Potencial biotecnológico de bactérias isoladas a partir de lodos gerados em agroindústrias no oeste do Paraná

Abstract

Resumo: O crescimento das agroindústrias brasileiras tem intensificado a geração de efluentes e resíduos que demandam tratamento adequado para atender às exigências ambientais. Entre as tecnologias empregadas nesse processo, destaca-se a flotação, utilizada na remoção de sólidos suspensos e materiais oleosos, gerando como subproduto o lodo flotado. Esse resíduo apresenta elevados teores de matéria orgânica e potencial diversidade microbiológica, embora sua microbiota permaneça pouco explorada pela literatura científica. Nesse contexto, a bioprospecção de microrganismos do lodo de flotador surge como uma alternativa promissora para a identificação de recursos biológicos com potencial aplicação biotecnológica, contribuindo para a valorização desse resíduo e para o desenvolvimento de processos mais sustentáveis. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo realizar a bioprospecção bacteriológica de lodos flotados provenientes do tratamento de efluentes de três agroindústrias, por meio do isolamento, caracterização microbiológica e identificação molecular das bactérias presentes, além da investigação de seus potenciais enzimáticos. Para isso, o material coletado foi encaminhado aos laboratórios de Química Analítica e Análises Ambientais e ao NEMA (UFPR – Setor Palotina), onde foram realizados o isolamento bacteriano, a Coloração de Gram, a análise morfológica das colônias e a identificação molecular por extração de DNA, PCR e sequenciamento da região 16S do rDNA. Posteriormente, os isolados foram submetidos a ensaios do potencial amilolítico, celulolítico, proteolítico e lipolítico em meio de cultura sólido contendo substratos específicos, avaliados pela formação de halos de hidrólise dos substratos. Os resultados do isolamento microbiano demonstraram predominância de bactérias Gram-positivas com arranjo na forma de bacilos. Por meio do sequenciamento da região 16S do rDNA, foram identificadas as bactérias: Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus velezensis, Exiguobacterium acetylicum, Enterobacter asburiae e Enterobacter sp., além de dois isolados classificados apenas como Bacillus sp.. As análises indicaram produção de enzimas amilolíticas, celulolíticas, proteolíticas e lipolíticas entre os microrganismos avaliados. B. cereus apresentou os maiores índices enzimáticos nos ensaios celulolítico (5,20) e amilolítico (3,66), enquanto Bacillus licheniformis destacou-se no proteolítico (3,00). O ensaio lipolítico foi observado em todos os isolados, indicando elevada capacidade metabólica associada à degradação de compostos orgânicos. Além disso, B. amyloliquefaciens, B. velezensis, B. cereus e B. licheniformis apresentaram resultados positivos em todos esses ensaios realizados. Entre elas, B. amyloliquefaciens destacou-se devido à versatilidade metabólica, ampla aplicabilidade biotecnológica e por não ser considerado um microrganismo patogênico. Conclui-se que o lodo flotado constitui uma fonte promissora de microrganismos com potencial aplicação industrial e ambiental, além de representar uma alternativa para agregação de valor a esse resíduo. O estudo também contribui para ampliar o conhecimento acerca da microbiota presente em lodos de flotadores agroindustriais, área ainda pouco explorada na literatura científica

Abstract: The growth of Brazil’s agribusiness sector has led to an increase in the generation of effluents and waste that require proper treatment to meet environmental standards. Among the technologies employed in this process, flotation stands out; it is used to remove suspended solids and oily materials, producing flotation sludge as a byproduct. This waste has high levels of organic matter and potential microbiological diversity, although its microbiota remains largely unexplored in the scientific literature. In this context, the bioprospecting of microorganisms from flotation sludge emerges as a promising alternative for identifying biological resources with potential biotechnological applications, contributing to the valorization of this waste and the development of more sustainable processes. Thus, the objective of this study was to conduct bacteriological bioprospecting of flotation sludge from the wastewater treatment of three agroindustrial facilities, through the isolation, microbiological characterization, and molecular identification of the present bacteria, as well as the investigation of their enzymatic potentials. To this end, the collected material was sent to the Analytical Chemistry and Environmental Analysis laboratories and to NEMA (UFPR – Palotina Campus), where bacterial isolation, Gram staining, morphological analysis of the colonies, and molecular identification via DNA extraction, PCR, and sequencing of the 16S rDNA region were performed. Subsequently, the isolates were subjected to tests for their amylolytic, cellulolytic, proteolytic, and lipolytic potential in solid culture media containing specific substrates, as assessed by the formation of hydrolysis halos around the substrates. The results of the microbial isolation demonstrated a predominance of Gram-positive bacteria arranged in a bacillary form. Through sequencing of the 16S rDNA region, the following bacteria were identified: Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus velezensis, Exiguobacterium acetylicum, Enterobacter asburiae, and Enterobacter sp., in addition to two isolates classified only as Bacillus sp. The analyses indicated the production of amylolytic, cellulolytic, proteolytic, and lipolytic enzymes among the evaluated microorganisms. B. cereus exhibited the highest enzymatic indices in the cellulolytic (5.20) and amylolytic (3.66) assays, while Bacillus licheniformis stood out in the proteolytic assay (3.00). Lipolytic activity was observed in all isolates, indicating high metabolic capacity associated with the degradation of organic compounds. Furthermore, B. amyloliquefaciens, B. velezensis, B. cereus, and B. licheniformis yielded positive results in all of these assays. Among them, B. amyloliquefaciens stood out due to its metabolic versatility, broad biotechnological applicability, and the fact that it is not considered a pathogenic microorganism. It can be concluded that flotation sludge is a promising source of microorganisms with potential industrial and environmental applications, as well as representing an alternative for adding value to this waste. The study also contributes to expanding knowledge about the microbiota present in sludge from agro-industrial flotation units, an area that remains largely unexplored in the scientific literature