Produção concomitante de lipases e biossurfactantes em fermentação em estado sólido para uso em biorremediação

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Kreling, Naiara Elisa
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade de Passo Fundo
Faculdade de Engenharia e Arquitetura – FEAR
Brasil
UPF
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.upf.br/handle/123456789/2690
Resumo: Biosurfactants and lipases are biocompounds that can be obtained through solid-state fermentation (FES) with the potential for environmental application, as in the use in bioremediation of oily contaminants in soils, such as biodiesel, which although is less harmful to the environment than diesel, can cause contamination of soil and water. Among the microorganisms used in FES, fungi are the most recurrent, with a data gap to the use of bacteria in FES. The aim was to simultaneously produce lipases and biosurfactants via FES from the filamentous fungus Aspergillus niger and the bacterium Bacillus methylotroficus and to evaluate the use of the fermented medium in the bioremediation of soil contaminated with 20% biodiesel. Studies were also carried out on the influence of the addition of biocompounds on the adsorption of the contaminant to the soil. Different agro-industrial residues were evaluated for the composition of the culture medium (sugar cane molasses, wheat bran, corn cob, soybean meal and soybean waste), and different nitrogen, moisture, and inducers percentages were evaluated. The optimization of biocompound production conditions for the Aspergillus niger fungus occurred with the use of 80% wheat bran, 20% corn cob, 0.5% sugarcane molasses, 60% nitrogen, and 5% of inducer (10.74 ± 0.54 Units of lipolytic activity and 6.67 ± 0.06 Emulsification Units). Over 90 days of bioremediation assay, the greatest biodegradation (74.40±1.76%) was verified when using the application of fermenting bran containing the produced biocompounds. For the bacterium Bacillus methylotrophicus, the culture medium composed of 80% wheat bran and 20% corn cob, 1% sugar cane molasses, 2% nitrogen source, 75% moisture, and 1% inducer presented the better concomitant production of biosurfactants and lipases (24.61% Surface Tension Reduction and 43.54 ± 1.20 Units of lipolytic activity in soil, respectively). In the bioremediation assay evaluated over 90 days, the greatest biodegradation of the contaminant was observed in 60 d of the experiment (72.08 ± 0.36%), when the fermenting bran containing the produced biocompounds was applied. The aim of simultaneous production of biocompounds via FES was achieved for both the filamentous fungus and the bacteria and it was concluded that the FES processes have the potential to contribute to the acceleration of the bioremediation processes of oily residues in soils, and may reduce the costs related to the use of biosurfactants and purified lipases.
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Studies were also carried out on the influence of the addition of biocompounds on the adsorption of the contaminant to the soil. Different agro-industrial residues were evaluated for the composition of the culture medium (sugar cane molasses, wheat bran, corn cob, soybean meal and soybean waste), and different nitrogen, moisture, and inducers percentages were evaluated. The optimization of biocompound production conditions for the Aspergillus niger fungus occurred with the use of 80% wheat bran, 20% corn cob, 0.5% sugarcane molasses, 60% nitrogen, and 5% of inducer (10.74 ± 0.54 Units of lipolytic activity and 6.67 ± 0.06 Emulsification Units). Over 90 days of bioremediation assay, the greatest biodegradation (74.40±1.76%) was verified when using the application of fermenting bran containing the produced biocompounds. For the bacterium Bacillus methylotrophicus, the culture medium composed of 80% wheat bran and 20% corn cob, 1% sugar cane molasses, 2% nitrogen source, 75% moisture, and 1% inducer presented the better concomitant production of biosurfactants and lipases (24.61% Surface Tension Reduction and 43.54 ± 1.20 Units of lipolytic activity in soil, respectively). In the bioremediation assay evaluated over 90 days, the