Foram estudados a composição e o pH do meio de cultivo para a produção do fragmento de anticorpo (scFv) anti-LDL(-), expresso em Pichia pastoris recombinante. Os experimentos que definiram a composição e pH do meio assim como a concentração inicial de células na fase de indução foram realizados em agitador orbital a 250 rpm, com temperatura de 30 ºC na fase de crescimento e 20 ºC na fase de indução, durante 72 horas, com adição diária de 1% (v/v) de metanol. Para modificação do meio foi realizado um planejamento experimental empregando como variáveis independentes: extrato de soja, casaminoácidos e ureia, os quais substituíram o YNB e a biotina presentes no meio padrão (BMMY). Apesar de haver maior produção no meio com extrato de soja, o meio contendo 10 g.L-1 de casaminoácidos foi selecionado, uma vez que este favoreceu a etapa de purificação. A partir da faixa de pH estudada entre 3,0 e 8,0, determinou-se que o pH 8,0 no início da fase de indução favorece a maior produção. Finalmente, o meio BMMY-CA (pH 8,0) foi utilizado para cultivo em biorreator com volume de trabalho de 10L e a partir deste cultivo foram calculados os parâmetro cinéticos (velocidades de crescimento, de consumo de substrato e de produção, bem como produtividade). Diante do conjunto de experimentos realizados, foi possível otimizar a composição do meio de cultivo e as condições operacionais, que possibilitaram um aumento do rendimento bem como aumento do volume de produção do scFv anti-LDL(-) em biorreator. / Composition and pH culture medium for the production of anti- LDL(-) antibody fragment (scFv) were studied in recombinant yeast Pichia pastoris. The experiments that defined medium composition, pH and the initial cell concentration in the induction phase were carried out in baffled shaker flasks at 250 rpm, with temperature at 30°C for growth phase and 20°C for induction phase, during 72 hours with daily addition of 1% (v/v) methanol. A design of experiments employing for medium modification with independent variables: soy extract, casamino acids and urea, which replaced the YNB and biotin present in the standard medium (BMMY) was conducted for medium formulation. Even though, there was an increase in medium production with soy extract, the medium containing 10 g.L-1 casamino acids was selected since it favors the purification step. Through a pH range study (3.0 to 8.0), it was determined that pH 8.0 during induction phase offered higher levels. Then, the best results from shaker flask cultivation (BMMY-CA with casamino acids and pH 8.0) were carried out in 1L bioreactor, showing a biomass and a scFv production increase compared to the standard, BMMY (pH 6.0). Finally, the medium BMMY-CA (pH 8,0) was submitted to a volume scale-up into a 10L bioreactor, which was also used to evaluate kinetic parameters (rates of growth, substrate consumption and production as well as productivity). In conclusion, by optimizing culture medium and operating conditions it was possible to increase yield and scale-up the production of scFv anti-LDL(-) in bioreactor.

CAPES / Glutathione (GSH) is a tripeptide, soluble in water; it consists of three amino acids: L-glutamate, L-cysteine and glycine. It is the most efficient intracellular antioxidant present in the all biologics systems (animals and vegetables). Currently, it is reported many applications of GSH in different segments, like in food industries as food additive; in the sports segment, in the pharmaceutical field; it is used as food supplement; and is also used in the treatment of industrial effluents due to ability to absorb heavy metals. The application in magnetic fields (MF) inside the fermentative process can cause stimulants or inhibitory effects. However, it is not that reported in the literature. Thus, the main objective of this work is to study the influence of magnetic fields in the production of glutathione in reactor ?air-lift?? pressurized and the microorganism used was Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754 During the fermentations were analyzed the pH, concentrations of cell (g/L), glucose (g/L) and GSH (mg/L). Firstly, it was evaluated at different pressures (0; 0.25; 0.50; 0.75; 1.00; 1.25 e 1.50 kgf/cm2). In this context, conditions fermentation were 20?C, total time of 96 h e pHinitial 5.0. The results showed that the best two pressures were 1.50 kgf/cm2, concentration of cell 17.25 g/L and 141.30 mg/L of GSH (72 h) and 0.50 kgf/cm2, with 13.51 g/L concentration of cell and 178.21 mg/L of GSH (96 h). Secondly, was realized experimental factorial design 22 with the two best results of pressures obtained in the first step. In the planning seven tests were done including three central points, in which the variables investigated were: pressure and velocity of cell recycling. The percent of variation of 90% (p < 0.1) was used to statistical analysis of results of concentration of cell and GSH. Therefore, according to the results of the second step, the highest concentration of cell (7.26 g/L) was obtained with 1.5 kgf/cm2 and recycle of 15 cm/s at 72 h of fermentation. In relation to production of GSH, the highest result was 67.24 mg/L at 0.50 kgf/cm2 and recycle of 3.0 m/s with 67.24 mg/L at 94 h. There was no significant response in both responses to the variables (concentration of cell and GSH), according to the table of estimated effects. The production of GSH by S. cerevisiae ATCC 7754 on a pressurized system presented as an efficient and promising technology. However the influence of MF and the velocity of cell recycling led to mechanisms that promoted particular synthesis inhibition leading to a decrease in its final concentration. / A glutationa (GSH) ? um tripept?deo hidrossol?vel composto por tr?s amino?cidos: ?cido glut?mico, ciste?na e glicina. ? o mais eficiente antioxidante intracelular presente em todos os sistemas biol?gicos (animais e vegetais). Atualmente, relatam-se in?meras aplica??es da GSH nas ind?strias em diferentes segmentos, sendo eles: nas ind?strias de alimentos como aditivo alimentar; no campo farmac?utico; no segmento desportivo como suplemento alimentar e ainda no tratamento de efluentes industriais, pois tem a capacidade de adsorver metais pesados. A aplica??o de campos magn?ticos (CM) em processos fermentativos pode causar efeitos estimulantes ou inibit?rios, or?m ainda ? pouco reportada na literatura. Desta forma o principal objetivo deste trabalho foi estudar a influ?ncia de CM na produ??o de glutationa em reator ?air-lift? pressurizado, o micro-organismo utilizado foi Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754. Durante as fermenta??es foi feito o acompanhamento do pH, concentra??o celular (g/L), GSH (mg/L) e glicose (g/L). Na primeira etapa foi estudada apenas a varia??o da press?o no reator (0,00; 0,25; 0,50; 0,75; 1,00; 1,25 e 1,50 kgf/cm2). As condi??es das fermenta??es foram: 20?C, tempo total 96 h e pHinicial 5,0. De acordo com os resultados desta etapa, as duas melhores press?es em estudo foram 1,50 kgf/cm2, apresentando 17,25 g/L de concentra??o celular e 141,30 mg/L de GSH (72 h) e 0,50 kgf/cm2, com 13,51 g/L de concentra??o celular e 178,21 mg/L de GSH (96 h). Na segunda etapa, na qual se aplicou os CM, foi realizado um delineamento fatorial 22, onde foram realizados 7 ensaios, incluindo 3 pontos centrais, nos quais as vari?veis independentes testadas foram: press?o (kgf/cm2) e velocidade de reciclo celular (cm/s). O n?vel de signific?ncia de 90% (p < 0,1) foi utilizado na an?lise estat?stica dos dados de concentra??o celular e de GSH. De acordo com os resultados desta etapa, o maior resultado quanto ao crescimento celular (7,26 g/L) foi obtido a 1,50 kgf/cm2 e reciclo de 15 cm/s ap?s 72 h de fermenta??o. Em rela??o a concentra??o de GSH, o maior resultado foi a 0,50 kgf/cm2 e reciclo de 3,0 m/s com 67,24 mg/L a 94 h. A an?lise estat?stica mostrou que n?o houve vari?veis significativas em ambas as respostas (concentra??o celular e GSH). A produ??o de GSH a partir de S. cerevisiae ATCC 7754 em sistema pressurizado apresentou-se como uma tecnologia eficiente e promissora, por?m a influ?ncia de CM juntamente com a velocidade de reciclo celular, levou a mecanismos que promoveram determinada inibi??o em sua s?ntese, levando a diminui??o na sua concentra??o final.

