CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA DE Saccharomyces cerevisiae PELA METODOLOGIA DE BOEHM PARA QUANTIFICAÇÃO DE GRUPOS ÁCIDOS E BÁSICOS

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Analítica

Autores

Nascimento, J.M. (EQ/UFRJ) ; Oliveira, J.D. (UEMASUL) ; Rizzo, A.C.L. (CETEM/MCTI) ; Leite, S.G.F. (EQ/UFRJ)

Resumo

Na literatura vários trabalhos enfatizam o potencial de biossorção da levedura Saccharomyces cerevisiae para diversos metais. Diante disso, torna-se fundamental a avaliação da presença de grupos funcionais na superfície desta biomassa, pois a presença destes grupos interfere diretamente no processo de biossorção. Uma metodologia amplamente utilizada para quantificação de grupos básicos e ácidos consiste a metodologia de Boehm. Neste trabalho foi utilizado a biomassa comercial de S. cerevisiae oriunda da Perlage® BB com o objetivo de caracterizar a biomassa segundo a metodologia de Boehm. Os resultados evidenciaram que a superfície da biomassa apresenta caráter ácido, sendo detectado 0,60 mEq g^-1 de grupos ácidos e 0,44 mEq g^-1 de grupos básicos.

Palavras chaves

Biossorção; Grupos ácidos e básicos; Metodologia de Boehm

Introdução

Os microrganismos apresentam componentes da parede celular que oferecem ótimas propriedades de ligação a metais. A evolução das biomassas microbianas garantiu inúmeras medidas como resposta ao estresse de metais potencialmente tóxicos por meio de processos como o transporte mediante a membrana celular, biossorção pelas paredes celulares, aprisionamento em cápsulas extracelulares, bem como a precipitação e transformação de metais (MUÑOZ, et al. 2012). A biossorção é um mecanismo que pode ocorrer tanto em organismos vivos, mortos ou em alguns de seus componentes, e tem sido relatado como uma propícia biotecnologia de remoção de poluentes. Os microrganismos são capazes de decomporem uma ampla gama de substâncias orgânicas além de afetarem a mobilidade e especiação de metais. Pelo fato de todo material biológico possuir afinidade por metais e outros poluentes, a quantidade de biomassas com propriedades biossorventes é enorme (GADD, 2009). Diante disso, torna-se essencial a realização de estudos que quantifiquem a presença de grupos ácidos e básicos presentes na superfície de biossorventes.

Material e métodos

A determinação de grupos básicos na superfície da biomassa de levedura S. cerevisiae Perlage® BB foi realizada segundo a metodologia de Boehm (1994) onde aproximadamente 0,5 g da biomassa foram transferidas para um erlenmeyer de 500 mL. Foram acrescentados 50 mL de solução de HCl 0,1 mol L^-1. O erlenmeyer foi fechado com filme plástico e submetido à agitação em temperatura de ± 30ºC durante 24 horas. Decorrido o tempo de agitação a mistura foi centrifugada e retirou-se uma alíquota de 10 mL do centrifugado para se titular com solução padrão de NaOH utilizando fenolftaleína como indicador. Para obter-se a quantidade de grupo por grama de biomassa, dividiu-se o valor obtido pela massa do biossorvente(levedura). 〖mEq〗grupos =Vt×Nb((Vb-Vam)/Val) (1) Sendo: Vb e Vam = Volumes das soluções padrões de NaOH gasto nas titulações do branco e das amostras, respectivamente, (mL); Vt = Volume da solução de HCl usada na experiência, (mL); Val = Volume da alíquota do filtrado tomado para titulação; Nb = Concentração da solução de NaOH em, (Eq L^-1); A determinação de grupos ácidos na superfície da biomassa foi realizada segundo a metodologia de Boehm (1994) onde três amostras de 0,5 g de biomassa foram pesadas e transferidas para erlenmeyer de 500 mL contendo 50 mL, das soluções de hidróxido de sódio, bicarbonato de sódio e carbonato de sódio respectivamente tendo aproximadamente 0,1 mol L^-1. Os elernmeyers foram fechados com filme plástico e submetidos à agitação na temperatura de ± 30ºC durante 24 horas. Decorrido o tempo de agitação a mistura foi centrifugada e retiradas alíquotas de 10 mL. A alíquota de 10 mL de NaOH foi acrescida de 15 mL de HCl a 0,1 mol L^-1 sendo titulada com solução padrão de NaOH e fenolftaleína como indicador. No caso da titulação do carbonato e bicarbonato de sódio, a alíquota de 10 mL foi acrescida de 15 e 20 mL respectivamente de solução padrão de HCl, sendo posteriormente fervidas e resfriadas. Segundo Guimarães (2006) as quantidades de grupos ácidos sendo estes carboxílicos, lactônicos e fenólicos podem ser calculados da seguinte forma: os grupos carboxílicos são calculados a partir da experiência com bicarbonato de sódio, Equação (2), os grupos lactônicos são encontrados a partir da diferença entre a quantidade de grupos do carbonato de sódio com a experiência determinada com bicarbonato de sódio, Equação (3) e os grupos fenólicos são determinados a partir da experiência entre hidróxido de sódio com a experiência referente a carbonato de sódio,Equação (4). GC = V bicarbonato de sódio (2) GL = V carbonato de sódio – V bicarbonato de sódio (3) GF = V hidróxido de sódio – V carbonato de sódio (4) Onde: GC: Grupos carboxílicos; GL : Grupos lactônicos; GF: Grupos fenólicos; V: Volume gasto na titulação;

