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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2020.tde-07012020-161413
Documento
Autor
Nombre completo
Amzy Tania Vallenas Arévalo
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2019
Director
Tribunal
Baltazar, Marcela dos Passos Galluzzi (Presidente)
Avanzi, Ingrid Regina
Rosario, Carlos Gonzalo Alvarez
Título en inglés
Biological degradation of cyanide using native bacteria isolated from a cassava-processing effluent.
Palabras clave en inglés
Bacteria
Biodegradation
Cyanide
Klebsiella oxytoca
Serratia marcescens
Resumen en inglés
Cyanide (CN) can be present in the environment due to human activities including gold mining, electroplating, and nylon production. During the industrial processing of cassava, cyanide is liberated in effluents due to the presence of cyanogenic glycosides in the pulp. Cyanide is toxic for most living organisms since it inhibits the action of the cytochrome c oxidase and stops the electron transport chain during cellular respiration. Because of this, cyanide-containing effluents need to be treated prior to discharge to the environment, which can be achieved by chemical, physical or biological methods. In this context, this work evaluates the cyanide-degradation capacity of native bacteria isolated from a cassava processing effluent and the best conditions for the biological removal of cyanide. In total, sixteen cyanide-resistant bacteria were isolated, identified by mass spectrometry technique MALDI-TOF, and tested individually for their ability to degrade cyanide. Eight different species were identified among the isolated strains. Four of them, belonging to the Klebsiella oxytoca, Bacillus pumilus, Corynebacterium glutamicum, and Serratia marcescens species, were selected for further assays to assess their susceptibility to pH and cyanide initial concentration. Results showed that cyanide degradation was inhibited when pH was above 9 and that higher initial cyanide concentrations resulted in lower cyanide degradation percentage. However, strains could still keep their degradation capacity even in high initial cyanide concentrations of 1000mg.L-1 . Isolated Klebsiella oxytoca and Serratia marcescens were thus selected for optimization of the degradation process by analyzing the influence of carbon source, temperature and rotation speed. Both strains showed greater degradation rates when using sodium acetate as a carbon source and incubated at 30°C. Agitation speed did not show an effect on cyanide degradation by Klebsiella oxytoca, but enhanced degradation by Serratia marcescens strain. Under optimal incubation conditions, isolated Klebsiella oxytoca and Serratia marcescens strains could degrade cyanide from a synthetic 150mg.L-1 freecyanide solution, pH 8, using sodium acetate as a carbon source by 43 and 41% after 24hour of incubation, respectively, showing their potential to be used in the biodegradation of cyanide-containing effluents.
Título en portugués
Degradação biológica de cianeto utilizando bactérias nativas isoladas de um efluente de processamento de mandioca.
Palabras clave en portugués
Bactérias
Biodegradação
Cianeto
Resumen en portugués
O cianeto (CN) pode estar presente no ambiente devido a atividades humanas, incluindo mineração de ouro, galvanoplastia e produção de nylon. Durante o processamento industrial da mandioca, o cianeto é liberado nos efluentes devido à presença de glicosídeos cianogênicos na polpa. O cianeto é tóxico para a maioria dos organismos vivos, pois inibe a ação da citocromo c oxidase e interrompe a cadeia de transporte de elétrons durante a respiração celular. Por esse motivo, os efluentes contendo cianeto precisam ser tratados antes da descarga ao ambiente, o que pode ser feito por meio de métodos químicos, físicos ou biológicos. Nesse contexto, este trabalho avalia a capacidade de degradação de cianeto de bactérias nativas isoladas de um efluente de processamento de mandioca e as melhores condições para a remoção biológica de cianeto. No total, dezesseis bactérias resistentes à presença de cianeto foram isoladas, identificadas por a técnica de espectrometria de massas MALDI-TOF, e testadas individualmente em a sua capacidade de degradação de cianeto. Oito espécies diferentes foram identificadas entre as cepas isoladas. Entre elas, quatro cepas pertencentes às espécies Klebsiella oxytoca, Bacillus pumilus, Corynebacterium glutamicum e Serratia marcescens foram selecionadas para avaliar sua suscetibilidade ao pH e à concentração inicial de cianeto. Os resultados mostraram que a degradação do cianeto foi inibida quando o pH foi acima de 9 e que maiores concentrações iniciais de cianeto resultaram em menores porcentagens de degradação de cianeto. No entanto, as cepas ainda mantem a sua capacidade de degradação mesmo em altas concentrações iniciais de cianeto de 1000mg.L-1. A cepas isoladas de Klebsiella oxytoca e Serratia marcescens foram selecionadas para otimização do processo de degradação, analisando a influência da fonte de carbono, temperatura e velocidade de rotação. Ambas cepas apresentaram maiores taxas de degradação ao usar acetato de sódio como fonte de carbono e incubadas a 30°C. A velocidade de agitação não mostrou efeito na degradação do cianeto por Klebsiella oxytoca, mas favoreceu a degradação pela cepa Serratia marcescens. Sob condições ideais de incubação, as cepas isoladas de Klebsiella oxytoca e Serratia marcescens podem degradar o cianeto de uma solução sintética de 150 mg.L-1 de cianeto livre, pH 8, usando acetato de sódio como fonte de carbono em 43 e 41% após 24 horas de incubação, respectivamente, mostrando seu potencial para ser usado na biodegradação de efluentes que contêm cianeto.
 
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Fecha de Publicación
2020-01-08
 
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