RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA DEGRADAÇÃO DE CORANTES POR AÇÃO BACTERIANA

Prévia do material em texto

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
FACULDADE DE BIOTECNOLOGIA 
ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS 
 
 
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: DEGRADAÇÃO DE CORANTES POR AÇÃO 
BACTERIANA 
ANDRE DA LUZ FREITAS, ELICE CRISTINA SANTOS DOS SANTOS, JONAS 
CUNHA DA SILVA, JOSÉ PUREZA DE CASTRO JÚNIOR, LUÍS EDUARDO DE 
OLIVEIRA TEIXEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belém-PA 
Junho, 2018 
 
 2 
 
SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
FACULDADE DE BIOTECNOLOGIA 
 
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: DEGRADAÇÃO DE CORANTES POR AÇÃO 
BACTERIANA 
 
 
Relatório de aula prática realizada em 
12/06/2018 apresentado como parte dos 
critérios de avaliação da Atividade 
Curricular EB01031 - Biotransformação 
de Compostos Orgânicos em Escala 
ministrada pelo Professor Agenor 
Valadares Santos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belém-PA 
Junho, 2018 
 
 3 
 
RESUMO 
 
 A descarga de efluentes das indústrias têxteis é uma das maiores 
preocupações dos ambientalista em função dos corantes utilizados para colorir os 
tecidos. A aplicação de tratamento biológicos com bactérias é uma utilização 
economicamente viável e ambientalmente correta para o tratamento de 
descoloração desses efluentes. Nesse sentido, análises de teste de degradação de 
corante por um microrganismo de cepa 117 foram realizadas para a remoção de cor 
dos corantes amarelo, verde, laranja, azul e azul I. Após o isolamento da bactéria, 
foram feito três concentrações diferentes (0,1%, 0,5% e 0,05%) para verificar qual 
concentração do corante seria limitante para o crescimento do microrganismo. A 
bactéria 117 foi responsável por degradar significativamente a maioria das cores 
utilizados em diferentes concentrações no meio de cultura, demonstrando nos 
resultados a capacidade que esta tem de degenerar as tinturas presentes nos 
efluentes lançados pelas indústrias de material têxtil. Além disso, conclui-se que as 
faixas de concentrações darão uma resposta mais rápida quanto a degradabilidade 
desse material. 
 
Palavras-chave: Biodescoloração; Biotecnologia de bactérias, Corante, Indústrias 
têxteis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4 
1. INTRODUÇÃO 5 
2. REFERENCIAL TEÓRICO 5 
2.1. Corantes 5 
2.2. Microrganismos na degradação de corantes sintéticos 6 
3. OBJETIVOS 6 
3.1. Objetivo geral 6 
3.2. Objetivos específicos 6 
4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL 7 
4.1. Local 7 
4.2. Materiais e métodos 7 
4.2.1. Materiais 7 
4.2.2. Métodos 7 
4.2.2.1. Corantes 8 
4.2.2.2. Meios de cultivo 8 
4.2.2.3. Ensaios biológicos 8 
4.2.2.4. Ensaios de descoloração 9 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 10 
6. CONCLUSÃO 14 
REFERÊNCIAS 15 
 
 
 
 
 
 5 
1. INTRODUÇÃO 
 
A rápida industrialização deu origem a vários elementos indesejados que se 
acumularam na biosfera até níveis tóxicos para degradar o ambiente natural. Nesse 
sentido, o desenvolvimento científico são fatores-chave para o progresso da 
industrialização, mas, infelizmente, a maioria das indústrias nesses países não 
dispõe de instalações adequadas de tratamento de resíduos e libera grande 
quantidade de efluentes. Os efluentes têxteis não tratados ou parcialmente tratados 
são altamente tóxicos, pois contêm número de produtos químicos tóxicos e metais 
pesados. (SINGH, 2015). A forma de eliminar tais substâncias é um assunto muito 
trabalhado recentemente, levando a busca por novas técnicas e ferramentas que 
possam diminuir ou eliminar tais problemas. 
A utilização de microrganismos é largamente conhecida no processo de 
tratamento de efluentes, além de ser viável economicamente (VIEIRA, 2008). 
Baseado nas informações sobre o potencial de bactérias sobre a descoloração de 
corantes, testou-se a capacidade de descoloração de uma estirpe de um 
microorganismo desconhecido frente aos corantes de cor amarelo, verde, laranja, 
azul e azul I em diferentes concentrações dos corantes para testar a concentração 
máxima tolerada do microrganismo. 
 
