Dissertação(mestrado)- Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2010. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-08-30T16:18:53Z No. of bitstreams: 1 dissertao adriano arruda henrard.pdf: 1485086 bytes, checksum: f5665b2804865ca150fc4f99a546ffe6 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2012-09-03T19:18:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertao adriano arruda henrard.pdf: 1485086 bytes, checksum: f5665b2804865ca150fc4f99a546ffe6 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-03T19:18:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertao adriano arruda henrard.pdf: 1485086 bytes, checksum: f5665b2804865ca150fc4f99a546ffe6 (MD5) Previous issue date: 2009 / As microalgas se destacam por apresentarem diversas potencialidades, como fonte de alimento, obtenção de bioprodutos, produção de biocombustíveis e também podem contribuir na redução do efeito estufa, fixando CO2. As microalgas apresentam em sua composição alto teor de proteínas, ácidos graxos, minerais e pigmentos e, além disso, a microalga Chlorella possui certificado GRAS (Generally Recognized As Safe), podendo ser utilizada como alimento sem oferecer risco à saúde humana. Industrialmente, o cultivo semicontínuo de microalgas é muito empregado, pois com esse tipo de cultivo é possível a manutenção da cultura em crescimento por períodos mais prolongados, procedendo-se apenas a alimentação periódica do meio novo. O objetivo deste trabalho foi estudar o crescimento das microalgas Cyanobium sp. e Chlorella sp. cultivadas em modo semicontínuo e diferentes condições nutricionais e de processo. Assim, este trabalho foi dividido em 3 etapas: na primeira, objetivou-se estudar os cultivos das microalgas Cyanobium sp. e Chlorella sp. em diferentes condições nutricionais e de processo; na segunda etapa, avaliou-se o cultivo semicontínuo da microalga Cyanobium sp. em fotobiorreator tubular vertical de 2 L e na terceira, estudou-se o cultivo da microalga Chlorella sp. em modo semicontínuo em fotobiorreator aberto tipo raceway de 6 L. Para avaliar o melhor meio nutriente e agitação, os cultivos foram realizados em fotobiorreatores tipo erlenmeyer e raceway de 0,5 L e 6 L, respectivamente. Os cultivos foram realizados em condições controladas, estufa climatizada a 30ºC, 3200 Lux e fotoperíodo 12 h claro/escuro. O melhor meio de cultivo para as microalgas Cyanobium sp. e Chlorella sp. foi o meio BG11 com adição de bicarbonato de sódio, onde foram obtidas as maiores concentrações celulares (0,56 e 0,66 g.L-1), velocidades específicas de crescimento (0,303 e 0,166 d-1) e produtividades (0,120 e 0,089 g.L-1.d-1), respectivamente. Quando cultivadas sob diferentes agitações, as melhores respostas foram obtidas nos ensaios realizados com agitação por 2 bombas submersas, com concentrações máximas de biomassa 1,21 e 0,93 g.L-1 para Cyanobium sp. e Chlorella sp, respectivamente. Para o cultivo em modo semicontínuo da microalga Cyanobium sp., a máxima velocidade específica de crescimento foi 0,127 d-1 quando o cultivo foi realizado com concentração de corte 1,0 g.L-1, taxa de renovação 50% e concentração de bicarbonato de sódio 1,0 g L-1. Os máximos valores de produtividade (0,071 g.L-1.d-1) e número de ciclo (10) foram observados em concentração de corte 1,0 g.L-1, taxa de renovação 30% e concentração de bicarbonato 1,0 g.L-1. No cultivo semicontínuo com Chlorella sp., a maior velocidade específica de crescimento (0,149 d-1) foi obtida quando cultivada com 1,6 g.L-1 de bicarbonato de sódio e concentração de corte 0,6 g.L-1. A maior produtividade (0,091 g.L-1.d-1) foi obtida quando utilizado no cultivo concentração de corte 0,8 g.L-1, taxa de renovação de meio 40% e concentração de bicarbonato de sódio 1,6 g.L-1. Os resultados mostraram que o cultivo em modo semicontínuo é uma alternativa para maximizar a produção de microalgas, além disso, o sistema de cultivo deve ser escolhido não apenas pela maior produtividade, mas também de acordo com as características desejadas do produto. / Microalgae had gain attention for presenting diverse potentialities, as source of food, attainment of bioproducts, produce biofuels and also can contribute in the greenhouse effect reduction, fixing CO2. Microalgae presents in its composition high contents of protein, fatty acids, minerals and pigments, moreover, microalgae Chlorella possess the GRAS (Generally Recognized As Safe) certificate, being able to be used as food without offering any risk to the human health. The semicontinuous microalgae cultivation is very used, because of the long period cells maintenance, being necessary the periodic feeding of new cultivation medium. The objective of this work was to study the growth of the microalgae Cyanobium sp. and Chlorella sp. cultivated in semicontinuous mode and different nutritional and process conditions. This work was divided in three stages: in the first, the aim was to study the cultivation of the microalgae Cyanobium sp. and Chlorella sp. in different nutritional and process conditions; in the second stage, the semicontinuous cultivation of the microalgae Cyanobium sp. in vertical tubular photobioreactor of 2 L was evaluated; in the third, the culture of the microalgae Chlorella sp. was studied in semicontinuous mode in open photobioreactor type raceway of 6 L. To evaluate the best medium nutrient and agitation conditions, cultures were carried out under in photobioreactors type erlenmeyer and raceway of 0,5 L and 6 L, respectively. Cultures were carried out under controlled conditions, climatized greenhouse at 30ºC, 3200 Lux and 12 h photoperiod light/dark. The best culture medium for the microalgae Cyanobium sp. and Chlorella sp. was the BG11 medium with sodium bicarbonate addition, where were obtained the highest cell concentrations (0,56 and 0,66 g.L-1), specific growth rate (0,303 and 0,166 d-1) and productivity (0,120 and 0,089 g.L- 1.d-1), respectively. When cultivated under different agitation conditions, the best answers were obtained with agitation given by 2 submerged pumps, with maximum biomass concentrations 1,21 g.L-1 for Cyanobium sp. and 0,93 g.L-1 for Chlorella sp. For the culture in semicontinuous mode of the microalga Cyanobium sp., the maximum specific growth rate was 0,127 d-1 in the culture with cell concentration 1,0 g.L-1, renewal rate 50% and sodium bicarbonate concentration 1,0 g.L-1. The maximum productivity values (0.071 g.L-1.d-1) and cycle number (10) had been observed in cell concentration 1,0 g.L-1, renewal rate 30% and 1,0 g.L-1 bicarbonate concentration. In the semicontinuous culture with Chlorella sp., the highest specific growth rate (0,149 d-1) was gotten when cultivated with 1,6 g.L-1.d-1 of sodium bicarbonate and cell concentration 0,6 g.L-1). The highest productivity (0,091 g.L-1.d-1) was gotten when cell concentration 0,8 g.L-1, medium renewal rate 40% and sodium bicarbonate concentration 1,6 g.L-1 were used in the culture. Results had shown that semicontinuous mode culture is an alternative to maximize the microalgae production, moreover, the culture system must not only be chosen by the highest productivity, but also in accordance with the desired characteristics of the product.

O ambiente marinho apresenta uma rica biodiversidade e, por ser ainda pouco explorado configura-se como uma fonte potencial de novos organismos da flora e fauna marinhas, o que possibilita a descoberta de estruturas distintas e biologicamente ativas. Microrganismos marinhos como cianobactérias e fungos possuem um metabolismo secundário rico, o qual produz substâncias bioativas. Em virtude do exposto, um dos objetivos deste trabalho foi avaliar química e biologicamente as linhagens de cianobactérias marinhas Cyanobium sp. CENA178, Cyanobium sp. CENA181 e Oxynema sp. CENA135 provenientes de manguezais da Ilha do Cardoso, do Estado de São Paulo. Foram identificados os aminoácidos alanina, treonina e valina presentes na fração ACN:H2O (40:60) da linhagem Oxynema sp. CENA135. Por meio das análises realizadas em CG-EM, a fração n-hexano/acetato de etila (9:1) da linhagem Cyanobium sp. CENA178 apresentou os componentes: 2,4-bis (1,1-dimetiletil) fenol, (Z)-7-hexadeceno 6,10,14-trimetil-2-pentadecanona e eicosano; a fração n-hexano da linhagem Cyanobium sp. CENA181 apresentou como componente majoritário o neoftadieno, o qual também foi encontrado na fração acetato de etila da linhagem Oxynema sp. CENA135, juntamente com os componentes majoritários: heptadecano, [R-[R*,R*-(E)]]- 3,7,11,15-tetrametil-2-hexadeceno e octadecino. Com relação à triagem biológica, as linhagens Cyanobium sp. CENA178 e Cyanobium sp. CENA181, apresentaram atividade anticolinesterásica moderada e fraca, respectivamente. Concomitantemente foi realizada uma co-cultura