Foram realizados testes de estabilidade de pH, temperatura e salinidade para os biossurfactantes obtidos nos cultivos durantes os ensaios 1, 2, 5 e 6, por apresentarem maior porcentagem de redução de tensão superficial.
4.8.1 – Estabilidade ao pH
Os pontos analisados mostraram boa estabilidade de pH para o meio alcalino ou ligeiramente ácido, permanecendo a tensão superficial com pequena variação, podendo ser esse valor atribuído a erro de leitura do equipamento. A Tabela 4.11 apresenta os valores obtidos pela tensão superficial após a adição de HCl (1N) e NaOH (1N).
Tabela 4.11 – Estabilidade de pH para os ensaios 1, 2, 5 e 6 Ensaios pH do ponto
avaliado
Tensão Inicial (mN/m)
Medida da tensão superficial (mN/m)* para diferentes valores de pH
2,0 5,0 8,0 10,0
1 6,61 33,24 49,00 34,00 34,33 35,00
2 6,77 33,78 48,00 34,33 34,00 34,66
5 7,66 33,12 42,33 35,00 34,33 35,33
6 7,88 30,92 44,66 34,00 31,00 31,33
Através dos resultados acima, nota-se que para o meio muito ácido, pH igual a 2,0, ocorre uma aumento na tensão superficial do meio. Uma possível explicação para esse aumento deve-se ao fato da mudança da forma micelar, na qual não há redução da tensão superficial para a forma de monômeros, que implicaria em um aumento da tensão superficial. Observa-se que a tensão voltou a ser a mesma (ou aproximadamente a mesma) apresentada pelo ponto zero de cada cultivo. Para os outros valores de pH, a tensão teve pouca variação, havendo um pequeno aumento à medida que se afastava do pH do ponto avaliado para aquele cultivo.
Estudos realizados por Bello et al. (2012), na síntese do biossurfactante por
Lactobacillus pentosus e resíduo da poda de videira, mostrou que o pH foi a variável que teve
o maior efeito sobre a superfície-ativa. Baixos valores de pH eliminaram as propriedades biossurfactantes como também as propriedades bioemulsificantes. Em mesmo estudo, mostraram que em efeito sinérgico com a salinidade e temperatura, para pH maior que 5,5 e salinidade (entre 1 a 5%) não alterou a estabilidade para as propriedades bioemussificantes do metabólito sintetizado.
Rossmann (2008) utilizando como substrato um combinado de melaço e manipueira e consórcios bacterianos, ao analisar a influência do pH nas propriedades emulsificantes constatou que para pH com valores abaixo de 4,0, as emulsões não foram estáveis. Para valores acima de pH igual a 6,0 , os resultados ainda apresentaram a estabilidade da emulsão.
4.8.2 – Estabilidade a variação de temperatura
No presente trabalho avaliou-se a estabilidade do biossurfactante em função da temperatura. Considerando os ensaios 1,2, 5 e 6, coletou-se 30 mL de amostra durante o cultivo, em cada uma dessas condições, que apresentou a menor Tensão Superficial mínima e levou-se a estufa (BIOPAR) à diferentes valores de temperatura por 24 horas. A Tabela 4.11 apresenta a variação da tensão superficial à medida que a temperatura foi elevada.
Ensaios
Tensão Inicial (mN/m)
Medida da tensão superficial (mN/m) para diferentes valores de temperatura
50ºC 60ºC 70ºC
1 33,24 42,00 42,00 50,00
2 33,78 43,00 44,00 49,66
5 33,12 38,33 43,66 44,33
6 30,92 40,66 41,00 43,66
Os ensaios mostram que o biossurfactante sintetizado apresentou-se pouco estável quando aquecido. Para os ensaios 1 e 2 que apresentam tensão superficial 48,20 e 47,50 mN/m para os pontos zeros, respectivamente; nota-se que a medida da tensão superficial apresentada na Tabela 4.11 para os pontos analisados aproxima-se dos valores iniciais da tensão superficial. Os ensaios 5 e 6 também não se mostraram estáveis para a variação de temperatura. Após 24 horas na estufa a 50ºC, os valores das tensões superficiais já estavam próximos aos pontos zeros de cada cultivo.
Para os estudos realizados por Nitschke e Pastore (2006), diferente dos resultados obtidos nesse trabalho, mostram que a temperatura não influenciou na tensão superficial para a surfactina produzida por Bacillus subtilis em meio manipueira a 100ºC por 120 minutos.
4.8.3 – Estabilidade a variação da salinidade
A estabilidade do biossurfactante quanto à variação da salinidade é mostrada através da Tabela 4.12.