2. REFERENCIAL TEÓRICO 
 
2.1. Corantes 
 
Os corantes são compostos orgânicos coloridos, naturais ou sintéticos, com a 
propriedade de conferindo sua cor às outras substâncias, como fibras têxteis. 
Corantes sintéticos são usado extensivamente para tingimento têxtil, impressão em 
papel, tingimento de couro, fotografia a cores e como aditivos em produtos 
petrolíferos devido à sua facilidade e eficácia de custos síntese, firmeza, alta 
estabilidade à luz, temperatura, detergente e ataque microbiano e variedade na cor 
em comparação com corantes naturais. 
 
 6 
2.2. Microrganismos na degradação de corantes sintéticos 
 
O uso de microrganismos na degradação de corantes sintéticos tem se 
tornado atrativo por sua simplicidade e economia. Um grande número de 
microrganismos vêm sendo estudados para a descoloração de tinturas sintéticas 
(FORGIANI, 2006; CHEN, 2003). A eficiência do processo de descoloração depende 
da adaptação do microrganismo selecionado, e se bem analisado as melhores 
condições de descoloração e processo otimizado para tal, a eficiência de 
descoloração chega até 100% em muitos casos. Dentre os microrganismos 
relacionados com a descoloração de corantes têxteis, encontram-se as bactérias, 
fungos, algas e consórcios microbianos. A dificuldade na remoção desses poluentes 
está no isolamento desses microrganismos, no seu período de adaptação e na sua 
capacidade de descolorir estruturas diversas. (BANAT, 1996) 
 
3. OBJETIVOS 
 
3.1. Objetivo geral 
 
A finalidade dessa aula prática foi estudar a degradação de corantes por meio 
da utilização da cepa de bactéria 117 durante um período de uma semana. 
 
3.2. Objetivos específicos 
 
Analisar por meio de método experimental a biotransformação de um 
composto por meio da utilização de determinada bactéria, no caso referente a cepa 
117, bem como verificar a capacidade que os corantes possuem em se degradar. 
 
 
 
 7 
4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL 
 
4.1. Local 
 
 As aulas práticas foram desenvolvidas no Laboratório de Biotecnologia de 
Enzimas e Biotransformações (LaBEB) no Instituto de Ciências Biológicas, e no 
Laboratório do prédio de Biotecnologia, localizados na Universidade Federal do 
Pará. 
 
4.2. Materiais e métodos 
 
4.2.1. Materiais 
 
● Agitador magnético 
● Água destilada 
● Alça descartável (1𝜇𝐿) 
● Autoclave 
● Balança de precisão 
● Béquer 
● Corantes de cores amarelo, verde, laranja, azul e azul I 
● Estufa 
● Forno microondas 
● Lamparina de vidro 
● Pipeta descartável 
● Pipeta de vidro (5 mL) 
● Pipetador 
● Placa de Petri 
● Proveta de 50 e de 10ml 
● Tubos de ensaio (15 unidades) 
 
 
 
 8 
4.2.2. Métodos 
 
4.2.2.1. Corantes 
 
Os corantes utilizados na aula prática foram nas cores: amarelo, verde, 
laranja, azul e azul I (referente ao azul utilizado em jeans); totalizando cinco tipos de 
colorações diferentes. Utilizou-se três diferentes concentrações (0,05%, 0,5% e 
0,1%) desses corantes em relação a quantidade de meio de cultivo preparado. 
 
4.2.2.2. Meios de cultivo 
 
 A cepa 117 do microrganismo teste foi inoculada anteriormente em Placa de 
Petri utilizando o meio de cultura contendo ágar Luria Bertani (LB), um carboidrato 
gelatinoso com adição de LB, para a formação do gel para cultura e crescimento de 
bactérias. 
 
