Otimização da produção de lacase pelo fungo Trametes sp. para a biorremediação de bisfenol A em meio aquoso

Orientadora : Prof. Dr. Jörg Wolfgang MetzgerCoorientadores: Profª. Drª. Arislete Dantas de Aquino e Prof. Dr. José Domingos FontanaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e a Universität Stuttgart. Defesa: Curitiba, 28/08/2017Inclui referências : f. 114-134Resumo: O bisfenol A (BFA) é um monômero empregado na fabricação de resinas epóxi e plásticos policarbonatados, e também como insumo para outros fins industriais. Este composto é classificado como um interferente endócrino capaz de causar perturbações no sistema endócrino, imunológico e nervoso dos seres vivos, além de causar sérios distúrbios ambientais. Os tratamentos físico-químicos para remoção deste tipo de poluente são dispendiosos. Assim, tratamentos com o emprego de enzimas fúngicas como as lacases podem ser uma alternativa promissora para este fim. Este trabalho teve como objetivo otimizar a produção da enzima lacase por meio do cultivo do fungo Trametes sp. com a adição de extratos de lignina bruta e indutores químicos, e sua aplicação na biorremediação de BFA em meio aquoso. O estudo da produção da lacase teve início com a aplicação de seis extratos de lignina bruta de bracatinga, peroba, pinus, bagaço de cana-de-açúcar, casca de soja e casca de trigo, em concentração de 1 g L-1 nos experimentos. Os extratos de peroba e bagaço de cana-de-açúcar apresentaram maior potencial indutor frente aos demais, de modo que foram empregados na otimização da produção de lacase por meio de um delineamento de experimentos fatorial fracionáro5-2, juntamente com os potenciais indutores químicos: dioxano, siringol e sulfato de cobre, estes na concentração de 1 mmol L-1. A biorremediação do BFA foi realizada pela aplicação de 500 U L-1 de lacase bruta em meio tamponado em pH 5 contendo 100 mg L-1 do contaminante que foi quantificado por cromatografia líquida (HPLC-DAD). A técnica analítica de espectrofotometria UV-Vis derivativa foi avaliada para a determinação do BFA em solução multicomponente. A faixa de pH ótimo para a lacase foi observada entre os valores de 4 a 6, na qual a atividade enzimática se manteve estável por um período de 72h. O melhor efeito indutor obtido na otimização da produção de lacase ocorreu pela interação dos cinco indutores atingindo uma atividade de 45.185 + 321 U L-1 em 24 dias de cultivo. Também ocorreu um forte efeito indutor com os extratos de bagaço de cana-de-açúcar e de peroba juntamente com o CuSO4, e com o extrato de peroba, dioxano e CuSO4 que obtiveram resultados de 35.926 + 642 U L-1 e 35.556 + 1.111 U L-1, respectivamente. A biorremediação do BFA pela lacase bruta se mostrou eficiente, sendo que na primeira hora de reação foi reduzida cerca de 50% da concentração inicial, e após 10 h de reação já não foi mais possível detectar a presença do contaminante em solução aquosa. A avaliação da técnica de espectrofotometria UV-Vis derivativa foi positiva para a análise do BFA em solução contendo lacase bruta de Trametes sp., quando comparada com a técnica de HPLC-DAD. Palavras-chave: Dioxano. Espectrofotometria UV Vis derivativa. Interferentes endócrinos. Lignina. Siringol.Abstract: The bisphenol A (BPA) is a monomer widely used in the manufacture of epoxy resins and polycarbonate plastics, and also as an input for other industrial purposes. This compound is classified as an endocrine interferent capable of causing disturbances in the endocrine, immune and nervous system of living beings, besides causing serious environmental disturbances. The physical-chemical treatments for this type of pollutant are quite expensive, so treatments using fungal enzymes, such as laccases, can be a very promising alternative. The objective of this study was to optimize the laccase enzyme production through the cultivation of Trametes sp. fungus, with the addition of crude lignin extracts and chemical inducers, and its application in bioremediation of BPA in water base. The laccase production study began by applying six gross lignin extracts of bracatinga wood, peroba wood, pinus wood, sugarcane bagasse, soybean hull and wheat husk, in a concentration of 1 g L-1 in the experiments. The extracts of peroba wood and sugarcane bagasse presented higher inductive potential compared to the others, so that they were used in the lacase optimization production through a fractional 5-2 factorial experimental design, along with the potential chemical inducers: dioxane, syringol and copper sulphate 1 mmol L-1 concentration. The BPA bioremediation was performed by applying 500 U L-1 crude laccase in buffered medium at pH 5 containing 100 mg L-1 of the contaminant which was quantified by liquid chromatography (HPLC-DAD). The analytical technique of derivative ultraviolet spectrophotometry was evaluated for BPA determination in multicomponent solution. The optimum pH range for the laccase was observed between the values of 4 to 6, in which the enzymatic activity remained stable for a period of 72h. The best inducing effect on laccase production occurred through the interaction of the five inducers reaching an activity of 45.185 + 321 U L-1 in 24 days of cultivation, also a strong inducing effect occurred between the extracts of sugarcane bagasse and peroba together with the CuSO4, and between the peroba extract, dioxane and CuSO4 that obtained results of 35.926 + 642 U L-1 and 35.556 + 1.111 U L-1, respectively. The BPA bioremediation by the crude laccase was efficient, and in the first hour of reaction, about 50% of the initial concentration was reduced, and after 10 hours of reaction it was no longer possible to detect the presence of the contaminant in the aqueous solution. The evaluation of the derivative ultraviolet spectrophotometry technique was satisfactory for the analysis of the BPA in solution containing Trametes sp. crude laccase, when compared with the HPLC-DAD technique. Key-words: Dioxane. Derivative ultraviolet spectrophotometry. Endocrine disruptors. Lignin. Syringol