Produção de biossurfactante fúngico utilizando resíduos como fonte de carbono

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Duvoisin Junior, S. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS) ; Pereira, D.D.F. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS) ; Albuquerque, P.M. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS)

Resumo

Os biossurfactantes são moléculas anfifílicas e apresentam a capacidade de emulsionar e reduzir a tensão superficial de líquidos, com inúmeras aplicações industriais. Por ainda possuírem um processo produtivo de custo elevado em relação aos surfactantes comerciais, sua produção é limitada. Neste trabalho foi investigada a produção de biossurfactantes pelo fungo Aspergillus sp. cultivado em resíduos da indústria de óleos lubrificantes e em óleo de fritura. Após cultivo do fungo em meio líquido, avaliou-se o índice de emulsificação (E24) na presença de querosene e a tensão superficial (TS) em tensiômetro de anel. O óleo de fritura se mostrou o resíduo mais adequado para a produção de moléculas tensoativas pelo fungo, com 37,5% de redução da TS e E24 de 20,6% após 30 dias de cultivo.

Palavras chaves

Moléculas tensoativas; Bioprocessos; Tensão superficial

Introdução

Biossurfactantes são moléculas anfifílicas, produzidas por bactérias e fungos e têm como característica a capacidade de emulsionar e de diminuir a tensão superficial de líquidos (NITSCHKE; PASTORE, 2002). Os biossurfactantes possuem diversas aplicações, como na área ambiental (biorremediação) na produção de alimentos, cosméticos, indústrias da saúde, de limpeza, de produtos químicos, entre outras (SAHARAN; SAHU; SHARMA, 2011; BEZZA; CHIRWA, 2016). Os fungos podem produzir uma ampla variedade de metabólitos secundários durante a fase estacionária de crescimento, inclusive moléculas tensoativas, que podem apresentar propriedades emulsificantes (RON, ROSSENBERG, 2002; QAZI et al., 2014; GAUTAM et al., 2014; SANCHES, 2016). A produção de biossurfactantes pode ser induzida por diversos substratos, tais como açúcares, óleos, hidrocarbonetos e diferentes resíduos (PIRÔLLO, 2006; SANTOS, 2013; SANCHES, 2016). Os biossurfactantes são incapazes de competir economicamente com os surfactantes sintetizados quimicamente, devido ao seu alto custo de produção (SANTOS, 2013), o que está diretamente relacionado às técnicas ineficientes de recuperação do produto e à utilização de substratos caros para o cultivo do micro-organismo (DECESARO et al., 2013). A escolha de uma matéria-prima de menor custo é importante para a viabilidade econômica do processo porque ela corresponde a até 50% do custo do produto final (LUNA et al., 2015). Considerando a necessidade do uso de fontes de baixo custo como substratos para a produção de biossurfactantes, o objetivo do presente trabalho foi verificar a possibilidade de utilizar resíduos de uma indústria de óleos lubrificantes e óleo de fritura como fontes de carbono para a produção de biossurfactante fúngico.

Material e métodos

O fungo Aspergillus sp., isolado da Região Amazônica foi reativado e cultivado em meio de cultura Sabouraud Dextrose Ágar (SB) a 28°C por cerca de 5 a 7 dias. Após o crescimento do fungo, dois fragmentos (6 x 6 mm) do meio SB contendo micélios fúngicos foram inoculados no meio de cultura líquido. Os resíduos de óleo lubrificante foram doados pela empresa Eternal Indústria, Comércio, Serviços e Tratamento de Resíduos da Amazônia Ltda., localizada no Distrito Industrial de Manaus-AM. Foram testados o óleo lubrificante contaminado (OLUC), o óleo misturado com água (OMA) e a borra de óleo (BOL). O óleo de fritura (OF) foi adquirido em restaurantes da cidade de Manaus. Foi realizado ainda um experimento com óleo de soja (OS) adquirido comercialmente, para fins de comparação. O meio de cultura líquido utilizado para a produção de biossurfactante foi composto por MgSO4 (0,5 g/L), Na2HPO4 (3,0 g/L), KH2PO4 (1,0 g/L), extrato de levedura (1,3 g/L) e fonte de carbono (0,5 g/L), conforme descrito por Jacobucci (2000). O fungo foi cultivado em incubadora tipo shaker a 28°C e 170 rpm, durante 30 dias. Alíquotas foram retiradas periodicamente e filtradas para a determinação do índice de emulsificação e da tensão superficial. Para determinar o índice de emulsificação (E24), uma mistura de 6 mL de querosene e 4 mL do meio líquido filtrado foi agitada em vortex durante 2 min. Após 24 h, o E24 foi calculado, dividindo-se a medida da altura da camada de emulsão pela altura total da mistura, vezes 100 (PORNSUNTHORNTAWEE et al., 2008). Os ensaios foram realizados em triplicata. A tensão superficial (TS) foi medida utilizando-se um tensiômetro de anel (Krüss), através do método de Du Nouy, à temperatura ambiente (22 a 25°C). As medidas foram realizadas em triplicata.