A utilização de inóculos líquidos na produção de Shiitake (Lentinula edodes (Berk.) Pegler) é uma tecnologia promissora para a industrialização do cultivo em sistema axênico, uma vez que permite a inoculação do micélio de forma rápida e bem distribuída, reduzindo riscos de contaminação e o período de incubação dos substratos. Neste trabalho, o cultivo submerso para a produção de micélio de Shiitake foi avaliado em um biorreator airlift de circulação externa, idealizado e projetado no grupo, utilizando o meio de cultura Mushroom Complete Medium adicionado de micronutrientes, nas condições de operação: taxas de aeração: 0.16, 0.20, e 0.24 vvm e tamanhos de inóculo (i.s.): 1.0 g.L-1 e 2.0 g.L-1. Na melhor condição de operação (0.16 vvm e 1.0 g.L-1 i.s.), um modelo matemático foi desenvolvido usando o software EMSO para descrever a cinética da cultura em ajuste aos dados experimentais. Foram atingidos 15,47 g.L-1 de biomassa total, após 10 dias de cultivo, 0,516 d-1 de taxa máxima de crescimento específico, fatores de rendimento Yx/s 1,06 g.g-1, YP/X 0,485 (g.L-1).g-1, YP/S 0,140 (g.L-1).g-1 e produtividade PX 0,061 (g.L-1).h-1. A predição do modelo demonstrou ser um parâmetro confiável para estudos de aumento de escala já que descreveu bons resultados preditivos para biomassa em relação aos produtos do metabolismo (CO2 e síntese de H+ pela acidificação do meio) e ao consumo de nutrientes (O2 e glicose). A seleção e a avaliação de linhagens no cultivo também são fatores a serem considerados para obtenção de boas produtividades e, deste modo, o desempenho produtivo de cinco linhagens de Shiitake foi avaliado em cultivo axênico, utilizando um planejamento composto central (CCD) para avaliar as variáveis independentes: tempo de incubação I(t), e percentual de farelo de trigo em relação a serragem Eucalypitus saligna (representada pela relação carbono/nitrogênio (RC/N)), tendo a eficiência biológica (BE) e o peso unitário dos cogumelos como resultados de destino . Os substratos utilizados tiveram sua composição físico-química determinada e as taxas de suplementação do substrato foram otimizadas, não só para o rendimento em cultivo, mas também para o crescimento vegetativo do micélio. Os melhores resultados de BE em todas as linhagens foram obtidos em cultivos com RC/N 57,62/1, com indução dos primórdios em 130 dias de I(t). Os cogumelos colhidos nesta condição de produção tiveram sua composição centesimal determinada. Atividades enzimáticas amilolíticas e celulolíticas, β-glicosidase e proteases específicas foram realizadas em ensaios de colonização do substrato. Três linhagens foram selecionadas para o isolamento de esporos e hibridização intraespecífica. As linhagens híbridas foram comparadas com as parentais em termos de rendimento e síntese das enzimas extracelulares. Os resultados deste trabalho demonstraram que a linhagem cultivada tem um efeito considerável sobre o rendimento, sobre o peso unitário e sobre a síntese de enzimas extracelulares produzidas pelo fungo, tanto pelas linhagens híbridas, como pelas parentais. / The use of liquid inoculant production of Shiitake (Lentinula edodes (Berk.) Pegler) is a promising technology for the industrialization farming of this fungus in axenic system because it allows the mycelium inoculation in a quick and well distributed way, thus reducing the risks of contamination and the incubation time of cultures. In this work, the submerged cultivation for the production of Shiitake mycelium was evaluated in an airlift bioreactor of external circulation, conceived and designed in the group, using the culture medium Mushroom Complete Medium added of micronutrients, under the operating conditions: rates of aeration: 0.16, 0.20, and 0.24 vvm and inoculum sizes (i.s.): 1.0 g. L-1 and 2.0 g. L-1. Under the best operating condition (0.16 vvm and 1.0 g L-1 i.s.), a mathematical model was developed using the EMSO software to describe the kinetics of culture fittnes to experimental data. It was possible to obtain 15.47 g L-1 of total biomass, after 10 days of cultivation, a maximum specific growth rate of 0.516 d-1, yields of Yx/s 1,06 g.g-1, YP/X 0,485 (g.L-1).g-1, YP/S 0,140 (g.L-1).g-1 and PX (productivity) 0.061 (g.L-1).h-1. The prediction of the model has proven to be a reliable parameter for studies for scaling up because it was predictive for biomass considering the products of metabolism (CO2 and H+ synthesis by acidification of the medium) and nutrient consumption (O2 and glucose). The selection and evaluation of strains in cultivation are also factors to be considered to obtain good productivity and, therefore, the productive performance of five strains of Shiitake cultivated under axenic system, was carried out using a central composition design (CCD) to evaluate the independent variables: incubation time I(t), and percentage of wheat bran in relation to sawdust of Eucalypitus saligna (represented by the carbon/nitrogen ratio (RC/N)), and having the biological efficiency (BE) and the unit weight of the mushrooms as target results. The best results for BE for all the strains were obtained in cultures with RC/N 57.62/1, with primordia induced at 130 days of I(t). The substrates used had their physico-chemical composition determined and the rates of substrate supplementation have been optimized, not only for the cultivation yields, but also for vegetative growth of the mycelium. The mushrooms harvested in this condition of production had their centesimal composition determined. Amilolytic, cellulolytic, β-glucosidase and specific proteases activities were performed in tests of colonization of the substrate. Three strains were selected for the isolation of spores and intraspecific hybridization was carried out. Hybrid strains were compared with the parental strains in terms of yields and synthesis of extracellular enzymes. The results of this study showed that strain has a considerable effect on both the yield and the unit weight of mushrooms.

