ÁREA: Bioquímica e Biotecnologia
TÍTULO: FUNGOS DE INTERESSE INDUSTRIAL PRODUTORES DE ENZIMAS ISOLADOS DO LIXIVIADO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS
AUTORES: Moreira, A.R.S. (UFPE) ; Morais, G.L.A. (UFPE) ; Firmo, A.L. (UFPE) ; Morais, G.L.A. (UFPE) ; Guimarães, L.J.N. (UFPE) ; Albuquerque, S.S.M.C. (UFPE/ABQ-PE) ; Amorim, V.P.P. (UFPE) ; Palha, M.L.A.P.F. (UFPE/ABQ-PE)
RESUMO: Os resíduos sólidos urbanos (RSU), lixo, podem fornecer micro-organismos de
interesse comercial. Para isso, construíram-se dois biorreatores, ambos: em aço
inox com 150 L de volume, acoplado ao um sistema de controle de temperatura,
umidade e pressão. O reator 1 foi preenchido com 95 kg de RSU enquanto que o 2,
além dos 95 kg de RSU, 10% em massa de lodo anaeróbio proveniente de estação de
tratamento de esgoto. As amostras de lixiviado foram coletadas dos biorreatores a
cada 30 dias de fermentação e nelas, isolaram-se e quantificaram-se fungos
aeróbios e anaeróbios com capacidade produtora de enzimas celulolíticas,
amilolíticas e proteolíticas. Como resultado, isolaram-se 49 espécies de fungos
produtores de exoenzimas de interesse industrial.
PALAVRAS CHAVES: Fungos; Exoenzimas; Resíduos Sólidos Urbanos
INTRODUÇÃO: O crescimento acelerado da população tem acentuado os problemas decorrentes dos
aglomerados humanos. Dentre eles, existe o da disposição final dos resíduos
sólidos urbanos. No Brasil, ainda existe a predominância do uso de práticas de
disposição final de resíduos no solo, como lixões, aterro controlado e aterro
sanitário. Todavia, para o correto manejo de resíduos em aterros se faz
necessário considerar os efluentes líquidos (lixiviado) e gasosos (biogás)
gerados ao longo de sua vida útil e vários anos após o fechamento.
No Laboratório de Geotecnia Ambiental da UFPE foram construídos 2 reatores
(Figura 1) com 150 L de volume, em aço inox com sistema de controle e medição de
temperatura, pressão e umidade que monitoraram a geração de lixiviado e biogás
da decomposição dos resíduos. O reator 1 foi preenchido com 59 kg de resíduos
com 4 anos de decomposição, proveniente de uma célula experimental do Aterro da
Muribeca/PE, e outra camada de 36 kg de resíduos recém chegados ao Aterro
CTR/Igarassu. O reator 2 foi preenchido com a mesma sequência, porém com adição
de 10% em massa de lodo anaeróbio proveniente da ETE da Mangueira.
O objetivo deste consiste em isolar e quantificar fungos aeróbios e anaeróbios
celulolíticos, amilolíticos e proteolíticos existentes em lixiviado coletado dos
biorreatores, que possuam grande importância biotecnológica na produção de
enzimas, utilizadas nas indústrias, sendo empregados na biologia molecular e
aplicações biomédicas (SANCHEZ e DEMAN, 2002), no desenvolvimento de
metodologias analíticas, na fabricação de produtos tecnológicos e no tratamento
de resíduos (CHIRUMAMILLA et al., 2001). Proteases e amilases são as enzimas de
maior uso, correspondendo 20% e 25% do mercado total, respectivamente (BUSINESS
COMMUNICATIONS COMPANY, 2004).
MATERIAL E MÉTODOS: O lixiviado foi coletado em frascos estéreis e acondicionados a 4ºC para
posterior pesquisa dos fungos. Inicialmente, ao finalizar a alimentação dos
reatores descontínuos, foram feitas duas amostragens de 10g de resíduos sólidos.
Uma delas foi suspensa em 90mL de solução de sais (g/L) K2HPO4 (16,1); MgSO4.7H2
(3,5) para posterior pesquisa de aeróbios. Para os anaeróbios as amostras foram
suspensas em solução tampão redutora composta de três soluções (g/100mL):
solução I - K2HPO4 (0,6); solução II - KH2PO4 (0,6); (NH4)2SO4 (1,2); NaCl
(1,2); MgSO4.7H2O (0,25); CaCl2 (0,6); solução de resarzurina (0,1). Preparou-se
uma solução contendo 10mL da I, 10mL da II, 0,6mL da solução de resarzurina e
280mL água destilada, autoclavou-se a 121°C/15minutos. Inoculou-se as amostras
para aeróbios e anaeróbios e as suspensões foram agitadas a 120 rpm por 20
minutos, em seguida foram feitas diluições sucessivas de 10-1 a 10-15.e
inoculadas em meio e condições adequadas para determinação dos micro-organismos
produtores de exoenzimas de interesse industrial. Para isso, cada meio foi
preparado com uma única fonte de carbono: proteases, meio com proteína;
carboximetilcelulose e amido para celulases e amilases, respectivamente.