Tabela 4.12 – Estabilidade a salinidade para os ensaios 1, 2, 5 e 6 Ensaios
Tensão Inicial (mN/m)
Medida da tensão superficial (mN/m) para diferentes valores de temperatura
1% 5% 10%
1 33,24 34,33 34,00 34,66
2 33,78 34,33 33,00 34,00
5 33,12 34,00 33,66 33,24
6 30,92 32,24 32,00 32,33
A adição do NaCl não afetou a tensão superficial do meio contendo o biossurfactante. A tensão superficial permaneceu em mesmos valores (ou aproximados) para cada ponto durante o cultivo avaliado. Estudos realizados por Rossmann (2008) e Nitschke e Pastore (2006) mostraram que a adição de sal não influenciou na tensão superficial como também no índice de emulsificação E24. Os resultados obtidos nesse trabalho para os biossurfactantes são promissores uma vez que uma das vantagens dos biossurfactantes em relação aos surfactantes sintéticos, baseia-se no fato que esses último são sensíveis a salinidade e variação de pH.
Capítulo 5
Conclusão
5. Conclusão
A presente tese teve por objetivo estudar a síntese de biossurfactantes empregando a manipueira, resíduo agroindustrial, como substrato. Um planejamento experimental de fração meia (24-1) foi utilizado como ferramenta a fim de auxiliar no tratamento dos dados obtidos para entender a influência dos principais fatores durante a produção do metabólito. Um estudo cinético foi realizado para estudar o comportamento do micro-organismo no meio manipueira e ratificar os resultados estatísticos. O caldo fermentado livre de células foi avaliado em termos de estabilidade de pH, salinidade e temperatura.
A manipueira foi caracterizada e apresentou nutrientes como: Fe, P e N, fundamentais na síntese do biossurfactante. O substrato indicou ser bastante assimilável pela Pseudomona aeruginosa AP029-GVIIA, onde o consumo dessa fonte de carbono alcançou valores entre 55 e 90 %.
Nos cultivos iniciais, o tempo de 16 horas foi suficiente para adaptação do micro-organismo ao meio. Contudo, houve a necessidade da adição de solução estoque de sais (1,0 mL/L) para a fim de induzir uma maior porcentagem na redução da tensão superficial (%RTS).
A análise estatística dos dados mostrou que a temperatura de 30 ºC é a principal variável na síntese do biossurfactante para essas condições de cultivo, em que os principais ensaios alcançaram uma tensão superficial mínima entre 31 mN/m e 34 mN/m e uma redução de tensão superficial do meio (%RTS) em torno de 30 %. A razão de aeração e a agitação também se mostraram significativos. Apenas o fator concentração da fonte de carbono não apresentou significância na síntese do metabólito. A análise fenomenológica ratificou o planejamento estatístico, mostrando que a temperatura foi a variável que mais contribuiu na síntese da biomassa e, consequentemente, na produção do biossurfactante, pois a produção do metabólito indicou ser parcialmente associada ao crescimento. A velocidade de 200 rpm e a razão de aeração 0,4 (100 mL do meio em Erlenmeyer de 250mL) também apresentaram-se relevantes na produção do metabólito.
Os métodos colorimétricos utilizados, orcinol, fenol-sulfúrico e tio-glicólico foram ineficazes na quantificação do biossurfactante, podendo ter sido ocultada pelo
substrato em estudo, fazendo-se necessário, para trabalhos futuros, novos estudos para a quantificação do metabólito sintetizado.
Para as análises de Diluição Micelar Crítica, tendo a porcentagem de redução da tensão superficial como resposta, os melhores ensaios apresentaram resultados de redução de tensão superficial para a DMC-1 variando de 17,81 % a 32,23 %. Para a DMC-2, em que o sobrenadante é diluído 100 vezes, a redução da tensão superficial variou entre 7,23 e 22,96 %, indicando concentração de biossurfactantes ainda no meio.
Com relação ao bioproduto, observou-se poder de emulsificação, caracterizando o metabólito como bom bioemulsificante, onde a solução emulsionada variou de 50 a 68 % para as 24 primeiras horas. Após 72 horas ou mais, ainda acompanhando o índice de emulsificação, muitos deles permaneceram estáveis.
No estudo da estabilidade para o biossurfactante, esse se mostrou estável para o aumento da concentração salina, bem como para pH alcalino, onde a tensão superficial teve pequenas oscilações, mas mantendo-se próximo aos valores mínimos encontrados para a tensão superficial e foi instável para temperaturas acima de 50 ºC e pH igual a 2,0.
Com base nos resultados obtidos na presente tese, pode-se concluir que as variáveis de processo, temperatura, agitação e razão de aeração contribuíram para a síntese do biossurfactante por Pseudomona aeruginosa AP029-GVIIA e que a manipueira é uma boa fonte de carbono e de sais minerais, onde o micro-organismo em estudo se mostrou adaptável e produtor do metabólito em cultivo descontínuo submerso. Entre os ensaios realizados, o ensaio 6, que tinha as seguintes condições de cultivo: agitação de 200 rpm, temperatura de 30 ºC; razão de aeração igual a 0,4 e com o meio integral, ou seja, sem diluição; foi o ensaio que apresentou os melhores resultados na síntese do biossurfactante. O ensaio 6 mostrou uma redução da tensão superficial de 30,08 % e tensão superficial mínima de 30,98 mN/m em 48 horas de cultivo.