Potencial biotecnológico da bactéria marinha Halomonas hydrothermalis : produção de bioplástico poli(3-hidroxibutirato) e co-produtos a partir de efluente hortifrutigranjeiro

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sanchuki, Carlos Eduardo
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/69590
Resumo: Orientador : Prof. Dr. Miguel Daniel Nosada
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spelling Sanchuki, Carlos EduardoMüller-Santos, Marcelo, 1979-Lima, André Oliveira de SouzaUniversidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Ciências (Bioquímica)Nosada, Miguel Daniel2021-03-03T23:27:11Z2021-03-03T23:27:11Z2017https://hdl.handle.net/1884/69590Orientador : Prof. Dr. Miguel Daniel NosadaCoorientador : Prof. Dr. Marcelo Müller dos SantosCoorientador : Prof. Dr. André Oliveira de Souza LimaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências: Bioquímica. Defesa: Curitiba, 16/05/2017Inclui referências: f. 113-131Resumo: O objetivo deste trabalho foi estudar e avaliar o potencial biotecnológico da bactéria marinha Halomonas hydrothermalis na produção de polihidroxibutirato P(3HB) utilizando efluente proveniente do descarte de hortifrutigranjeiros como única fonte de carbono, assim como seu potencial na produção de biossurfactante e enzimas hidrolíticas. Foi identificado por cromatografia líquida de troca aniônica de alto desempenho acoplada a detector de pulso amperométrico (HPAEC-PAD) que o efluente utilizado apresenta em sua composição frutose (? 25 g/L) e glucose (?14 g/L) como principais constituintes, além de possuir composição relativamente estável ao longo do ano. Devido à grande carga de micro-organismos nativos presentes no efluente, foram testados os métodos de descontaminação por pasteurização, calagem com aquecimento por vapor fluente e a esterilização em autoclave. Apesar de promover a degradação térmica parcial de certas moléculas com a formação de compostos como os ácidos fórmico e acético identificados por ressonância magnética nuclear (RMN) de 1H a esterilização se mostrou mais vantajosa para o tratamento do efluente estudado. Utilizando o efluente tratado como única fonte de nutrientes foi possível cultivar H. hydrothermalis com biomassa total de 7,61 g/L e produção de P(3HB) na concentração de 3,16 g/L em 48 h de cultivo. O biopolímero produzido foi extraído e caracterizado pelas técnicas de RMN, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), calorimetria diferencial exploratória (DSC) e análise termogravimétrica (TGA) demonstrando características físico-químicas compatíveis com o P(3HB) comercial e as relatadas na literatura. O organismo estudado também demonstrou capacidade de produzir as enzimas amilase, celulase, lipase, pectinase e protease quando submetido ao crescimento em meio contendo os respectivos substratos como fonte de carbono. Além das enzimas foi identificado, através dos testes de emulsificação em querosene e dispersão de gota, que este microorganismo produz biossurfactante. O estudo permitiu definir o processo necessário para a utilização do efluente de hortifrutigranjeiros como meio de cultura para produção de P(3HB) pela bactéria marinha H. hydrothermalis, bem como identificar a produção de outras biomoléculas bioativas caracterizando o seu potencial biotecnológico. Palavras-chave: Polihidroxialcanoatos, Halomonas hydrothermalis, hidrolases, biossurfactantes, efluente, hortifrutigranjeiros.Abstract: The overall goals of the study were: to evaluate the biotechnological potential of the marine bacterium Halomonas hydrothermalis in the production of polyhydroxybutyrate P(3HB) using the effluent from discarded fruit and vegetables as unique culture medium, as well as its potential in the production of biosurfactant and hydrolytic enzymes. It was identified by high-performance anion exchange chromatography with pulsed amperometric detection (HPAEC-PAD) that the effluent used has fructose (?25 g/L) and glucose (?14 g/L) as its main constituent and has a relatively stable composition throughout the year. Due to the effluent contamination by native microorganisms, pasteurization, liming with steam heating and autoclaving were tested as decontamination processes. Despite the partial thermal degradation of certain molecules and formation of compounds such as formic and acetic acids, identified by 1H nuclear magnetic resonance (NMR), sterilization proved to be the more advantageous treatment for the studied effluent. Using the treated effluent as the sole nutrient source it was possible to grow H. hydrothermalis reaching a total biomass of 7.61 g/L and P(3HB) production of 3.16 g/L. The biopolymer produced was extracted and characterized by NMR, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA), demonstrating physicochemical characteristics compatible with commercial P(3HB) and those reported in the literature. The studied microorganism also demonstrated the ability to produce the enzymes amylase, cellulase, lipase, pectinase and protease when cultivated with the respective substrates as the sole carbon source. In addition, the ability of the microorganism to produce biosurfactant was identified using the kerosene emulsification and droplet dispersion tests. In the present study the process that allows the use of discarded fruit and vegetables effluent as sole culture medium for P(3HB) production by H. hydrothermalis was defined, as well as the production of other bioactive molecules was identified characterizing its biotechnological potential. Keywords: polyhydroxyalkanoates, Halomonas hydrothermalis, hydrolases, biosurfactants, discarded fruit and vegetables effluent.132 f. : il. algumas color., gráfs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalBioquímicaBiotecnologiaBactériasPlásticos biodegradáveisEnzimasPotencial biotecnológico da bactéria marinha Halomonas hydrothermalis : produção de bioplástico poli(3-hidroxibutirato) e co-produtos a partir de efluente hortifrutigranjeiroinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - CARLOS EDUARDO SANCHUKI.pdfapplication/pdf6687456https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/69590/1/R%20-%20T%20-%20CARLOS%20EDUARDO%20SANCHUKI.pdf9ed069651db179278062f12c02ce295cMD51open access1884/695902021-03-03 20:27:11.107open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/69590Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-03-03T23:27:11Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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