Procedimemto semelhante foi feito para o lixiviado retirado a cada 30 dias do
processo fermentativo. Os inóculos foram incubados em estufas a 35°C e a 30°C
respectivamente por 10 dias para aeróbios. Já os micro-organismos anaeróbios
foram inoculadas em frascos de penicilina hermeticamente fechados em meios de
cultura específicos para cada grupo, incubados à 35°C de 9 a 15 dias. O oxigênio
contido no meio para anaeróbios foi retirado injetando-se gás nitrogênio.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O crescimento de fungos produtores das enzimas proteases, celulases e amilases
oriundas de lixiviado foram quantificados após o período de incubação tanto em
aerobiose quanto em anaerobiose. Dos fungos com capacidade enzimática para
hidrolisar amido, foram isoladas 23 espécies (Figura 2a). Para os fungos
celulolíticos aeróbios e anaeróbios os resultados encontrados foram condizentes
com a literatura (RYCKEBOER et al., 2003), isolaram-se nove espécies. Segundo
Villas Bôas (1990), o metabolismo enzimático desses micro-organismos é bastante
lento devido a complexidade desse polissacarídeo, interferindo assim em sua
degradação. Os resíduos vegetais apresentam em sua estrutura celulose e lignina.
Esta última é uma molécula de difícil degradação (CHANDRA e RUSTGI, 1998;
RODRIGUEZ et al., 2004) e, segundo Young e Frazer (1987) sob condições de
anaerobiose, é um composto recalcitrante, ou seja, sua estrutura adquiri maior
rigidez. Os fungos proteolíticos aeróbios e anaeróbios tiveram como fonte de
carbono a gelatina em pó. Esta é utilizada como agente solidificante e única
fonte de proteína; essas condições caracterizaram a presença de fungos
produtores de proteases, através da ação enzimática promovendo a liquefação do
meio. Para este grupo, foram isoladas 17 espécies de fungos produtores de
exoenzimas proteases. Este trabalho isolou uma população fúngica aeróbia oriunda
de lixiviado de lixo urbano capaz de produzir enzimas de grande interesse
industrial sejam amilases, celulases ou proteases. A Figura 2 apresenta alguns
fungos isolados produtores de amilases (a), proteases (b) e celulases (c).
Biorreatores
Fungos
CONCLUSÕES: Os fungos aeróbios foram isolados em meios próprios nos quais a única fonte de
carbono foi um polímero que para ser metabolizado seria necessário a produção de
exoenzimas indutivas, no caso amilase, protease e celulases. Nas condições em
estudo foram isolados alguns desses fungos e levados para identificação, onde se
observou maior diversidade dos amilolíticos (23 espécies). Vale ressaltar que
essas enzimas são amplamente utilizadas nas mais diferentes indústrias e os
resíduos sólidos urbanos são uma fonte inesgotável de micro-organismos com
capacidades de industrialização.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq e FINEP pelos recursos para esta pesquisa. À Sra. Maria da
Conceição Andrade Silva pela amizade e apoio logístico na execução deste trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BUSINESS COMMUNICATIONS COMPANY,INC.,RC-147U Enzymes for Industrial Applications, v. 25 .Van Zant Street,Norwalk, EUA, 2004.
CHANDRA, R.; RUSTGI, R. Biodegradable Polymers. Progess in Polymer Science, Great Britain, vol. 23, p 1273-1335. 1998.
CHIRUMAMILLA, R. R.; MURALIDHAR, R.; MARCHANT, R.; NIGAM.; P. Improving the quality of industrially important enzymes by directed evolution. Mol Cell Biochem v. 224, p.159-168, 2001.
RODRIGUEZ, C.; HILIGSMANN, S.; ONGENA, M.; CHARLIER, R.; THONART, P. Development of an enzymatic assay for the determination of cellulose bioavailability in municipal solid waste. Biodegradation, Netherlands, v 00, p.1-8, 2004.
RYCKEBOER, J., MERGAERT, J., COOSEMANS, J., DEPRINS, K., SWINGS, J. Microbiological aspects of biowaste during composting in a monitored compost bin. Journal of Applied Microbiology, UK, v 94, p.127-137. 2003.
SANCHEZ, S.; DEMAIN A. L. Metabolic regulation of fermentation processes, Enzyme Microbial Technology, v. 31,p.895-906, 2002.
VILLAS BÔAS, D.M.F. Estudo da Microbiota Anaeróbia Hidrolítica-Fermentativa em Aterro Sanitário. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Carlos, São Carlos – SP. 156 p. 1990.
YOUNG, L Y. FRAZER, A. C. The Fate of Lignin and Lignin Derived compounds in anaerobic digestion environments. Geomicrobiology Journal, New York, v 05, p.261-293, 1987.
