Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/37824
Type: Tese
Title: Diversidade e aplicações biotecnológicas de leveduras e fungos filamentosos presentes em ambientes aquáticos contaminados com arsênio
Authors: César Lúcio Lopes de Faria Júnior
First Advisor: Vera Lúcia dos Santos
First Co-advisor: Carlos Augusto Rosa
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Armindo Santos
Abstract: O aumento das atividades de mineração e industriais tem intensificado os problemas de poluição ambiental em ambientes aquáticos em várias partes do mundo, com o acúmulo de muitos poluentes, tais como os metais pesados e alguns metalóides, dentre estes o arsênio, um metalóide carcinogênico. Os métodos existentes para tratamento de efluentes contaminados com arsênio em baixas concentrações (≤ 0,01 mg/L) são caros e ineficientes, por isso tem-se tentado desenvolver métodos alternativos de remoção deste metalóide por meio de adsorção ou biossorção. Tendo em vista o exposto acima, o objetivo deste trabalho é estudar a diversidade de leveduras e fungos filamentosos presentes na região do Córrego da Mina (Nova Lima/MG) contaminado com arsênio e usar estes microrganismos como biossorventes, na forma de células livres e imobilizadas em esferas macroporosas de alumina com carvão ativado. Foram coletadas trimestralmente no período de julho de 2007 a julho de 2008, três amostras de 500 mL de água por ponto, sendo os pontos 1 e 2 parte do sistema de tratamento de efluentes no interior da mineradora AngloGold Ashanti e o ponto 3 no Córrego da Mina, todos estes em Nova Lima (MG) , perfazendo um total de 36 amostras. A partir dessas amostras foram identificados os seguintes gêneros de leveduras: Hanseniaspora, Candida, Acremonium, Pichia, Rhodotorula, Aureobasidium, Geotrichum, Rhodosporidium, Issatchenkia, Kodamaea, Trichosporon e Cryptococcus. As leveduras ascomicéticas foram mais frequentemente isoladas neste trabalho em todos os pontos e em todas as coletas. Os gêneros identificados de fungos filamentosos foram Paraconiothyrium, Curvularia, Fusarium, Cladosporium, Plectosphaerella, Leptosphaeria, Penicillium, Hypocrea, Alternaria, Microsphaeropsis, Epicoccum, Stemphylium, Rhizomucor, Neurospora, Amylomyces, Aspergillus, Pestalotiopsis, Cochliobolus, Mucor, Cylindrocladiella, Bionectria, Phaeosphaeria, Microdochium, Phoma, Discostroma, Daldinia e Bipolaris. Além disso, alguns isolados foram identificados pela ordem como Pleosporales sp. e pela classe como Dothideomycetes sp. A maioria dos isolados de leveduras avaliadas quanto à tolerância ao As(V) no presente trabalho apresentaram o limite de tolerância acima de 50 mM de As (V). Por outro lado, a maioria dos isolados de fungos filamentosos, aproximadamente 51% dos isolados, cresceram apenas em meio sólido não acrescido de As (V). O fungo filamentoso Plectosphaerella cucumerina UFMG CB 3426 foi o mais tolerante dentre os isolados que cresceram até 300 mM, com apenas 39,1% de redução de crescimento. A levedura Rhodosporidium toruloides L56-1 foi a única que permaneceu viável após o ensaio de tolerância em meio líquido acrescido de As (V) até a concentração de 300 mM de As (V). As leveduras Acremonium strictum L6-3, Candida sp. L5-1, Hanseniaspora uvarum L2, Candida oleophila L16-3 e R. toruloides L56-1 que toleraram altas concentraçãoes de As (V) foram imobilizadas em esferas macroporosas de alumina com carvaão ativado. Em função disto, neste trabalho, desenvolveu-se um processo químico para aglomerar micropartículas de alumina gama ativada, baseado no processo sol-gel. O processo desenvolvido preserva as características de porosidade das micropartículas de alumina e introduz macroporos na esfera de alumina resultante, os quais possibilitam a imobilização das leveduras. As células da levedura R. toruloides L56-1 imobilizadas em esferas gel apresentaram eficiência de remoção de As (V) (97,11%), maior que as células da mesma livres (84,95%), maior que as esferas gel (91,24%), maior que as esferas secas (70,72%), maior que as células das outras leveduras imobilizadas em esferas secas e que as células da mesma imobilizadas nas esferas secas (67,53%). Este aumento da adsorção pode ser explicado pela preservação do caráter hidrofílico das esferas gel e, portanto, pela preservação de parte da alumina no estado de nanopartículas de hidróxido de alumínio. Esta hidrofilicidade possibilita um aumento da acessibilidade do arsênio e, portanto, aumento do seu gradiente de concentração nos sítios ativos da alumina e das células imobilizadas. A abordagem assumida neste trabalho, por meio do estudo de diversidade e tolerância ao As (V) de leveduras e fungos filamentosos, isolados de ambientes aquáticos contaminados com As, permitiu a seleção dentre os mesmos de isolados para o desenvolvimento de um adsorvente composto inovador contendo células de leveduras imobilizadas em esferas de alumina com carvão ativado, que foi eficiente na remoção de As (V) a partir da água.
