactantes são tensoativos que podem ser produzidos por bactérias e fungos. Apresentam diversas aplicações industriais tais como: umectantes, surfactantes, agentes molhantes, detergentes, dispersantes e fungicida. Também podem ser utilizados no controle da poluição ambiental, como nos processos de biorremediação de solo, de água, entre outros. A aplicação dos biossurfactantes torna- se promissora devido à sua biodegradabilidade, baixa toxicidade e eficácia em melhorar a biodegradação e solubilização de compostos de baixa solubilidade (Mulligan, 2004).
Segundo Barros et al. (2007) e Pacwa-Płociniczak et al. (2011) o problema econômico da produção de biossurfactantes pode ser significativamente reduzido através do uso de fontes alternativas de nutrientes, facilmente disponíveis e de baixo custo.
O soro do queijo é pouco aproveitado no setor tecnológico alimentício, apesar do fato de que sua produção pode chegar até nove vezes à quantidade de matéria comercial produzida (queijo, iogurte, entre outros). Portanto, o soro tem contribuição significativa no efluente final da indústria de laticínios tanto em termos quantitativos, quanto qualitativos. Desse modo, quando não ocorre o aproveitamento do soro, há um grande desperdício nutricional e econômico, sendo que grandes volumes, ás vezes, são utilizados para a nutrição de suínos (podendo provocar desequilíbrios nutricionais aos animais e problemas digestivos em outras espécies), direcionados a sistemas de tratamento de efluentes com baixa eficiência e/ou altos custos, em alguns casos, descartados no meio ambiente sem tratamento algum (Maganha, 2006).
Os resíduos provenientes do processo de filetagem de pescado gerados em grandes quantidades pelas indústrias pesqueiras, geralmente não são descartados corretamente sendo descartados em alto mar ou descartados em locais não apropriados, gerando uma contaminação microbiológica alta e como isso afetando o
meio ambiente. A corvina é um das espécies de pescado de maior captura do litoral do Atlântico Sul, representando em torno de 24,02% do desembarque total de pescado no Estado do Rio Grande do Sul (Brasil, 2005). Sendo assim, há grande geração de resíduos deste pescado, este possui baixo rendimento durante o processo de filetagem produzindo grande montante de resíduos. Assim, foi percebida a necessidade de realização de pesquisas sobre o aproveitamento deste resíduo tanto por motivos econômicos quanto ambientais.
As lipases são definidas como carboxilesterases que hidrolisam acilgliceróis de cadeia longa (Ghaly et al., 2010). Uma das maiores aplicações indústriais das lipases tem sido como aditivos em detergentes (Hasan et al., 2006), pois facilitam os processos de limpeza, hidrolisando os lipídeos e favorecendo a solubilização destas biomoléculas em água (Pandey et al., 1999). A principal vantagem do uso de lipases nos detergentes em substituição aos polissulfatos está na biodegradabilidade e redução dos impactos ambientais (Hasan et al., 2006).
A biorremediação trata-se de uma tecnologia que vem sendo desenvolvida com o objetivo de explorar a diversidade genética e a versatilidade metabólica microbiana transformando contaminantes em produtos menos tóxicos, que podem ser integrados nos ciclos biogeoquímicos naturais (Ueta et al., 1999). Sendo assim, esta tecnologia pode ser classificada como "in-situ", quando envolve tratar o material contaminado no próprio local ou "ex-situ", quando consiste na remoção do material contaminado para tratamento em local externo ao de sua origem.
Com a finalidade de diminuir o impacto ambiental, é de grande importância encontrar formas mais viáveis economicamente de reaproveitar o soro de queijo e os resíduos de pescado gerados pelas indústrias de alimentos. Uma possível alternativa contemplada neste trabalho seria a produção de biossurfactantes, para posterior aplicação em tratamento de efluentes, biorremediação, remoção de metais, entre outros, além de avaliar a co-produção de lipase durante a produção de biossurfactante.
1.1-OBJETIVO
O objetivo desta pesquisa é produzir biossurfactantes a partir de soro de queijo e resíduos de corvina (Micropogonias furnieri).
1.1.1-Objetivos específicos
Produção de biossurfactantes a partir de subprodutos do leite e do pescado;
Avaliação da atividade emulsificante e tensão superficial dos biossurfactantes;
Verificar qual o substrato que produz os biossurfactantes com características mais apropriadas para aplicação no processo de biorremediação.
