Produção e caracterização de quitina e quitosana por Rhizopus arrhizus e Cunninghamella elegans e aplicação em membranas na remoção de cádmio

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: BERGER, Lúcia Raquel Ramos
• Orientador(a): TAKAKI, Galba Maria de Campos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Palavras-chave em Português: Rhizopus arrhizus; Cunninghamella elegans; Quitina; Quitosana; Membranas; Cádmio
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/13403

Nos últimos anos, muitos estudos têm demonstrado o interesse em relação à produção e aplicação dos biopolímeros quitina e quitosana como materiais funcionais na medicina, farmácia, alimentação, biologia e engenharia. Especialmente devido a suas características únicas como biocompatibilidade, biodegradabilidade, não- toxicidade, atividade antimicrobiana, capacidade quelante e fácil produção. Após a celulose, a quitina é o segundo composto orgânico mais abundante na Terra, e é encontrado naturalmente como elemento estrutural em invertebrados e paredes celulares de fungos, principalmente na ordem Mucorales (classe Zygomycetes). A quitosana é obtida a partir da desacetilação da quitina (poli-(1-4)-2-acetamida-2-desoxi-β-D-glicosamina). A produção simultânea desses polímeros por via microbiológica mostrou ser vantajosa quando comparada com a extração tradicional a partir de crustáceos. A produção controlada por fermentação têm permitido o uso de resíduos agroindustriais como substratos de baixo custo, tais como: milhocina, manipueira, melaço e casca de mamão, o que corresponde a fontes de nutrientes alternativas para as culturas de fungos.Entre as várias aplicações da quitosana , destaca-se a sua capacidade de formar membranas, que podem ser aplicadas durante a remoção de metais pesados em ambientes aquosos . Esse método poderia ser considerado alternativa promissora, tendo em vista a inviabilidade operacional e o alto custo dos procedimentos habituais para remoção de metais. O objetivo deste estudo foi selecionar as melhores condições de cultivo para a produção satisfatória de quitina e quitosana a partir de Cunninghamella elegans e Rhizopus arrhizus e posterior aplicação de membranas de quitosana para a remoção de cádmio em soluções aquosas. Inicialmente, a produção de biomassa e de biopolímeros por estes fungos foi realizada através dos seguintes meios de cultura: meio específico modificado para Mucorales, e meios alternativos enriquecidos com milhocina (como fonte de nitrogênio) e suplementados manipueira, melaço ou suco de casca de mamão (como fontes de carbono). As caracterizações físico-químicas realizadas foram: infravermelho, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, viscosidade, massa molecular, termogravimetria e densidade calorimétrica. Foi realizada a comparação entre as membranas obtidas utilizando quitosana fúngica com baixa massa molecular e quitosana comercial com massas moleculares baixa e média. Essas membranas de quitosana foram aplicadas para a remoção de Cd ( II ) a partir de soluções aquosas. E a remoção de cádmio foi estimada utilizando as análises de voltametria de redissolução anódica e voltametria de onda quadrada. Os resultados mostraram claramente as maiores produções de biomassa entre 16,00-24,60 g/L e produção de quitosana entre 77,78-77,76 mg/g obtidas utilizando os meios de cultura alternativos para R. arrhizus e C. elegans, respectivamente. Por outro lado, as produções mais elevadas de quitina de 137,17 e 235,00 mg/g foram obtidas usando os mesmos fungos e o meio de cultura padrão para Mucorales. A caracterização físico-química dos polímeros foi semelhante à encontrada para a quitina e quitosana comerciais utilizadas como padrões. A remoção de aproximadamente 100% de cádmio utilizando a membrana de quitosana de baixo custo sugere uma alternativa para complementar, ou até mesmo substituir, procedimentos de alto custo e baixa eficiência na descontaminação de efluentes industriais por metais pesados.