Biodegradação de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos: prospecção metagenômica e modelagem computacional 3-D de proteínas

Knowledge of the native prokaryotes in hazardous locations favors the application of biotechnology for bioremediation. Independent strategies for cultivation and metagenomics contribute to further microbiological knowledge, enabling studies with non-cultivable about the "native microbiological status and its potential role in bioremediation, for example, of polycyclic aromatic hydrocarbons (HPA's). Considering the biome mangrove interface fragile and critical bordering the ocean, this study characterizes the native microbiota mangrove potential biodegradability of HPA's using a biomarker for molecular detection and assessment of bacterial diversity by PCR in areas under the influence of oil companies in the Basin Petroleum Geology Potiguar (BPP). We chose PcaF, a metabolic enzyme, to be the molecular biomarker in a PCR-DGGE detection of prokaryotes that degrade HPA s. The PCR-DGGE fingerprints obtained from Paracuru-CE, Fortim-CE and Areia Branca-RN samples revealed the occurrence of fluctuations of microbial communities according to the sampling periods and in response to the impact of oil. In the analysis of microbial communities interference of the oil industry, in Areia Branca-RN and Paracuru-CE was observed that oil is a determinant of microbial diversity. Fortim-CE probably has no direct influence with the oil activity. In order to obtain data for better understanding the transport and biodegradation of HPA's, there were conducted in silico studies with modeling and simulation from obtaining 3-D models of proteins involved in the degradation of phenanthrene in the transport of HPA's and also getting the 3-D model of the enzyme PcaF used as molecular marker in this study. Were realized docking studies with substrates and products to a better understanding about the transport mechanism and catalysis of HPA s

Isolamento de cepas bacterianas degradadoras de hidrocarbonetos aromáticos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Metagenômica: busca de novos genes envolvidos com a biodegradação de hidrocarbonetos

Industrial activities, oil spills and its derivatives, as well as the incomplete combustion of fossil fuels have caused a great accumulation of hydrocarbons in the environment. The number of microorganisms on the planet is estimated at 1030 and prokaryotes the most abundant. They colonized diverse environments for thousands of years, including those considered extreme and represent an untapped source of metabolic and genetic diversity with a large biotechnological potential. It is also known that certain microorganisms have the enzymatic capacity to degrade petroleum hydrocarbons and, in many ecosystems, there is an indigenous community capable of performing this function. The metagenomic has revolutionized the microbiology allowing access uncultured microbial communities, being a powerful tool for elucidation of their ecological functions and metabolic profiles, as well as for identification of new biomolecules. Thus, this study applied metagenomic approaches not only for functional selection of genes involved in biodegradation and emulsification processes of the petroleum-derived hydrocarbons, but also to describe the taxonomic and metabolic composition of two metagenomes from aquatic microbiome. We analyzed 123.116 (365 ± 118 bp) and 127.563 sequences (352 ± 120 bp) of marine and estuarine metagenomes, respectively. Eight clones were found, four involved in the petroleum biodegradation and four were able to emulsify kerosene indicating their abilities in biosurfactants synthesis. Therefore, the metagenomic analyses performed were efficient not only in the search of bioproducts of biotechnological interest and in the analysis of the functional and taxonomic profile of the metagenomes studied as well

Avaliação da remoção de hidrocarbonetos aromáticos (BTEX) em águas utilizando materiais nanoestruturados do tipo Ti-MCM-41

Volatile Organic Compounds are pollutants coming mainly from activities that use fossil fuels. Within this class are the BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes) compounds that are considered hazardous. Among the various existing techniques for degradation of pollutants, there is advanced oxidation using H2O2 generating hidoxil radical ( OH). In this work, the mesoporous material of MCM-41 was synthesized by hydrothermal method and then was used as support, the impregnation of titanium by the method of synthesis with excess solvent to obtain the catalyst Ti-MCM-41. The catalyst was used in the reaction catalyzed removal of BTEX in water using H2O2 as oxidant. The materials were characterized by: XRD, TG/DTG, FTIR, nitrogen adsorption-desorption and FRX-EDX, in order to verify the method of impregnation of the mesoporous titanium support was effective. Catalytic tests were carried out in reactors of 20 mL containing BTEX (100.0 μg/L), H2O2 (2.0 M) and Ti-MCM-41 (2.0 g/L) in acid medium. The reaction occurred for 5 h at 60 °C and analysis were performed by gas chromatography with photoionization detector and static headspace sampler. The characterizations have proven the effectiveness of the synthesis method used and the incorporation of titanium lt in the support. The catalytic tests showed satisfactory results with conversion of more than 95 % for the studied compounds, where the catalyst 48% Ti-MCM-41 showed a higher removal efficiency of the compounds under study