Avaliação da produção de lipase durante a produção de biossurfactantes com resíduos de pescado;
Secagem dos biossurfactantes;
1.3-JUSTIFICATIVA
Um número considerável de processos fermentativos industriais foi introduzido ou aperfeiçoado a partir do aproveitamento do potencial de matérias-primas renováveis para que fossem obtidos produtos químicos, combustíveis, alimentos e bebidas, bioinseticidas, biofertilizantes, fármacos e enzimas, entre outros. Dentro desse número de matérias-primas, podemos destacar os resíduos agrícolas e agroindustriais que desempenham um papel marcante, com uma gama de processos fermentativos sendo realizados com base em materiais como, por exemplo, caldo e melaço de cana-de-açúcar, farelos de soja, trigo, milho, soro de queijo, aveia e arroz, resíduos celulósicos e da indústria de papel (Barros, et al. 2002).
As modificações das condições fisiológicas e da composição do meio de cultivo são algumas das alternativas que vêm sendo estudadas para o aumento da produtividade dos biossurfactantes. Diante disso, grandes variedades de matérias- primas alternativas estão sendo atualmente testadas e estudadas a fim de tê-las como nutrientes para fermentação, ou seja, vários subprodutos e resíduos industriais de caráter agrícola vêm despertando interesse na sua utilização com fonte de nutrientes para processos fermentativos, principalmente para produção de biossurfactantes (Rodrigues et al. 2006). Dessa forma, a produção de biossurfactantes dispensa o uso de substratos de alto custo, podendo assim ser utilizados resíduos agroindustriais, o que economicamente viabilizam o processo, uma vez que o meio de cultivo representa aproximadamente 50% do custo final do produto (Makkar; Cameotra, 1999).
Um dos substratos de origem agroindustrial promissor a ser utilizado a fim de produzir biossurfactante é o soro de queijo. Trata-se de um subproduto gerado durante a produção de queijo, que pode causar problemas de poluição ambiental quando descartado. Seu potencial tecnológico tem sido negligenciando quando este é utilizado para a alimentação animal. O soro é composto por altos níveis de lactose, proteína, ácidos orgânicos e vitaminas. Sendo assim, torna-se adequado para utilização como substrato devido sua composição (Rodrigues et al. 2006). Outro resíduo agroindustrial promissor para a produção de biossurfactantes são os resíduos proveniente do processo de filetagem de pescado, pois estes resíduos apresentam alto níveis de proteínas e lipídeos, podendo assim ser substrato para a produção de surfactante biológico.
A produção de biossurfactante a partir de soro de queijo e resíduos de pescado tem o interesse de reduzir os impactos ambientais, pois, as principais contribuições
científicas e tecnológicas deste trabalho são desenvolver tecnologia para obter um melhor aproveitamento do soro de queijo e resíduo de pescado gerando produtos com maior valor agregado, já que os biossurfactantes produzidos poderão ser aplicados para biorremediar o ambiente, tratar efluentes oleosos, entre outros fins. Visto que o PPG-ECA da FURG, sempre que possível, deve elaborar projetos de pesquisas a fim de interligar Universidade e indústrias da região sul do estado, esta é mais uma forma de desenvolver e aproveitar os subprodutos gerados nestas indústrias, buscando desta forma otimizar e aproveitar o máximo os recurso disponíveis.
Por fim, desde o final dos anos 90 o programa de pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos (PPG-ECA) vinculado a Escola de Química e Alimentos da Universidade Federal do Rio Grande, tem desenvolvido pesquisas voltadas para utilização de subprodutos agroindustriais abundantes na região como substratos para produção de diversos biocompostos. Em 2002, o laboratório de Engenharia Bioquímica iniciou projetos de produção de biossurfactantes. Com a necessidade de buscar soluções para diminuir os impactos ambientais das indústrias da região, tornaram-se necessários estudos sobre a biorremediação com a utilização de surfactantes biológicos produzidos com substratos agroindustriais da região, e como exemplo, podemos citar os trabalhos realizados por Martins (2005), Camerini;
Chanin, (2005), Pinto et al. (2009), Zillio (2011), entre outros.
CAPITULO II – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2-REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1-Surfactantes
A palavra “surfactante” é uma derivação do termo ou contração da expressão em inglês denominada “surface active agent”, termo que significa, literalmente, agente de atividade superficial. A partir desta afirmação, pode-se dizer que surfactantes são compostos caracterizados pela capacidade de alterar as propriedades superficiais e interfaciais de um líquido (Jönsson et al, 1998; Waters, 1991).
A expressão “interface” remete ao limite entre duas fases imiscíveis. Já a expressão “superfície” indica que uma das fases é gasosa. Podemos destacar ainda que outra propriedade fundamental dos surfactantes é sua tendência de produzir ou formar agregados chamados de micelas que, geralmente, são produzidas em baixas concentrações de água. A concentração micelar crítica é a mínima concentração na qual se inicia a formação de micelas. Esta é uma das principais características dos surfactantes (Jönsson et al, 1998). Desse modo, essas propriedades tornam os surfactantes adequados para diversas aplicações industriais, sendo algumas destas:
detergência, emulsificação, lubrificação, capacidade espumante, capacidade molhante, solubilização e dispersão de fases (Banat, 2000).
