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Título: Estudo dos processos de descoloração do corante vermelho reativo 239 pelo fungo de podridão branca Trametes cingulata JUMAD075
Título(s) alternativo(s): Study of decolorization processes of reactive red dye 239 by white rot fungus Trametes cingulata JUMAD075
Autor(es): Cardoso, Fausto Rodrigues
Orientador(es): Daniel, Juliana Feijó de Souza
Palavras-chave: Corantes
Biodegradação
Adsorção
Enzimas
Lacase
Colorings matter
Biodegradation
Adsorption
Enzymes
Laccase
Data do documento: 27-Fev-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Citação: CARDOSO, Fausto Rodrigues. Estudo dos processos de descoloração do corante vermelho reativo 239 pelo fungo de podridão branca Trametes cingulata JUMAD075. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2023.
Resumo: O processo de tingimento industrial têxtil gera águas residuais contendo moléculas tóxicas prejudiciais aos ecossistemas. Os corantes azo encontradas em efluentes de têxteis são muito perigosos para saúde dos seres humanos, pois possuem o grupo azo (N = N), reativo com ácidos nucleicos da estrutura do DNA. Estes efluentes podem ser tratados por métodos físico-químicos e/ou biológicos. No tratamento biológico destes efluentes podem ser utilizados os fungos de podridão branca com o enfoque em duas vias: a produção de enzimas ligninolíticas (lacase, manganês peroxidase e lignina peroxidase) para degradação de moléculas de corantes, e/ou pela adsorção destas moléculas à biomassa micelial dos fungos. Neste sentido, o alvo desta pesquisa foi a realização de estudos in vivo para seleção de novos fungos capazes de realizar a biodegradação de corantes azo. O fungo Trametes cingulata JUMAD075 foi selecionado dentre quatro outros, realizada caracterização molecular e levado à aprofundamento dos estudos e otimização de condições de cultivo para biodegradação. O fungo apresentou atividade de lacase de 10,69 U/mL e 40% de descoloração do corante azo Vermelho Reativo 239 (0,2 g/L) em 12 dias. A otimização de condições de cultivo do fungo foi realizada através de um delineamento experimental multifatorial, para maiores respostas de atividade enzimática e descoloração do corante azo. Foi identificada a suplementação ideal de sulfato de cobre (2,5 g/L), extrato de levedura (8,5 g/L) e tempo de cultivo (12 dias), com produção de 10,290 U/mL de lacase, de 0,016 U/mL de lignina peroxidase, 0,003 U/mL de manganês peroxidase e descoloração de 64% (m/v) nas condições otimizadas. Foi realizado experimento para análise da eficiência na descoloração com pool de enzimas 1% (m/v) (atividade de lacase de 7,332 U/mL) extraídas de cultivo otimizado, com diminuição de em média 34% da cor do corante. A biomassa do fungo foi analisada por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, sendo identificada uma possível adsorção de grupos funcionais do corante ao micélio fúngico. Em análises de microscopia eletrônica de varredura, foram obtidas imagens que permitem diferenciar aspectos que sugerem a via de adsorção. Foi possível concluir que o microrganismo T. cingulata JUMAD075 possui capacidade de realizar o tratamento de efluentes contendo corantes azo, sendo capaz de atuar, por duas vias, a biossorção ao micélio fúngico e a biodegradação enzimática.
Abstract: The industrial textile dyeing process generates wastewater containing toxic molecules that are harmful to ecosystems. The azo dyes found in textile effluents are very dangerous for the health of human beings, as they have the azo group (N = N), reactive with nucleic acids of the DNA structure. These effluents can be treated by physical-chemical and/or biological methods. In the biological treatment of these effluents, white rot fungi can be used with a focus on two ways: the production of ligninolytic enzymes (lacase, manganese peroxidase and lignin peroxidase) for the degradation of dye molecules, and/or the adsorption of these molecules to the biomass fungal mycelium. In this sense, the aim of this research was to carry out in vivo studies for the selection of new fungi capable of performing the biodegradation of azo dyes. The fungus Trametes cingulata JUMAD075 was selected among four others, molecular characterization was carried out and led to further studies and optimization of cultivation conditions for biodegradation. The fungus showed laccase activity of 10.69 U/mL and 40% decolorization of the azo dye Reactive Red 239 (0.2 g/L) in 12 days. Optimization of fungus cultivation conditions was carried out through a multifactorial experimental design, for greater responses of enzymatic activity and azo dye decolorization. The ideal supplementation of copper sulfate (2.5 g/L), yeast extract (8.5 g/L) and cultivation time (12 days) was identified, with a production of 10.290 U/mL of laccase, of 0.016 U/mL of lignin peroxidase, 0.003 U/mL of manganese peroxidase and 64% decolorization (w/v) under optimized conditions. An experiment was carried out to analyze the efficiency in discoloration with a pool of 1% (w/v) enzymes (lacase activity of 7.332 U/mL) extracted from optimized cultivation, with a decrease of an average of 34% in the color of the dye. The fungal biomass was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy, identifying a possible adsorption of functional groups of the dye to the fungal mycelium. In scanning electron microscopy analyses, images were obtained that allow differentiating aspects that suggest the adsorption pathway. It was possible to conclude that the microorganism T. cingulata JUMAD075 has the capacity to perform the treatment of effluents containing azo dyes, being able to act, by two ways, the biosorption to the fungal mycelium and the enzymatic biodegradation.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31375
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