Degradação biológica do herbicida N-(fosfonometil)glicina empregando microesperas macroporosas de polifenoloxidase-alginato
ISBN 978-85-85905-23-1
Área
Iniciação Científica
Autores
Silva, J.P.D. (UEMASUL) ; Orlanda, J.F.F. (UEMASUL)
Resumo
Devido ao crescimento da população mundial nas últimas décadas e sua rápida industrialização, tem-se observado um aumento dos níveis de poluição ambiental por agroquímicos, em especial o glifosato. Assim, é interessante buscar tecnologias alternativas que sejam econômica e tecnicamente mais viáveis do que as técnicas convencionais. Com isso, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o potencial de aplicação de microesferas contendo polifenoloxidase extraídas do fruto maduro de buriti (Mauritia flexuosa Linnaeus f.) e alginato de sódio, na degradação enzimática de glifosato em meio aquoso. Os resultados mostraram que nas condições experimentais testadas cerca de 100.0% da concentração inicial de glifosato foi degradada, em 24 horas de reação enzimática.
Palavras chaves
polifenoloxidase-alginato; glifosato; degradação enzimática
Introdução
Devido ao crescimento da população mundial nas últimas décadas e a rápida industrialização, tem-se observado aumento dos níveis de contaminação com resíduos de agroquímicos no meio ambiente. Um dos agroquímicos mais utilizados na agricultura é o glifosato (N-(fosfonometil)glicina), classificado como herbicida sistêmico de amplo espectro, elevada toxicidade e biocumulação. No meio ambiente, a degradação do glifosato é dependente da temperatura, umidade, pH do solo e biomassa microbiana disponível, com possibilidade de movimentação no perfil do solo para camadas mais profundas, até atingir o lençol freático. As principais técnicas convencionais para descontaminação de áreas contaminadas com agrotóxicos são: processos de adsorção, precipitação, degradação química, eletroquímica, fotoquímica e biodegradação, que não apresentam eficiência ao tratar grandes volumes de contaminantes (BRITO et al., 2007). A utilização de enzimas encontram-se em acelerado esforço de investigação, como alternativa aos processos convencionais de tratamento. As vantagens do tratamento enzimático quando comparadas a tratamentos convencionais incluem: aplicação em materiais recalcitrantes, concentrações altas dos contaminantes, atuação num amplo espectro de pH, temperatura e fácil processo de controle das variáveis (DURÁN & ESPOSITO, 2000). Além de atuar em compostos específicos com capacidade de remoção por precipitação ou transformação, em outros produtos inócuos mais receptivo ao tratamento, ou auxiliar na bioconversão em produtos de maior valor agregado. Com isso, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a aplicação da enzima polifenoloxidase extraídas do fruto de buriti (Mauritia flexuosa) e imobilizada em macroesfera de alginato na degradação do herbicida glifosato em meio aquoso.
Material e métodos
As amostras de frutos maduros de buriti (Mauritia flexuosa) foram coletadas em sítios situados próximos a cidade de Imperatriz – Maranhão. A polpa e as cascas foram homogeneizadas e armazenadas em frascos de vidro envolvidos com papel-alumínio e mantidas à temperatura de 5 °C. A extração da polifenoloxidase foi obtida a partir de uma massa de 25 g da amostra e homogeneizado em liquidificador com 100 mL de tampão fosfato 0,1 mol L-1 (pH 5,0). Em seguida, esse material foi filtrado e centrifugado (3500 rpm) a 4 °C durante 5 minutos e o sobrenadante (fonte enzimática) foi armazenada em refrigerador a 4 °C até o momento das análises. A atividade da polifenoloxidase foi determinada utilizando catecol como substrato, como descrito por Khan e Robinson (1994), com modificações. Os ensaios de imobilização foram realizados utilizando alíquotas de 30 mL de uma suspensão de enzima polifenoloxidase com U/mL conhecida, 0.5 g alginato de sódio e 50 mL de água destilada, com agitação constante. Em seguida foi gotejadas na solução de cloreto de cálcio com agitação, com agitação durante 15 minutos e separados para posterior analíses. A degradação enzimática foi realizada empregando 100 mL de solução de glifosato (2.5 a 40.0 mg.L-1) a pH 7.0 e 2.0 g de esferas de alginato com a enzima polifenoloxidase imobilizada. A cada 10 minutos, a atividade da enzima foi analisada em triplicatas. O acompanhamento da cinética de degradação foi utilizado um espectrofotômetro FEMTO 800 XI. A quantificação dos resíduos de glifosato foram realizados empregando método espectrofotométrico (SHARMA et al., 2012). O cálculo para determinar a porcentagem de remoção do glifosato foi: % de Degradação= (An-At)/An x 100. Em que: An é a absorbância do glifosato antes do tratamento e At é após a degradação.
