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4.3. Remoção de Endocrine Disruptive Chemicals (EDCs)

As classes siderais de enzimas oxidantes têm mostrado promessa de remoção eficiente de EDCs que são resistentes aos tratamentos convencionais de águas residuais. Embora a cinética das reações entre os EDCs individuais e enzimas oxidantes selecionadas como o PRH estejam bem documentadas na literatura, tem havido pouca investigação das reações com misturas de EDCs. Os EDCs são um grupo de compostos que, devido à sua estrutura química, são capazes de agir como agonistas ou antagonistas de hormônios. Eles podem perturbar a síntese, secreção, transporte, ligação, ação e eliminação dos hormônios endógenos, que são responsáveis pela manutenção da homeostase, reprodução, desenvolvimento e integridade dos organismos vivos e sua progênie. Eles estão amplamente dispersos no meio ambiente, mas são encontrados principalmente em efluentes de águas residuais. Vários trabalhos relataram a oxidação do EDC pela peroxidase de manganês. Usando 10 U/mL de peroxidase de manganês do Pleurotus ostreatus, 0,4 mM de bisfenol foi eliminado em 1 h . Peroxidases também são úteis na remoção ou degradação de outros poluentes ambientais potentes como cloroanilinas e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos .

4.4. Degradação de Bifenilos Policlorados (PAHs) Pesticidas

Pesticidas incluem uma ampla gama de substâncias mais comumente usadas para controlar insetos, ervas daninhas, e fungos. A exposição a pesticidas em humanos está associada a problemas de saúde crónicos ou sintomas de saúde, tais como problemas respiratórios, perturbações da memória, condições dermatológicas, cancro, depressão, défices neurológicos, abortos espontâneos e defeitos congénitos. A decomposição biológica dos pesticidas é a forma mais importante e eficaz de remover estes compostos do meio ambiente. Os microorganismos têm a capacidade de interagir, tanto química como fisicamente, com substâncias que levam a mudanças estruturais ou à completa degradação da molécula alvo .

Peroxidases extraídas de algumas espécies fúngicas têm grande potencial para transformar vários pesticidas em forma(s) inofensiva(s). A transformação de pesticidas organofosforados por fungos da podridão branca tem sido estudada, e a transformação de vários pesticidas organofosforados pela cloroperoxidase de Caldariomyces fumago tem sido relatada. Os HAP são compostos por dois ou mais anéis aromáticos fundidos e são componentes do petróleo bruto, creosote e carvão. A maior parte da contaminação por PAHs teve origem no uso extensivo de combustíveis fósseis como fontes de energia. Peroxidases e oxidases de fenol podem agir sobre PAH’s específicos, transformando-os em produtos menos tóxicos ou mais fáceis de degradar. Os HAP são oxidados por peroxidases como a peroxidase de lignina e a peroxidase de manganês. Apesar da sua versatilidade e potencial utilização em processos ambientais, as peroxidases ainda não são aplicadas em larga escala. Diversos desafios, como estabilidade, potencial redox e produção de grandes quantidades, devem ser enfrentados para a aplicação de peroxidases na transformação de poluentes . As peroxidases extraídas de algumas espécies fúngicas têm um grande potencial para transformar vários pesticidas em forma(s) inofensiva(s). Apesar da sua versatilidade e potencial utilização em processos ambientais, as peroxidases ainda não são aplicadas em larga escala. Diversos desafios, tais como estabilidade, potencial redox e produção de grandes quantidades, devem ser enfrentados a fim de aplicar peroxidases na transformação de poluentes.

4,5. Degradação de alcanos clorados e alcenos

Contaminação de solos e aquíferos pelos halocarbonetos alifáticos tricloroetileno (TCE) e percloroetileno (PCE) amplamente utilizados como solventes desengordurantes é um grave problema de poluição ambiental. O TCE está sujeito a desalcoolização redutora in vitro catalisada por LiP de P. chrysosporium na presença de álcool terciário, H2O2, e EDTA (ou oxalato) levando à produção dos radicais clorados reduzidos correspondentes. Uma estirpe da bactéria IM-4 capaz de degradar o imazethapyr (IMZT) foi isolada do solo contaminado por IMZT. Esta estirpe também mostrou a capacidade de degradar outros herbicidas de imidazolinona, tais como imazapir, imazapic e imazamox . Radicais hidroxil extracelulares produzidos por T. versicolor, via ciclagem de quinona redox, também mostraram a capacidade de catalisar a degradação de PCE e TCE . O TCE é mineralizado por culturas de P. chrysosporium cultivadas aerobicamente. Estes investigadores propuseram que o TCE é sujeito a desalcoolização redutora in vitro catalisada por LiP de P. chrysosporium na presença de álcool terciário, H2O2, e EDTA (ou oxalato) levando à produção dos radicais clorados reduzidos correspondentes .

