Bactérias produtoras de substâncias surfactantes Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais Bactérias produtoras de substâncias surfactantes Cíntia Amélia Isabella Gomes Jessica Ayra Laila Sousa

Substâncias Surfactantes Os surfactantes são moléculas anfipáticas constituídas de uma porção hidrofóbica e uma porção hidrofílica. Estrutura molecular do surfactante SDS (NaC12H25SO4) (Desai; Banat, 1997). São compostos químicos, utilizados em diversos setores industriais, a maioria é sintetizada à partir de derivados de petróleo

Em função da presença de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos na mesma molécula, os surfactantes tendem a se distribuir nas interfaces entre fases fluidas com diferentes graus de polaridade (óleo/água e água/óleo). São adequados para uma ampla gama de aplicações industriais envolvendo detergência, emulsificação, lubrificação, capacidade espumante e molhante, solubilização e dispersão de fases.

Quando o surfactante é produzido por microrganismos é chamado biossurfactante que são compostos de origem microbiana que exibem propriedades surfactantes, isto é, diminuem a tensão superficial e possuem alta capacidade emulsificante, e consistem em subprodutos metabólicos de bactérias Tensão surperficial- forças intermoleculares no interior e superfície de um líquido

Em decorrência de sua natureza anfifílica, são compostos caracterizados pela capacidade de alterar as propriedades interfaciais de um líquido. Outra propriedade dos surfactantes é a capacidade de formarem, em meio aquoso, agregados denominados micelas. A maioria dos surfactantes comercialmente disponíveis é sintetizada a partir de derivados de petróleo e são tóxicos para diferentes organismos, além de não serem prontamente biodegradáveis

Quando um surfactante é adicionado ao sistema O/A , observa-se uma redução da tensão superficial até um valor crítica, formando estruturas como micelas, esse valor é conhecido como concentração micelar crítica (CMC), usado para medir a eficiência do surfactante Tensão superficial, interfacial e solubilidade em função da concentração de surfactantes

Ramnolipídeo – Produzido por Pseudomonas aeroginosa Biossurfactantes Os biossurfactantes. possuem uma estrutura comum: uma porção lipofílica composta por cadeia hidrocarbônica de ácidos graxos, que podem ser saturados, insaturados, ramificados, ligados à uma porção hidrofílica, que pode ser um éster, um grupo hidróxi, fosfato, ou carboidrato. A maioria dos biossurfactantes são neutros, ou aniônicos variando desde pequenos ácidos graxos até grandes polímeros. Ramnolipídeo – Produzido por Pseudomonas aeroginosa

Os biossurfactantes são produzidos principalmente pelo crescimento aeróbio dos microrganismos em meio aquoso a partir de carboidratos, hidrocarbonetos, óleos e gorduras. Apresentam as seguintes funções fisiológicas: Emulsificação e solubilização de hidrocarbonetos ou compostos insolúveis em água; Transporte de hidrocarbonetos; Aderência-liberação de célula a superfícies; Atividade antibiótica.

Biossurfactates x Surfactantes convencionais: atividade superficial e interfacial dos biossurfactantes, são mais efetivos do que os surfactantes convencionais, pois produzem menos tensão superficial em menores concentrações, tolerância à temperatura e pH e força iônica; elevada estabilidade térmica e de pH podendo ser utilizado em ambientes com condições mais drásticas; biodegradabilidade; diferentes dos surfactantes químicos os biosurfactantes são facilmente degradáveis na água e no solo; baixa toxicidade; a sua baixa toxicidade permite o uso em alimentos, cosméticos e produtos farmacêuticos (efeitos alérgicos). A classe de biossurfactantes e microrganismos produtores estão distribuídos em extensa variedade de gênero, conforme TABELA 1.

Tabela 1 - Principais classes de biosurfactantes e microorganismos envolvidos.

