As microalgas são organismos unicelulares, eucariotos, simples em estrutura, fotossintetizantes, que requerem principalmente luz, água e nutrientes inorgânicos para seu crescimento. Estes micro-organismos podem converter eficientemente dióxido de carbono em biomassa e certos compostos bioativos com aplicações nas indústrias alimentícia, farmacêutica e cosmética. Botryococcus braunii é uma espécie de microalga capaz de sintetizar e armazenar lipídios, incluindo ácidos graxos, epóxidos, alquilfenol, éter e hidrocarbonetos de cadeia longa. O conteúdo lipídico pode alcançar de 15% a 75% da biomassa seca, sendo que os ácidos graxos livres representam mais da metade deste extrato. Os parâmetros como carbono inorgânico, nitrogênio, vitaminas e sais são vitais para o crescimento de microalgas, exercem influência tanto no crescimento como na composição da biomassa. Assim, este trabalho tem a finalidade de verificar a influência das quantidades de nitrato de sódio e de fosfato de potássio dibásico no crescimento e composição da microalga Botryococcus braunii, onde serão avaliados parâmetros cinéticos e de crescimento, bem como a composição da biomassa. Os diferentes meios de cultivo avaliados para o crescimento da microalga mostraram a importância da influência da salinidade no crescimento e composição da biomassa de B. braunii, sendo o meio Chu encontrado como o melhor meio para o crescimento, no qual para uma otimização do crescimento e produção de biomassa foram utilizadas diferentes concentrações de fontes de nitrogênio e fósforo. Com uso de meio Chu, foi possível a obtenção de concentrações celulares de 4962,9mg.L-1 em fotobiorreator tubular, com correção da concentração das fontes de nitrogênio e fósforo de acordo com o crescimento celular. Nas várias concentrações de nitrogênio e fósforo avaliadas, foi encontrada uma concentração de lipídios numa faixa de 32,56 a 36,93%, onde foram encontrados os seguintes ácidos graxos C11:0; C14:1; C16:0; C16:1; C17:1; C18:0; C18:1n9; C18:2n6; C20:0; C18:3n6; C20:1 e C18:3n3. / Microalgae are unicellular photosynthetic organisms, eukaryotes, simple in structure, requiring mainly light, water and inorganic nutrients for growth. These micro-organisms can efficiently convert carbon dioxide into biomass and certain bioactive compounds with applications in food, pharmaceutical and cosmetic industries. Botryococcus braunii is a microalga capable of synthesizing and storaging lipids, including fatty acids, epoxides, ether, and hydrocarbons. Lipid content can reach 15% to 75% of dry matter, and free fatty acids represent more than half of this extract. Parameters such as inorganic carbon, nitrogen, vitamins and salts are important parameters regulating algal growth and the composition of biomass. This work aims to study the influence of the amounts of sodium nitrate and potassium phosphate dibasic in the growth and composition of microalgae Botryococcus braunii, by evaluating kinetic and growth parameters, as well as biomass composition. The culture media evaluated for the growth of microalgae, showed the importance of the influence of salinity on growth and biomass composition of Botryococcus braunii. Chu medium was found as the best medium for growth, for which an optimization of growth and biomass concentrations different sources of nitrogen and phosphorus was used. Using the Chu medium, it was possible to obtain cell concentrations of 4962.9mg.L-1 in tubular phobioreactor, with correction of concentrations of both nitrogen and phosphorus sources according to cell growth. Taking into account the various nitrogen and phosphorus evaluated, A concentration of lipids was found in a range from 32.56 to 36.93%, where the fatty acids are: C11:0; C14:1; C16:0; C16:1; C17:1; C18:0; C18:1n9; C18:2n6; C20:0; C18:3n6; C20:1 and C18:3n3.

