Consumo e biodegradação de plástico por larvas de inseto: um estudo sobre Galleria mellonella

Página do item simplificado
dc.contributor.advisorTrentin, Danielle da Silvapt_BR
dc.contributor.advisor-coSeixas, Adrianapt_BR
dc.contributor.authorPivato, Andressa Fernandespt_BR
dc.date.accessioned2023-02-03T19:22:02Z
dc.date.accessioned2023-10-09T13:21:45Z
dc.date.available2023-02-03T19:22:02Z
dc.date.available2023-10-09T13:21:45Z
dc.date.date-insert2023-02-03
dc.date.issued2021
dc.descriptionDissertação (Mestrado)-Programa de Pós-Graduação em Biociências, Fundação Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre.pt_BR
dc.description.abstractO polietileno (PE) representa aproximadamente 30% da demanda total de plásticos, e é formado a partir da condensação do monômero etileno (C2H4). O alto peso molecular, o caráter hidrofóbico e a ausência de grupos hidrolisáveis e oxidáveis naestrutura química, tornam o PE inerte e resistente à biodegradação. Assim, o aumento no uso desses materiais tem provocado acúmulo de resíduos plásticos sólidos, os quais são prejudiciais a vida terrestre e marinha. Estudos visando novas alternativas para o tratamento desses resíduos têm ganhado destaque. Em 2017 houve o primeiro relato na literatura sobre a capacidade de larvas do inseto Galleria mellonella biodegradar filmes de PE, a uma taxa superior às de biodegradação microbiana já descritas na literatura. Interessantemente, essa capacidade pode ser relacionada com a ecologia natural do inseto, uma vez que seu habitat natural são as colmeias de abelha, material constituído por substâncias químicas ricas em ligações C-C e C-H, assemelhando-se à estrutura do PE. No entanto, o trabalho pioneiro sofreu críticas da comunidade científica, uma vez que os dados obtidos não eram suficientes para afirmar a biodegradação do PE, e criou a perspectiva de avaliar esse processo por larvas de G. mellonella. Desse modo, os objetivos do presente trabalho são: (i) revisar a literatura sobre tratamentos de resíduos plásticos e sobre biodegradação por larvas de insetos; (ii) verificar experimentalmente se as larvas de G. mellonella são capazes de biodegradar o PE ou apenas o convertem em microplástico e o excretam; (ii) entender a rota de ingestão do PE pelas larvas de G. mellonella, e (iii) avaliar o envolvimento da microbiota dessas larvas no processo de biodegradação do PE. Inicialmente determinamos o período larval de maior consumo do PE, verificamos que uma única larva, pesando 130 mg, é capaz de ingerir 17,22 ± 1,29 mg de PE por dia. Análises físico-químicas, incluindo FTIR, LC-MS, FEG-SEM-EDS e XPS, realizadas em diferentes sítios corporais (hemolinfa, casulo e fezes) de larvas alimentadas com PE, por 7 dias, ou com dieta laboratorial indicaram a presença de substâncias de metabolização distintas exclusivamente em larvas alimentadas PE. A excreção de compostos com características muito semelhantes à estrutura do PE foi observada nas fezes das larvas alimentas com PE. Baseado nestas análises, é possível concluir que parte do PE fragmentado mecanicamente pelas larvas é metabolizado e absorvido e outra parte é eliminada nas fezes das larvas como PE. Para verificar o processo de biomineralização do plástico após sua ingestão por larvas de G. mellonella foi realizado um ensaio de respirometria a fim de quantificar o CO2 de dois grupos de larvas: (i) alimentadas com PE e (ii) sem alimentação. No entanto, a produção de do metabólito final de biodegradação aeróbia do PE, não foi alterada. Assim ainda é necessário esclarecer se o PE não é biomineralizado no metabólito final ou se esse gás é utilizado por enzimas do animal para manutenção do pH intestinal. Dados preliminares da análise do sequenciamento do gene rRNA 16S indicam que uma alimentação com PE altera o microbioma intestinal das larvas, sugerindo a participação da microbiota bacteriana no processo de digestão do PE. Desse modo, esse estudo contribui no entendimento do processo de biodegradação de PE utilizando larvas de G. mellonella, o que pode futuramente auxiliar em novas soluções biotecnológicas inovadoras para gerenciar o desafiador problema dos resíduos plásticos no meio ambiente.pt_BR