The weeds can result in large losses in agricultural production and the main method of control is the use of chemical herbicides. Chemical herbicides are effective and great practicality, however bring direct and indirect consequences that cause different impacts on the environment. An important alternative to reduce the excessive use of chemical herbicides would be the use of biological control, including the use of phytotoxins as organic herbicides. A significant barrier in the production of organic products is the development of an economically viable process. The objectives of this study were to have a biological herbicide from the fungus Phoma sp. phytotoxin through a submerged fermentation,to optimize the formulations of the phytotoxin adjuvants together with the aid of various mixers and evaluate the herbicidal activity of the phytotoxin formulations on the control bioindicators. In submerged fermentation was used a bioreactor. The fermentation time was 5 days, other parameters used were rotation of 50 rpm, 15% dissolved oxygen, of 6.0 pH and aeration ranging from 1.0 to 7.0 L / min.Ultrasound showed the best results, in general, for the physicochemical properties studied, for example the formulations has remained stable with different concentrations together phytotoxin of Silwet L-77 and Aporte Plus.The evaluation of the possible action herbicide was divided in primary screening and secondary screening, with 17 formulations of the Central Composed Delineation Rotaticional (CCRD) made by ultrasound and turrax stirrer. At primary screening was performed by germination tests on seeds of cucumber (Cucumis sativus) and sorghum (Sorghum bicolor). The germination results obtained for control on cucumber seeds ranged from 57.0% to 100%, as in the 45.1% to 100% sorghum. Tests showed that 100% germination control for cucumber and sorghum, were the tests 10, 12, 14 and the central points. Secondary Screening was with the application of the formulations on four bio-indicator species have emerged more than 15 days, where dicotyledon were the lettuce (Lactuca sativa L) and cucumber (Cucumis sativus.), And Monocotyledon (Allium cepa L. - Alliaceae) and sorghum (Sorghum bicolor), determined the possible action herbicide in post-emergence. The results of 17 tests CCRD were similar to the experiment in preemergence tests having 10, 12, 14 and the midpoints of the top herbicidal effects, control of 100%. / As plantas daninhas podem acarretar grandes prejuízos na produção agrícola e o principal método de controle é o uso de herbicidas químicos. Os herbicidas químicos são eficientes e de grande praticidade, porem trazem consequências diretas e indiretas que causam diversos impactos sobre o meio ambiente. Uma alternativa importante para diminuir o uso abusivo de herbicidas químicos seria a utilização do controle biológico, entre eles, o uso das fitotoxinas como herbicidas biológicos. Uma barreira significativa na produção dos produtos biológicos, como as fitotoxinas, é o desenvolvimento de um processo economicamente viável, logo, os objetivos deste trabalho foram produzir um herbicida biológico da fitotoxina do fungo Phoma sp. por fermentação submersa através de um biorreator, otimizar as formulações da fitotoxina em conjunto de adjuvantes com ajuda de diferentes misturadores e avaliar a atividade herbicida das formulações de fitotoxina no controle de plantas bioindicadoras. Na fermentação submersa foi utilizado um biorreator, com um tempo de fermentação de 5 dias, rotação de 50 rpm, 15% de oxigênio dissolvido, pH de 6,0 e malha de aeração variando de 1,0 ate 7,0 L/min. O ultrassom apresentou os melhores resultados, num geral, para as propriedades físico químicas estudadas, onde por exemplo manteve a estabilidade das formulações com as diferentes concentrações de fitotoxina em conjunto do Silwet L-77 e Aporte Plus. A avaliação de o possível poder herbicida foi dividida em Screening primário e Screening secundário, com as 17 formulações do Delineamento Composto Central Rotaticional (DCCR) formuladas por ultrassom e agitador turrax. O Screening primário foi realizado atráves de testes de germinações com sementes de pepino (Cucumis sativus) e sorgo (Sorghum bicolor). Os resultados obtidos para o controle de germinação nas sementes de pepino variaram de 57,0% até 100%, já no sorgo de 45,1% até 100%. Os ensaios que apresentaram controle de germinação de 100% para pepino e sorgo, foram os ensaios 10, 12, 14 e os pontos centrais. O Screening secundário foi com a aplicação das formulações sobre quatro espécies bioindicadoras já emergidas a mais de 15 dias, onde as dicotiledôneas foram à alface (Lactuca sativa L) e pepino (Cucumis sativus.), e as monocotiledôneas a cebola (Allium cepa L. - Alliaceae) e sorgo (Sorghum bicolor), determinaram o possível poder herbicida em pós emergência. Os resultados dos 17 ensaios DCCR foram semelhantes ao experimento em préemergência, apresentando os ensaios 10, 12, 14 e os pontos centrais os melhores efeitos herbicidas, controle de 100%.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3855.pdf: 4228860 bytes, checksum: d98f3c071d7a0193e713fbb5f00c1b41 (MD5) Previous issue date: 2011-08-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / The mesenchymal stem cells (MSCs) are multipotent stem cells that can differentiate into various types of tissue, a characteristic that makes them interesting for applications in cell therapy. Moreover, cells are anchorage-dependent (ability to adhere to surfaces), easy isolation and rapid expansion in vitro. The traditional cultures of anchorage-dependent animal cells, usually grown in monolayers, resulting in low crop yield and cell recovery, preventing the use of MSCs in therapeutic applications. The need for alternative farming techniques for expansion of MSCs in a large scale have led researchers to the use of "bioreactor technology," which has been seconded from the bioreactor, spinner flask with microcarriers and hollow fiber (hollow fiber). The objective of this work was to develop a method of cultivation known as mesenchymal stem cell line hMSC-TERT in spinner flasks with microcarriers for subsequent inoculation into hollow-fiber bioreactor, aiming at the efficient expansion and the subsequent recovery of MSCs so that preserve their differentiation potential in order to be used in cell therapy. In cultured, we used the microcarrier Pronectin ® F 100 mL spinner flasks with culture medium &#945;-MEM with 15% fetal calf serum, kept in a CO2 incubator at 37 ° C and pH between 7.2 and 7.4. In cultures in spinner flasks were adopted strategies such as supplementation of the culture medium, exchanges of culture medium during cultivation, addition of reagents to reduce clusters of microcarriers, to increase productivity for the subsequent cell inoculation in hollow fiber bioreactor. The use of these strategies has increased productivity cell, achieving a best result of cell multiplication factor (MCF) of 5.79. However, obtaining higher FMC was drastically limited by the formation of clusters of microcarriers in a gel matrix.The cell recovery was low maintenance and analysis of the antigenic phenotype by flow cytometry confirmed the conservation of phenotypic characteristics of hMSC-TERT. The hollow fiber bioreactor is an alternative to the clusters of microcarriers, it allows oxygenation and adequate supply of nutrients. Thus, in experiments carried out in hollow-fiber bioreactor used the &#945;-MEM supplemented with 15% FBS (v / v), 2.0 g / L glucose, 2.50 mM glutamine, 