4.2.2.3. Ensaios biológicos 
 
 Quanto a inoculação da bactéria 117 realizadadia 12 de junho de 2018, 
inicialmente separou-se cinco tubos de ensaio que serviram como controles com três 
diferentes concentrações (0,05%, 0,5% e 0,1%), sendo cada controle respectivo a 
uma coloração, totalizando quinze tubos de ensaios referentes ao controle (Figura). 
Nesse caso, o controle tinha em sua composição apenas o corante e o meio de 
cultivo Caldo LB. Em seguida, uma colônia referente à cepa da bactéria 117 foi 
retirada da Placa de Petri, onde ela tinha sido crescida anteriormente para se 
realizar a prática, com auxílio de uma alça descartável estéril e inoculada em tubos 
de ensaio contendo as concentrações e a composição citada no preparo do controle, 
para essa etapa se fez necessário o uso de lamparina com o intuito de evitar 
possíveis contaminantes, bem como usar uma alça para cada tubo. Esse processo 
foi repetido para os quinze tubos de ensaios. Após essa etapa de inoculação, os 
tubos de ensaio foram mantidos numa estufa a 30 ºC durante sete dias, sendo 
verificada a descoloração a cada 24 horas. Importante destacar que o controle 
 9 
passou por todos os procedimentos que os tubos que receberam o inóculo 
passaram. 
 
 
Figura. Tubos de controle não inoculados. 
 
4.2.2.4. Ensaios de descoloração 
 
Com auxílio de uma balança de precisão foi possível retirar 3,5g de corante 
da cor amarela (as outras cores foram preparadas semelhantemente pelos outros 
grupos que optaram pelas cores: verde, laranja, azul e azul Índigo) e despejados em 
35mL de água previamente aquecida em forno microondas e misturado em beckers 
e agitado com o auxílio de um agitador magnético. Esse preparo foi base para a 
obtenção de das outras concentrações como a de 0,1; 0,5 e 0,05% 
 
a) Concentração de 0,5% 
 
Para chegar a concentração de 0,5% , com auxílio de uma pipeta de 20𝜇𝐿foi 
retirado uma alíquota de 1,75mL da da solução inicial de 10% e diluiu-se em 33,25 
mL de LB dentro de um bécker. Desse volume, 20 mL foram distribuídos igualmente 
entre 5 tubos de ensaio e os 15 mL restantes utilizados para a concentração de 
0,1%. 
 
b) Concentração de 0,1% 
Utilizando como base o volume de 15mL a 0,5%, com auxílio de uma pipeta 
de vidro de 5 mL, foi retirado alíquota de 7 mL que em seguida foi diluído até 
alcançar o total de 35mL. Ao obter a concentração de 0,1% foi retirado 7 mL do 
 10 
restante dos 15 mL a 0,5% que foi diluído com água destilada até alcançar o volume 
de 35mL. 
 
c) Concentração de 0,05% 
Para esta concentração foi retirado uma alíquota de 0,175mL da solução 
inicial e transferido para um becker. Na sequência, o volume de 34,825 mL de meio 
LB foi adicionado. Os ensaios foram feitos em quintuplicata, no qual 4 mL foram 
transferidos para cada tubo. 
Assim, os tubos de ensaio, incluindo o controle e os que iriam receber o 
inóculo, contendo as diferentes concentrações dos cinco tipos de corante foram 
levados para serem autoclavados com o intuito de utilizá-los na prática de 
inoculação da bactéria 117 posteriormente. 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
1º Dia (13/06): No primeiro dia não houve diferenças significativas na 
coloração entre o controle e o inoculado, pois a bactéria 117 ainda estava em fase 
de adaptação ao meio. 
 
Figura. Tubos inoculados após 24h 
 
2º Dia (14/06): No segundo dia é possível notar que as menores concentrações 
(0,05%) de alguns corantes já começam a ficar um pouco turvas devido a ação da 
bactéria 117. 
 11 
 
 
Figura. Tubos inoculados após 48h 
 
3º Dia (15/06): No terceiro dia, os corantes verde e o azul I (Jeans) de concentração 
0,5% e 0,05%, sofreram leve descoloração. É possível observar a associação da 
biomassa bacteriana 117 com o corante verde a 0,1% no sobrenadante do tubo, 
sendo possível inferir que a bactéria não foi capaz (até o momento) de 
biotransformar esse composto corante. 
 
 
Figura. Tubos Inoculados após 72h 
 
4º Dia (16/06): Sábado (dia não letivo) 
5º Dia (17/08): Domingo (dia não letivo) 
 
 
 12 
6º Dia (18/06): No sexto dia, os corantes amarelo e verde sofreram uma maior 
degradação, enquanto que o corante vermelho não passou por uma degradação 
significativa. 
 