As microalgas são organismos unicelulares, eucariotos, simples em estrutura, fotossintetizantes, que requerem principalmente luz, água e nutrientes inorgânicos para seu crescimento. Estes micro-organismos podem converter eficientemente dióxido de carbono em biomassa e certos compostos bioativos com aplicações nas indústrias alimentícia, farmacêutica e cosmética. Botryococcus braunii é uma espécie de microalga capaz de sintetizar e armazenar lipídios, incluindo ácidos graxos, epóxidos, alquilfenol, éter e hidrocarbonetos de cadeia longa. O conteúdo lipídico pode alcançar de 15% a 75% da biomassa seca, sendo que os ácidos graxos livres representam mais da metade deste extrato. Os parâmetros como carbono inorgânico, nitrogênio, vitaminas e sais são vitais para o crescimento de microalgas, exercem influência tanto no crescimento como na composição da biomassa. Assim, este trabalho tem a finalidade de verificar a influência das quantidades de nitrato de sódio e de fosfato de potássio dibásico no crescimento e composição da microalga Botryococcus braunii, onde serão avaliados parâmetros cinéticos e de crescimento, bem como a composição da biomassa. Os diferentes meios de cultivo avaliados para o crescimento da microalga mostraram a importância da influência da salinidade no crescimento e composição da biomassa de B. braunii, sendo o meio Chu encontrado como o melhor meio para o crescimento, no qual para uma otimização do crescimento e produção de biomassa foram utilizadas diferentes concentrações de fontes de nitrogênio e fósforo. Com uso de meio Chu, foi possível a obtenção de concentrações celulares de 4962,9mg.L-1 em fotobiorreator tubular, com correção da concentração das fontes de nitrogênio e fósforo de acordo com o crescimento celular. Nas várias concentrações de nitrogênio e fósforo avaliadas, foi encontrada uma concentração de lipídios numa faixa de 32,56 a 36,93%, onde foram encontrados os seguintes ácidos graxos C11:0; C14:1; C16:0; C16:1; C17:1; C18:0; C18:1n9; C18:2n6; C20:0; C18:3n6; C20:1 e C18:3n3. / Microalgae are unicellular photosynthetic organisms, eukaryotes, simple in structure, requiring mainly light, water and inorganic nutrients for growth. These micro-organisms can efficiently convert carbon dioxide into biomass and certain bioactive compounds with applications in food, pharmaceutical and cosmetic industries. Botryococcus braunii is a microalga capable of synthesizing and storaging lipids, including fatty acids, epoxides, ether, and hydrocarbons. Lipid content can reach 15% to 75% of dry matter, and free fatty acids represent more than half of this extract. Parameters such as inorganic carbon, nitrogen, vitamins and salts are important parameters regulating algal growth and the composition of biomass. This work aims to study the influence of the amounts of sodium nitrate and potassium phosphate dibasic in the growth and composition of microalgae Botryococcus braunii, by evaluating kinetic and growth parameters, as well as biomass composition. The culture media evaluated for the growth of microalgae, showed the importance of the influence of salinity on growth and biomass composition of Botryococcus braunii. Chu medium was found as the best medium for growth, for which an optimization of growth and biomass concentrations different sources of nitrogen and phosphorus was used. Using the Chu medium, it was possible to obtain cell concentrations of 4962.9mg.L-1 in tubular phobioreactor, with correction of concentrations of both nitrogen and phosphorus sources according to cell growth. Taking into account the various nitrogen and phosphorus evaluated, A concentration of lipids was found in a range from 32.56 to 36.93%, where the fatty acids are: C11:0; C14:1; C16:0; C16:1; C17:1; C18:0; C18:1n9; C18:2n6; C20:0; C18:3n6; C20:1 and C18:3n3.

O presente trabalho teve como objetivo o estudo do processo fermentativo de produção de retamicina, em biorreatores de bancada, utilizando-se a linhagem mutante Streptomyces olindensis So20, visando a obtenção de elevadas quantidades deste antibiótico, em processo descontínuo alimentado (fed-batch) e contínuo, bem como a implementação de técnicas de análise de imagens para a caracterização morfológica do microrganismo durante os cultivos. Os ensaios descontínuos alimentados visaram o controle da velocidade específica de crescimento durante a alimentação em três valores distintos (0,03 1/h, 0,10 1/h e 0,17 1/h), por meio do emprego de vazões exponenciais de alimentação. Foram realizados três conjuntos de ensaios descontínuos alimentados. No primeiro conjunto, foi verificada a influência da concentração de nutrientes utilizada na alimentação, mantendo-se a velocidade específica de crescimento em 0,03 1/h, durante a alimentação. De uma maneira geral, o aumento da concentração de nutrientes na alimentação, levou a um aumento na produção do antibiótico. No segundo conjunto de ensaios, foi estudada a influência da velocidade específica de crescimento sobre a produção de retamicina, empregando-se como alimentação o meio R5 modificado com apenas a concentração de glicose quadruplicada. Nesse conjunto de ensaios, ocorreu limitação de outros nutrientes, o que prejudicou o controle da velocidade específica de crescimento durante a alimentação. No entanto, essa limitação nutricional mostrou-se importante para a produção do antibiótico. No terceiro conjunto de ensaios, foi novamente estudada a influência da velocidade específica de crescimento sobre a produção de retamicina, empregando-se como alimentação o meio R5 modificado, agora com as concentrações de todos os nutrientes quadruplicadas, o que evitou limitações nutricionais e permitiu o controle da velocidade específica de crescimento durante a alimentação. Estes ensaios mostraram que o processo de produção de retamicina é favorecido pela manutenção de baixas velocidades específicas de crescimento, por ser este um metabólito secundário. A maior produção de retamicina ocorreu quando a velocidade específica de crescimento foi fixada em 0,03 1/h, durante a alimentação. Nos ensaios contínuos