2.60 mM arginine, 0.07% antifoam PPG. The cells were inoculated after 48 hours of cultivation in spinner flasks in a gel composed of collagen, hyaluronic acid, agar (1.5%) in the proportion 0.75: 0.037: 0.21 at pH 7.2 to 7.4 . Thus, the resulting gel was mixed with culture medium in &#945;-MEM 1:3 ratio, to provide better grip on the fibers. The total expansion factor, ie the one calculated from the inoculation of the spinner to the end of cultivation in hollow fiber bioreactor was 11, 2, which can be considered the greatest value achieved in this work. It is clear that this expansion factor can still be easily overcome by adopting strategies to grow more frequent replacement of culture medium. This hypothesis is strengthened by the proven fact that the microcarriers are not yet saturated with cells at the end of the experiment. / As células-tronco mesenquimais (CTMs) são células-tronco multipotentes que podem se diferenciar em diversos tipos de tecido, característica que as torna interessantes em aplicações de terapia celular. Além disso, são células dependentes de ancoramento (capacidade de aderir em superfícies), de fácil isolamento e de rápida expansão in vitro. As culturas tradicionais de células animais dependentes de ancoramento, geralmente cultivadas em monocamadas, resultam em baixo rendimento de cultivo e de recuperação celular, inviabilizando o uso das CTMs em aplicações terapêuticas. A necessidade de técnicas de cultivo alternativas para expansão de CTMs em larga escala têm levado pesquisadores à utilização de tecnologia de biorreatores , na qual tem-se destacado dos biorreatores: frasco spinner com microcarregadores e hollow fiber (fibra oca). Assim, o objetivo deste trabalho foi o de desenvolver uma metodologia de cultivo da linhagem de CTM conhecida como hMSC-TERT em frasco spinner com microcarregadores para posterior inoculação em biorreator de fibraoca, visando a expansão eficiente e a posterior recuperação das CTMs de tal forma que, preservassem seu potencial de diferenciação para poderem ser utilizadas na terapia celular. Nos cultivos, utilizou-se o microcarregador Pronectin®F em frasco spinner de 100 mL com o meio de cultura &#945;-MEM com 15% de soro fetal bovino, mantidos em incubadora de CO2 a 37ºC e pH entre 7,2 e 7,4. Nos cultivos em frasco spinner adotaram-se estratégias como suplementação do meio de cultura, trocas de meio de cultura durante o cultivo, adição de reagentes para diminuição de aglomerados de microcarregadores, visando aumentar a produtividade celular para a posterior inoculação em biorreator de fibra oca. A utilização dessas estratégias permitiram aumentar a produtividade celular, obtendo-se como melhor resultado um fator de multiplicação celular (FMC) de 5,79. Contudo, a obtenção de FMC maiores foi drasticamente limitada pela formação de aglomerados de microcarregadores num gel de matriz extracelular. A recuperação celular foi baixa e a análise da manutenção do fenótipo antigênico por citometria de fluxo comprovaram a conservação das características fenotípicas da hMSC-TERT. O biorreator de fibras ocas é uma alternativa em relação aos aglomerados de microcarregadores, pois permite a oxigenação e suprimento adequado de nutrientes. Sendo assim, nos experimentos realizados no biorreator de fibras-ocas utilizou-se o &#945;-MEM suplementado com 15% SFB (v/v), 2,0 g/L de glicose, 2,50 mM de glutamina, 2,60 mM de arginina, 0,07 % do antiespumante PPG. As células foram inoculadas após 48 horas de cultivo em frasco spinner em um gel composto por colágeno: ácido hialurônico: ágar (1,5%) na proporção 0,75: 0,037: 0,21 em pH = 7,2-7,4. Assim, o gel resultante foi misturado com meio de cultura &#945;-MEM na proporção 1:3, para proporcionar melhor aderência nas fibras. O fator de expansão total, ou seja, aquele calculado desde a inoculação do spinner até o final do cultivo no biorreator de fibra oca, foi de 11, 2, que pode ser considerado o maior valor atingido neste trabalho. Convém esclarecer que este fator de expansão ainda pode ser facilmente superado ao se adotarem estratégias de cultivo com trocas mais frequentes de meio de cultura. Esta hipótese é reforçada pelo fato comprovado de os microcarregadores ainda não estarem saturados de células no final do experimento.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2378.pdf: 2097970 bytes, checksum: 8d3821784c3492880401bb105fe5be96 (MD5) Previous issue date: 2009-03-12 / Financiadora de Estudos e Projetos / Internal-loop airlift reactors (ALR) are a special class of pneumatic reactors. The use of this type of reactor has been attractive for chemical and biological reactions because of their simple construction without moving parts and low energy costs when compared with stirred tank reactors. In the present work, a study related to hydrodynamic and oxygen transfer in three geometrically similar scales of internal tube airlift bioreactors (2, 5, and 10 L) was conducted. The aim was to obtain useful information for further studies related to the scale-up of such reactor configuration. The gas hold-up, circulation time, mixing time, volumetric oxygen transfer coefficient, average shear rate, and mean bubble diameter of the air bubbles were evaluated in order to achieve a better comprehension of the hydrodynamic and mass transfer in airlift bioreactors. Values of gas hold-up and oxygen transfer were obtained for the three scales of ALR utilizing eight Newtonian and five non-Newtonian fluids. The superficial gas velocity and liquid viscosity had opposite effects with same order of magnitude. General correlations based on the dimensional analysis were proposed to relate global gas hold-up (&#949;) and volumetric oxygen transfer coefficient (kLa) to the geometrical parameters of the system, physical properties of the Newtonian and Non-Newtonian fluids, and superficial gas velocity. The correlations presented excellent fittings to the experimental data obtained for the three scales of ALR. The influence of the reactor internal diameter on the volumetric oxygen transfer coefficient was considered positive showing that in largerscale reactors an appropriate oxygen transfer can be reached under smaller aeration conditions. New methodologies to estimate the mean bubble size (dB) and average shear rate ( m &#947;& ) in the three scales of ALR were proposed. The semi-theoretical method to estimate dB was based on Higbie´s penetration theory using experimental data of &#949; and kLa. The methodology for evaluating the m &#947;& in ALRs was developed for non-Newtonian systems. The volumetric oxygen transfer coefficient was chosen as the appropriate characteristic parameter. The results of dB and m &#947;& obtained by the proposed methods are in agreement with the experimental values found in the literature. The effect of shear rate on clavulanic acid (CA) production by Streptomyces clavuligerus was examined both in a stirred tank bioreactor (STR) of 4 L and in an ALR of 6 L working volume, respectively, based on experimental data of the literature. Results showed that CA production was positively affected by shear conditions. In addition, the ALR presented values of m &#947;& higher than those found in a STR operated under the same oxygen transfer conditions. / Os biorreatores pneumáticos têm mostrado um grande potencial para os processos biotecnológicos, pois não utilizam partes móveis em sua construção e operação e há um menor consumo de energia quando comparado com os biorreatores convencionais tipo tanque agitado. No presente trabalho foi realizado um estudo