Os surfactantes comerciais disponíveis são em grande parte sintetizados a partir da utilização de derivados do petróleo. Além disso, podemos destacar que, devido ao aumento da preocupação ambiental entre os consumidores e às novas legislações ambientais, contribuem para que os surfactantes naturais ou biológicos, denominados de biossurfactantes, se tornem alternativas viáveis aos surfactantes sintéticos existentes (Nitschke; Pastore, 2003; Nitschke; Pastore, 2002).
2.1.1-Biossurfactantes
Definem-se “biossurfactantes”, ou “surfactantes biológicos”, os compostos de origem microbiana que exibem atividade superficial, sendo formado pelos subprodutos de seus respectivos sistemas metabólicos (Cameotra; Makkar, 2004). A biodegradabilidade e a baixa toxicidade dos surfactantes biológicos são fatores que fazem com que estes apresentem vantagens em relação aos surfactantes sintéticos.
Dessa forma, tornam-se substitutos dos emulsificantes convencionais em alimentos e cosméticos, devido a uma demanda maior do mercado consumidor por produtos naturais, além de ser apropriado principalmente para aplicação na biodegradação de efluentes industriais. Desse modo, possui também caráter de contribuição para problemas ambientais (Lin, 1996; Cameotra; Makkar, 2004). Além dessas aplicações, os biossurfactantes podem ser utilizados também para: limpeza de reservatório de petróleo; recuperação de terciários do petróleo; produtos de higiene e cosméticos;
agricultura; alimentos entre outras (Tabela 1) (Banat et al, 2000).
Tabela 1- Principais aplicações comercias dos biossurfactante (Banat et al, 2000).
Funções Campos de aplicação
Emulsionantes e dispersantes Cosméticos, tintas, biorremediação, óleos, alimentos;
Solubilizantes Produtos farmacêuticos e de Higiene;
Agentes molhantes e penetrantes Produtos farmacêuticos, têxteis e tintas;
Detergentes Produtos de limpeza, agricultura;
Agentes espumantes Produtos de higiene, cosméticos e flotação de minérios;
Agentes espessantes Tintas e alimentos;
Sequestrantes de metais Mineração;
Formadores de vesículas Cosméticos e sistemas de liberação de drogas;
Fator de crescimento microbiano Tratamento de resíduos oleosos;
Demulsificantes Tratamento de resíduos, recuperação de petróleo;
Redutores de viscosidade Transporte em tubulações, oleodutos;
Dispersantes Misturas carvão-água, calcáreo-água;
Fungicida Controle biológico de fitopatógenos;
Agente de recuperação Recuperação terciária de petróleo;
Outro fator a ser considerado é que os surfactantes biológicos apresentam as mesmas características dos químicos, tais como emulsificação, capacidade espumante, capacidade molhante, detergência, dispersão e solubilização de fases (Desai; Banat, 1997). Os biossurfactantes apresentam uma estrutura comum que possui uma porção hidrofílica, podendo ser composta de aminoácidos ou peptídeos, mono, di ou polissacarídeos e uma porção hidrofóbica que pode ser composta de uma
cadeia hidrocarbônica de um ou mais ácidos graxos, saturados ou insaturados (Desai;
Banat, 1997). Na Figura 1 é mostrada uma estrutura de um biossurfactante.
Figura 1 – Estrutura de um biossurfactante (Nitschke; Pastore, 2002).
Segundo Georgiou et al. (1992), existe uma grande variedade de micro- organismos que possui capacidade de produzir biossurfactantes. Porém, o tipo, a quantidade e a qualidade dos biossurfactantes são influenciados pela natureza do substrato, concentração de íons no meio de cultura, além das condições de cultivo.
Em relação aos micro-organismos produtores de surfactantes biológicos, podemos dizer que estes se distinguem em diversos gêneros, sendo que, na sua maioria são produzidos por bactérias (Desai; Desai, 1993).
Micro-organismos produtores de surfactantes biológicos podem ser isolados de solos contaminados por hidrocarbonetos (Coelho et al., 2003; Jennings; Tanner, 2000). Micro-organismos isolados de materiais não contaminados também podem ser capazes de produzir moléculas com propriedades anfifílicas. Desta forma, é necessário um maior conhecimento da fisiologia, genética e bioquímica dos micro- organismos produtores de biossurfactantes (Fiechter, 1992).
