Avaliação das enzimas lacase e protease na biodegradação de microcistina
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) |
Texto Completo: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31029 |
Resumo: | As cianobactérias são microrganismos capazes de liberar toxinas com diferentes graus de toxicidade (cianotoxinas) quando enfrentam situações de estresse abiótico. As microcistinas são cianotoxinas reconhecidamente produzidas por cianobactérias e podem ser encontradas em diferentes ambientes aquáticos, incluindo reservatórios de abastecimento público. A presença de microcistinas em reservatórios causa grande preocupação uma vez que as microcistinas são prejudiciais à saúde humana, tanto pela ingestão como por contato direto. No processo de tratamento de água, as microcistinas podem ser removidas tanto pelo uso de carvão ativado quanto por outros métodos como o POA (Processo Oxidativo Avançado). No entanto, ambos os métodos podem gerar resíduos adicionais, como carvão adsorvido de toxinas ou subprodutos do processo de degradação por POA. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a aplicação de lacase e protease como métodos enzimáticos para biodegradação de microcistina. As enzimas utilizadas foram obtidas a partir do cultivo de três espécies fúngicas: Trametes villosa para a enzima lacase e Aspergillus brasiliensis e Trichoderma sp. Para a enzima protease. Como controle positivo foram utilizadas a enzima lacase comercial de Aspergillus sp e protease comercial Tripsina. As amostras de microcistinas foram obtidas pelo cultivo laboratorial de Microcystis aeruginosa, as quais foram submetidas ao ensaio enzimático de biodegradação e posterior quantificação por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Avaliou-se também o efeito das enzimas no crescimento de Microcystis aeruginosa. A produção máxima de lacase bruta em cultivo semi-sólido com T. villosa foi de 3.929 U/L. Com relação à produção de proteases, observou-se uma atividade máxima de 53 U/mL em cultivo com Aspergillus brasiliensis e de 214 U/mL com Trichoderma sp. Os resultados de biodegradação demonstraram remoção máxima de 98,61% da concentração inicial de microcistina com a aplicação de lacase de T. villosa e 99,63% com protease comercial, em condições de agitação a 120 rpm e 37 °C por 2 h 30 min. Houve inibição do crescimento de M. aeruginosa com o uso do extrato bruto contendo a enzima lacase de T. villosa ao final de 15 dias de incubação em bancada na temperatura de 21 °C e 25 °C. Os resultados demonstram-se promissores quanto a utilização de enzimas fúngicas na biodegradação de microcistina e inibição do crescimento de cianobactérias, o qual proporciona base para estudos e aplicações futuras. |
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2023-03-31T20:08:02Z2023-03-31T20:08:02Z2022-07-04ELIAS, Andressa dos Santos. Avaliação das enzimas lacase e protease na biodegradação de microcistina. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31029As cianobactérias são microrganismos capazes de liberar toxinas com diferentes graus de toxicidade (cianotoxinas) quando enfrentam situações de estresse abiótico. As microcistinas são cianotoxinas reconhecidamente produzidas por cianobactérias e podem ser encontradas em diferentes ambientes aquáticos, incluindo reservatórios de abastecimento público. A presença de microcistinas em reservatórios causa grande preocupação uma vez que as microcistinas são prejudiciais à saúde humana, tanto pela ingestão como por contato direto. 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As amostras de microcistinas foram obtidas pelo cultivo laboratorial de Microcystis aeruginosa, as quais foram submetidas ao ensaio enzimático de biodegradação e posterior quantificação por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Avaliou-se também o efeito das enzimas no crescimento de Microcystis aeruginosa. A produção máxima de lacase bruta em cultivo semi-sólido com T. villosa foi de 3.929 U/L. Com relação à produção de proteases, observou-se uma atividade máxima de 53 U/mL em cultivo com Aspergillus brasiliensis e de 214 U/mL com Trichoderma sp. Os resultados de biodegradação demonstraram remoção máxima de 98,61% da concentração inicial de microcistina com a aplicação de lacase de T. villosa e 99,63% com protease comercial, em condições de agitação a 120 rpm e 37 °C por 2 h 30 min. Houve inibição do crescimento de M. aeruginosa com o uso do extrato bruto contendo a enzima lacase de T. villosa ao final de 15 dias de incubação em bancada na temperatura de 21 °C e 25 °C. Os resultados demonstram-se promissores quanto a utilização de enzimas fúngicas na biodegradação de microcistina e inibição do crescimento de cianobactérias, o qual proporciona base para estudos e aplicações