Caracterização de consórcio e isolados bacterianos associados a biorremediação do manganês.

Abstract

O manganês é um contaminante comum em águas residuárias e drenagens produzidas por várias atividades mineradoras. A remoção deste metal é notoriamente difícil, devido à elevada estabilidade do íon Mn(II) em soluções aquosas. Uma alternativa para remoção do íon Mn(II) destes efluentes é a utilização de micro-organismos. Assim, a hipótese desse trabalho foi que espécies bacterianas presentes em água residuárias com elevada concentração de Mn(II) são capazes promoverem a elevação do pH do meio de cultura e, por sua vez, catalisar a oxidação do íon Mn(II) pelo oxigênio. Além disso, também foi objetivo determinar a participação ou não de enzimas pertencentes à família multicobre oxidase (MCO), como observado em alguns estudos. Dessa forma, nós investigamos o potencial de oxidação indireta do Mn(II) por um consórcio e por isolados bacterianos obtidos a partir de duas amostras de água de minas denominadas: (i) CL e (ii) BIA. O consórcio bacteriano, enriquecido a partir da água CL, utilizando-se meio K, foi capaz de remover 99,7% do Mn(II) do meio de cultura. A análise filogenética dos isolados obtidos a partir do consórcio CL demonstrou a predominância de membros dos gêneros Stenotrophomonas, Bacillus e Lysinibacillus. Foram observadas remoções de Mn(II) entre 58,5% e 82,7%, em sete dias de experimento para os isolados selecionados. Além disso, dois isolados bacterianos foram obtidos durante o isolamento de fungos a partir da amostra de água CL. Ambos foram identificados como Serratia marcescens através de abordagens moleculares e bioquímicas. A remoção do Mn(II) obtida por esses isolados foi 55% em sete dias de experimento, a partir de uma solução contendo 45 mg L-1 do íon Mn(II). Posteriormente, quatro cepas foram isoladas da amostra de água BIA e identificados como Klebsiella oxytoca. Dentre eles, o isolado SA8 foi testado quanto à sua capacidade para remover o íon Mn(II) a partir do meio de cultura, obtendo-se 82,7% de remoção. A oxidação catalítica de Mn(II) mediada por enzimas MOC e o envolvimento de proteínas extracelulares não foram detectados para todos os isolados estudados nesta tese. Experimentos realizados em condições aeróbicas demonstraram que a oxidação do Mn(II) não foi relacionada a presença de bactérias, uma vez que o reagente azul Leucoberbelin I revelou a presença de manganês oxidado em ambas as condições bióticas e abióticas, desde que o pH estivesse acima de 8,0. No entanto, em todas os experimentos bióticos, foi detectado um aumento significativo no pH do meio de cultura, o que não ocorreu nos frascos de controle, sugerindo um mecanismo indireto. Análises das células microbianas por microscopia eletrônica não indicaram a presença de manganês no interior das células, mas demonstraram depósitos de manganês em estruturas em torno dos isolados 13P, CL11 e CL35. Em resumo, esta tese identificou novas espécies (Stenotrophomonas, Lysinibacillus, Serratia e Klebsiella) com a capacidade de oxidar o íon Mn(II) através de um mecanismo sem a participação de MCO em que tanto o metabolismo quanto o crescimento bacteriano resultaram no aumento do pH da solução, catalisando a remoção do íon Mn(II) por um mecanismo químico.