Conforme Christofi e Ivshina, (2002), bactérias produtoras de surfactantes incluem: Pseudomonas aeruginosa (mono-di-ramnolipídeos), Corynebacterium, Nocardia e Rhodococcus (fosfolipídeos glicolipídeos, etc.) Bacillus subtilis (surfactina), Bacillus licheniformis (lipopeptídeos) e Arthrobacter paraffineus (trealose e lipideos sucrose). Fungos envolvidos na produção de surfactantes incluem as leveduras Torulopsis sp (soforolipídeos) e Candida sp (liposan e fofolipídeos).
As principais classes de biossurfactantes incluem, glicolipídios, lipopeptídios e lipoproteínas; fosfolipídios ácidos graxos; surfactantes poliméricos e surfactantes particulados (Desai; Desai, 1993).
Entre os biossurfactantes, os mais conhecidos são os lipoprotéicos. Isso se deve a suas atividades antibióticas, sendo melhor caracterizados aqueles produzidos por Bacillus sp., incluindo surfactina, iturina, fengicina, liquenina, micosubtilisina e bacilomincina (Maier, 2003).
Há inúmeros autores que relatam a produção de biossurfactante, entre estes se encontram Banat et al. (2000), Cameotra; Makkar, (1998), Camerini; Chanin, (2005), Coelho et al. (2003), Costa et al. (2006), Couto; Sanromán, (2006), entre outros.
2.1.2- Bacillus subtillis
A bactéria Bacillus subtillis trata-se de um bacilo gram-positivo de solo, não patogênico, não colonizador de tecidos, naturalmente transformável e formador de esporos (que possibilita a estocagem indefinidamente nesta forma). Considerada modelo de estudo de bactérias gram-positivas, o conhecimento sobre suas características genéticas e fisiológicas somente encontra paralelo com aquele disponível para gram-negativa Escherichia coli K12. Esta bactéria é utilizada há várias décadas para a produção de proteases secretadas empregadas na indústria de fabricação de detergentes e sabão em pó e para fins industriais ou laboratoriais (Harwood, 1992).
Outra aplicação do Bacillus subtillis bastante utilizada é na produção de biossurfactantes, o surfactante produzido por esta bactéria e denominado surfactina a qual possui diversas aplicações. A surfactina é conhecida por ter excepcional atividade superficial, reduzindo a tensão superficial da água (20ºC) de 72 para 27 mN.m-1. Do ponto de vista químico, propriedades como detergência, capacidade espumante, solubilização e dispersão de fases da surfactina geram possibilidades para inúmeras aplicações em diversos produtos alimentícios, tais como produtos de panificação, aromas, laticínios, além do uso em processo de biorremediação (Barros et al, 2007).
2.1.3- Corynebacterium aquaticum
A Corynebacterium aquaticum foi isolado e descrito pela primeira vez por Liefson em 1962. Moore; Norton (1995) reporta que cepas dessa espécie podem causar varias doenças em pessoas com o sistema imune debilitado como peritonites, endocardites e meningites em crianças. Em alimentos, já foram isolados de peixe e leite de búfala. Bactérias do gênero Corynebacterium são amplamente difundidas nos
solos e nas águas, além da pele e mucosas em humanos e animais. Existem poucos estudos sobre a produção de biossurfactante utilizado esta bactéria (Oliveira et al., 2005)
2.2-Soro de queijo
O soro de queijo é gerado no processo de produção de queijo, chegando a representar 80 a 90% do volume total de leite que entra no processo e contém cerca de 50% dos nutrientes disponíveis no leite. Este co-produto é composto por altos níveis de lactose (75% na matéria seca) e 12-14% de proteínas solúveis, além de possuir quantidades significativas de vitaminas e minerais (Joshi et al., 2008;
Maganha, 2006).
Mundialmente, o soro de queijo apresenta uma produção estimada em valores acima de 80 x 109 L/ano. No Brasil, a produção está estimada em torno de 450.000 toneladas/ano, o que significa que são produzidas por ano 4.050.000 toneladas de soro (Richards, 2002). Porém, os métodos utilizados para o aproveitamento do soro de queijo são baseados na tecnologia de membranas filtrantes, que permitem a separação dos compostos por peso molecular ou cargas químicas. Porém, este processo tem um alto custo, inviabilizando assim este tipo de operação para as indústrias de pequeno porte.
No caso de uma fábrica de laticínios com produção média de 10.000 L de soro por dia é gerado uma quantidade de resíduos equivalente ao que seria produzido por uma população de 5.000 habitantes. Por esse motivo, quando descartado como resíduo industrial (sem tratamento algum), o soro de queijo torna-se um grande problema ambiental, pois, além de causar contaminação, perde-se um alimento com grande valor nutricional (Smithers et al., 1996).