dc.description.abstract-enPolyethylene (PE) represents approximately 30% of the total demand for plastics and is formed from the ethylene monomer (C2H4) condensation. Its high molecular weight, the hydrophobic character, and the absence of hydrolyzable and oxidizable groups in the chemical structure, make PE inert and resistant to biodegradation. Thus, the use increase of these materials has caused a solid plastic waste accumulation, which is harmful to terrestrial and marine life. Studies aiming new alternatives to treatment of these residues have gained prominence. In 2017, there was the first report in the literature on the ability of Galleria mellonella larvae to biodegrade PE films, at a rate higher than that biodegradation microbial described in the literature. Interestingly, this ability can be related to the insect's natural ecology, since its natural habitat is beehives, a material formed by chemical substances rich in C-C and C-H bonds, similar PE structure. However, the scientific community criticized the pioneering work, since the data obtained were not sufficient to affirm the PE biodegradation, and created the perspective of evaluating this process by G. mellonella larvae. Thus, the objectives of the present work are: (i) to review the literature on plastic waste treatments and on biodegradation by insect larvae; (ii) experimentally verify whether the G. mellonella larvae are capable biodegrade PE, or just convert it into microplastic and excrete it; (ii) understand the route of PE ingestion by G. mellonella larvae, and (iii) evaluate the microbiota involvement of these larvae in the PE biodegradation process. Initially, we determined the larval greatest period PE consumption, and we saw a single larva, weighing 130 mg, is capable to ingeste 17.22 ± 1.29 mg of PE per day. Physico-chemical analyzes, including FTIR, LC-MS, SEM-FEG-EDS and XPS, performed at different larvae body sites (hemolymph, cocoon and feces) fed with PE, for 7 days, or with laboratory diet indicated were presen only in PE-fed larvae. The compounds with characteristics very similar to the PE structure excretion was observed in larvae fed with PE the feces. Based on these analyzes, it is possible to conclude PE mechanically fragmented by the larvae part is metabolized and absorbed and another part is eliminated in the feces. To verify PE biomineralization process after ingestion by G. mellonella larvae, a respirometry test was performed, to quantify the CO2 the group larvae: (i) fed with PE and (ii) starved. However, the production of the PE final aerobic biodegradation metabolite was not altered. Thus, it is still necessary to clarify whether PE is not biomineralized in the final metabolite or whether this gas is used by animal enzymes to maintain intestinal pH. Preliminary data from sequencing of the 16S rRNA gene indicate that feeding with PE alters the intestinal larvae microbiome, suggesting the bacterial microbiota participation in the PE digestion process. In this way, this study contributes to the understanding PE biodegradation by G. mellonella larvae, which may in the future assist in new innovative biotechnological solutions to manage the challenging plastic waste. pt_BR
dc.description.sponsorshipInstituto Serrapilheira; Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufcspa.edu.br/handle/123456789/1964
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.relation.requiresTEXTO - Adobe Readerpt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/*
dc.subjectPolietilenopt_BR
dc.subjectBiodegradação Ambientalpt_BR
dc.subjectLarvapt_BR
dc.subjectMicrobiotapt_BR
dc.subjectGalleria mellonellapt_BR
dc.subject[en] Polyethyleneen
dc.subject[en] Biodegradation, Environmentalen
dc.titleConsumo e biodegradação de plástico por larvas de inseto: um estudo sobre Galleria mellonellapt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
Arquivos
Pacote Original
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
[DISSERTAÇÃO] Pivato, Andressa Fernandes (P).pdf
Tamanho:
3.23 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Texto parcial
Baixar
Coleções
PPGBIO - Dissertações