Resultado e discussão
Os resultados mostraram que a variação da atividade enzimática de polifenoloxidase em função do tratamento térmico, nas temperaturas variando de 30 a 70 °C no intervalo de 0 a 10 minutos, apresentou as maiores atividades da enzima com pH a 7.0, com atividade de 15.44 Unidades mL-1. O estudo do tratamento térmico dos extratos concentrados nas temperaturas de 30 a 70 °C durante o período de 0 a 10 minutos, permitiu verificar que a atividade enzimática não foi eficiente para a inativação total da enzima, com 80% de inativação da atividade de polifenoloxidase a 70 °C. A resistência ao aumento da temperatura associado a facilidade de obtenção da enzima presente no frutos de buriti, permitem a sua utilização no tratamento enzimático. A quantificação do herbicida glifosato empregando método espectrofotométrico apresentou excelente linearidade, sendo fundamental para a obtenção de resultados seguros e confiáveis na determinação do teor de glifosato. A Lei de Beer foi obedecida entre as concentrações de 2.5 a 40.0 mg.L-1 deste herbicida, com um excelente coeficiente de correlação linear (r2 = 0.99993; coeficiente angular = 0.1170, n = 5 e intercepto = 0.002) que descreve a relação existente entre as variáveis. A caracterização das esferas de alginato imobilizadas com a enzima polifenoloxidase apresentaram: morfologia esferóides; massa de 0.90 ± 0.01 mg; diâmetro de 0.71 ± 0.1 mm; coloração branca transparente (antes) e amarelo escuro (após); 60.,44% de imobilização. No estudo de degradação enzimática, os resultados mostraram que nas condições experimentais testadas cerca de 60.0% glifosato foi consumido, em 360 minutos de reação. Após 24 horas do início do processo, os percentuais de degradação apresentaram valores próximos a 100%, em todas as concentrações testadas.
Conclusões
A partir dos resultados obtidos neste trabalho, verificamos que a degradação do herbicida glifosato utilizando sistemas enzimáticos imobilizados é um eficiente método de descontaminação de agroquímicos.
Agradecimentos
UEMASUL, Laboratório de Biotecnologia Ambiental (LABITEC)
Referências
BRITO, N.N. de; ZAMORA, P. P.; OLIVEIRA, A. L. de; BATTISTI, A. D.; PATERNIANI, J. E. S.; PELEGRINI, R. T. Biorremediação e controle ambiental.
In: Fórum de Estudos Contábeis, 4., 2007, Rio Claro. Anais... Rio Claro: Faculdades Integradas Claretianas, 2007.
DURÁN, N.; ESPOSITO, E. Potential applications of oxidative enzymes and phenoloxidase – like compounds in wastewater and soil treatment: a review.
Applied Catalysis B: Environmental, nº 714, p. 1-17, 2000.
KHAN, A. A.; ROBINSON, D. S. Hydrogen donor specificity of mango isoperoxidases. Food Chemistry, v. 49, n. 4, p. 407-410, 1994.
SHARMA, D. K.; GUPTA, A.; KASHYAP, R.; KUMAR, N. Spectrophotometric method for the determination of Glyphosate in relation to its environmental and toxicological analysis. Arch. Environ. Sci., 6, 42-49, 2012.