Devido à produção em larga escala de queijos, a disposição deste resíduo tornou-se um grande problema, uma vez que é descartado sem que sejam consideradas as consequências ambientais. Aos poucos, esse resíduo foi considerado um co-produto e, com isso, passou a ser utilizado para produção de lactose. Porém, o processo de recuperação do soro de queijo ainda constitui uma tecnologia de alto custo, levando assim as empresas de pequeno porte a descartá-lo como rejeito industrial ou destiná-lo para a alimentação animal (Maganha, 2006). Porém, segundo Joshi et al. (2008) apenas a metade do soro de queijo produzido anualmente pelas indústrias de lacticínios é reciclado em produtos úteis (tais como ingredientes
alimentares e alimentos para animais) o restante é despejado no meio ambiente, sendo assim considerado um poluente, devido a sua alta demanda biológica de oxigênio (DBO).
2.2.1-Corvina (Micropogonias furnieri)
A corvina constitui uma das espécies de maior captura do litoral do Atlântico Sul, representando em torno de 24,02% do desembarque total de pescado no Estado do Rio Grande do Sul (Brasil, 2005). No entanto, apesar da grande disponibilidade desta matéria-prima, esta espécie atinge no mercado menores valores em relação a outras espécies regionais.
De acordo com Elsdon e Gillanders (2002), a corvina pode atingir até 70 cm de comprimento. Porém, é permitida a captura de exemplares com no mínimo 25 cm (Brasil, 2003). Este tamanho mínimo representa boa parte da captura que é utilizada comercialmente. Além disso, esta apresenta ampla distribuição geográfica, do Atlântico do México até a Argentina (Elsdon e Gillanders, 2002).
A corvina representa a espécie de maior expressão no desembarque artesanal em Rio Grande-RS. Segundo Leal e Bemvenuti (2006), a corvina que desembarca em Rio Grande - RS é principalmente capturada no estuário da lagoa dos Patos durante todo o período do ano. No Estuário da Lagoa dos Patos, a corvina é pescada durante todo o ano, mais intensamente entre os meses de outubro a janeiro, com maior produção em novembro. No desembarque médio anual, registrado entre os anos de 1960-1979, foram capturadas 8037 toneladas, enquanto no período de 1980-1998 o volume de captura baixou para 6212 toneladas. Em 2006 o desembarque na cidade de Rio Grande foi de 8546 toneladas, o que representou 23,16% do total de pescado desembarcado.
Um dos problemas da industrialização da corvina é a geração de resíduos, pois o rendimento do processo de filetagem da corvina é baixo, sendo de cerca de 36% do volume total do pescado (Univali, 2002), havendo grande geração de resíduos que quase sempre não tem um destino correto. Os resíduos da indústria pesqueira apresentam uma composição rica em compostos orgânicos e inorgânicos, o que gera preocupação relativa aos potenciais impactos ambientais negativos decorrentes da disposição deste material diretamente no ambiente (Banco do Nordeste, 1999; Silva &
Camargo, 2002).
Outro problema são as águas residuárias geradas na industrialização de pescado contêm sólidos suspensos totais, restos de pescado e elevadas demandas química e bioquímica de oxigênio (Arruda et al., 2007; Banco do Nordeste, 1999), motivo pelo qual toda a água gerada no processo deve ser encaminhada para a estação de tratamento de efluentes e recolhida em um tanque de retenção para a separação da fase sólida, a qual pode ser aproveitada posteriormente, sobretudo para ração animal (Islam et al., 2004). Os resíduos não aproveitados devem ser dispostos adequadamente em aterros sanitários (Banco do Nordeste, 1999).
2.3-Processo fermentativo
A biotecnologia é uma ciência que possui como objetivo primordial a obtenção de produtos metabólicos úteis, sendo que isso ocorre através de processos biológicos, como por exemplo, os processos fermentativos. O termo “processo fermentativo” ou
“fermentação” é utilizado para caracterizar qualquer transformação intermediada por um micro-organismo através de uma sequência de reações bioquímicas (Barros et. al, 2002).
O processo fermentativo pode ser descrito por um somatório de etapas, no qual o meio de cultura é preparado a fim de fornecer ao micro-organismo responsável pelo processo os componentes ou nutrientes que este necessita. O meio fermentativo utilizado para o cultivo do micro-organismo é geralmente esterilizado com a finalidade de eliminar contaminantes indesejáveis, fator que leva à redução da interferência nos resultados. Outros fatores relevantes no processo de fermentação são: o controle da temperatura, pH, agitação, concentração de nutrientes, entre outros. É necessário ressaltar que deve haver controle desses fatores já mencionados de modo que forneça condições essenciais para o micro-organismo (Borzani et al., 1975).