greatest biodegradation of the contaminant was observed in 60 d of the experiment (72.08 ± 0.36%), when the fermenting bran containing the produced biocompounds was applied. The aim of simultaneous production of biocompounds via FES was achieved for both the filamentous fungus and the bacteria and it was concluded that the FES processes have the potential to contribute to the acceleration of the bioremediation processes of oily residues in soils, and may reduce the costs related to the use of biosurfactants and purified lipases.Os biossurfactantes e lipases são biocompostos que podem ser obtidos através de fermentação em estado sólido (FES) com potencial aplicação ambiental, como no uso em biorremediação de contaminantes oleosos em solos, tais como o biodiesel, o qual embora seja menos nocivo ao ambiente que o diesel, pode ocasionar a contaminação de solos e águas. Dentre os microrganismos utilizados em FES, os fungos são os mais recorrentes, havendo uma lacuna de dados em relação ao uso de bactérias em FES. Objetivou-se produzir simultaneamente lipases e biossurfactantes via FES a partir do fungo filamentoso Aspergillus niger e da bactéria Bacillus methylotroficus e avaliar o uso do meio fermentado na biorremediação de solo contaminado com 20% de biodiesel. Também foram realizados estudos da influência da adição dos biocompostos sobre a adsorção do contaminante ao solo. Diferentes resíduos agroindustriais foram avaliados para composição do meio de cultivo (melaço de cana de açúcar, farelo de trigo, sabugo de milho, casca e farelo de soja), e diferentes percetuais de nitrogênio, umidade e indutores foram avaliados. A otimização das condições de produção de biocompostos para o fungo Aspergillus niger ocorreu com a utilização de 80% de farelo de trigo, 20% de sabugo de milho, 0,5% de melaço de cana de açúcar, 60% de nitrogênio e 5% de indutor (10,74 ± 0,54 Unidades de atividade lipolítica e 6,67 ± 0,06 Unidades de Emulsificação). Ao longo de 90 dias de ensaio de biorremediação, a maior biodegradação (74,40±1,76%) foi verificada quando utilizada a aplicação do farelo fermentando contendo os biocompostos produzidos. Para a bactéria Bacillus methylotrophicus o meio de cultivo composto por 80% de farelo de trigo e 20% de sabugo de milho, 1% de melaço de cana de açúcar, 2% de fonte de nitrogênio, 75% umidade e 1% indutor apresentou a melhor produção concomitante de biossurfactantes e lipases (24,61% de Redução de Tensão Superficial e 43,54 ± 1,20 U, respectivamente). No ensaio de biorremediação avaliado ao longo de 90 dias, a maior biodegradação do contaminante foi observada em 60 d de experimento (72,08 ± 0,36%), quando aplicado o farelo fermentando contendo os biocompostos produzidos. Atingiu-se o objetivo de produção simultânea dos biocompostos via FES tanto para o fungo filamentoso quanto para a bactéria e concluiu-se que os processos de FES possuem potencial de contribuir com a aceleração dos processos de biorremediação de resíduos oleosos em solos, podendo reduzir os custos relacionados ao uso de biossurfactantes e lipases purificados.Universidade de Passo FundoFaculdade de Engenharia e Arquitetura – FEARBrasilUPFPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil e AmbientalColla, Luciane Mariahttp://lattes.cnpq.br/4804304036455640http://lattes.cnpq.br/2522985431702727Thomé, AntônioKreling, Naiara Elisa2025-05-07T14:28:56Z2021-04-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfapplication/pdfKRELING, Naiara Elisa. Produção concomitante de lipases e biossurfactantes em fermentação em estado sólido para uso em biorremediação. 2021. 141 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil e Ambiental) - Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS, 2021.https://repositorio.upf.br/handle/123456789/2690porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UPFinstname:Universidade de Passo Fundo (UPF)instacron:UPF2025-05-07T14:39:18Zoai:repositorio.upf.br:123456789/2690Repositório InstitucionalPRIhttp://repositorio.upf.br/oai/requestjucelei@upf.br||biblio@upf.bropendoar:16102025-05-07T14:39:18Repositório Institucional da UPF - Universidade de Passo Fundo (UPF)false
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