4,6. Degradação do alcanóico fenoxídico e triazineherbicidas

Os herbicidas foliares mais comumente utilizados em todo o mundo são o ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) e o ácido 2,4,5-triclorofenoxiacético (2,4,5-T). O 2,4-D e talvez o 2,4,5-T são um componente do agente Orange que foi amplamente utilizado como desfolhante. O 2,4-D é bastante susceptível à degradação bacteriana e geralmente não persiste por muito tempo no ambiente. Por outro lado, o 2,4,5-T é relativamente mais resistente à degradação microbiana e tende a persistir no ambiente. Tem sido acusada de doenças graves em muitos veteranos da Guerra do Vietnã, onde foram expostos ao agente Orange, que foi usado como desfolhante. Estes também foram relatados como sendo agentes mutagênicos e, portanto, muito tóxicos para os humanos. Peroxidases ligninolíticas de P. chrysosporium e Dichomitus qualens estavam envolvidas na degradação de intermediários fenólicos clorados de 2,4-D e 2,4,5-T. Estes resultados foram baseados no aumento da degradação de 2,4,5-T e 2,4-D por D. Squalens na adição de Mn2+ (um conhecido indutor de MnP) ao meio e no aumento da degradação por P. chrysosporium em meio com nitrogênio limitado (no qual a produção de LiP e MnP é induzida). A atrazina é um herbicida de triazina comumente usado e é degradado por um número de fungos de podridão branca produzidos em lacas e peroxidase .

4,7. Degradação das Dioxinas Cloradas

Dibenzodioxinas policloradas (PCDDs) são um grupo de poluentes ambientais altamente tóxicos que são carcinógenos humanos confirmados e tendem a bioacumular em humanos e animais devido às suas propriedades lipofílicas. As dibenzodioxinas policloradas (PCDD) e os dibenzofuranos policlorados (PCDF) demonstraram ser degradados por diversas espécies de fungos da podridão branca sugerindo o possível envolvimento de LiP e MnP. Um fungo P. sordida produziu MnP mas não LiP; e o MnP bruto mostrou degradação das dioxinas.

4,8. Degradação dos Insecticidas Clorados

Lindano (isômero c do hexaclorociclohexano) foi um pesticida amplamente utilizado no passado, e estima-se que 600.000 toneladas de lindano foram produzidas globalmente entre o ano 1950 e 2000. Existe agora uma proibição global do uso do lindano, devido à sua persistência ambiental como poluente. O P. chrysosporium cultivado em condições ligninolíticas foi reportado para mineralizar parcialmente o lindano em culturas líquidas e em solos alterados por corncobobolinas inoculados com P. chrysosporium mas a degradação do lindano não foi observada in vitro utilizando LIP e MnP purificados de P. chrysosporium . O DDT (1,1,1-tricloro-2,2-bis etano), o primeiro dos insecticidas orgânicos clorados, foi muito utilizado após a II Guerra Mundial. Os níveis elevados de DDT encontrados nos solos agrícolas são motivo de profunda preocupação, pois representam sérias ameaças à segurança alimentar e à saúde humana. Os fungos da podridão branca P. chrysosporium, P. ostreatus, T. versicolor, e Phellinus weirii têm demonstrado mineralizar o DDT .

4.9. Peroxidase como Biosensores

Biosensores foram definidos como dispositivos analíticos que combinam de forma rigorosa elementos de biorecognição com transdutores físicos para detecção do composto alvo. Vários exemplos de biossensores desenvolvidos para poluentes ambientais relevantes. Os biossensores podem ser úteis, por exemplo, para o monitoramento contínuo de uma área contaminada. Também podem apresentar características analíticas vantajosas, tais como alta especificidade e sensibilidade (inerentes ao bioensaio de reconhecimento biológico particular. O H2O2 é considerado o mediador da bioquímica da patologia celular e pode estar envolvido na etiologia do envelhecimento e de doenças neurodegenerativas progressivas, como a doença de Parkinson. Devido ao seu papel crucial na neuroquímica, a determinação da concentração de H2O2 tem sido um campo de investigação consideravelmente interessante. Os métodos electroquímicos baseados em bioensores de peroxidase provaram ser significativamente vantajosos para as biociências devido às suas medições directas em tempo real e à sua capacidade para aplicações práticas. Um novo biosensor de terceira geração para peróxido de hidrogênio foi construído através da ligação cruzada de HRP em um eletrodo modificado com nanotubos de carbono multiwall . Ao mesmo tempo, os biossensores oferecem a possibilidade de determinar não apenas produtos químicos específicos, mas também seus efeitos biológicos, tais como toxicidade, citotoxicidade, genotoxicidade ou efeitos de disrupção endócrina, ou seja, informação relevante que em algumas ocasiões é mais significativa do que a composição química. Os biossensores enzimáticos são baseados na inibição seletiva de enzimas específicas por diferentes classes de compostos, com a diminuição da atividade da enzima imobilizada na presença do analito alvo como parâmetro freqüentemente utilizado para quantificação.