Os processos fermentativos são geralmente categorizados: quanto à sua condução do processo, podendo ser descontínuos, semi-contínuos ou contínuos;
quanto ao modo de cultivo, que pode ocorrer em processos em estado sólido ou submerso; quanto ao suprimento de oxigênio, sendo assim classificado como processo aeróbio ou anaeróbio (Reguly, 2000).
2.3.1-Fermentação em estado sólido
A termologia “fermentação em estado sólido”, ou “fermentação semi-sólida”, ou
“fermentação em meio semi-sólido”, aplica-se a todo processo no qual se tem o crescimento de micro-organismos sobre substratos sólidos sem a presença de água livre. Portanto, a água presente nesse sistema se encontra ligada à fase sólida, constituindo uma fina camada na superfície das partículas. (Pandey et al., 2000;
Raimbault, 1998).
O processo fermentativo em estado sólido apresenta inúmeras características.
Entres estas temos: a fase sólida, que atua como fonte de carbono, nitrogênio e demais componentes, além de servir como suporte para o crescimento das células microbianas; o ar, necessário ao desenvolvimento microbiano, que deve atravessar os espaços vazios do meio em pressões relativamente baixas; o substrato, que não deve apresentar aglomeração das suas partículas individuais; o crescimento microbiano, que ocorre em condições mais próximas aos habitats naturais e, finalmente, o meio, que apresenta alta heterogeneidade e os substratos não estão completamente acessíveis ao micro-organismo (Pinto et. al, 2005).
2.3.2-Fermentação submersa
A fermentação submersa possui como característica principal a utilização de um meio fermentativo líquido com nutrientes solúveis. O processo de fermentação submersa pode ser realizado em biorreatores com agitação, fermentadores de bancada ou fermentadores em escala industrial. Porém, o processo de fermentação que utiliza os frascos agitados pode apresentar dificuldade em controlar certos paramentos, tomando como exemplo a variável aeração, que, em certos estudos é considerada uma variável determinante na produção de biossurfactantes (Alonso, 2001).
Este processo fermentativo apresenta facilidade de realização do cultivo em grande escala, já que garante a homogeneidade do meio e melhor controle dos parâmetros de processo, principalmente se monitorados por sensores adequados (Couto; Sanromán, 2006). Porém, no processo fermentativo submerso se tem a maior probabilidade de contaminação, devido a maior quantidade de água, quando
comparado à fermentação em estado sólido. Se o bioproduto produzido for extracelular será necessária uma etapa de concentração (Alonso, 2001).
A fermentação submersa é amplamente utilizada como método de processamento biológico para a produção de muitos compostos químicos, materiais e fármacos (Oostra et al., 2001).
2.4- Processos de Secagem
A secagem trata-se de uma operação unitária que pode ser definida como a remoção de líquido de um sólido por evaporação. Nas operações de secagem, o material entra em contato com o ar insaturado resultando na redução do conteúdo de umidade do material e umidificação do ar. Desse modo, durante o processo de secagem, acontecem dois processos simultâneos no material sendo estes: a transferência de calor do meio circundante, resultado na evaporação do líquido contido no material e ainda a transferência de massa na forma de líquido ou vapor do interior do material para a superfície, e da superfície para a corrente do fluído de secagem (Temple; Van Boxtel, 1999).
O processo de liofilização pode ser definido como uma operação de secagem do material por meio da sublimação da parte congelada a baixas temperaturas e sob vácuo. O desempenho deste processo é fortemente ligado à escolha adequada das condições operacionais e, portanto, há necessidade de uma extensiva análise dos efeitos no tempo de processamento e na qualidade do produto obtido. Essa tecnologia foi desenvolvida para superar as perdas de compostos responsáveis pelos aromas nos alimentos, os quais são muito suscetíveis às modalidades de processamento que empregam temperaturas elevadas, como a secagem convencional (Ibarz; Barbosa- Canovas, 1999).
Produtos liofilizados possuem alto valor agregado por reter grande parte de seus nutrientes originais, devido ao fato de o método de obtenção empregar baixas temperaturas em seu processamento. Entretanto, seu custo é expressivamente maior quando comparado aos produtos secos por outras métodos, necessitando-se de pesquisas que minimizem os custos operacionais (Vieira et al., 2012).