futuras.Cyanobacteria are microorganisms capable of releasing toxins with different degrees of toxicity (cyanotoxins) when facing situations of abiotic stress. Microcystins are cyanotoxins known to be produced by cyanobacteria and can be found in different aquatic environments, including public supply reservoirs. The presence of microcystins in reservoirs causes great concern since microcystins are harmful to human health, both by ingestion and by direct contact. In the water treatment process, microcystins can be removed either by the use of activated carbon or by other methods such as AOP (Advanced Oxidative Process). However, both methods can generate additional residues, such as carbon adsorbed from toxins or by-products of the AOP degradation process. In this context, the objective of the present work was to evaluate the application of laccase and protease as enzymatic methods for microcystin biodegradation. The enzymes used were obtained from the cultivation of three fungal species: Trametes villosa for the laccase enzyme and Aspergillus brasiliensis and Trichoderma sp. For the protease enzyme. As a positive control, commercial Aspergillus sp laccase enzyme and commercial Trypsin protease were used. The microcystin samples were obtained by laboratory cultivation of Microcystis aeruginosa, which were submitted to the enzymatic biodegradation assay and subsequent quantification by high performance liquid chromatography (HPLC). The effect of enzymes on the growth of Microcystis aeruginosa was also evaluated. The maximum production of crude laccase in semi-solid culture with T. villosa was 3,929 U/L. Regarding the production of proteases, a maximum activity of 53 U/mL was observed in culture with Aspergillus brasiliensis and of 214 U/mL with Trichoderma sp. The biodegradation results showed maximum removal of 98.61% of the initial concentration of microcystin with the application of T. villosa laccase and 99.63% with commercial protease, under agitation conditions at 120 rpm and 37°C for 2 h 30 min. There was inhibition of the growth of M. aeruginosa with the use of the crude extract containing the enzyme T. villosa laccase at the end of 15 days of incubation on a bench at 21 °C and 25 °C. The results are promising regarding the use of fungal enzymes in the biodegradation of microcystin and inhibition of cyanobacterial growth, which provides a basis for studies and future applications.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia AmbientalUTFPRBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIACiências AmbientaisCianobactériaCianotoxinasÁgua - Purificação - Tratamento biológicoEnzimas de fungosBiodegradaçãoCyanobacteriaCyanobacterial toxinsWater - Purification - Biological treatmentFungal enzymesBiodegradationAvaliação das enzimas lacase e protease na biodegradação de microcistinaEvaluation of laccase and protease enzymes in microcystin biodegradationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisCuritibaHaminiuk, Charles Windson Isidorohttps://orcid.org/0000-0002-1432-9427http://lattes.cnpq.br/3110129398595336Maciel, Giselle Mariahttps://orcid.org/0000-0003-3343-3059http://lattes.cnpq.br/1525661213489573Haminiuk, Charles Windson Isidorohttps://orcid.org/0000-0002-1432-9427http://lattes.cnpq.br/3110129398595336Soares, Marlenehttp://lattes.cnpq.br/6886593335515607Pagioro, Thomaz Auréliohttps://orcid.org/0000-0002-2169-6989http://lattes.cnpq.br/3143740455413448http://lattes.cnpq.br/9718990262449455Elias, Andressa dos Santosreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/31029/3/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD53ORIGINALenzimaslacasemicrocistinabiodegradacao.pdfapplication/pdf1611321http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/31029/1/enzimaslacasemicrocistinabiodegradacao.pdffae77e3f5c8d39ac27f45df4e5b0c2aaMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8908http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/31029/2/license_rdf0175ea4a2d4caec4bbcc37e300941108MD52TEXTenzimaslacasemicrocistinabiodegradacao.pdf.txtenzimaslacasemicrocistinabiodegradacao.pdf.txtExtracted texttext/plain103893http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/31029/4/enzimaslacasemicrocistinabiodegradacao.pdf.txt98f168d4444c59ea3c2e240561f99d20MD54THUMBNAILenzimaslacasemicrocistinabiodegradacao.pdf.jpgenzimaslacasemicrocistinabiodegradacao.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1210http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/31029/5/enzimaslacasemicrocistinabiodegradacao.pdf.jpg91e5efb5a8de544b9c94d3aa7adef6fdMD551/310292023-04-01 03:07:32.78oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2023-04-01T06:07:32Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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