Análise da toxicidade e da mutagenicidade de um solo de landfarming, proveniente de um refinaria de petróleo, antes e depois de processos que visam estimular a biodegradação de hidrocarbonetos

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Celular e Molecular) - IBRC

Seleção de micro-organismos com potencial de biodegradação de hidrocarbonetos e biodiesel

The oil and biodiesel are oily substances which, if spilled or thrown out in the environment, can cause serious damages. In this context, bioremediation techniques can be used to the recovering of sites degradated by mineral or vegetable oil, besides them, the biodegradation. However, it is necessary that there are microorganism strains used to degradate the contaminant, previously selected for the fast, efficient and minimum impact remediation. The main objective of this study was to isolate microorganism strains coming from different ecological recesses and verify their potentiality on biodegradating oil and biodiesel. Strains of bacteria, fungi and yeasts were isolated from soils contaminated by hydrocarbons (diesel, gasoline, grease) before, by doing striations on culture plates. On the biodegradation tests, it was used the redox indicator, 2,6-dichlorophenol indophenol (DCPIP), then, after the indicador’s discoloration, the absorbance of the suspension obtained was measured. 46 different microorganism strains were isolated, and the oil, when it was used as a carbon resource, it was degradate easier than the biodiesel. The experiments showed that, in a period, the site impacted by oil spills recovers itself by the biodegradation, in aerobic conditions, by the redox activity.

Tratamento de água com hidrocarbonetos aromáticos por uso de reator em bateladas sequenciais com inoculo fúngico

Um reator em batelada, aerado, com biomassa imobilizada de Aspergillus niger AN400 foi operado durante 10 ciclos de 7 dias para remover benzeno (200 mg.L-1), tolueno (200 mg.L-1) e xileno (50 mg.L-1) - BTX - e de nutrientes de meio basal. O reator era alimentado semanalmente com 4 L do meio e glicose - 1 g.L-1, na Fase I, e 0,5 g.L-1, na Fase II. Os BTX foram detectados até o quarto dia de operação, em todos os ciclos. As melhores eficiências médias de remoção foram na Fase I: 75%de matéria orgânica solúvel, 80% de ortofosfato e 77% de amônia. O reator pode ser uma alternativa viável para tratamento de águas poluídas com BTX, porém há a necessidade de estudar o comportamento do reator durante período de operação mais longo e com ciclos reacionais mais curtos, bem como da identificação dos metabólitos produzidos.

A importância do uso de métodos complementares para a avaliação da toxicidade de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos

Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (HAPs) e seus derivados Halogenados (HHAPs) são conhecidos como um conjunto de contaminantes ambientais, classificados como potencialmente tóxicos, mutagénicos e carcinogénicos, sendo um assunto de extrema importância e preocupação para a saúde pública. Diversos estudos têm reportado o potencial efeito tóxico destes compostos após longos períodos de exposição, pelo uso de métodos colorimétricos como o ensaio de brometo de 3-[4,5- dimetil-tiazol-2-il]-2,5-difeniltetrazólio (MTT) e vermelho neutro. Contudo, apesar de estes métodos clássicos de avaliação da citotoxicidade in vitro permitirem, de forma rápida, identificar as propriedades nocivas dos compostos, não permitem compreender os mecanismos moleculares subjacentes responsáveis pela sua toxicidade. Deste modo, no presente estudo, para avaliar os efeitos à exposição aos compostos Pireno (Pir) e seu derivado resultante da desinfeção de águas por bromação, 1-BromoPireno (1-BrPir), foram utilizados outros métodos complementares como avaliação do stress oxidativo e vários fenómenos associados à morte celular programada. Os resultados obtidos comprovam não só a existência de efeitos citotóxicos dos poluentes quando acumulados, como também possíveis efeitos genotóxicos. Assim, pelos métodos complementares, foi possível a identificação de alvos moleculares passiveis de ação farmacológica, o que pode constituir o primeiro passo para o desenho de estratégias terapêuticas que visem prevenir ou tratar os danos provocados por estes poluentes no Homem.