Um novo biosensor eletroquímico à base de mioglobina baseado em um nanocomposto preparado a partir de nanotubos de carbono com múltiplas paredes que foram revestidos com nanopartículas de ceria foi desenvolvido. Outra aplicação de biossensores de células inteiras é a determinação da demanda biológica de oxigênio (DBO). Os pesticidas (herbicidas, fungicidas e insecticidas) são amplamente utilizados na agricultura e na indústria em todo o mundo, devido à sua elevada actividade insecticida. Os biossensores são potencialmente úteis, uma vez que detectaram rapidamente pesticidas e têm estado activos na área da investigação durante alguns anos. Outro valioso biossensor baseado em HRP foi desenvolvido no qual as nanofibras de polivinil pirrolidona (PVP) foram fiadas com a incorporação da enzima HRP. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) das nanofibras fiadas foi utilizada para confirmar a estrutura não tecida que tinha um diâmetro médio de 155 ± 34 nm. As fibras contendo PRH foram testadas quanto à sua alteração de atividade após a eletroespeculação e durante o armazenamento. Um ensaio colorimétrico foi utilizado para caracterizar a atividade do PRH por reação com as esteiras de nanofibras em uma placa de microtitulação e monitorar a mudança na absorção ao longo do tempo. Métodos de detecção rápidos e sensíveis são da maior importância para a identificação de patógenos relacionados com a saúde e segurança. Peroxidase utilizada no desenvolvimento de um ensaio de fluxo lateral baseado em sequência de ácidos nucleicos que atinge um baixo limite de detecção usando quimioluminescência e amplificação de sinal enzimático .

4,10. Uso na Indústria de Papel-Papel

Os subprodutos de polpação (licor negro) e as águas residuais da fábrica de celulose causam sérios problemas ambientais devido à sua elevada carga poluente. A solução dos problemas ambientais das indústrias de celulose e papel é essencial para a manutenção da indústria florestal e para acomodar as mudanças nas necessidades econômicas das comunidades florestais. A fabricação de celulose nas indústrias de papel de celulose envolve dois processos principais, ou seja, a digestão e o branqueamento da madeira. No processo de digestão da madeira, os cavacos de madeira são cozidos na solução de hidróxido de sódio e sulfato de sódio a temperatura e pressão elevadas para quebrar os cavacos em massa de fibra. A reação química com as fibras da madeira dissolve todos os materiais depositados que são difíceis de degradar, e esses derivados são lavados da fibra durante o processo de lavagem e desaguamento. Vários extratos durante a lavagem incluem principalmente ligninas, celulose, fenólicas, resinas, ácidos graxos e taninos misturados para fazer um resíduo alcalino negro escuro e viscoso conhecido como licor negro. O efluente alcalino consiste apenas em 10%-15% do total de águas residuais, mas contribui em quase 90%-95% da carga total de poluição em termos de pH elevado, CBO, CQO e cor, o que o torna significativamente tóxico para o ambiente. Portanto, o tratamento adequado do licor negro antes de sua descarga no meio ambiente é garantido. Os métodos biológicos para o tratamento do licor negro envolvendo o uso de fungos, bactérias, algas e enzimas como tratamento de etapa única ou em combinação com outros métodos físicos e químicos parecem ser mais econômicos e ecologicamente corretos. Entre os métodos biológicos testados até agora, a maioria da literatura está confinada a alguns gêneros de fungos da podridão branca, devido ao seu sistema enzimático extracelular não específico (LiP, MnP e Laccase) envolvido na biodegradação da lignina .

5. Conclusão

Importância da peroxidase na desintoxicação de ambientes poluídos depende da sua capacidade de catalisar a redução de peróxidos, como o peróxido de hidrogénio e a oxidação de uma variedade de compostos orgânicos e inorgânicos e a polimerização de compostos tóxicos ou, por reacção cruzada, com outros fenólicos ou com cosubstratos com características tóxicas e inofensivas e gera produtos poliméricos (dímeros, aparadores, oligómeros híbridos), que muito provavelmente se irão acumular no solo e/ou em sistemas hídricos. As peroxidases têm potencial para biorremediação de águas residuais contaminadas com fenóis, cresóis e outros efluentes industriais, para descoloração de corantes têxteis, remoção de produtos químicos disruptores endócrinos, degradação de pesticidas, bifenilos policlorados, alcanos clorados e alcenos do solo, herbicidas fenoxídicos alcanóicos, herbicidas triazinas, dioxinas cloradas e inseticidas clorados. As peroxidases também são utilizadas como biosensores. Os rápidos progressos no uso da peroxidase para a degradação de poluentes lançaram mais luz sobre estratégias de biorremediação sustentável para compostos poluentes e proteção ambiental, utilizando diferentes enzimas. A proteção ambiental é influenciada por três fatores entrelaçados: legislação ambiental, ética e educação. Cada um destes factores desempenha um papel importante na influência das decisões ambientais a nível nacional e dos valores e comportamentos ambientais a nível pessoal. Para que a proteção ambiental se torne realidade, é importante que as sociedades e as nações desenvolvam cada uma dessas áreas que, juntas, informarão e impulsionarão as decisões ambientais.

Acknowledgments

Este trabalho foi financiado pelo Council for Scientific and Industrial Research, New Delhi, no âmbito do CSIR-NET Junior Research Fellowship concedido a um dos autores (NB). Os autores agradecem ao CSIR, Nova Delhi, e Departamento de Biotecnologia, Universidade Himachal Pradesh, Shimla.