 
Figura. Tubos inoculados após 144h 
 
7º Dia (19/06): No sétimo dia, não houve mudanças significativas em relação ao dia 
anterior, com destaque para uma formação precipitada no tubo laranja a 0,05%, 
provavelmente resultado de biomassa bacteriana associada ao corante. 
 
Figura. Tubo inoculados após 168h 
 
 
8º Dia (20/06): No oitavo dia, a maioria dos corantes sofreu algum tipo de 
descoloração de maior ou menor intensidade, com exceção do corante vermelho. 
 
 13 
 
Figura. Tubos inoculados após 192h 
 
Como pode ser observado nas figuras, em relação ao controle houve uma 
degradação por conta das altas temperaturas causadas pela autoclave, apesar 
disso, a biodegradação dos corantes inoculados pela cepa 117 degradou 
significativamente a maioria das cores em alguma concentração, com exceção do 
corante vermelho, provavelmente pela sua composição química específica. A 
biodegradação completa de algumas cores em determinadas concentrações deu-se 
em tempo menor que 3 dias, o que torna o microrganismo um candidato em 
potencial para estudos mais detalhados posteriores. Outro fator importante, é que a 
descoloração por bactérias é diretamente influenciada por fatores que afetam a 
produção de proteínas totais, como temperatura, tamanho do inóculo e o pH de meio 
de cultivo (DANESHAR, 2007; YESILADA; ASMA; CING, 2003). Além disso, as 
análises de absorbância, potencial hidrogeniônico (pH), Demanda química de 
Oxigênio (DQO), Análise de Biomassa, Determinação de proteínas totais poderiam 
ter sido utilizadas para maiores detalhes quantitativos sobre a degradação dos 
corantes. Da mesma forma, testes de Toxicidade podem ser interessantes para 
avaliar se os metabólitos gerados pelo microrganismo possui algum grau de 
toxicidade, ou se o produto resultado da biodegradação traz ameaça ao meio 
ambiente. Vale ressaltar que demais testes de descoloração utilizando maiores e 
menores concentrações do corante por um maior período de tempo podem servir 
para avaliar melhor a concentração máxima tolerada pelos microrganismos. 
O teste serviu como um teste preliminar simples e de baixo custo sobre a 
descoloração do microrganismo utilizado. Para a otimização do processo, vale 
adicionar fontes de nitrogênio e carbono para maior crescimento da biomassa e 
dessa forma maior degradação dos corantes. 
 14 
 
6. CONCLUSÃO 
 
Os resultados obtidos no presente estudo conduziram à seguintes 
conclusões: O teste serve como uma alternativa preliminar de baixo custo e 
simplicidade, no entanto, análises mais sofisticadas levando em conta a toxicidade 
do produto gerado, análises de absorbância, potencial hidrogeniônico (pH), 
Demanda química de Oxigênio (DQO), Análise de Biomassa, e Determinação de 
proteínas totais poderiam detalhar com mais precisão as mudanças pela 
biodegradação. Além disso, é preciso realizar um estudo de otimização do processo 
de degradação, levando em conta fatores como as fontes de carbono e fontes de 
nitrogênio, salinidade, pH, temperatura, diferentes concentrações do corante e 
presença ou ausência de oxigênio para determinação das condições ótimas de 
crescimento do microrganismo, sendo também essencial a busca por outros 
microrganismos capazes de degradar de forma mais eficaz tais corantes com maior 
eficiência, menor tempo e custo.15 
REFERÊNCIAS 
 
BANAT, I. M.; NIGAM, P.; SINGT, D.; MERCHANT, R. Microbial Descolorization of 
Textile-dye containning Effluents: a review: Bioresource Technology, Oxford, volt. 58, 
p.217-227. 1996. 
CHEN, B. Y.; CHANG.J. S.; BASU, J. K.; DASGUPTA, S. Treatment of a textile 
effluent: application of a combination method involving and nanofiltration. 
Desalination, Amsterdam, v. 174, p.73-85, 2005. 
DE MOURA, Guilherme Fier et al. Seleção de Endofíticos com Potencial 
Biotecnológico na Biorremediação de Corante Têxtil. 
VIEIRA, Felipe Dias Pacheco. Descoloração e degradação de corantes têxteis por 
cianobactérias. 2007. 
SOLÍS, Myrna et al. Microbial decolouration of azo dyes: a review. Process 
Biochemistry, v. 47, n. 12, p. 1723-1748, 2012.