Resultado e discussão

Após o cultivo do fungo nas diferentes fontes de carbono, foi verificado o E24 de 20,6% para o meio contendo OF (Tabela 1), confirmando a produção de biossurfactantes pelo fungo quando cultivado nesse resíduo. Para os meios contendo os resíduos de óleo lubrificante não foi observada a formação de emulsão. Gautam et al. (2014) utilizaram diferentes resíduos como substrato na produção de biossurfactante pelo fungo Penicillium chrysogenum. Os autores verificaram um E24 de 40% quando OF e farelo de trigo foram utilizados como substrato, o dobro do valor encontrado no presente estudo. Por outro lado, quando o fungo amazônico foi cultivado em OS, o E24 foi de 62,4%, valor promissor. A temsão superficial do meio líquido, medida no início do cultivo era 61,60 mN/m. Após 30 dias, verificou-se a queda da TS em todos os meios (Tabela 1). Quando o fungo foi cultivado em OLUC, observou-se 24,2% de redução na TS. Quando se utilizou o OMA, a TS reduziu em 26,6%, e na presença de BOL em 19%. Na presença de OS, a TS foi reduzida em 32,6%. A maior redução na TS (37,5%) foi observada quando o fungo foi cultivado em OF. Segundo Haba et al. (2000), os micro-organismos ditos bons produtores de biossurfactantes são capazes de reduzir a TS a 40 mN/m ou menos. Verifica-se que o Aspergillus sp. utilizado no presente trabalho conseguiu reduzir a TS abaixo deste valor, indicando o potencial desse isolado em produzir moléculas tensoativas quando cultivado em resíduo de fritura. Considerando que a característica de ser um bom emulsificante é atribuída aos biossurfactantes de alto peso molecular (RON; ROSENBERG, 2002), o fungo amazônico pode ser considerado produtor de biossurfactantes de baixo peso molecular quando cultivado em OF, já que apresentou baixo E24 e produziu significativa redução na TS.

Tensão superficial e índice de emulsificação (E24) do meio após 30 dias de crescimento do fungo Aspergillus sp. em diferentes fontes de carbono.

Conclusões

O Aspergillus sp. isolado da Região Amazônica foi capaz de produzir biossurfactantes na presença de resíduos de óleos lubrificantes e de óleo de fritura, bem como na presença de óleo de soja. Dentre os resíduos avaliados, o óleo de fritura apresentou-se como a fonte de carbono mais adequada para a produção de moléculas tensoativas. A otimização das condições de cultivo fúngico se faz necessária a fim de se obter um aumento das propriedades emulsificantes.

Agradecimentos

À CAPES pelo apoio financeiro (Programa Pró-Amazônia, Projeto N. 052), à FAPEAM pela bolsa de iniciação científica e à Central de Análises Químicas da UEA pela infrae

Referências

BEZZA, F. A.; CHIRWA, E. M. N. Pyrene biodegradation enhancement potential of lipopeptide biosurfactant produced by Paenibacillus dendritiformis CN5 strain. Journal of Hazardous Materials, v. 321, p. 218-227, 2016.

DECESARO, A.; RIGON, M. R.; THOMÉ, A.; COLLA, L. M. Produção de biossurfactantes por microrganismos isolados de solo contaminado com óleo diesel. Química Nova, v. 36, n. 7, p. 947-954, 2013.

GAUTAM, G.; MISHRA, V.; VERMA, P.; PANDEY, A. K.; NEGI, S. A cost effective strategy for production of biosurfactant from locally isolated Penicillium chrysogenum SNP5 and its applications. Journal of Bioprocessing & Biotechniques, v. 4, n. 6, p. 1-7, 2014.

HABA, E.; ESPUNY, M. J.; BUSQUETS, M.; MANRESA, A. Screening and production of rhamnolipids by Pseudomonas aeruginosa from waste frying oils. Journal of Applied Microbiology, v. 88, p. 379-387, 2000.

JACOBUCCI, D. F. C. Estudo da influência de biossurfactantes na biorremediação de efluentes oleosos. Dissertação (Mestrado em Ciência de Alimentos). Departamento de Ciências Biológicas. Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2000.

LUNA, J. M.; RUFINO, R. D.; JARA, A. M. A. T.; BRASILEIRO, P. P. F.; SARUBBO, L. A. Environmental applications of the biosurfactant produced by Candida sphaerica cultivated in low-cost substrates. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 480, p.413-418, 2015.

NITSCHKE, M.; PASTORE, G. M. Biossurfactantes: propriedades e aplicações. Química Nova, v. 25, n. 5, p. 772-776, 2002.

PIRÔLLO, M. P. S. Estudo da produção de biossurfactantes utilizando hidrocarbonetos. Dissertação. (Pós-Graduação em Microbiologia Aplicada). Universidade Estadual Paulista, 2006.

PORNSUNTHORNTAWEE, O., WONGPANIT, P., CHAVADEJ, S., ABE, M., RUJIRAVANIT, R. Structural and physicochemical characterization of crude biosurfactant produced by Pseudomonas aeruginosa isolated from petroleum contaminated soil. Bioresource Technol., v. 99, p. 1589-1595, 2008.

QAZI, M. A.; KANWAL, T.; JADOON, M.; AHMED, S. Isolation and characterization of a biosurfactant-producing Fusarium sp. BS-8 from oil contaminated soil. Biotechnology Program, v. 30, n. 5, p. 1065-1075, 2014.

RON, E. Z.; ROSENBERG, E. Biosurfactants and oil bioremediation. Current Opinion in Biotechnology, v. 13, p. 249-252, 2002.

SAHARAN, B. S.; SAHU, R. K.; SHARMA, D. A review on biosurfactants: fermentation, current developments and perspectives. Genetic Engineering and Biotechnology Journal, v. 2011: GEBJ-29, 2011.

SANCHES, M. A. Utilização de resíduos vegetais para a produção de biossurfactantes por fungos isolados de amostras de solo da Região Amazônica. Dissertação (Mestrado em Ciências Farmacêuticas). Universidade Federal do Amazonas, 2016.

SANTOS, D. K. F. Utilização de gordura animal e resíduo agroindustrial como substratos de baixo custo para a produção de biossurfactante com potencial de aplicação na área ambiental. Dissertação. (Pós-Graduação em Desenvolvimento em Processos Ambientais). Universidade Católica de Pernambuco, 2013.