ASSIS, O. B. G. de

COLNAGO, L. A.

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ISSN 1413-8808PESQUISAEMANDAMENTOMinistério da Agricultura e do AbastecimentoEmpresa Brasileira de Pesquisa AgropecuáriaCentro Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento de Instrumentação AgropecuáriaRua XV de Novembro, 1452 - Caixa Postal 741 - CEP 13560-970 - São Carlos - SPTelefone: (16) 274 2477 - Fax: (16) 272 5958 - e-mail: postmaster@cnpdia.embrapa.brN 16, ago/97, p.1-4Odilio Benedito Garrido AssisLuis Alberto ColnagoA contaminação de efluentes por resíduos de origem agroindustrial, emespecial a presença de fertilizantes e defensivos agrícolas tem sido objeto depreocupações crescentes, principalmente considerando a expansão das áreasagricultáveis e o uso indiscriminado desses implementos. Não são raros também osrejeitos do processamento agropecuário, seja em média ou mesmo em pequenaescala, que são diretamente acumulados "in natura" promovendo a absorção pelosolo e conseqüente contaminação de lençóis freáticos ou ainda diretamenteeliminados em rios e efluentes sem qualquer tratamento prévio. Segundo Guitierrez,1997, cerca de 80% das doenças e 65% do total das internações no Brasil, estãorelacionados com a água, sendo as principais incidências a desenteria baciliar, coléra,febre tifóide, febre paratifóide, gastroenterite, diarréia infantil, esquistossomose eleptospirose, vindo em seguida as contaminações por poluentes químicos e derivadosde diversas origens.O tratamento e potalização de águas contaminadas requer não somente umafiltragem do ponto de vista da retenção de material em suspensão como também umaação direta por agentes biológicos que inoculem e degradem os contaminantes.Contudo, a quase totalidade dos filtros para esse fim, tem como base o princípio decontenção fracionada ou contínua de partículas ou colóides em suspensão, ou seja, afiltragem por "peneiramento", onde tem-se uma fração retentada (porção retida pelainterrupção de sua passagem por orifício de menor diâmetro que suas dimensões) euma fração permeada (porção passante). A eficiência desse tipo de separação é semdúvida limitada em função das dimensões dos contaminantes, além de que a maioriados materiais utilizados na confecção de filtros apresentam característica bioinerte,ou seja, há apenas uma interação física (retenção) sem nenhuma resposta a nívelbiológico com o filtrado.oFILTROS BIOLOGICAMENTE ATIVOS POR ENZIMAS IMOBILIZADAS1212Físico, PhD, Embrapa Instrumentação, C.Postal 741, CEP 13560-970 São Carlos, SPFarmaceutico-Bioquímico, PhD, Embrapa Instrumentação, C.Postal 741, CEP 13560-970São Carlos, SPPESQUISA EM ANDAMENTOPA/16, CNPDIA, ago/97, p.2A possibilidade de elevar a ação purificante desses sistemas tornando-osbiologicamente ativos é área de desenvolvimento recente a nível mundial epraticamente inédita no Brasil, no tangente à construção de dispositivos e testes.Contudo, filtragens em escala laboratorial com presença de biofilmes de diversasorigens tem apresentado eficácia na remoção de particulados contaminantes de água,sendo potencialmente interessantes para aplicações como barreiras na prevenção depoluição, na purificação e separação de agrotóxicos, microorganismos e notratamento geral de águas residuárias (Weber-Shirk, M. & Dick, R., 1997).A produção de filmes de lisozima ultra-finos controlados a nível molecular,tem sido objeto de pesquisa no Centro de Instrumentação da Embrapa (HerrmannP.S.P. et al., 1996), sendo esta enzima de alto poder bactericida e potencialmenteinteressante para a confecção de biofiltros.A lisozima, também conhecida como muramidase, é uma enzima natural,termicamente estável, encontrada no colostro, clara de ovos e em mucosas e lágrimashumana. A lisozima é caracterizada por múltiplos e complexos grupos funcionais queapresentam regiões específicas de distribuição de cargas superficiais, definindopartes hidrofóbicas e hidrofílicas, segundo modelo apresentado por Kayushina et al.,1996. A literatura apresenta como principal ação antibacterial da lisozima a hidrólisede componentes das paredes celulares de bactérias. Esta produz também a quebra deligações beta 1-4 entre N-acetil ácido D-muramico e N-acetil D-glucosamina, o quesignifica o rompimento das paredes celulares de bactérias gram positivas como Staphand Strep, e de outras viroses neutralizando infecções por microorganismos (Sinnott,1993).O substrato apropriado