Biodegradação eficiente de di

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 15262 (2022) Citar este artigo

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A cepa degradadora de ftalato de di-2-etilhexila (DEHP) LMB-7 foi isolada de resíduos eletrônicos. De acordo com suas características biofísicas/bioquímicas e análise do gene 16S rRNA, a cepa foi identificada como Nocardia asteroides. O pH e a temperatura ideais para a degradação do DEHP foram 8,0 e 30 °C, respectivamente, e a remoção do DEHP atingiu 97,11% após cultivo por 24 horas a uma concentração inicial de 400 mg/L. Como intermediários de degradação, puderam ser identificados ftalatos de di-butila, ftalato de mono-2-etilhexila e 2-etilhexanol, e pôde ser confirmado que o DEHP foi completamente degradado pela cepa LMB-7. Até onde sabemos, este é um novo relato de degradação do DEHP por uma cepa de Nocardia asteroides, em taxas superiores às relatadas até o momento. Esta descoberta fornece uma nova maneira de eliminação do DEHP do meio ambiente.

Os ésteres de ácido ftálico (PAEs) são uma classe de compostos orgânicos refratários usados ​​predominantemente como plastificantes para melhorar as propriedades mecânicas (flexibilidade, extensibilidade e durabilidade) em produtos plásticos. Produtos plásticos flexíveis, como materiais de embalagem de alimentos, produtos domésticos e suprimentos médicos, são amplamente utilizados em nossa vida diária. Os ftalatos são considerados contaminantes ambientais fracamente estrogênicos. Jobling et al. concentração inicial

1 indicou que nem o ftalato de benzil butila (BBP) nem o di-n-butil ftalato (DBP) foram capazes de atuar como antagonistas na presença de estrogênios endógenos, e que seu efeito global seria cumulativo. Entre vários ésteres de ftalato, o di-(2-etilhexil) ftalato (DEHP) é um dos ftalatos mais utilizados na China, pois serve como um aditivo importante para tornar o cloreto de polivinila (PVC) macio e flexível. No entanto, o DEHP é facilmente libertado no ambiente e os produtos de consumo que contêm DEHP podem resultar na exposição humana através do contacto e utilização diretos. Foi demonstrado que a exposição a altas concentrações de DEHP produz uma ampla gama de efeitos adversos em animais experimentais, incluindo câncer, danos ao fígado, defeitos congênitos e alterações do sistema reprodutivo, especialmente em animais machos2,3. Foi relatado que a aplicação de filme plástico para o cultivo de vegetais fez com que o DEHP fosse absorvido pelas plantas e entrasse na cadeia alimentar humana4,5.

Na natureza, os ftalatos são contaminantes ambientais que não podem ser facilmente degradados. A degradação do DEHP por microrganismos é o meio mais eficaz de removê-lo dos sistemas aquáticos e terrestres, e é o processo mais promissor para a remediação de ambientes contaminados, especialmente para solos de estufa. Um grande número de diferentes microrganismos com capacidade de degradação de DEHP foi relatado anteriormente, pertencentes a Microbacterium sp. Agromyces sp. e Gordonia alcanivorans, Rhodococcus pyridinivorans6,7,8,9. No entanto, a maioria destes microrganismos não pode utilizar o DEHP como única fonte de carbono. Embora muitos microrganismos tenham sido descritos como capazes de degradar ftalatos, as taxas de degradação diminuíram com o aumento do comprimento da cadeia alquílica e a presença de cadeias ramificadas alquílicas. O DEHP com sua longa cadeia lateral está entre os ftalatos mais difíceis de serem utilizados11.

Membros do gênero Nocardia estão amplamente distribuídos nos solos. Existem poucos relatos sobre Nocardia spp. capazes de degradar poluentes ambientais, incluindo vários relatórios sobre a sua capacidade de degradar o petróleo bruto12,13,14. Além disso, Shetty e Shetty15 identificaram a via para a degradação do fenol por Nocardia hydrocarbonoxydans NCIM 2386, e Hristov et al. mostraram que uma Nocardia sp. poderia mineralizar o fenol de forma eficiente16. Contudo, até à data houve um relatório sobre o potencial de biodegradação de ftalatos em Nocardia spp.17.

Neste estudo, uma nova cepa bacteriana LMB-7 que poderia degradar eficientemente o DEHP foi isolada e caracterizada. As condições ótimas de degradação do DEHP foram determinadas e a cinética de degradação foi investigada em meio líquido. Além disso, a via de degradação do DEHP foi elucidada com base nos metabólitos intermediários identificados por espectrometria de massa por cromatografia gasosa (GC-MS). Portanto, a cepa LMB-7 isolada neste trabalho poderia ser usada para remover o DEHP do meio ambiente, o que fornece uma nova ferramenta para governança ambiental.