entre a linhagem de cianobactéria Cyanobium sp. CENA181 e o fungo endofítico marinho Penicillium decaturense, onde foi isolada do extrato bruto do fungo P. decaturense a substância 10,11-deidrocurvularina e como produto da co-cultura foi obtida a substância curvularina. Deste modo, foi demonstrado que houve interação química entre os microrganismos devido a produção de diferentes metabólitos secundários. Adicionalmente, foram investigadas nove linhagens de cianobactérias do gênero Symploca quanto à análise química e biológica, provenientes do Panamá, Samoa Americana e uma da coleção de cultura de Pasteur (PCC8002). Por meio da análise de redes moleculares (molecular networking) foram identificadas três substâncias conhecidas: apratoxina A; palmiramida A e curacina D. Das frações A2143 E e F foi isolada uma substância inédita denominada de caracolamida A. Da fração G foi isolada uma substância conhecida pertencente à classe dos polimetoxi-alquenos isotáticos denominada de 4,6,8,10,12,14,16,18,20,22-decametóxi-heptacos-1-eno. A substância inédita caracolamida A foi comparada com o padrão feniletilamina e ambas demonstraram ter atividade neuromoduladora em concentrações subnanomolares, possuindo efeitos similares na oscilação e frequência dos canais de Ca2+. Os resultados apresentados neste trabalho acrescentam dados químicos e biológicos às espécies estudadas e enriquecem a área de Produtos Naturais Marinhos. / The marine environment contains a rich biodiversity and, since it is relatively underexplored, is a great source for finding new organisms including marine flora and fauna. This enables the discovery of chemicals with distinct and structures and biological activity. Marine microorganisms, such as cyanobacteria and fungi, have rich secondary metabolism, which yield biologically active molecules. Accordingly, one aim of this work was to evaluate the chemical profiles and biological activities of the compounds isolated from marine cyanobacteria strains Cyanobium sp. CENA178, Cyanobium sp. CENA181 and Oxynema sp. CENA135 from Ilha do Cardoso mangrove, State of São Paulo. The results indicate that it would help to adopt different laboratory cultivation methods for growing cyanobacteria strains to mimic the natural habitat and increase the opportunity to obtain new secondary metabolites. Aminoacids alanine, threonine and valine were identified of the fraction ACN:H2O (40:60) of the strain Oxynema sp. CENA135. Through the analyzes performed in CG-MS, the hexane/ethyl acetate (9:1) fraction of the strain Cyanobium sp. CENA178 showed the components: 2,4-bis (1,1-dimethylethyl) phenol, (Z)-7-hexadecene, 6,10,14-trimethyl-2-pentadecanone and eicosane. From the hexane fraction of Cyanobium sp. CENA181, neophytadiene was observed as the major component, and this was also found in the ethyl acetate fraction of Oxynema sp. CENA135 strain along with heptadecane, 2-hexadecene, 3,7,11,15-tetramethyl-, [R-[R*,R*-(E)]] and 1-octadecyne. Cyanobium sp. CENA178 and Cyanobium sp. CENA181 showed moderate and weak anticholinesterase activity, respectively. Simultaneously, a co-culture was performed using Cyanobium sp. CENA181 and the marine endophytic fungus, Penicillium decaturense. The compound 10,11-dehydrocurvularin was isolated from the crude extract of P. decaturense, and curvularin from only the co-culture. Therefore, it was clear that the microorganisms exhibited an interaction leading to the different production of secondary metabolites. Nine species of cyanobacteria of the genus Symploca from Panama, American Samoa and one from Pasteur culture collection (PCC8002) were investigated to yield new natural products. Through molecular networking analysis three known compounds were identified: apratoxin A; palmiramide A and curacin D. Caracolamide A is a new compound isolated from fractions A2143 E and F. A known compound isolated from the same organism is called 4,6,8,10,12,14,16,18,20,22-decamethoxy-heptacos-1-ene, and it is an isotactic polymethoxy-1-alkene. The new compound caracolamide A demonstrated neuromodulatory activity at subnanomolar concentrations, and displayed similar effects as a phenylethylamine standard on the oscillation amplitude and frequency in Ca2+ channels. The results presented in this work provide chemical and biological information about the species studied, and enrich marine natural products research