hidrodinâmico e de transferência de oxigênio em três escalas biorreatores airlift de tubos concêntricos geometricamente semelhantes (2, 5 e 10 L) com objetivo de obter informações úteis para aplicação na variação de escala deste modelo de biorreator. Foram avaliados parâmetros importantes como retenção gasosa, tempo de mistura, tempo de circulação, coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio, velocidade de cisalhamento e diâmetro médio de bolhas para o melhor entendimento de aspectos relacionados à hidrodinâmica e à transferência de massa. A retenção gasosa e a transferência de oxigênio foram estimadas nos três biorreatores airlift utilizando oito tipos de fluidos Newtonianos e cinco fluidos não-Newtonianos. A velocidade superficial de gás e a viscosidade do líquido tiveram efeitos contrários e com mesma ordem de magnitude no coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio. Foram obtidas correlações baseadas em análise dimensional para expressar a retenção gasosa (&#949;) e o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) em função dos parâmetros geométricos dos sistemas, propriedades físicas dos fluidos e da velocidade superficial de alimentação de ar. Tais correlações apresentaram excelentes ajustes aos dados experimentais obtidos nas três escalas de biorreatores. A influência do diâmetro interno do reator no kLa foi considerada positiva, mostrando que em escalas de reatores maiores, a transferência de oxigênio pode ser alcançada sob menores condições de aeração. Metodologias para estimativas do diâmetro médio das bolhas (dB) e da velocidade média de cisalhamento ( m &#947;& ) em biorreatores airlift de tubos concêntricos foram propostas. A metodologia para estimativa de dB foi desenvolvida com base na teoria de penetração de Higbie utilizando resultados experimentais de &#949; e de kLa. A metodologia de estimativa m &#947;& , desenvolvida para fluidos não- Newtonianos, utilizou o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) como parâmetro característico. Resultados estimados de dB e de m &#947;& apresentaram boa concordância com resultados experimentais de literatura. Foi também avaliada e comparada a influência das condições cisalhamento previstas pela metodologia proposta na produção de ácido clavulânico (AC) por Streptomyces clavuligerus em cultivos realizados em biorreatores airlift de 6 L e convencional tipo tanque agitado e aerado de 4 L. Os resultados mostraram que a produção de AC foi afetada positivamente pelo cisalhamento, bem como a velocidade média de cisalhamento ( m &#947;& ) foi superior em biorreator airlift em relação ao convencional sob mesmas condições de transferência de oxigênio.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5647.pdf: 2822412 bytes, checksum: 769ca8edf54438ee75a0a4df886371c3 (MD5) Previous issue date: 2013-09-17 / Universidade Federal de Minas Gerais / Penicillin G acilase (PGA) is a key enzyme in the industrial production of &#946;-lactamic antibiotics. In this work, it was studied the production of PGA from Escherichia coli by recombinant E. coli and from Bacillus megaterium by recombinant B. megaterium. In E. coli, the enzyme accumulates in the periplasmic cell space, B. megaterium secretes PGA, what may reduce downstream costs. With E.coli, the study has begun at the expression step. Using a donated recombinant microorganism, it was studied, in shake flasks cultures, the influence of temperature (ranging from 18 to 28°C) during induction phase in the PGA production. High level expression of PGA E. coli was detected at 20°C, which was 4-fold superior than the volumetric enzymatic activity reached at 28°C. Fed-batch cultures were conducted with glycerol as carbon source, using both defined and complex media as well as IPTG and lactose as inducers. Final biomass concentrations of 100 gDCW/L and 120 gDCW/L and enzymatic activity 210000 and 80000 IU/L were achieved, for complex and defined media, respectively. The study with B. megaterium was initiated isolating the pac gene, encoding for PGA from B. megaterium ATCC14945, which was after cloned into the pLipAhp expression plasmid, together with the promoter gene and a gene codifying antibiotic resistance. This construct (pga-pLipAhp) was used to transform three different B. megaterium strain protoplasts, aiming studies to determine the best expression host in terms of PGA production. The tested strains, B. megaterium PV361, QM B1551 and ATCC 14945, have respectively shown about 95%, 95% and 10% plasmidial stability, after eight consecutive growths. The best PGA production was detected in PV361. Study of thermal and pH stability with the purified enzyme showed that PGA has a half-life of 5 min at 60° C, 20 min at 50° C, keeping 100% of activity for 1h at pH 10.0 and up to 8 h at pH 5.0. The values of temperature and pH for maximum PGA activity are 37° C and 8.0, respectively. The enzyme was stable at least for 5 hours in these conditions, with Michaelis-Menten estimated as Km=8.8 &#956;M. A systematic study was developed to search the best condition to obtain the highest level of B.megaterium PGA production by recombinant B.megaterium. Media compositions for biomass and PGA production were evaluated using a genetic algorithm. The screening was carried out in 96 microtiter deep well plates, starting as a minimal medium and studying the concentration of 12 defined components. In 7 generations, 240 different kinds of media were tested for production and secretion and a 10-fold increase in PGA production and 5-fold increase in biomass compared to the previously used minimal medium could be achieved. It was scaled-up to shaker flasks obtaining 3-fold in PGA production and 1.8-fold in biomass. Later, it was scaled-up to bioreactors obtaining 3-fold in biomass and 8-fold in PGA production. Using glycerol as carbon source, it was tested different complex amino acids sources, using flask cultures. The best medium was scale-up in a 5 L bioreactor, in a batch culture with pulses. The highest production of PGA of recombinant B. megaterium achieved was 105600 IU/L and 36 gDCW/L. / Penicilina G Acilase (PGA) é enzima chave na produção industrial de antibióticos &#946;- lactâmicos. Neste trabalho, foram estudadas as produções de PGA de Escherichia coli produzida por E.coli recombinante e de Bacillus megaterium produzida por B. megaterium recombinante. No primeiro, esta é acumulada no espaço periplasmático, o segundo secreta a enzima, o que pode reduzir grandemente custos de recuperação da enzima, pois não requer rompimento celular. Para E.coli, o estudo foi iniciado na etapa de expressão. Utilizando E.coli recombinante doada, foi realizado um estudo em frascos agitados da influência da temperatura (entre 18 e 28°C), durante a fase de indução, na expressão de PGA, que mostrou haver altos níveis de expressão de enzima a 20°C, com atividade volumétrica 4 vezes superior à obtida a 28°C. Foram realizados então cultivos a 20°C, em biorreator, em batelada alimentada, com glicerol como fonte de carbono, usando meio definido ou complexo, com IPTG ou lactose como indutores. Foram atingidas concentrações de biomassa finais de 100 gms/L e 120 gms/L, e atividades enzimáticas de 210000 e 80000 UI/L para meios complexo e definido, respectivamente. Para B. megaterium, o gene pac, que codifica PGA de B. megaterium ATCC14945 foi isolado e clonado no plasmídeo pLipAhp, juntamente com um gene promotor e outro codificando resistência a antibiótico (para seleção da linhagem clonada). Essa construção (pga-pLipAhp) foi usada para