Um dos métodos de secagem utilizados pelas indústrias químicas para secagem de materiais particulados que necessitam de altas taxas de transferências de calor e massa e um produto final homogêneo é a tecnologia do leito de jorro. O leito de jorro é um método de contato entre o fluido e a partícula que tem encontrado muitas
aplicações na secagem de grãos e suspensões, granulação e recobrimento de partículas. Trata-se de um sistema bifásico (partícula com ar) ou pode-se ainda ser trifásico quando se acrescenta a pasta, pois o sistema passa a ser trifásico, pois possui partícula inerte, ar e pasta. O leito de jorro pode ser descrito como um equipamento que possui uma seção superior cilíndrica e uma inferior cônica com o vértice truncado. Um jato de gás escoa pelo vértice do cone e arrasta os sólidos para o topo do leito, por uma região denominada jorro. Portanto, na superfície livre do leito de jorro, devido ao aumento brusco da área da secção transversal disponível ao escoamento do gás, a força resistiva do gás que atua sobre as partículas reduz-se e a trajetória descritiva pelos sólidos assemelhando-se a uma fonte. As partículas deslocam-se para o espaço anular do leito e escoam progressivamente para o fundo do vaso (Finzer, 1989).
Inicialmente a secagem em leito de jorro era utilizada para materiais granulados, no recobrimento de partículas e na secagem de grãos, tendo evoluído consideravelmente, ocupando importante lugar no processamento de alimentos em substituição ao "spray dryer", sendo aplicada para secagem de polpa de frutas, pastas, entre outras finalidades (Rocha et al., 2008).
O leito de jorro é uma boa alternativa para secagem de substâncias com partículas inertes devido às suas conhecidas características de altas taxas de transferência de calor e massa, permitindo que se obtenha um produto com granulometria fina e uniforme, com tempos de contato curtos, o que contribui bastante para a qualidade do produto. Leitos de jorro têm sido utilizados em diversas aplicações como secagem, granulação, aquecimento, resfriamento e recobrimento de partículas (Rocha et al., 2008).
2.5-Geração de efluentes da indústria de pescado
Os efluentes gerados nas indústrias de pescado apresentam elevadas vazão e concentração de matéria orgânica biodegradável, principalmente na forma de proteínas e lipídios. Na caracterização desses efluentes, obtém-se variabilidade de composição, própria do modo de operação das indústrias, tipo de pescado processado e época do ano, entre outros fatores (Lucas, et al. 2000).
Diferentes efluentes são gerados ao longo das várias etapas de processamento do pescado, tais como recepção do pescado, condensação nas câmaras frigoríficas,
evisceração, salmoura, acondicionamento em latas, cozimento, adição de óleo, recravação e lavagem das latas, autoclavagem e lavagens para resfriamento. Além das águas de lavagens do pescado, têm-se também as lavagens de pisos e equipamentos, e ainda são incluídos nesses efluentes os esgotos sanitários dos funcionários. Tais operações geram grandes volumes de resíduos sólidos e líquidos. A maior parte dos resíduos sólidos é facilmente removida no próprio sistema produtivo ou no gradeamento e peneiramento das águas residuais. Desta forma, o potencial poluidor, no tocante à disposição, se restringe aos resíduos líquidos. Em muitas indústrias, esses efluentes são lançados nos cursos d’água adjacentes sem um tratamento adequado, contribuindo para a poluição do meio ambiente e produzindo impactos na biota e na qualidade das águas (Silva; Batista, 2003).
Atualmente, existe uma variedade de tecnologias que se aplicam ao tratamento desses efluentes. Os tratamentos físico-químicos, com adição de coagulantes químicos, permitem uma remoção parcial da matéria orgânica devido à precipitação de proteínas e gorduras. No entanto, o custo com produtos químicos é elevado, a gordura dissolvida ou emulsionada não é removida de forma eficiente e lodos, extremamente problemáticos para tratamento e descarte, são produzidos (Lucas et al., 2000). Os processos biológicos são empregados em grande parte dos casos, destacando-se os processos biológicos anaeróbios, que vêm sendo largamente utilizados no tratamento de efluentes da indústria de pescado em função de sua elevada carga orgânica biodegradável (Rollón, 1999).
2.6-Lipase
O uso industrial de enzimas possibilita o desenvolvimento de processos tecnológicos de maior eficiência e sem causar riscos ambientais (Hasan; Shah;
Hameed, 2006). São conhecidas mais de 4000 enzimas, porém são utilizadas comercialmente cerca de 200, nas quais a grande maioria é de origem microbiana.
Destas 200 enzimas industriais, cerca de 75% são hidrolases. Destes 75%, cerca de 90% são produzidas por micro-organismo através de processos fermentativos. Depois das proteases e carboidrases, as lipases constituem o terceiro maior grupo em vendas no mundo (Jaeger et al., 1997, Sharma et al.,2001).
As lipases são definidas como carboxilesterases que hidrolisam acilgliceróis de cadeia longa, ou seja, com cadeia acila constituída por mais de 10 átomos de carbono.
