Microcistina em água: fotodegradação por TiO2 versus biodegradação com levedura recombinante

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dc.contributor.advisorHirooka, Elisa Yoko
dc.contributor.authorNascimento, Maikon Thiago do
dc.contributor.bancaRocha, Thaís de Souza
dc.contributor.bancaKuroda, Emília Kiyomi
dc.coverage.extent69 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-05-23T11:52:09Z
dc.date.available2025-05-23T11:52:09Z
dc.date.issued2023-04-13
dc.description.abstractA eutrofização, processo em que um corpo de água se torna excessivamente rico em nutrientes, pode acarretar a floração de cianobactérias. Microcystis aeruginosa é a mais comum entre espécimes toxigênicas estudadas e, produz microcistina (MC), um heptapeptídeo cíclico potencialmente perigoso devido à hepatotoxidez. Considerando a baixa eficiência de tratamento convencional na remoção de MC em água, o exigente controle requer contínuo desenvolvimento tecnológico. O trabalho aborda duas técnicas de degradação de MC em água: (i) biodegradação utilizando Saccharomyces cerevisiae recombinante imobilizada e, (ii) fotodegração com fotocatalisador TiO2 combinado com irradiação UV-A. As tecnologias são comparadas perante benefícios e desvantagens. Reator em escala de bancada foi construído para tratamento de água contaminada com microcistina-LR (220 µg.L-1) e, testado com fotocatalisador (1 mg.mL-1) irradiado com lâmpada de luz negra e levedura recombinante imobilizada em suportes (1x1 cm) de espuma de poliuretano – PUF, para estes ensaios serão utilizados 5 suportes de PUF com as leveduras recombinantes. Alíquotas foram coletadas em intervalos regulares de 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 min para análise de degradação fotocatalítica e 0, 24, 48, 72, 96 e 120 horas para biodegradação. Foi também realizado um segundo experimento de biodegradação, com as mesmas condições citadas, contudo utilizando 30 PUFs e coletas realizadas ao longo de 24 h de tratamento. O controle analítico de MC remanescente foi conduzido por etapas de pré-concentração e análise HPLC/PAD, também foi realizada validação intralaboratorial do método. Os resultados obtidos demonstram que o método analítico utilizado é preciso, exato, seletivo e linear dentro da faixa de trabalho de 1 a 500 µg.L-1. Obteve-se eficiência de 95% de fotodegradação de MCs em apenas 90 minutos de tratamento, não sendo observado adsorção e nem fotólise da toxina. Para os experimentos de biodegradação obteve-se em torno de 30% de degradação da concentração inicial de microcistina em 24 horas, contudo este valor representa 84 µg.L-1, concentração elevada se comparado a contaminações de águas superficiais relatadas na literatura. Os resultados indicam que a baixa eficiência da biodegradação se deve provavelmente a inibição da atividade da enzima mlrA pela microcistina linearizada, produto da reação enzimática. São sugeridos novos experimentos para confirmação.
dc.description.abstractother1Eutrophication, a process in which a water bodies becomes excessively rich in nutrients, can lead to the blooming of cyanobacteria. Microcystis aeruginosa is the most common specie among studied toxigenic ones, and it is producer of microcystin (MC), a potentially dangerous cyclic heptapeptide due to its hepatotoxicity. Considering the low efficiency of conventional treatment in removing MC from water, demanding control requires continuous technological development. The work approaches two techniques for MC degradation in water: (i) biodegradation using immobilized recombinant Saccharomyces cerevisiae, and (ii) photodegradation with TiO2 photocatalyst combined with UV-A irradiation. The technologies are compared about benefits and disadvantages. A bench-scale reactor was constructed for the treatment of water contaminated with microcystin-LR (220 µg.L-1) and tested with photocatalyst (1 mg.mL-1) irradiated with a black light lamp and recombinant yeast immobilized on 5 polyurethane foam (PUF) supports (1x1 cm). Samples were collected at regular intervals of 0, 15, 30, 45, 60, 75 and 90 min for photodegradation analysis and 0, 24, 48, 72, 96 and 120 hours for biodegradation. A second biodegradation experiment was also performed under the same conditions, using 30 PUFs and samples collected over 24 hours of treatment. The analytical control of remaining MC was conducted by pre-concentration steps and HPLC/PAD analysis, and intralaboratory method validation was performed. The results obtained demonstrate that the analytical method used was precise, accurate, selective, and linear within the working range of 1 to 500 µg.L-1. It was observed 95% efficiency of photodegradation of MC in only 90 minutes of treatment, without observing adsorption or photolysis of the toxin. For the biodegradation experiments, around 30% of the initial microcystin concentration was degraded in 24 hours, an amount that represents 84 µg.L-1, a higher concentration when compared to surface water contaminations reported in the literature. The results indicate that the low efficiency of the biodegradation is due to inhibition of the enzyme (mlrA) activity by linearized microcystin, a product of the enzymatic reaction. New experiments are suggested to confirm it.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18796
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCA - Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos
dc.subjectCianotoxina
dc.subjectS. cerevisiae recombinante
dc.subjectDegradação Biológica vs Fotoquímica
dc.subject.capesCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.cnpqCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.keywordsCyanotoxin
dc.subject.keywordsRecombinant S. cerevisiae
dc.subject.keywordsBiological vs Photochemical Degradation
dc.titleMicrocistina em água: fotodegradação por TiO2 versus biodegradação com levedura recombinante
dc.title.alternativeMicrocystin in water: photodegradation by TiO2 versus biodegradation with recombinant yeast
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Agrárias

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