Remoção de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos em águas utilizando subprodutos da indústria da cortiça

Os Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (HAPs) são contaminantes persistentes em meio aquoso. Estes compostos são conhecidos pelas suas propriedades carcinogénicas, mutagénicas e genotóxicas. O principal objetivo deste trabalho consistiu na avaliação das potencialidades de subprodutos da indústria corticeira, como adsorventes alternativos para a remoção de cinco HAPs em meio aquoso: benzo(a)pireno, benzo(ghi)perileno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno e indeno(1,2,3-cd)pireno. A metodologia analítica para quantificar os HAPs envolveu a preparação das amostras, através da técnica de extração em fase sólida (SPE), e a quantificação dos compostos analisados por cromatografia líquida com detetor de fluorescência (LC-FLD). O método foi otimizado e validado, obtendo-se limites de quantificação de 0,004 μg/L para todos os HAPs. Os estudos incidiram na utilização de uma amostra de cortiça, pó de aglomerado de cortiça expandida (PACE), obtida por aglutinação de cortiça em condições hidrotérmicas, a qual nos estudos preliminares revelou desempenho semelhante aos carvões ativados. Com exceção do benzo(ghi)perileno, os resultados mostram que o processo de adsorção dos HAPs na amostra PACE segue uma cinética de pseudo-segunda ordem e as isotérmicas ajustam-se ao modelo de Langmuir.

Biodegradação de antraceno estimulada por ferro

O antraceno pertence ao grupo dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) que apresentam elevado potencial poluente e de risco a saúde, e tem sido utilizado como modelo para o estudo da degradação dos HAP, devido à sua menor toxicidade. Para a eliminação dos HAP do ambiente, tem sido proposta a utilização de microrganismos heterotróficos, que apresentam complexos enzimáticos que necessitam do ferro como componente estrutural. A dinâmica do ferro no solo, influenciada por formas e concentrações, pode interferir na biodisponibilidade deste elemento, afetando o potencial de degradação dos HAP no ambiente. Para testar essa hipótese, os objetivos deste trabalho foram: a) isolar microrganismos com potencial de degradação de antraceno; b) caracterizar as condições ótimas para o crescimento; c) avaliar o efeito de fontes e de concentrações de ferro na degradação do antraceno in vitro e no solo. Foram isoladas 26 bactérias com potencial de crescimento em meio contendo antraceno e destas foram selecionadas três, pelo melhor desempenho. Os isolados selecionados apresentaram maior crescimento a pH 7,0, à temperatura de 30ºC e em concentrações de até 2.000 mg L-1 de antraceno Todas as fontes de ferro testadas aumentaram o número de microrganismos crescendo em meio contendo 250 mg L-1 de antraceno, à excessão do Fe2O3. O estímulo ao crescimento dos isolados ocorreu em até 0,2 mM de Fe(NO3)3. A adição de 0,1 mM desta fonte de ferro estimulou um dos isolados para a degradação de até 72% do antraceno e esta degradação foi relacionada, em parte, à diminuição da tensão superficial do meio pelo isolado até 26,2 dinas cm-1. O efeito mais pronunciado do ferro na degradação do antraceno no solo foi maior na presença dos isolados (bioaumentação) e de nutrientes (bioestimulação). Os resultados demonstraram que o ferro estimula a degradação de antraceno, podendo este elemento ser utilizado nas estratégias de biorremediação dos HAP no ambiente.

Avaliação da biodegradação de tolueno por fungos isolados de ambientes associados ao petróleo

Spills can ocurr during oil productive chain and contaminate various environments due to the toxicity of monoaromatics hidrocarbons. Toluene stands out for being agressive to the nervous sistem and teratogenic, with high mobility and solubility in water, which facilitates environmental impact. Studies show that fungi are potential aromatic compounds assimilators, encouraging new researches about its use on the recovery of contaminated sites. This study aimed to select and characterize fungus with potential for biorremediation of toluene. 50 fungi were selected of the Collection of Microorganisms of Interest for Oil Gas and Biofuels, of UNESP Rio Claro, all of which were isolated from sites contaminated with monoaromatic hydrocarbons. Two trials were realized to select the microorganism with greater potential. The first test evaluated fungal growth under toluene saturated atmosphere. 24 fungi were chosen because its greater biomass production to participate in the next trial, the degradation in plates test, where the blue redox agente, DCPIP, indicates the degradation reaction, turning colorless. From this teste was possible to select one isolate which showed higher growth and stronger medium discoloration as the microorganism with the greatest potential to assimilate toluene. The Trichoderma cf. koningii had its potential evaluated through gas cromatography. The experiment proved the efficiency of the methodology, with positives results from the method validation and the effectiveness demonstrated of the LA-PHA-PACK bottles to prevent the volatilization of toluene during the 21 days of experiment. Being reliable its use for monitoring toluene decay associating it with degradation. This results are important because there aren't many methodologies and vials efficient to the purpose of this work. In the present study the degradation rates demonstrated no significant decay of the concentration of hydrocarbon. That may be related to the...

Biodegradação de derivados do petróleo com a aplicação de biossurfactante produzido por Bacillus subtilis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Biodegradação de naftaleno, fenantreno e diesel por isolados do gênero Burkholderia da Amazônia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Consumo de carnes por forma de preparo no Brasil.

A plausível associação entre o consumo de carnes e o desenvolvimento do câncer colorretal vem sendo em parte explicada pelo processo de formação de aminas heterocíclicas e hidrocarbonetos aromáticos durante a cocção. No Brasil este tipo de câncer encontra-se entre as três mais frequentes causas de óbito por câncer tanto em homens como em mulheres, sendo as regiões Sul e Sudeste as que apresentam as maiores taxas de mortalidade. Este estudo tem como objetivo estimar o consumo médio per capita e prevalência de carnes segundo formas de preparo no Brasil, com ênfase nas técnicas grelhado/brasa/churrasco e frito. Foram utilizados dados do Inquérito Nacional de Alimentação (INA) que faz parte da Pesquisa de Orçamentos Familiares (POF) realizado entre os anos de 2008 e 2009. Nesse inquérito foram analisadas informações referentes ao consumo alimentar de 34.003 indivíduos com dez anos de idade ou mais, contemplando questões a cerca da quantidade de alimentos consumidos em unidades de medidas caseiras, forma de preparo do alimento e local de consumo (alimentação dentro do domicílio ou quando o alimento foi preparado e consumido fora do domicílio). As medias de carnes em geral foram estratificadas por sexo, escolaridade, quarto de renda, grandes regiões geográficas, situação do domicílio (urbano/rural) e local de consumo (dentro/fora do lar). Para a extração dos valores médios per capita consumidos, foram utilizados os procedimentos survey para levar em consideração os efeitos do desenho amostral. Verificou-se que a maior média per capita de consumo em gramas ocorreu no grupo de carne bovina, e a forma de preparo frito apresentou a maior média per capita de ingestão (31 gramas/ dia). Agrupando-se todos os tipos de carnes em apenas uma classe, "carnes em geral", a forma de preparação frita permaneceu com média de consumo demasiadamente maior que a forma grelhado/brasa/churrasco em todas as variáveis analisadas. Quando desagregado pelas variáveis de interesse, a maior média de consumo per capita de carnes em geral ocorreu na mais alta categoria de escolaridade (21 gramas/ dia) para o tipo grelhado/brasa/churrasco e entre residentes da região Norte (111gramas/ dia) para o tipo frito. As menores médias per capita ocorreram entre os indivíduos no primeiro quarto de renda (1,96 gramas/ dia) para aqueles que consumiram grelhado/brasa/churrasco e para as carnes fritas a menor média foi observada fora do domicílio (20 gramas/ dia). Os achados indicam que existe uma acentuada diferença entre o consumo médio per capita de grelhado/brasa/churrasco e fritos entre as regiões brasileiras, sendo mais evidente quando desagregado por variáveis sócio demográficas.