transformar três linhagens de protoplastos de B. megaterium, com o objetivo de determinar o melhor hospedeiro para a expressão de PGA recombinante. Foram testadas as linhagens: B. megaterium PV 361, QM B1551 e ATCC 14945, obtendo-se 95%, 95% e 10%, respectivamente, de estabilidade plasmidial, após 8 cultivos consecutivos. A melhor produção de PGA foi detectada em PV 361. Estudo de estabilidade térmica e de pH com a enzima purificada mostrou que PGA possui um tempo de meia vida de 5 min a 60°C, 20 min a 50°C, mantém 100% de atividade por 1 h, a pH 10 e por 8 horas, a pH 5. A temperatura e pH de atividade máxima é 37°C e 8,0, respectivamente, com Km=8.8 &#956;M, com manutenção de 100% de atividade, no mínimo por 5 horas, nessas condições. Um estudo sistemático foi desenvolvido para obter um alto rendimento na produção de PGA de B. megaterium por B.megaterium recombinante. Busca da melhor composição de meio para biomassa e produção de PGA foi feita usando o algoritmo genético. A busca foi desenvolvida em placas de 96 poços, iniciando com um meio mínimo, com 12 componentes definidos. Em 7 gerações, 240 tipos de meio foram testados para a produção e secreção, conseguindo-se um incremento de 10 vezes na produção de PGA e de 5 vezes na produção de biomassa, comparando-se com o meio mínimo controle. Escalonamento para frascos agitados permitiu aumento de 3 vezes na produção de PGA e de 1.8 vezes na produção de biomassa. Escolhendo-se glicerol como fonte de carbono, foram testadas diferentes fontes complexas de aminoácidos. O meio que conduziu ao melhor resultado foi usado em cultivos em biorreator em batelada, 5L, onde se obteve como máxima produção de PGA recombinante de B. megaterium 105600 UI/L, com 36 gms/L de massa celular.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissAC.pdf: 1100634 bytes, checksum: a59508afe52240474931f49ecbfe180d (MD5) Previous issue date: 2007-03-12 / Universidade Federal de Sao Carlos / In biochemical processes, shear rate ( &#947;&) in the system is an important variable on design and operation of bioreactors. Shear can result in damage to the cells and the microorganisms, taking to the viability loss and even to the cellular breaking and the microbial death. In the present work was proposed a methodology to quantify average shear rate ( av &#947; & ) in stirred bioreactor with a 4 L working volume, through volumetric oxygen transfer coefficient (kLa), varying the operating conditions, as the impeller rotational speed (N: 600, 700, 800, 900 and 1000 rpm) and the specific air flow rate (&#934;ar: 0.50 and 1.00 vvm). Five different glycerol solutions and distilled water were utilized as Newtonian fluids and six different xantham gum solutions were utilized as non-Newtonian fluids. Dynamic viscosity (µ) of the glycerol solutions and rheological parameters (K, n) for the xantham gum solutions, were determined at 28ºC from rheograms using a digital concentric-cylinders rheometer. Based on the obtained results, a correlation for average shear rate ( av &#947; & ) as function of the impeller rotational speed (N), rheological parameters (K, n) and volumetric oxygen transfer coefficient (kLa) was proposed. The correlation obtained for the average shear rate ( av &#947; & ) showed appropriate to estimate av &#947; & , because the estimated values approximated of others values described in literature for another correlations. In a second stage, four cultivations of Streptomyces clavuligerus ATCC 27064 was realized in a stirred bioreactor, aerated 0.50 vvm and agitated in 700, 800, 900 and 1000 rpm. Process variable values, as consistency index (K), flow index (n), cellular concentration (Cx), glicerol concentration (CGlic) and 2 CO n& produced ag of the cultivations were evaluated. It was observed that the consistency index (K), flow index (n) and cellular concentration (Cx) varied due to shear conditions imposed to the cultivations. Finally, based on experimental literature results, average shear rate ( av &#947; & ) was determined in function of the time for cultivation of S. clavuligerus in stirred bioreactor for 600, 800 and 1000 rpm and specific air flow rate (&#934;ar) of 0.50 vvm, using the proposed methodology, the obtained values were more consistent, because the experimental values of kLa were obtained by gaseous balance. / Em processos bioquímicos, a velocidade de cisalhamento ( &#947; &) no meio reacional é uma importante variável no projeto e operação de biorreatores. O cisalhamento pode resultar em dano às células e aos microrganismos, levando à perda de viabilidade e até mesmo ao rompimento celular e à morte microbiana. No presente trabalho propôs-se uma metodologia para quantificar a velocidade de cisalhamento média ( &#947; &m) em biorreator convencional tipo tanque agitado e aerado com 4 litros de volume útil, através do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa), variando-se as condições de operação, no caso freqüência de rotação do impelidor (N: 600, 700, 800, 900 e 1000 rpm) e vazão específica de alimentação de ar (&#934;ar: 0,50 e 1,00 vvm). Utilizaramse cinco diferentes soluções de glicerol e água destilada como fluidos Newtonianos, e seis diferentes soluções de goma xantana como fluidos não-Newtonianos. As viscosidades dinâmicas (µ) para as soluções de glicerol e as constantes reológicas (K e n) para as soluções de goma xantana foram obtidas a 28ºC em reômetro de cilindros concêntricos a partir de reogramas. Com base nos resultados obtidos, propôs-se uma correlação para a velocidade de cisalhamento média ( &#947; &m) em função da freqüência de rotação do impelidor (N), das propriedades reológicas dos fluidos (K e n) e do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa). A correlação obtida para a velocidade de cisalhamento média ( &#947; &m) mostrou-se adequada para estimativas de &#947; &m, pois os valores estimados aproximaram-se de outros estimados por diferentes correlações propostas na literatura. Numa segunda etapa, realizaram-se quatro cultivos com Streptomyces clavuligerus ATCC 27064 em biorreator convencional tipo tanque agitado e aerado a 0,50 vvm e agitado em 700, 800, 900 e 1000 rpm. Valores de variáveis do processo como o índice de consistência (K), índice de comportamento de escoamento (n), concentração celular (Cx), concentração de glicerol (CGlic) e quantidade de dióxido de carbono produzido ( 2 CO n& ) foram obtidos ao longo dos cultivos. Observou-se que o índice de consistência (K), índice de comportamento de escoamento (n) e a concentração celular (Cx) sofreram variações decorrentes das condições de cisalhamento impostas aos cultivos. Por fim, com base em resultados experimentais de literatura, determinou-se a velocidade de cisalhamento média ( &#947; &m) em função do tempo para cultivos de S. clavuligerus em biorreator convencional, a 600, 800 e 1000 rpm e vazão específica de alimentação de ar de 0,50 vvm, empregando-se a metodologia proposta, os resultados obtidos foram mais consistentes, pois se utilizou valores experimentais de kLa obtidos pelo balanço gasoso.