Resultado e discussão

A determinação da quantidade de grupos básicos presentes na superfície da biomassa é uma análise essencial, pois com o conhecimento das quantidades destes grupos é possível inferir os mecanismos de biossorção envolvidos. Na Tabela 1 está representado a quantidade de grupos básicos e ácidos presentes na superfície da biomassa da levedura comercial Saccharomyces cerevisiae Perlage®BB, sendo encontrado a quantidade de 0,44 mEq g^-1 para os grupos básicos. Os valores encontrados evidenciam que a biomassa apresenta grupos ácidos e básicos, sendo sua presença fundamental para o processo biossortivo de metais potencialmente tóxicos.Guimarães (2006) estudou a oxidação de carvões ativados do endocarpo de coco da baía com soluções de HNO3. Os seus resultados evidenciaram que a superfície do carvão E1 que representava o carvão ativado de endocarpo de coco da baía tratado com uma solução de HNO3 a 0,1 mol L^-1, apresentou 0,36 mEq g^-1 de grupos básicos. Nascimento, et al. (2014) avaliaram a biomassa de casca de pequi (Caryocar brasiliense Camb) in natura e modificada com ácido cítrico na biossorção de íons Cd (II) e Pb (II). Na quantificação de grupos básicos a biomassa modificada apresentou maior quantidade de grupos sendo estes 218,50 mEq g^-1, enquanto que a biomassa in natura deteve 22, 17 mEq g^-1. Ficou então evidenciado que a modificação com ácido cítrico aumentou a quantidade de grupos básicos presentes na superfície da biomassa. Os resultados apontam (Tabela 1) que a superfície da biomassa possui maior quantidade de grupos ácidos (0,60 mEq g^-1) no total, contra 0,44 mEq g^-1 de grupos básicos. Os grupos lactônicos não foram detectados pela metodologia utilizada, apenas grupos fenólicos e ácidos carboxílicos. Os grupos fenólicos foram encontrados em maior proporção 0,5 mEq g^-1 mas apenas 0,1 mEq g^-1 de grupos carboxílicos. A análise da Tabela 1 evidencia que a biomassa apresenta em sua composição quantidade considerável de grupos básicos e ácidos que serão essenciais no processo biossortivo. Guimarães (2006) estudou a oxidação de carvões ativados de endocarpo de coco da baía com soluções de HNO3 e constatou que um dos seus carvões analisados denominado como carvão E que correspondia ao carvão ativado do endocarpo de coco da baía ativado fisicamente com vapor d’água, apresenta em sua superfície grupos básicos e apenas um tipo de grupo ácido sendo este o fenólico em pequena quantidade, aproximadamente 0,04 mEq g^-1.

Conclusões

A quantificação de grupos segundo a metodologia de Boehm evidenciou que a biomassa de levedura Saccharomyces cerevisiae possui grupos ácidos (0,6 mEq g-1) e grupos básicos (0,44 mEq g-1) em sua superfície demonstrando, portanto, que esta biomassa possui potencial biossorvente de metais, como confirmado pela literatura.

Agradecimentos

A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES.

Referências

BOEHM, H. P. Some aspects of the surface chemistry of carbon blacks and other carbons. Carbon, v. 32, n. 5, p. 759-769, 1994.

GADD, G. M. Biosorption: Critical review of scientific rationale, environmental importance and significance for pollution treatment. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, v. 84, p. 13-28, 2009.

GUIMARÃES, I. S. Oxidação de carvões ativados de endocarpo de coco da baía com soluções de HNO3 e uma investigação sobre o método de Boehm. 2006. 81 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2006.

MUÑOZ, A. J. et al. Heavy metal tolerance of microorganisms isolated from wastewaters: Identification and evaluation of its potential for biosorption. ChemicalEngineeringJournal, v. 210, p. 325-332, 2012.

NASCIMENTO, J. M. et al. Biossorção dos íons Cd2+ e Pb2+ utilizando a biomassa casca de pequi (Caryocar brasiliense Camb) modificada com ácido cítrico. Revista de Ciências Ambientais, v. 8, p. 57-69. 2014.