Abstract:
Os biossurfactantes são moléculas anfipáticas produzidas por microrganismos, que reduzem tensões superficiais e interfaciais e possuem propriedades de emulsificação. Apresentam vantagens com relação aos surfactantes químicos como a biodegradabilidade e baixa toxicidade, podendo ser aplicados na indústria de alimentos, farmacêutica, cosmética, na biorremediação e na recuperação de petróleo. Os processos biotecnológicos freqüentemente são limitados pelo investimento de capital. A utilização de resíduos agroindustriais para a produção de biossurfactante é importante do ponto de vista econômico, já que a matéria-prima representa grande parte dos custos de obtenção deste bioproduto. Os objetivos do presente trabalho foram selecionar bactérias com potencial para produzir biossurfactante e estudar a produção por bactéria e fungo em diferentes biorreatores, através de cultivos em estado sólido e submerso utilizando resíduos agroindustriais. O trabalho foi dividido em três etapas: 1) seleção de bactérias produtoras de biossurfactante e estudo da cinética dos processos fermentativos, 2) produção de biossurfactantes bacteriano e
fúngico em diferentes biorreatores através de cultivo em estado sólido e 3) produção
de biossurfactantes bacteriano e fúngico em diferentes biorreatores através de cultivo
submerso. Na primeira etapa foram utilizadas 4 culturas de bactérias: cultura pura de
Corynebacterium aquaticum, cultura mista contendo Corynebacterium aquaticum e
Bacillus sp., cultura mista contendo Corynebacterium sp., Bacillus cereus e Bacillus mycoides e cultura pura de Bacillus subtilis. A cultura pura de Corynebacterium
aquaticum foi a que apresentou menor tensão superficial (28,8 mN.m-1) e, em geral,
maiores valores para os parâmetros cinéticos, sendo selecionada como produtora de
biossurfactante. Resultados da segunda etapa mostraram que as menores tensões superficiais foram encontradas no cultivo de Corynebacterium aquaticum em biorreator
de coluna (33,1 mN.m-1) e frasco Erlenmeyer (31,3 mN.m-1). A menor tensão interfacial
foi 6,2 mN.m-1, obtida em cultivo bacteriano em biorreator de coluna. Os cultivos com o
fungo Aspergillus fumigatus em biorreator de coluna e frasco Erlenmeyer apresentaram maiores atividades emulsificantes óleo em água (291,8 UE e 327,9 UE, respectivamente). A atividade emulsificante água em óleo foi incrementada nos cultivos de Aspergillus fumigatus e pela utilização do biorreator de coluna, atingindo 60,4 UE. Na terceira etapa verificou-se que as menores tensões superficiais foram encontradas no cultivo de Corynebacterium aquaticum em biorreator de mistura (28,6 mN.m-1) e frasco Erlenmeyer (29,1 mN.m-1). As menores tensões interfaciais foram obtidas nos cultivos bacterianos (3,0 mN.m-1). A maior atividade emulsificante óleo em água foi 232,0 UE, obtida no cultivo com a bactéria Corynebacterium aquaticum em biorreator de mistura. Os cultivos bacterianos em biorreator de mistura e frasco Erlenmeyer apresentaram maiores atividades emulsificantes água em óleo (37,9 UE e
36,1 UE, respectivamente). Logo, o biossurfactante produzido pela bactéria foi capaz de reduzir tensões e promover a formação de emulsões tanto em meio sólido quanto em meio líquido, enquanto o fungo mostrou-se apto a produzir biossurfactante com alta capacidade emulsificante em meio sólido. Constatou-se a viabilidade de produção de biossurfactante a partir de resíduos agroindustriais, o que torna o processo mais econômico, obtendo-se um bioproduto de valor agregado a partir de substratos de baixo custo, além de contribuir com o meio ambiente pela diminuição da poluição e desequilíbrio gerados pela emissão desses resíduos.
Biosurfactants are amphipathic molecules produced by microorganisms that reduce
surface and interfacial tensions and possess emulsification properties. They present
advantages with relationship to the chemical surfactants as the biodegradability and
low toxicity, and can be applied in the food, pharmaceutical and cosmetic industry, in
the bioremediation and in the recovery of petroleum. The biotechnology processes are
frequently limited by the capital investment. The use of agroindustrial wastes for the
biosurfactant production is important from the economical point of view, since the raw
material represents great part of the costs in the obtaining of this bioproduct. The
purposes of this study were to select bacteria with potential to produce biosurfactant and to study the production by bacteria and fungus in different bioreactors, through solid-state and submerged cultivations using agroindustrial wastes. The work was divided in three stages: 1) selection of bacteria for biosurfactant production and fermentation process kinetics study, 2) bacterial and fungic biosurfactants production in different bioreactors through solid-state cultivation and 3) bacterial and fungic biosurfactants production in different bioreactors through submerged cultivation. In the first stage 4 bacterial strains were used: pure culture of Corynebacterium aquaticum, mixed culture containing Corynebacterium aquaticum and Bacillus sp., mixed culture containing Corynebacterium sp., Bacillus cereus and Bacillus mycoides and pure culture of Bacillus subtilis. The pure culture of Corynebacterium aquaticum presented the smallest surface tension (28.8 mN.m-1) and, in general, larger kinetic parameters, being selected as biosurfactant producer. Results of the second stage showed that the smallest surface tensions were found in the cultivation of Corynebacterium aquaticum in column bioreactor (33.1 mN.m-1) and Erlenmeyer flask (31.3 mN.m-1). The smallest interfacial tension was 6.2 mN.m-1, obtained in bacterial cultivation in column
bioreactor. The cultivations with the fungus Aspergillus fumigatus in column bioreactor
and Erlenmeyer flask presented larger emulsifying activities oil in water (291.8 UE and 327.9 UE, respectively). The emulsifying activity water in oil was increased in the
cultivations of Aspergillus fumigatus and for the use of the column bioreactor, reaching
60.4 UE. In the third stage it was verified that the smallest surface tensions were found
in the cultivation of Corynebacterium aquaticum in mixture bioreactor (28.6 mN.m-1)
and Erlenmeyer flask (29.1 mN.m-1). The smallest interfacial tensions were obtained in the bacterial cultivations (3.0 mN.m-1). The largest emulsifying activity oil in water was 232.0 UE, obtained in the cultivation with the bacteria Corynebacterium aquaticum in mixture bioreactor. The bacterial cultivations in mixture bioreactor and Erlenmeyer flask presented larger emulsifying activities water in oil (37.9 UE and 36.1 UE, respectively). Therefore, the biosurfactant produced by the bacteria was able to reduce tensions and to promote emulsions formation in solid and liquid medium, while the fungus was able to produce biosurfactant with high emulsifying capacity in solid medium. The viability of biosurfactant production from agroindustrial wastes was verified, what makes the process more economical, with the obtaining of a value joined bioproduct from low cost substrates, besides contributing with the environment for the decrease of the pollution and unbalance generated by the emission of those residues.
