Isolamento de microrganismos e seleção de enzimas microbianas com aplicações biotecnológicas no tratamento de esgotos

Os principais contaminantes orgânicos em esgotos municipais são as proteínas, polissacarídeos e lipídeos, os quais deveriam ser hidrolisados à suas menores unidades antes do efluente ser despejado nos recursos hídricos. Altas concentrações de óleos e gorduras nos efluentes afetam o processo de tratamento biológico de esgotos pela formação de uma camada na superfície da água a qual reduz as taxas de transferência de oxigênio em um processo aeróbico. Proteases, lipases, amilases e celulases de origem microbiana podem desempenhar um papel primordial no tratamento biológico de efluentes. Este trabalho de doutorado teve o objetivo de isolar microrganismos produtores de lipases e outras enzimas hidrolíticas e avaliar seu perfil de degradação de lipídeos e outros compostos orgânicos, em escala laboratorial. Enfatizamos o estudo na atividade lipolítica, pois óleos e gorduras constituem um dos principais poluentes orgânicos e com conseqüências mais graves aos organismos aquáticos, e podem ainda, formar uma crosta espessa nas tubulações e equipamentos das estações de tratamento de esgoto, provocando entupimentos e avarias. Trinta e cinco isolados lipolíticos, provenientes de efluentes industriais e domésticos, foram identificados e avaliados quanto ao perfil de produção de enzimas hidrolíticas. Extratos lipolíticos produzidos por estes isolados foram caracterizados quanto à quantidade unidades enzimáticas, afinidade por diferentes comprimentos de cadeias éster e condições ótimas de pH e temperatura. A estabilidade apresentada pelos extratos lipolíticos em presença de agentes químicos e após tratamento térmico, além de atividade e tolerância em ampla faixa de pH e afinidade por ésteres de comprimentos variados de cadeias, são um indício de que algumas destas enzimas são candidatas promissoras para hidrólise de lipídios em águas residuais. Uma combinação de enzimas e bactérias fermentadoras pode facilitar a hidrólise completa de triglicerídeos, proteínas e lignocelulose que normalmente ocorrem em efluentes industriais.The main organic contaminants in municipal wastewater are proteins, polysaccharides, and lipids, which must be hydrolyzed to smaller units. A high concentration of oil and grease in wastewater affects biological wastewater treatment processes by forming a layer on the water surface, which decreased the oxygen transfer rate into the aerobic process. Microbial proteases, lipases, amylases, and celullases should play essential roles in the biological wastewater treatment process. The present study aimed to isolate lipase- and other hydrolytic enzyme-producing microorganisms and assess their degradation capabilities of fat and oil wastewater in the laboratory. We also evaluated microbial interactions as an approach to enhance lipolytic activity. We place emphasis on lipase activity because oil and grease are not only environmental pollutants, but also form an undesirable tough crust on pipes of sewage treatment plants. Thirty-five lipolytic microorganisms from sewage were identified and assessed for hydrolytic enzyme profiles. Lipases were characterized in detail by quantification, chain length affinity, and optimal conditions for activity. The good stability of isolated lipases in the presence of chemical agents, thermal stability, wide range of pH activity and tolerance, and affinity for different lengths of ester chains indicates that some of these enzymes may be good candidates for the hydrolysis of organic compounds present in wastewater. A combination of enzymes and fermenting bacteria may facilitate the complete hydrolysis of triglycerides, proteins, and lignocellulose that normally occur in the wastes of industrial processes