As enzimas que apresentam capacidade de hidrolisar apenas acilgliceróis de cadeia curta são denominadas genericamente como esterases (Ghaly et al., 2010).
A produção de lipases tem sido desenvolvida principalmente por fermentação submersa devido aos aspectos de engenharia dominados e desenvolvidos; está associada ao crescimento microbiano e consequentemente, às variações da composição e condições do cultivo (Sharma, et al., 2001).
As lipases se destacam das outras enzimas devido às suas múltiplas aplicações, sendo utilizadas nas indústrias de detergentes, medicamentos, alimentos (panificação, queijos, chás), têxteis, polpa e papel, curtumes, cosméticos, biodiesel, biossensores e também no tratamento de efluentes (Hasan et al., 2006).
As lipases e os biossurfactantes são produtos do metabolismo microbiano relacionados a metabolização de resíduos oleosos. No entanto, poucos estudos foram encontrados em que a produção de lipase e biossurfactante tenha sido relatada simultaneamente, alguns autores que relataram esta relação são Martins et al. (2008), Cerqueira (2007), Castiglioni (2006) e Carvalho (2012).
2.7-Biorremediação e suas aplicações
A Biorremediação tem como princípio a utilização de agentes biológicos, que geralmente são: micro-organismos autóctones (biorremediação intrínseca ou natural), agentes estimulantes como nutrientes, oxigênio e biossurfactantes (bioestimulação) e a inoculação de consórcios microbianos enriquecidos (bioaumento). Estes agentes possuem habilidades de modificar ou decompor determinados poluentes. Devido a isso, pode-se dizer que a biorremediação utiliza os agentes biológicos para degradar substâncias tóxicas em substâncias menos ou não tóxicas (Gaylarde, 2005).
As técnicas utilizadas no processo de biorremediação podem ser divididas em ex situ e in situ. A técnica na qual não há necessidade de remoção do substrato contaminado é a in situ. Desta forma, a biorremediação é executada no próprio local poluído. Na técnica ex situ, há necessidade de remover o material contaminado, efetuando deste modo a biorremediação em instalações apropriadas (Boopathy 2000, Ramsay et al. 2000).
Os métodos ou técnicas comumente utilizados para realização da biorremediação, tanto ex situ e in situ, são: bioaumentação, bioestimulação,
biorremediação intrínseca, sistema de landfarming, técnica de bioventing, entre outras (Tonini et al., 2010).
A técnica de bioaumentação consiste em adicionar no local contaminado culturas de micro-organismos que possuem a capacidade de degradar poluentes, de forma que o enlace adequado de micro-organismos estará presente em número suficiente e possua compatibilidade a fim de metabolizar os poluentes de forma mais eficaz. A bioaumentação é uma técnica que pode ser utilizada tanto in situ quanto ex situ, desde que não se tenha populações microbianas endógenas capazes de degradar o contaminante (Mariano et al. 2007, Yakubu 2007, Foght 2008).
A técnica de bioestimulação, assim, como a bioaumentação, pode ser realizada tanto in situ quanto ex situ. Porém, esta técnica somente é eficaz quando há população de micro-organismos degradadoras no ambiente a ser biorremediado (Yakubu, 2007). Este método é realizado com a estimulação da microbiota endógena, otimizando suas condições de crescimento através da adição de nutrientes orgânicos e inorgânicos, regulação de pH, temperatura e aeração (Mariano et al. 2007, Yakubu 2007, Foght, 2008).
A “biorremendiação intrínseca”, também conhecida como “atenuação natural”
ou “biorremediação passiva”, somente é realizada in situ. Na biorremendiação intrínseca, o contaminante permanece no local e a descontaminação ocorre através de processos físicos, químicos e biológicos naturais, como no caso de volatilização, diluição, sorção e biodegradação. Geralmente, essa biorremendiação acontece lentamente exigindo monitoramento do local por um longo período (Boopathy, 2000;
Fogh, 2008).
O sistema de landfarming pode ser realizado tanto in situ quanto ex situ, mas somente é utilizado para tratamento de solos contaminados (Boopathy, 2000). Nessa técnica, os micro-organismos do solo que se encontram na camada superficial são estimulados a degradar os poluentes transformando-os em substâncias inertes, como por exemplo, CO2 e água, por meio do revolvimento do solo e uso de aeração, além da adição de nutrientes e, caso seja necessário, pode-se utilizar a irrigação, a bioaumentação e os surfactantes (Jorgensen et al. 2000).
Outra técnica é a bioventing ou bioventilação que é normalmente utilizada para tratamento de solos contaminados e baseia-se na introdução de oxigênio no substrato para estimular a atividade dos micro-organismos aeróbios, podendo ser aplicada in ou ex situ (Boopathy, 2000).
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