Abstract: The increase in industrial activities has intensified environmental pollution problems and deterioration of several ecosystems with the accumulation of many pollutants such as heavy metals and metalloids, among them arsenic, a carcinogenic metalloid. The main objective of this study was to study yeast and filamentous fungi diversity in the freshwater environments contaminated with arsenic at the region of Córrego da Mina in Nova Lima, Brazil and use isolated yeasts as biosorbents like free and immobilized cells on macroporous alumina spheres. The water samples were collected from July 2007 to July 2008 at three different points, three water samples of 500 mL were collected at each point. From these samples were identified following genera of yeasts, Hanseniaspora, Candida, Acremonium, Pichia, Rhodotorula, Aureobasidium, Geotrichum, Rhodosporidium, Issatchenkia, Kodamaea, Trichosporon and Cryptococcus. Ascomycetous yeasts were more frequently isolated in this work at all points and all collections. From these samples were identified following genera of filamentous fungi Paraconiothyrium, Curvularia, Fusarium, Cladosporium, Plectosphaerella, Leptosphaeria, Penicillium, Hypocrea, Alternaria, Microsphaeropsis, Epicoccum, Stemphylium, Rhizomucor, Neurospora, Amylomyces, Aspergillus, Pestalotiopsis, Cochliobolus, Mucor, Cylindrocladiella, Bionectria, Phaeosphaeria, Microdochium, Phoma, Discostroma, Daldinia and Bipolaris. In addition, some strains were identified by order as Pleosporales sp. and by class as Dothideomycetes sp. Most yeast isolates tested for tolerance to As (V) in this study showed the tolerance limit of up to 100 mM of As (V), on the other hand most of the isolates of filamentous fungi, about 51% of isolates, grew only on YM agar not supplemented with As (V). Rhodosporidium toruloides L56-1 was the only one that remained viable after the tolerance test in YM broth supplemented with As (V) up to a 300 mM As (V) concentration. It was chosen with other yeasts that had tolerated high As (V) concentrations to perform immobilization experiments on macroporous alumina spheres. In this work was developed a chemical process for agglomerating microparticles of activated alumina, which is based on a sol-gel process. The developed process preserves the porosity of the alumina microparticles and introduces macropores in the resulting sphere. The cells of R. toruloides L56-1 immobilized in gel spheres showed the highest removal efficiency (97.11%) compared with other yeast cells immobilized in dry spheres. This increase in adsorption can be explained by the preservation of hydrphilicity in gel spheres and preservation of nanoparticles of alumina in form of aluminm hydroxide. This enables a hydrofilicity increase the accessibility of arsenic and thus increasing its concentration gradient in the active sites of alumina and immobilized cells. The approach taken in this work, through the study of diversity and tolerance to As (V) of yeast and filamentous fungi, isolated from aquatic environments contaminated with As and allowed selection among the same isolates to develop an innovative compound containing adsorbent yeast cells immobilized on alumina spheres with activated carbon, which was effective in removing As (V) from water.
Subject: Microbiologia
Ambiente Aquático
Arsênico
Adsorção
Leveduras
Fungos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/37824
Issue Date: 13-Jun-2011
Appears in Collections:Teses de Doutorado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Tese 060611.pdf2.45 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons