ÁREA
Química Ambiental
Autores
Giachetto, M.E. (UEMASUL)
RESUMO
A contaminação ambiental causada pelos agrotóxicos, causa bastante impacto ambiental e as técnicas para a sua remediação tem recebido desta que nas últimas décadas. Dentre eles, o endosulfan (C9H6Cl6O3S), também conhecido como Thiodan, é um inseticida e acaricida e organoclorados. Os resultados obtidos demonstraram que foi possível isolar 3 (três) gêneros de microalgas filamentosas (Figura 2). Dessa forma, foi possível observar que as microalgas isoladas foram capazes de produzir biossurfactante em meio de cultura contendo endosulfan. O gênero Spirogyra sp apresentou maior produção de biossurfactantes de 34,2 % e selecionada para as demais etapas experimentais. Sendo Assim, as microalgas selecionadas poderão ser utilizadas para dar continuidade no estudo sobre o processo de biodegradação do endosulfan.
Palavras Chaves
Microalgas; Biodegradação; Endosulfan
Introdução
Nos últimos anos, com a implantação da agricultura industrial, extensas áreas naturais têm sido substituídas por monoculturas que necessitam de grandes quantidades de agrotóxicos para controle de pragas ou doenças. O uso excessivo causa graves desequilíbrios ao meio ambiente, tornando esta atividade a principal fonte de contaminantes tóxicos (ZHANG et al., 2022; LYKOGIANNI et al., 2021). Dentre os agrotóxicos, temos o organoclorado endosulfan (6,7,8,9,10,10- hexacloro-1,5,5a,6,9,9a-hexaidro-6,9-metano-2,4,3-benzodioxatiepina-3- óxido), com propriedades inseticida e acaricida, pertence ao grupo dos poluentes orgânicos persistentes (POPs), pela elevada toxicidade, biomagnificação através da cadeia alimentar, persistência no ambiente e capacidade de serem transportados pelos diversos compartimentos ambientais, promovendo sérios riscos ao ecossistema e a saúde humana (MÉNDEZ-RIVERA et al., 2022). As alternativas mais promissoras atualmente, derivam dos estudos de novas biotecnologias empregando microrganismos produtores de biossurfactantes, capazes de promover a total mineralização (SILVA et al., 2021). Os biossurfactantes são compostos de origem microbiana obtidos por bioprocessos que apresentam como principal característica serem moléculas constituídas de uma porção hidrofílica e uma hidrofóbica, com propriedades emulsificantes e de redução da tensão superficial. São classificados conforme a sua composição química e sua origem microbiana, as principais classes incluem os glicolipídeos, lipopeptídeos e lipoproteínas, fosfolipídeos e ácidos graxos, surfactantes poliméricos e surfactantes particulados (PURWASENA et al., 2019). Nesse contexto, as nanoemulsões têm sido bastantes estudadas por apresentarem possibilidades de expansão entre as necessidades ambientais em busca de alternativas tecnológicas, que promovam melhoria da disponibilidade biológica e solubilidade de agrotóxicos. Nessa escala de tamanho, os materiais apresentam novas propriedades, antes não observadas quando em tamanho micro ou macroscópico, como tolerância à temperatura e alterações da reatividade química (ADJONU et al., 2014).
