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Título: Isolamento e caracterização de micro-organismos produtores de polihidroxialcanoatos (PHA)
Autor(es): Farago, Crislaine Vieira
Orientador(es): Almeida, Denise Milléo
Palavras-chave: Biopolímeros
Bioquímica
Estrutura molecular
Biopolymers
Biochemistry
Molecular structure
Data do documento: 18-Nov-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: FARAGO, Crislaine Vieira. Isolamento e caracterização de micro-organismos produtores de polihidroxialcanoatos (PHA). 2015. 41 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Alimentos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2015.
Resumo: Os Polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres biodegradáveis de origem microbiana, composto por monômeros de ácidos hidroxialcanóicos e/ou hidroxialcenóicos. São sintetizados e acumulados como grânulos intracelulares em células bacterianas na presença de excesso de fonte de carbono e limitação de nutrientes, tendo como função à reserva de carbono e energia para o micro-organismo. Entre os principais fatores que interferem a viabilidade econômica de produção de PHAs está a seleção de linhagens, que sejam eficientes na conversão de substratos no biopolímero, com produção acima de 40% da massa seca celular em meio de cultivo de baixo custo. Considerando estes aspectos o objetivo deste trabalho foi isolar, selecionar, identificar e caracterizar micro-organismos produtores de biopolímeros da família dos polihidroxialcanoatos (PHAs) a partir de ambientes contaminados com hidrocarbonetos. Foram coletadas amostras de solo de água contaminada com hidrocarbonetos, das regiões do porto de Itapoá - SC, Morretes - PR, Antonina - PR, Vila da Glória - SC e da areia da praia do Futuro em Fortaleza - CE. Foram aplicadas técnicas de isolamento em Meio Salino Mineral sem limitação. A seleção dos micro-organismos com potencial para produção de PHA, ocorreu após semeadura em Meio Salino Mineral com limitação adicionado do corante Vermelho Nilo, seguido de inspeção das colônias em um transiluminador. A extração do PHA celular ocorreu com auxílio de hipoclorito de sódio, acetona e álcool. Os micro-organismos foram caracterizados quanto a morfologia, motilidade, produção do esporo, coloração de Gram, crescimento em anaerobiose, teste de oxidase, catalase, citocromo oxidase, citrato, produção de ácidos a partir de açúcares (glicose, frutose, manitol e xilose), nitrato e hidrólise do amido, gelatina, caseína e ureia. A identificação dos micro-organismos foi por métodos moleculares. Foram isolados 32 colônias e selecionados 4 micro-organismos com potencial para produção de PHA, sendo identificados 2 gêneros, a Sphingomonas sp. e Arthrobacter sp.. O perfil bioquímico do gênero Sphingomonas sp., com maior produção de PHA (32,8%) apresentou características Gram negativa, catalase positiva, oxidade negativa, motilidade em meio semi-sólido, negativo para produção de esporos, fermenta a frutose, não há fermentação da glicose (não produz butilenoglicol), manitol e xilose, utiliza o citrato, possui capacidade fermentativa tipo ácido misto, hidrolisa a caseína e a uréia, mas não hidrolisa o amido e a gelatina, cresce em anaerobiose a 20ºC e faz redução do nitrato. A espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) do biomaterial extraído do micro-organismo Sphingomonas sp., mostrou bandas características da presença de P(3HB). No entanto, há necessidade de otimizar o meio de cultivo com intuito de estimular a produção do biopolímero.
Abstract: Polyhydroxyalkanoates are biodegradable polyesters from microbial origin composed of monomers of hydroxyalkanoic acids and/or hydroxyalkenoic ones. They are synthesized intracellularly and deposited as granules in bacterial cultures in the presence of carbon source in excess and a limiting nutrient growth, whose function is to stock carbon and energy for microorganisms. Among the main factors that affect economic viability of PHA production is the selection of bacterial strains that are efficient in the conversion of substrates into the biopolymer, with production above 40% of the dry cell weight in the low-cost medium growth. Through these considerations, the objective of this work was to isolate, select, identify and characterize new microorganisms’ strains with potential polyhydroxyalkanoates (PHA) production from hydrocarbon contaminated environments. Samples of soil and water were collected (all contaminated with hydrocarbons) in the regions of Port of Itapóa - SC, Morretes - PR, Antonina - PR, Vila da Glória - SC and of the sand of Future Beach in Fortaleza – CE. Insulation techniques have been applied to the surface of pure colonies, in Medium Mineral Saline without limitation. The selection of microorganisms with PHA production capacity occurred after the sowing in Medium Mineral Saline with limited addiction of Nile Red, following the inspection of bacterial colonies in the transilluminator. The cell extraction of the PHA occurred with the aid of sodium hypochlorite, acetone and alcohol. The microorganisms were characterized by its morphology, motility, spore production, Gram stain, growing in anaerobiosis, oxidase test, catalase, cytochrome oxidase, citrate, acetoin, acid production from sugars (glycose, fructose, mannitol, maltose and xylose), nitrate and starch hydrolysis, gelatin, casein and urea. The identification of microorganisms was by molecular methods. There were 32 isolated colonies and 4 selected microorganisms with PHA production capacity, two genders were identified, the Sphingomonas sp. and Arthrobacter sp.. The biochemical characteristics of the Sphingomonas sp., with the largest PHA production (32,8%), are: gram-negative, motility in semi-solid medium, negative for spore production, fructose fermentation, glucose mannitol and xylose does not ferment (does not produce butylene glycol), citrate use, fermentation of a mixed acid type, hydrolysation of casein and urea, but does not hydrolyses starch and gelatin. It also grows anaerobically at 20ºC and does reduce nitrate. The analysis in Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) of the biomaterial extracted from the microorganism Sphingomonas sp., showed in its characteristics, bands of the presence of P(3HB). However, there is need to optimize the cultivation media with the aim to stimulate biopolymer production.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16710
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