Produção e utilização de protease de Bacillus subtilis em tratamento de efluentes liquidos
Ana Claudia Mendes de Seixas
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP Se45p
[Production and use of protease from Bacillus subtilis in treatment of effluent liquids]
Campinas, SP : [s.n.], 2006.
131 p. : il.
Orientador: Ranulfo Monte Alegre
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: Consideráveis pesquisas têm sido conduzidas nos últimos anos para descobrir novas enzimas que possam ser utilizadas no tratamento de resíduos. Devido ao aumento de poluentes no meio ambiente, tornando-se difícil a sua remoção por processos convencionais, o desenvolvimento de pesquisas com...
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Resumo: Consideráveis pesquisas têm sido conduzidas nos últimos anos para descobrir novas enzimas que possam ser utilizadas no tratamento de resíduos. Devido ao aumento de poluentes no meio ambiente, tornando-se difícil a sua remoção por processos convencionais, o desenvolvimento de pesquisas com enzimas busca um processo alternativo de tratamento, de menor custo, mais rápido, mais simples e mais confiável. As proteases são a classe mais importante das enzimas industriais e compreendem cerca de 25% de todas as enzimas comerciais no mundo. A maior aplicação destas enzimas é nas indústrias de alimentos, farmacêuticas e de detergentes. A finalidade do presente trabalho consistiu num estudo para determinar as melhores condições para produção de protease, bem como sua eficiência na hidrólise enzimática sobre a etapa biológica no tratamento de efluente líquido. Para a produção da protease foi testada uma cepa de Bacillus subtilis. O inóculo foi preparado em frascos Erlenmeyers (250 mL) contendo 50 mL de meio BHI , previamente esterilizado (121ºC, 15 min). Os frascos foram incubados a 30ºC durante 24 h com agitação de 200 rpm. Para a produção de protease foi utilizado um Planejamento Experimental Fatorial Fracionário 24-1, com triplicata no ponto central, tendose como variáveis independentes as concentrações de lactose, cloreto de sódio, caseína e pH. Como base foi utilizado o meio descrito por KEMBHAVI et al. (1993). Baseado nos resultados do planejamento experimental, foi realizado um ensaio cinético em fermentador do tipo tanque agitado contendo lactose (5,0 g.L-1) e caseína (5,0 g.L-1) a pH 6, 30OC e 300 rpm durante 30 h. O meio foi inoculado numa proporção de 10% (v/v) de inóculo. As amostras foram retiradas em intervalos de 1h, centrifugadas e o sobrenadante armazenado para análise. A atividade da protease foi medida pelo Método de KUNITZ (1947), utilizando caseína como substrato. A produção de 1124 U. mL-1 de atividade proteolítica foi obtida após 24 horas de fermentação. Com o objetivo de utilizar os próprios rejeitos industriais disponíveis em grande quantidade e sem custo como fonte de nitrogênio para o enriquecimento do meio de cultivo foi empregada água residuária do abatedouro de aves Pena Branca suplementada com caseína e MgSO4 na produção da enzima. O emprego do extrato enzimático, contendo protease, em uma das etapas do tratamento de efluente foi avaliado em um sistema de lodo ativado em reator tipo batelada, variando-se a água residuária e o lodo ativado. Nos primeiros ensaios foram colocados nos reatores o lodo proveniente de um reator do abatedouro de aves Pena Branca, o efluente bruto, a cultura de Bacillus subtilis ou o extrato enzimático. Em ensaios posteriores utilizou-se o lodo aclimatado, água residuária sintética, a cultura de Bacillus subtilis ou o extrato enzimático. Comparando os resultados dos tratamentos das águas residuárias do abatedouro de aves Pena Branca e sintética, as taxas de remoção de DQO da água residuária sintética foram em média 4 vezes maiores do que as taxas de remoção de DQO da água residuária do abatedouro de aves Pena Branca. A atividade do extrato enzimático B utilizado na água residuária sintética foi maior do que a do extrato enzimático produzido pela água residuária do abatedouro de aves Pena Branca, 1.124 U.mL-1 e 730 U.mL-1, respectivamente
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Abstract: Considerable researches were carried out in the last years to discover new enzymes for treatment of residues. Due to the increase of pollutants in the environment, becoming difficult its removal for conventional processes, the development of these researches seek a alternative treatment...
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Abstract: Considerable researches were carried out in the last years to discover new enzymes for treatment of residues. Due to the increase of pollutants in the environment, becoming difficult its removal for conventional processes, the development of these researches seek a alternative treatment process, lower cost, faster, simpler and more trustworthy. Proteases are the most important class of industrial enzymes and comprise about 25% of commercial enzymes on the world. The major applications of these enzymes are in the food, pharmaceutical and detergent industries. The purpose of this work consisted of a study to determine the best conditions for production of protease, as well as its efficiency in enzymatic hydrolysis on the biological stage in the liquid effluent treatment. Bacillus subtilis was tested for protease production. Inoculum was prepared in 250-mL Erlenmeyer flasks containing 50 mL BHI strain, previously sterilized (121ºC, 15 minutes). The Erlenmeyer flasks were incubated at 30ºC for 24 h under agitation at 200 rpm. A Fractionary Factorial Experimental Planning was carried out in 24-1 with triplicate in the central point for protease production, independent variables were lactose, sodium chloride and casein concentration and pH. Strain described by KEMBHAVI et al (1993) was used as basis medium. Based in the results of the experimental planning a kinetic trial was carried out in fermentor type agitated tank containing lactose (5.0 g/L), casein (5.0 g/L), pH 6, 30ºC and 300 rpm for 30 h. The medium was inoculated in 10% (v/v) of inoculum proportion. The samples were removed in intervals of 1h, centrifuged and the supernatant stored for analysis. Protease activity was measured by the method of KUNITZ (1947) using casein as substrate. The production of 1,124 Um.L-1 proteolytic activity was obtained after 24 h of fermentation. With the objective to use the proper industrial wastes available in great amount and no cost as nitrogen source for the enrichment of the culture medium were carried out using wastewater from poultry slaughter Pena Branca supplemented with casein and MgSO4 for enzyme production. Using the enzymatic extract, contained protease, in one of the stages of the effluent treatment was evaluated in a batch reactor with activated sludge, varying the wastewater and the activated sludge. In the first assays were placed into the reactors the sludge (from poultry slaugther Pena Branca reactor), the crude effluent, Bacillus subtilis strain or enzymatic extract. Posterior assays were carried out with acclimatized sludge, synthetic wastewater, Bacillus subtilis strain or enzymatic extract. Comparing the results of the wastewater from poultry slaughter Pena Branca and synthetic wastewater treatments, the COD removal rates from synthetic wastewater were 4-fold higher than the wastewater from poultry slaughter Pena Branca. The enzymatic activity of B extract used in the synthetic wastewater was higher than the enzymatic extract produced by wastewater from poultry slaughter Pena Branca, 1,124 U.mL-1 and 730 U.mL-1, respectively
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Alegre, Ranulfo Monte, 1951-
Orientador
Ponezi, Alexandre Nunes, 1964-
Avaliador
Alanis, Jean Carlo
Avaliador
Moreira, Mauro de Paula
Avaliador
Rodriguez Justo, Oselys
Avaliador
Alberte, Tania Maria
Avaliador
Produção e utilização de protease de Bacillus subtilis em tratamento de efluentes liquidos
Ana Claudia Mendes de Seixas
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