Isolamento, Seleção e Cultivo de Bactérias Produtoras de Enzimas para Aplicação na Produção mais Limpa de Couros

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1 Universidade Federal do Rio Grande do Sul Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química Departamento de Engenharia Química Laboratório de Estudos em Couro e Meio Ambiente Isolamento, Seleção e Cultivo de Bactérias Produtoras de Enzimas para Aplicação na Produção mais Limpa de Couros Aline Dettmer Mariliz Gutterres

2 1. Introdução Otimização de processos atingir a qualidade exigida de seus artigos finais e atender a legislação ambiental Importância de proteção do meio ambiente cobrança da sociedade e autoridades Uso da biotecnologia redução da carga poluidora dos efluentes de curtume Redução do impacto ambiental utilização de enzimas 2

3 2. Objetivos Revisão bibliográfica: Métodos de isolamento Seleção de novas bactérias Produção de enzimas Aplicações no processamento de peles e couros 3

4 3. Biotecnologia Conjunto de conhecimentos que permite a utilização de agentes biológicos (organismos, células, organelas, moléculas) para obter bens ou assegurar serviços. 4

5 3. Biotecnologia Biologia Molecular Microbiologia Biologia celular Genética Embriologia Ciência Básica Técnicas Imunológicas Químicas Bioquímicas Ciência Aplicada Informática Robótica Controle de Processos Outras Tecnologias 5

6 3. Biotecnologia Impacto em vários setores produtivos: Plantas Resistentes à doenças Plásticos Biodegradáveis Biocombustíveis Processos Industriais e Agrícolas menos poluentes Métodos de Biorremediação do Meio Ambiente 6

7 3. Biotecnologia Processos Enzimáticos 21 casos de Processos Industriais 15 casos de Processos Enzimáticos Redução de custos entre 9% e 90% Economia de Fontes Naturais Economia de Energia Fonte: Van Beilen e Li (2002) 7

8 4. Enzimas As enzimas são substâncias orgânicas, geralmente proteínas, conhecidas como biocatalisadores de múltiplas reações químicas; Estão entre as biomoléculas mais notáveis devido seu alto poder catalítico, muito superiores aos catalisadores produzidos pelo homem. 8

9 4. Enzimas Aplicações das Enzimas Aplicações Industriais Enzimas para uso médico Enzimas para uso analítico Enzimas para uso científico Alimentos Agricultura Papel Couro Têxtil 9

10 5. Isolamento e Seleção Vantagens da utilização de enzimas provenientes de microorganismos x enzimas animais e vegetais Crescimento mais rápido Mais barato Mais fácil cultivo Maior diversidade 10

11 5. Isolamento e Seleção Primeiro estágio no isolamento e seleção - isolar cepas capazes de produzir o produto desejado; Trabalho intenso de seleção e testes para identificação das propriedades desejadas. 11

12 5. Isolamento e Seleção Metodologia Diluição Solução em alta concentração Espalhamento Crescimento 12

13 5. Isolamento e Seleção Placa com meio de cultura A prática convencional com muitos microrganismos é cultivar um grande número destes em placas contendo meio de cultivo e Agar. 13

14 6. Aplicações Proteases Queratinases Colagenases Lipases Amilases Aumento da difusão de curtentes vegetais. Alternativa para depilação de peles Abertura da estrutura fibrosa da pele Desengraxe e depilação de peles Abertura da estrutura fibrosa da pele 14

15 6. Aplicações Etapa Tecnologia utilizada atualmente Alternativas Remolho Depilação/ caleiro Píquel Tingimento Adição de tensoativos, sais neutros, ácidos e bactericidas Cal e sulfetos Adição de ácidos, especialmente, sulfúrico e fórmico Corantes e alguns auxiliares, ácidos para a fixação do corante. Enzimas proteolíticas e lipolíticas Enzimas com ação proteolítica (principalmente sobre colágeno e queratina) Adição de enzimas proteolíticas para aumentar a exaustão de curtentes vegetais (Kanth et al. 2009). Utilização de colagenases (Kanth et al., 2008). 15

16 7. Cinética Enzimática Viabilidade de utilização de novas tecnologias velocidade das reações e fatores que a influenciam (estudo da cinética enzimática); A cinética de uma enzima é estudada avaliando-se a quantidade de produto formado ou a quantidade de substrato consumido por unidade de tempo de reação. 16

17 8. Atividade Catalítica Alguns fatores influenciam na atividade catalítica das enzimas: ph Temperatura Desnaturação Inibição Enzimática Inibidores Competitivos Inibidores Não competitivos 17

18 9. Inibidores Produto Químico Concentração Atividade Residual (%) EDTA 0,15% (m/v) 90,59 ± 1,31 Álcool Graxo 0,1% (m/v) 95,55 ± 4,92 Carbonato de Sódio 0,3% (m/v) 94,84 ± 7,69 Hidróxido de Cálcio 0,5% (m/v) 98,58 ± 8,22 1% (m/v) 97,94 ± 10,31 Tensoativos 0,1% (m/v) 79,52 ± 5,10 Sulfeto de Sódio 1% (m/v) 61,12 ± 7,10 Fonte: Dettmer (2012) 18

19 10. Conclusão Estudos de Dettmer (2012) mostraram que em comparação entre o processo convencional de depilação e o processo enzimático: opção promissora para redução da carga poluidora dos efluentes gerados níveis de DBO, DQO, nitrogênio e sulfetos; redução do tempo de processo de 20 horas para 6 horas, com cuidados do controle do tempo para não acarretar em prejuízos ao couro; 19

20 10. Conclusão obtenção de couros com as mesmas propriedades daqueles submetidos ao processo convencional - resistência à tração e aos rasgamento, percentual de cromo e temperatura de retração; eficiência das enzimas na remoção das proteínas interfibrilares com controle rigoroso do processo para não ocorrer ataque indesejado ao colagênio; processo de depilação satisfatório atividade residual das enzimas após processo possibilita reutilização das mesmas. 20

21 10. Conclusão Diversas pesquisas já existentes na área, inclusive as realizadas no Laboratório de Estudos em Couro e Meio Ambiente, colaboram para introdução de processos mais limpos, otimização e redução de custos dos processos envolvidos. 21

22 Agradecimentos 22