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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2009.tde-09092009-151838
Document
Author
Full name
Luiz Fernando Romanholo Ferreira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2009
Supervisor
Committee
Monteiro, Regina Teresa Rosim (President)
Basso, Luiz Carlos
Carmona, Eleonora Cano
Chagas, Eliana Pereira
Felipe, Maria das Gracas de Almeida
Title in Portuguese
Biodegradação de vinhaça proveniente do processo industrial de cana-de-açúcar por fungos
Keywords in Portuguese
Biodegrdação
Bioensaios
Enzimas
Extresse oxidativo
Fungos
Vinhaça
Abstract in Portuguese
A vinhaça é um resíduo da produção de álcool após a fermentação do mosto e destilação do vinho, resultando de 10 a 15 litros para cada litro de etanol produzido. Este efluente altamente colorido é um sub-produto rico em nutrientes, principalmente materia orgânica, tendo um alto potencial poluente quando disposto no ambiente. Os fungos ligninolíticos podem ser utilizados para a remediação de poluentes, como a vinhaça, pela ação de enzimas peroxidases. Foram utilizadas em ensaios para descoloração da vinhaça três linhagens de fungos ascomicetos e cinco de basidiomicetos sendo que o basidiomiceto Pleurotus sajor-caju CCB 020 se destacou dos demais. A descoloração foi concomitante com o aumento das atividades de lacase e manganês peroxidase. Entretanto ficou evidende que a lacase é a enzima de maior importância na descoloração. P. sajor-caju é comestível tendo seus valores nutricionais determinados na literatura. A vinhaça desencadeou o processo de estresse oxidativo no fungo, fato observado através da elevação da atividade de enzimas (superóxido dismutase, catalase e glutationa redutase) associadas a mecanismos de detoxificação de espécies ativas de oxigênio. Quando comparado com crescimento em meio sintético, o cultivo submerso de P. sajor-caju em vinhaça demonstrou aumento na produção de biomassa (1,06 g 100 mL-1), e aumento na atividade das enzimas como a lacase (variando entre 400 e 450 UI L-1) alcançada entre o 9° e 10º dia e para MnP alcançada no 12° dia de cultivo (variando de 60 a 100 UI L-1), a 28ºC, com agitação constante. Nos mesmos tratamentos foram observadas reduções de: 82,76% na DQO, de 75,29% da DBO, da coloração em 99,17% e da turbidez em 99,73%, indicando a participação destas enzimas na despolimerização de compostos fenólicos e pigmentos de melanoidinas. Após 15 dias de tratamento com o fungo, foi evidenciada a redução de toxicidade da vinhaça determinada por exposição aos organismos: Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna, Daphnia similis e Hydra attenuata. Foi concluído que o uso do sistema vinhaça e P. sajor-caju pode ser aplicado em bioprocessos de remoção de cor e na degradação de compostos complexos da vinhaça, ocorrendo destoxicação e melhora em suas qualidades podendo ser indicada como água de reuso, produção de enzimas lacases e manganês peroxidase e aproveitamento de biomassa.
Title in English
Fungi biodegradation of vinasse from industrial sugarcane processing
Keywords in English
Bioassays.
Degradation
Descolorization
Enzyme
Ligninolytic fungi
Oxidative stress
Abstract in English
Vinasse is a residue resulting from the production of alcohol after pulp fermentation and distillation of the wine, ensuing from 10 to 15 liters for each liter of ethanol produced. This high colored effluent is a by-product rich in nutrients, mainly organic matter, having a high pollutant potential when disposed in the environment. Lignolytic fungi can be utilized in the remediation of pollutants, such as vinasse, by the action of peroxidases. Assays for the decolorization of vinasse by three ascomycetes fungi and five basidiomycetes were performed and consequently selecting the fungus Pleurotus sajor-caju CCB 020. The activities of manganese-dependent peroxidases (MnP) and laccases and the quantification of the decolorization after the treatment of the vinasse by P. sajor-caju were evaluated and it was observed that this fungus can be utilized to biodegrade and decolorize the vinasse at a concentration of 100% without the necessity of dilution. P. sajorcaju is an edible fungus with nutritional values determined in the literature. The vinasse trigged the process of oxidative stress in the fungus, fact observed through the elevation of the enzyme activities (superoxide dismutase, catalase and glutathione reductase) associated to mechanisms of detoxifying reactive oxygen species. When compared to the growth in synthetic medium, the tests in submerged vinasse cultivation with P. sajor-caju demonstrated a raise in the biomass production (1,06 g 100 mL-1), and in the enzyme activities such as laccase (varying from 400 to 450 U L-1) reached between the 9th and 10th day of growth and for MnP at the 12th day of cultivation (varying from 60 a 100 U L-1), indicating the participation of these enzymes in the depolymerization of phenolic compounds and melanoidins pigments. In the same treatments were observed reductions of 82,76% in COD, 75% of BOD, 99,17% in the color and 99,73% for the turbidity. After the treatment with the fungus, a reduction in the toxicity was evident through the exposition of Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna, Daphnia similis e Hydra attenuata. It was concluded that the system P.sajor caju/vinasse can be utilized as a bioprocess for color removal and degradation of complex molecules. It was observed an improvement in the characteristics and detoxification allowing it to be utilized as reused water, laccase and manganese peroxidase enzymes production and for fungal biomass production with a high nutritional value.
 
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Luiz_Ferreira.pdf (1.63 Mbytes)
Publishing Date
2009-09-15
 
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