à imobilização da lizosima deve ser submetido atratamento químico apropriado para geração de cargas superficiais, atraindo assim asporções eletricamente opostas das moléculas. Testes de bioatividade estão sendoconduzidos pela montagem de colunas de filtragens. Como o vidro é um dos materiaisapropriados à geração de cargas superficiais e consequentemente à imobilização dalisozima, o meio de filtragem é constituído de fibra comercial de vidro (40-70 µm deespessura), e hidrofilizado segundo procedimentos já estabelecido (Herrmann, et al.,1996 e Assis, et al., 1997). Testes de confecção de membranas vítreas porsinterização de pó de vidro também estão igualmente em andamento.A agregação da lisozima no substrato poroso se dá por auto-montagem,sendo o aspecto do depósito acompanhado por microscopia de força. O que seobjetiva é a formação de uma rede enzimática como ilustrado na Figura 1, commanutenção da permeabilidade do meio. A remoção de bactéria emsolução aquosa é o meio contaminado testado.Escherichia coliPESQUISA EM ANDAMENTOPA/16, CNPDIA, ago/97, p.3Figura 1 - Esquema ilustrativo da rede de enzimas desejada pela imobilização delisozima em meio filtrante fibroso. Em (A) o empacotamento da lã de vidroquimicamente tratada. Após a permanência em solução surfactante (AM = auto-montagem), as fibras são revestidas pela lisozima formando uma rede de enzimas(B)No presente estágio da pesquisa quatro testes completos de filtragem foramconduzidos e avaliados. A Figura 2 apresenta os resultados obtidos comparando-se afração percentual de bactérias medida pela passagem nas colunas com e sem lisozimaimobilizada. A eficiência da filtragem é avaliada segundo equação proposta porKawabata et al., 1996, que tem como base as diferenças na medida proporcional debactérias no afluente e efluente coletado em placas, ou seja PFU (plaque-formingunit), segundo a relação:cuja relações estão plotadas na Figura 3.Figura 2 - Medida das frações de bactérias após passagem por jogos de colunascom e sem enzima imobilizada.% Removida = (PFU - PFU )/PFU X 100AFLU EFLU AFLU1º teste 2º teste 3º teste 4º teste020406080100Com lisozimaSem lizozimaFraçãodeBactériasapósafiltragem(%)Ensaios de filtragemPESQUISA EM ANDAMENTOPA/16, CNPDIA, ago/97, p.4Figura 3 - Eficiência de filtragem segundo relação proposta por Kawabata et al.,1996.Por esses resultados preliminares é significativo o efeito bactericida da lisozimaimobilizada na remoção de Esses dados indicam potencial de aplicações dessatecnologia na confecção de biofiltros que possam servir de coadjuvantes notratamento de águas contaminadas. Os testes deverão ser ampliados num segundafase com o objetivos de avaliação de vida média de bioatividade e da eficiência naremoção de demais contaminantes, principalmente resíduos químicos e agro-industriais.ASSIS, O.B.G.; CLARO, L.C. & COLNAGO, L.A. (1997 a) "3º SeminárioBrasileiro de Tecnologia Enzimática ENZITEC' 97, Anais... 28-31 Out. R. Janeiro,RJ (no prelo)GUITIERREZ, A.S.D., 1997.Informções Econômicas, SO. [1]:5-7HERRMANN, P.S.P.; BORATO, C. E., MATTOSO, L.H.C., OLIVEIRA JR., O.N.,COLNAGO, L.A. (1996) -in anais do XI SINAFERM, S.Carlos, SP, vol.1 p. 261KAYUSHINA, R.L.; STEPINA, N.D.; BELYAEV, V.V.; YU. I. KHURGIN, YU.I. -CrystallographyReports [1] (1996): 146KAWABA, N.; FUJITA, I.; INOUE, T. (1996) "J. of Appl. Polym. Sc. : 911-917SINNOTT, M.L. - in (M.I. Page and .Williams eds.) The Royal Soc. of Chem. London (1993) p.259WEBER-SHIRK, M. & DICK, R.I., . JournalAWWA, 89[2](1997):72E. Coli.Emprego de Lisozimaimobilizada na purificação de águas contaminadas por bactérias".A Contribuição do agricultor para o abastecimento deágua urbana.Fixação de proteínas em substrato sólido por técnica de'self-assembly'.X-rayreflectivity study of Self-assembly of ordered Lysozyme films.Removal of virus from water by filtrationusing microporous membranes made of Poly (N-benzyl-4-vinylpyridini-umchloride).Glycosyl Group TransferBiological mechanisms in slow sand filtersReferencias Bibliogáficas274160Enzyme Mechanisms1º teste 2º teste 3º teste 4º teste102030405060708090100Com lisozimaSem lizozima% Eficiência = (PFUAFLU- PFUEFLU)/PFUAFLUX 100Eficiência(%)Ensaios de filtragem

Filtros biologicamente ativos por enzimas imobilizadas.

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Filtros biologicamente ativos por enzimas imobilizadas.

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