Tipo de biosurfactante Microrganismo

Bactérias produtoras de substâncias surfactantes A síntese de tensoativos pela célula microbiana parece obedecer mais uma necessidade fisiológica do organismo, como a adesão e hidrofobicidade da membrana celular das bactérias, em condições limitadas de nutrientes A quantidade e a qualidade dos biossurfactantes produzidos pelas diversas espécies de microrganismos são influenciadas tanto pela fonte de carbono quanto pelas concentrações de N, Fe, Mn, P no meio, além das condições como pH, temperatura

As Pseudomonas : São bactérias pertencentes ao reino eubactéria, filo Proteobacteria, classe Gammaproteobacteria. São em geral gram-negativas, na forma de bastonetes de 0,5 a 0,8 um móveis por flagelos polares. A espécie Pseudomona aeruginosa produzem ramnolipídios, que consiste em uma ou duas moléculas de ramnoses ligadas a uma cadeia de ácido graxo, esta substância possui baixo peso molecular o que aumenta a solubilidade de hidrocarbonetos organizados nas cavidades das micelas hidrofóbicasRedução da tensão superficial para 25-30mN/m e tensão interfacial por volta de 1 mN/m P. aeruginosa síntese enzimática

Bacillus: são gram-positivas, produzem enzimas hidrolíticas extracelulares que degradam polímeros complexos, como lipídeos, ácidos nucléicos, permitindo aos organismos utilizarem esses produtos como fontes de carbono e doadores de elétrons. A Bacillus subtilis: produz Surfactina – lipopeptideo. Esse biosurfactante é bem conhecido, podendo diminuir a tensão superficial de 72mN/m para 27,9 mN/m quando na concentração de 0,005%. Bacillus subtilis

Biorremediação de solos contaminados Os biossurfactantes aumentam a solubilidade dos hidrocarbonetos, tornando-os disponíveis para os microrganismos , facilitando a ação de biodegradação, ou seja, aceleram a degradação de vários óleos por microrganismos e promovem a biorremediação de águas e solos Os biosurfactantes também são úteis na biorremediação de locais contaminados com metais pesados tóxicos como urânio, cádmio e chumbo (Arthrobacter,Pseudomonas, Corynebacterim e B . Subtilis)

LIMPEZA DE RESERVATÓRIOS DE ÓLEOS biosurfactantes Reservatório altamente viscosos - viscosidade Não podem ser bombeados formação de emulsões O/A Resíduos e óleos sedimentam Lavagem com solvente ou manual Facilita o bombeamanto Perigoso, demorado e caro A utilização de biossurfactantes para a limpeza de tanques, em substituição aos surfactantes convencionais, promove a limpeza e recuperação de 90% dos Hidrocarbonetos presentes no resíduo.

Biorremediação de locais contaminados por Metais

Tanto em ex situ quanto in situ, o método que utiliza substância s surfactantes- agente oxidante- para tratamento de solo contaminado com petróleo e águas residuais para adsorver e remover os contaminantes do solo onde, a estabilização (do contaminante) não reduz a quantidade do poluente, mas altera suas propriedades químicas facilitando o seqüestro ou a adsorção do contaminante, reduzindo assim os ricos ao ambiente

Conclusão Os biosurfactantes apresentam diversas vantagens em relação aos surfactantes sintéticos, podendo ser utilizados em uma gama de aplicações industriais, entretanto ainda não são amplamente utilizados devido aos altos custos de produção. Com o crescimento no desenvolvimento de novas tecnologias de aplicação, no melhoramento das linhagens e dos processos de produção e devido a sua versatilidade, biodegradabilidade e baixa toxidade, os biosurfactantes poderão se tornar compostos de uso comum nas industrias em um futuro próximo.

Referências Bibliográficas Desai, J. D.; Banat, I.M.; Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1997, 61, 47. SILVA, Lorival Hoffmann da; GARANHANI, Thiago. Biossurfactantes. MADIGAN, Michel T.MARTINKO; Michael M. ; PARKER, Jack. Microbiologia de Brock. 10. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2004.

As bactérias hidrocarbonoclásticas podem ser facilmente isoladas de áreas contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo e, provavelmente, algumas delas serão capazes de produzir surfactante. No isolamento usam-se hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos como única fonte de carbono em meio mineral. Estudos revelaram um grande número de microrganismos isolados por essa técnica, como as espécies de Rhodococcus, Acinetobacter, Pseudomonas, e outros gêneros, são capazes de produzir biosurfactante. A recuperação e concentração do biosurfactante do meio de cultura é que vão determinar a viabilidade da produção em grande escala. Geralmente, a baixa concentração e a estrutura do biosurfactante limitam a extração. Diferentes métodos são usados nos processos de isolamento como a ultracentrifugação, ultrafiltração, precipitação por ácido ou sal, extração por solvente e adsorção em cromatografia.