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-05-11T00:11:45Z No. of bitstreams: 1 MANIZA SOFIA MONTEIRO FERNANDES LOPES – TESE(PPGEQ) 2017.pdf: 3583306 bytes, checksum: 5cb9a8ad6bd93dd659f061639f9baf25 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-11T00:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MANIZA SOFIA MONTEIRO FERNANDES LOPES – TESE(PPGEQ) 2017.pdf: 3583306 bytes, checksum: 5cb9a8ad6bd93dd659f061639f9baf25 (MD5) Previous issue date: 2017 / Capes / O crescimento populacional e aumento dos usos múltiplos da água vêm gerando uma pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos. Na região do Nordeste, a carência de água potável tratada, em função da escassez hídrica durante os longos períodos de estiagens, tem-se mostrado uma das fontes de problemas de ordem ambiental e socioeconômica. Os processos de dessalinização dessas águas vêm sendo uma das alternativas aplicadas para minimizar esses tipos de problemas, com o beneficiamento de água para as comunidades que não têm acesso a água potável. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência das espécies de microalgas isoladas da região semiárida do Nordeste com a finalidade de “bio-dessalinização”, com a produção concomitante de biomassa de algas como fonte potencial de bioenergia. As microalgas foram cultivadas em meios aquosos com concentrações de sal de acordo com a classificação estabelecida pelo CONAMA 357/2005. Este estudo foi dividido em duas fases: a primeira avaliou o crescimento de cinco espécies de microalgas cultivadas em meio aquoso contendo diferentes concentrações de cloreto de sódio; na segunda fase, as duas microalgas apresentando maior tolerância a concentrações (CDM) foram selecionadas para avaliar a capacidade de dessalinização e a produtividade de biomassa concomitante no contexto da produção de bioenergia. As duas microalgas mais tolerantes ao sal das espécies testadas foram as Chlorella sp., que cresceram bem em meios com 10,0 g.L-1 de NaCl, e Scenesdesmus acuminatus, com 6,0 g.L-1 de NaCl. Analisando o desempenho do CDM utilizando membranas de osmose reversa na presença de Scenesdesmus acuminatus ou Chlorella sp. no compartimento catódico, houve uma remoção do íon cloreto no compartimento central da ponte salina de 64,15% e 60,15%, respectivamente. Ao usar membranas eletrodialíticas, as reduções foram de 49,9% e 43,75%, respectivamente. A produção de biomassa com Scenesdesmus acuminatus no compartimento catódico do CDM usando membranas de osmose reversa atingiu uma concentração de 8,00 x 107 células.ml-1 com uma concentração de lipídeos de 12,65% do peso seco celular. No caso da Chlorella sp., a biomassa total atingiu 8,70 x 107 células.mL-1, com um teor lipídico de 15,69% do peso seco celular. A CDM gerou uma tensão de aproximadamente 0,65 V para ambas as algas. Ao usar membranas eletrodialíticas no biorreator, Scenesdesmus acuminatus atingiu uma biomassa de células de 7.64x107 mL-1 e um teor de lipídeos de 12.17% do peso seco celular para uma tensão entre os dois eletrodos de 0.880V. A Chlorella sp. atingiu uma concentração de biomassa de 7,35 x 107 células.ml-1, com um teor de lipídeos de 12,20% de peso seco celular e tensão de 0,66 V. Para o experimento utilizando a água do poço e o efluente de fossa séptica, a CDM teve um desempenho satisfatório tanto com a membrana de osmose quanto com a eletrodialítica, alcançando 7,25x107 células.mL-1 e 7,48x107 células.mL-1, redução na condutividade de 54,60% e 21,98% e geração de tensão de 0,650 V e 0,690 V, e as concentrações de lipídeos foram de 12,3% e 9,8% respectivamente. Os resultados indicam que as microalgas tolerantes ao sal podem ser usadas no biorreator do CDM para fornecer dessalinização pelo menos parcial de águas salobras com a produção concomitante de biomassa de algas com elevadas concentrações de lipídeos importantes para a produção de biocombustíveis em pressões atmosféricas normais. A energia elétrica, embora com baixas tensões, também foi produzida. Outras investigações devem considerar a geometria do CDM, os tipos de eletrodos e a avaliação de microalgas potencialmente mais eficiente. / Population growth and the increasing multiple uses of water have generated pressures on surface and groundwater resources. This is particularly true in semi-arid regions such as northeast Brazil, where the shortage of drinking water due to water scarcity occurs during the long periods of drought and is one of the sources of environmental and socioeconomic problems. The desalination process of these waters has been one of the key alternatives used to minimize these types of problems with the provision of water for communities that do not have access to conventional drinking water supplies. The present work aims to evaluate the efficiency of microalgae species isolated from the northeastern semi-arid region for the purpose of “bio-desalination”, with the concomitant production of algal biomass as a potential source of bioenergy. The microalgae were cultured in aqueous media with salt concentrations above the maximum permissible value permitted according to the classification established by CONAMA 357/2005. This study was divided into two phases: the first involved evaluating the growth of five microalgae species isolated from the northeast region, cultured in aqueous media containing different concentrations of sodium chloride; in the second phase the two microalgae showing the most tolerance to elevated saline concentrations were grown in a Microbial Desalination Cell (MDC), to evaluate their desalination capacity and concomitant biomass productivity in the context of bioenergy production. The two most salt tolerant microalgae of the species tested were a Chlorella sp. which grew well in media with 10.0 g.L-1 of NaCl and Scenesdesmus acuminatus with 6.0 g.L-1 of NaCl. Analyzing the performance of the MDC using electro-dialytic membranes (ED), in the presence of Scenesdesmus acuminatus or Chlorella sp. in the cathodic compartment, there were reductions of the chloride ion in the central, “saline bridge” compartment of 64.15% and 60.15% respectively. When using ED membranes, the reductions were 49.9% and 43, 75% respectively. Biomass production with Scenesdesmus acuminatus in the MDC cathodic compartment using RO membranes reached a concentration of 8.00x107 cells.ml-1 with a lipid concentration of 12.65% of the cellular dry weight. In the case of the Chlorella sp., total biomass reached 8.70x107 cells.mL-1, with a lipid content of 15.69% of the cellular dry weight. The MDC generated a voltage of approximately 0.65V for both algae. When using ED membranes in the CDM, Scenesdesmus acuminatus attained a biomass of 7.64x107 cells ml-1 and a lipid content of 12.17% of the cellular dry weight for a voltage between the two electrodes of 0.880V. The Chlorella sp. attained a biomass concentration of 7.35 x 107 cells.ml-1, with a lipid content of 12.20% of cellular dry weight and voltage 0.66 V. In the MDC experiment using brackish well water in the central “salt bridge” compartment and septic tank effluent in the anodic compartment and Chlorella, algal cell density reached a concentration of 7.25x107 cells.ml-1 with the RO membranes and 7.48x107 cells.ml-1 with ED membranes with reductions in conductivity of 54.60% and 21.98% respectively. Lipid concentrations for Chlorella were 12.3% of the cellular dry weight using RO and 9.8% with ED membranes. The voltages generated in the MDC were similar to values of 0.650 V and 0.690 V for RO and ED membranes respectively. The results suggest that salt tolerant microalgae can be used in the MCD bioreactor to provide at least partial desalination of brackish waters with the concomitant production of algal biomass with elevated lipid concentrations important for biofuel production at normal atmospheric pressure. Electrical energy, albeit at low voltages, was also produced. Further investigations should consider MDC geometry, the use of other types of electrodes and evaluate other potentially more efficient microalgae.

