Mecanismos microbiológicos de solubilização (Hidroxiapatita) e dessorção (Goethita) de fósforo

Abstract

Resumo: Dada importância do fósforo (P) no metabolismo microbiano, estes a fim de superar a baixa disponibilidade deste elemento na solução na solução do solo, em virtude da adsorção aos óxidos de Fe e Al, ou precipitação, desenvolveram estratégias para aquisição de P. O objetivo do presente trabalho foi inicialmente através de revisão (1) descrever os processos de dissolução da hidroxiapatita e dessorção do P a partir dos óxidos de ferro através dos mecanismos microbiológicos, uma vez que os presentes estudos explicam de modo muito simplificado, ou pouco exploram o papel dos mecanismos microbiológicos sobre a superfície dos minerais; (2) estudar os mecanismos biológicos de dissolução da hidroxiapatita (HPA), em decorrência da atividade dos microrganismos; (3) verificar a eficiência de microrganismos em liberação das formas fixadas (esfera interna) de P nos óxidos de Fe (goethita). Os experimentos para a hidroxiapatita e Goethita foram realizados utilizando-se os microrganismos: por Bacillus subtilis, Bacillus sp. Pseudozyma crassa, Saccharomyces cerevisiae e Escherichia. coli, sendo avaliada a eficiência dos mesmos em relação a produção de sideróforos, dessorção do P dos óxidos e dissolução da HPA em meio líquido e sólido. A ação dos ácidos orgânicos (tartárico, lático, oxálico, málico, malônico, succínico, cítrico, fumárico, e um MIX com todos eles) sobre as diferentes fontes minerais, foi avaliada para os tempos de 0, 5, 7,10, 20, 40 e 60 minutos, para as seguintes concentrações de cada ácido: 0, 5, 10, 20, 50, 100 e 150 ?M. Para a fonte goethita, a eficiência na dessorção de P está relacionada com o crescimento dos microrganismos em meio líquido. A dessorção do P adsorvido foi dependente do tempo de contato com a goethita e da acidificação do meio, promovida pela atividade dos microrganismos. Para a HPA o tempo de incubação dos microrganismos foi importante para aumentar a dissolução da HPA. O principal mecanismo associado à dissolução da HPA foi a acidificação do meio pelos microrganismos. A eficiência dos ácidos orgânicos na solubilização da HPA reduz com o tempo de incubação. Em relação à goethita, definiu-se uma hipótese combinada da ação dos ácidos orgânicos na dessorção do P: efeito de protonação da superfície do mineral e troca de ligantes entre o ácido orgânico dissociado e o fosfato adsorvido por esfera interna.

Abstract: Given the importance of phosphorus (P) to microbial metabolism, soil microorganisms developed strategies for the P-acquisition, in order to overcome the unavailability of this element in the soil solution, due to its adsorption to Fe and Al oxides, or precipitation. The present work aimed, initially, (1) (based on a literature review) to describe the process of hydroxyapatite dissolution and P desorption from iron oxides due microbiological mechanisms role; (2) study the biological mechanisms for dissolving hydroxyapatite (HPA), (3) verify the efficiency of microorganisms in releasing the fixed forms (inner sphere) of P from iron oxides (goethite). The experiments with hydroxyapatite and Goethite were carried out using the microorganisms: Bacillus subtilis, Bacillus sp. Pseudozyma crassa, Saccharomyces cerevisiae and Escherichia coli, where were evaluated their efficiency in promoting P desorption and solubilization through siderophore production, acidification in solid and liquid medium. The role of organic acids (tartaric, lactic, oxalic, malic, malonic, succinic, citric, fumaric, and a MIX with all of them) on the different mineral sources, were evaluated for the times of 0, 5, 7,10, 20, 40 and 60 minutes, for the following concentrations of each acid: 0, 5, 10, 20, 50, 100 and 150 ?M. For Goethite, the efficiency in the P-desorption was related to the growth of microorganisms in liquid medium. P-desorption on the time of contact with goethite and the acidification of the medium was promoted by the activity of the microorganisms. For HPA, the time of incubation increased the dissolution. The main mechanism associated with the dissolution of HPA was the acidification of the medium by microorganisms. The efficiency of organic acids in solubilizing HPA decreases with incubation time. Regarding to goethite, a combined hypothesis was defined for the action of organic acids in P-desorption of P: protonation effect in the mineral surface and ligand exchange between dissociated organic acid and phosphate adsorbed by the inner complex.