Material e métodos
A coleta das microalgas foi realizada na subsuperfície da água associada as plantas aquáticas ou flutuantes no riacho Mosquito (-4,9255828; -47,3853263), localizado no município de Açailândia (MA), nos meses de abril e agosto de 2023. Após a coleta, as amostras foram acondicionadas em frascos de polietileno e transportadas ao Laboratório de Biotecnologia Ambiental (LABITEC) da UEMASUL. O isolamento das microalgas foi realizado utilizando a metodologia proposta por Nichols e Bold (1965). O meio de cultura ASM-1 foi preparado com quatros soluções diferentes. Em seguida, o meio ASM-1 foi autoclavado em recipientes de vidro escuro e armazenados 4±1°C, para posterior análise. A identificação ao nível de espécie foi realizada empregando chaves taxonômicas disponíveis (RAMOS et al., 2015; SOUZA; MELO, 2011). Produção, extração e caracterização de biosurfactantes A produção de biossurfactantes de microalgas foram realizadas conforme González et al. (2016). A determinação da presença de biossurfactantes foi realizada pelo método do índice de emulsificação (KREISCHEIR; SILVA, 2017). A extração e quantificação de lipídios utilizamos a metodologia propostas por Schmitz et al. (2015) e Radmann (2011). O processo de extração envolveu o uso dos solventes: clorofórmio:metanol (1:1 v/v) método de Bligh & Dyer. A solução de clorofórmio-metanol foi preparada em balão volumétrico de 100 mL, contendo 1 mL de clorofórmio, 1 mL de metanol e completada com água destilada. Depois de pronta foi transferida para um frasco de vidro escuro e adicionado 1mL das algas selecionadas e armazenada na incubadora BOD para a observação da degradação. Preparo das nanoemulsões As nanoemulsões foram formuladas pelos métodos propostos por Lima et al. (2021) e Felizardo et al. (2021), com modificações. Em seguida, avaliadas os seguintes parâmetros: (a) determinação do sistema tensoativo; (b) avaliação da estabilidade das nanoemulsões; (c) definição do ponto de turvação (Cloud Point) do tensoativo hidrofílico; (d) indicação da temperatura de inversão de fases. Estudo da biodegradação de endosulfan Os microcosmos consistiram em potes de vidro de 600 mL vedados, com um béquer contendo 30 mL de solução de KOH 0,50 mol L-1 depositada no centro, 100 g de solo estéril suplementado com endosulfan (0 a 100 µg mL-1), 1 mL da nanoemulsão e água deionizada estéril para manter a umidade de campo. Em seguida, os microcosmos foram fechados e incubados a 28 ± 1,0 °C por um período de 21 dias. A cada 24 horas foram realizadas análises volumétricas ácido-base para determinar a quantidade de CO2 gerado no interior do sistema e quantificação dos resíduos de endosulfan. As análises espectrofotométricas dos resíduos de endosulfan foram realizadas conforme metodologia proposta por Wani et al. (2014).
Resultado e discussão
No presente estudo, após o isolamento das microalgas filamentosas foram
identificados os gêneros Batrachospermum sp., Zygogonium sp. e Spirogyra sp. com
capacidade de reprodução no meio ASM-1, como mostra as Figuras 2. Sendo que, o
gênero predominante em todas as coletas realizadas durantes esses meses, foi a
Spirogyra sp.
Figura 2. Microalgas identificadas. (A) Batrachospermum sp., (B) Zygogonium sp.
e (C) Spirogyra sp
No teste de emulsificação (IE24), o gênero Spirogyra sp apresentou maior
produção de biossurfactantes (34,2 %), como mostra a Tabela 2.
Tabela 1. Índice de emulsifacação em (%).
Código Índice de emulsificação (IE24)
Batrachospermum sp.(B1) 6,80 ± 0,03
Spirogyra sp. (S1) 34,2 ± 0,02
Zygogonium sp. (Z1) 5,53 ± 0,02
Fonte: Elaborado pelo autor (2022)
A otimização da quantificação do endosulfan foi realizada por meio da curva
padrão, através de regressão linear, com medidas espectrofotométricas em 490 nm
(Gráfico 1). Na faixa de concentração entre 2,5 a 40,0 mg L-1 de endosulfan e n
= 9, apresentou um coeficiente de correlação (r) igual a 0,99993, desvio padrão
de 0,0013 e com limite de detecção estimado de 0,728 mg L-1. Obtendo a equação:
Absorbância = 0.20751 x concentração de endosulfan + 0,0645.
Gráfico 1. Curva padrão endosulfan nas concentrações de 2,5 a 40,0 mg L-1.