A utilização de inóculos líquidos na produção de Shiitake (Lentinula edodes (Berk.) Pegler) é uma tecnologia promissora para a industrialização do cultivo em sistema axênico, uma vez que permite a inoculação do micélio de forma rápida e bem distribuída, reduzindo riscos de contaminação e o período de incubação dos substratos. Neste trabalho, o cultivo submerso para a produção de micélio de Shiitake foi avaliado em um biorreator airlift de circulação externa, idealizado e projetado no grupo, utilizando o meio de cultura Mushroom Complete Medium adicionado de micronutrientes, nas condições de operação: taxas de aeração: 0.16, 0.20, e 0.24 vvm e tamanhos de inóculo (i.s.): 1.0 g.L-1 e 2.0 g.L-1. Na melhor condição de operação (0.16 vvm e 1.0 g.L-1 i.s.), um modelo matemático foi desenvolvido usando o software EMSO para descrever a cinética da cultura em ajuste aos dados experimentais. Foram atingidos 15,47 g.L-1 de biomassa total, após 10 dias de cultivo, 0,516 d-1 de taxa máxima de crescimento específico, fatores de rendimento Yx/s 1,06 g.g-1, YP/X 0,485 (g.L-1).g-1, YP/S 0,140 (g.L-1).g-1 e produtividade PX 0,061 (g.L-1).h-1. A predição do modelo demonstrou ser um parâmetro confiável para estudos de aumento de escala já que descreveu bons resultados preditivos para biomassa em relação aos produtos do metabolismo (CO2 e síntese de H+ pela acidificação do meio) e ao consumo de nutrientes (O2 e glicose). A seleção e a avaliação de linhagens no cultivo também são fatores a serem considerados para obtenção de boas produtividades e, deste modo, o desempenho produtivo de cinco linhagens de Shiitake foi avaliado em cultivo axênico, utilizando um planejamento composto central (CCD) para avaliar as variáveis independentes: tempo de incubação I(t), e percentual de farelo de trigo em relação a serragem Eucalypitus saligna (representada pela relação carbono/nitrogênio (RC/N)), tendo a eficiência biológica (BE) e o peso unitário dos cogumelos como resultados de destino . Os substratos utilizados tiveram sua composição físico-química determinada e as taxas de suplementação do substrato foram otimizadas, não só para o rendimento em cultivo, mas também para o crescimento vegetativo do micélio. Os melhores resultados de BE em todas as linhagens foram obtidos em cultivos com RC/N 57,62/1, com indução dos primórdios em 130 dias de I(t). Os cogumelos colhidos nesta condição de produção tiveram sua composição centesimal determinada. Atividades enzimáticas amilolíticas e celulolíticas, β-glicosidase e proteases específicas foram realizadas em ensaios de colonização do substrato. Três linhagens foram selecionadas para o isolamento de esporos e hibridização intraespecífica. As linhagens híbridas foram comparadas com as parentais em termos de rendimento e síntese das enzimas extracelulares. Os resultados deste trabalho demonstraram que a linhagem cultivada tem um efeito considerável sobre o rendimento, sobre o peso unitário e sobre a síntese de enzimas extracelulares produzidas pelo fungo, tanto pelas linhagens híbridas, como pelas parentais. / The use of liquid inoculant production of Shiitake (Lentinula edodes (Berk.) Pegler) is a promising technology for the industrialization farming of this fungus in axenic system because it allows the mycelium inoculation in a quick and well distributed way, thus reducing the risks of contamination and the incubation time of cultures. In this work, the submerged cultivation for the production of Shiitake mycelium was evaluated in an airlift bioreactor of external circulation, conceived and designed in the group, using the culture medium Mushroom Complete Medium added of micronutrients, under the operating conditions: rates of aeration: 0.16, 0.20, and 0.24 vvm and inoculum sizes (i.s.): 1.0 g. L-1 and 2.0 g. L-1. Under the best operating condition (0.16 vvm and 1.0 g L-1 i.s.), a mathematical model was developed using the EMSO software to describe the kinetics of culture fittnes to experimental data. It was possible to obtain 15.47 g L-1 of total biomass, after 10 days of cultivation, a maximum specific growth rate of 0.516 d-1, yields of Yx/s 1,06 g.g-1, YP/X 0,485 (g.L-1).g-1, YP/S 0,140 (g.L-1).g-1 and PX (productivity) 0.061 (g.L-1).h-1. The prediction of the model has proven to be a reliable parameter for studies for scaling up because it was predictive for biomass considering the products of metabolism (CO2 and H+ synthesis by acidification of the medium) and nutrient consumption (O2 and glucose). The selection and evaluation of strains in cultivation are also factors to be considered to obtain good productivity and, therefore, the productive performance of five strains of Shiitake cultivated under axenic system, was carried out using a central composition design (CCD) to evaluate the independent variables: incubation time I(t), and percentage of wheat bran in relation to sawdust of Eucalypitus saligna (represented by the carbon/nitrogen ratio (RC/N)), and having the biological efficiency (BE) and the unit weight of the mushrooms as target results. The best results for BE for all the strains were obtained in cultures with RC/N 57.62/1, with primordia induced at 130 days of I(t). The substrates used had their physico-chemical composition determined and the rates of substrate supplementation have been optimized, not only for the cultivation yields, but also for vegetative growth of the mycelium. The mushrooms harvested in this condition of production had their centesimal composition determined. Amilolytic, cellulolytic, β-glucosidase and specific proteases activities were performed in tests of colonization of the substrate. Three strains were selected for the isolation of spores and intraspecific hybridization was carried out. Hybrid strains were compared with the parental strains in terms of yields and synthesis of extracellular enzymes. The results of this study showed that strain has a considerable effect on both the yield and the unit weight of mushrooms.