A análise de regressão linear indicou coeficiente de determinação de 0,99993,
valor que comprova que mais de 99% da variabilidade experimental pode ser
explicada pelos modelos lineares e que há adequação do método em relação entre
as concentrações do analito e as respostas espectrofotométricas. Com isso, o
método apresentou parâmetros de validação satisfatórios, podendo ser aplicado em
análise de endossulfan após os ensaios de biodegradação.
Spirogyra sp. com capacidade de reprodução no meio \r\nASM-1, como mostra as Figuras 2.
Na faixa de concentração entre 2,5 a 40,0 mg L-1 de \r\nendosulfan e n = 9, apresentou um coeficiente de \r\ncorrelação (r) igual a 0,99993.
Conclusões
Nesse presente estudo, foi possível identificar 3 (três) gêneros de microalgas filamentosas, sendo elas: Batrachospermum sp, Spirogyra sp e Zygogonium sp. Destacamos que, as Spirogyra sp foram as predominantes em todas as coletas e as que melhores reproduziram no meio ASM-1. Os métodos de extração utilizados envolveram o uso dos solventes: clorofórmio:metanol (1:1 v/v) método de Bligh & Dyer. Com esse método, demonstrou um grande potencial de biodegradação, sendo conhecido como um processo de desintegração de materiais realizados por bactérias, fungos e outros organismos, como no caso desse projeto as microalgas. As microalgas isoladas foram capazes de produzir biossurfactante em meio de cultura contendo endossulfan. O gênero Spirogyra sp apresentou maior produção de biossurfactantes de 34,2 % e selecionada para as demais etapas experimentais. A otimização da quantificação do endosulfan empregando método espectrofotométrico relação proporcional entre as concentrações do analito e as respostas espectrofotométricas, podendo ser aplicado em análise de endosulfan após os ensaios de biodegradação.
Agradecimentos
Os meus agradecimentos,primeiramente, vão a minha família que são meu suporte e também, aos meus amigos de laboratório que estão sempre comigo nos melhores e piores momentos.
Referências
ADJONU, Randy; DORAN, Gregory; Torley, Peter; AGBOOLA, Samson. Whey protein peptides as components of nanoemulsions: A review of emulsifying and biological functionalities. Journal of Food Engineering, United Kingdom, v. 122, n. 1, p. 15-27, 2014.
HAINZ, Birgit et al. Interferon-γ–triggered indoleamine 2, 3-dioxygenase competence in human monocyte-derived dendritic cells induces regulatory activity in allogeneic T cells. Blood, The Journal of the American Society of Hematology, v. 114, n. 15, p. 3235-3243, 2009.
KREISCHER, Ana Carolina; SILVA, Luciano Procopio. Bioprospecção de bactérias produtoras de biossurfactantes a partir de solo contaminado por agrotóxicos. Revista Eletrônica Estácio Saúde, v. 6, n. 1, p. 35-47, 2017.
SCHMITZ, Roberta; DECESARO, Andressa; SANTETI, Gabriela; REINEHR, Christian Oliveira; THOMÉ, Antônio; COLLA, Luciane Maria. Lipídios microalgais utilizados como biossurfactantes em processo de biorremediação de diesel e biodiesel em solo. Ciência & Engenharia, Uberlândia, v. 24, n. 1, p. 63-70, 2015.
SILVA, Rita de Cássia F. Soares da; LUNA, Juliana M.; RUFINO, Raquel D.; SARUBBO, Leonie A. Ecotoxicity of the formulated biosurfactant from Pseudomonas cepacia CCT 6659 and application in the bioremediation of terrestrial and aquatic environments impacted by oil spills. Process Safety and Environmental Protection, United Kingdom, v. 154, n. 1, p. 338-347, 2021.
WANI, Kalpana; RAI, M. K.; KHATOON, Raisa. A new spectrophotometric determination of endosulfan and its application. International Journal of Science and Research, India, v. 3, n. 6, p. 202-205, 2012.