realizados, foi estudada a influência da vazão específica de alimentação (D) e, conseqüentemente, da velocidade específica de crescimento (µx) sobre a produção do antibiótico retamicina. Foram, realizados quatro ensaios contínuos, variando-se D entre 0,03 1/h e 0,30 1/h. A máxima produção de retamicina (tanto em termos de concentração, como em termos de produtividade e produção específica em retamicina total) ocorreu para D = 0,05 1/h. O aumento de D levou a uma diminuição da produção do antibiótico, a qual cessou para D = 0,30 1/h, mostrando um comportamento típico de um metabólito secundário. Foram utilizadas técnicas de análise de imagens na caracterização morfológica do microrganismo. O cisalhamento mostrou-se um importante fator no rompimento de pellets e na formação de clumps e hifas livres, principalmente nos ensaios contínuos. Em geral, a maior produção do antibiótico esteve associada a altas porcentagens de clumps no meio de cultivo. / The objective of the present work was to study retamycin production in fed-batch and continuous cultivations of Streptomyces olindensis So20, a mutant strain, in order to obtain high antibiotic concentrations and analyse microorganism morphology employing image analysis techniques. The fed-batch runs were performed in order to control the specific growth rate in three different values, during feed (0.03 1/h, 0.10 1/h, and 0.17 1/h), employing exponential feed rates. Three sets of fed-batch runs were carried-out. The first set, feed composition was varied, controlling the specific growth rate in a low value (0.03 1/h) during feed. In general, higher nutrient concentrations in the feed led to higher antibiotic production. In the second set of fed-batch runs, the control of the specific growth rate in three different values during feed was studied. The feed was composed by R5 Modified medium, with four-fold the glucose concentration only, which led to nutrient limitation during runs. This nutrient limitation prejudiced the specific growth rate control, but led to high antibiotic production. This fact showed that nutrient limitation is an important factor in retamycin production. In the third set of fed-batch runs, the control of the specific growth rate in three different values during feed was studied. In these runs, the feed was composed by R5 Modified medium, with four-fold all the nutrient concentrations, which avoided nutrient limitation, during runs. In these runs, the control of the specific growth rate during feed was possible. Results showed that retamycin production is favored by the maintenance of low specific growth rates, since it is a secondary metabolite. Higher antibiotic production was achieved controlling the specific growth rate in 0.03 1/h, during feed. In the continuous runs, the influence of the dilution rate (D), and consequently, of the specific growth rate (µx) on the retamycin production was studied. Four continuous runs were performed, varying D in the range from 0.03 1/h to 0.30 1/h. The highest antibiotic production (in terms of retamycin concentration, retamycin productivity and retamycin specific production) was obtained at D = 0.05 1/h. The increase in the dilution rate led to lower antibiotic production, which ceased at D = 0.30 1/h, showing a typical behavior of a secondary metabolite. Image analysis was used to assess the morphological characteristics of the microorganism. Shear showed to be an important factor in pellet disruption and in clump and free filaments formation, mainly in the continuous runs. In general, higher antibiotic production was obtained with the growth mainly in the form of clumps.

O presente trabalho teve como objetivo o estudo do processo fermentativo de produção de retamicina, em biorreatores de bancada, utilizando-se a linhagem mutante Streptomyces olindensis So20, visando a obtenção de elevadas quantidades deste antibiótico, em processo descontínuo alimentado (fed-batch) e contínuo, bem como a implementação de técnicas de análise de imagens para a caracterização morfológica do microrganismo durante os cultivos. Os ensaios descontínuos alimentados visaram o controle da velocidade específica de crescimento durante a alimentação em três valores distintos (0,03 1/h, 0,10 1/h e 0,17 1/h), por meio do emprego de vazões exponenciais de alimentação. Foram realizados três conjuntos de ensaios descontínuos alimentados. No primeiro conjunto, foi verificada a influência da concentração de nutrientes utilizada na alimentação, mantendo-se a velocidade específica de crescimento em 0,03 1/h, durante a alimentação. De uma maneira geral, o aumento da concentração de nutrientes na alimentação, levou a um aumento na produção do antibiótico. No segundo conjunto de ensaios, foi estudada a influência da velocidade específica de crescimento sobre a produção de retamicina, empregando-se como alimentação o meio R5 modificado com apenas a concentração de glicose quadruplicada. Nesse conjunto de ensaios, ocorreu limitação de outros nutrientes, o que prejudicou o controle da velocidade específica de crescimento durante a alimentação. No entanto, essa limitação nutricional mostrou-se importante para a produção do antibiótico. No terceiro conjunto de ensaios, foi novamente estudada a influência da velocidade específica de crescimento sobre a produção de retamicina, empregando-se como alimentação o meio R5 modificado, agora com as concentrações de todos os nutrientes quadruplicadas, o que evitou limitações nutricionais e permitiu o controle da velocidade específica de crescimento durante a alimentação. Estes ensaios mostraram que o processo de produção de retamicina é favorecido pela manutenção de baixas velocidades específicas de crescimento, por ser este um metabólito secundário. A maior produção de retamicina ocorreu quando a velocidade específica de crescimento foi fixada em 0,03 1/h, durante a alimentação. Nos ensaios contínuos realizados, foi estudada a influência da vazão específica de alimentação (D) e, conseqüentemente, da velocidade específica de crescimento (µx) sobre a produção do antibiótico retamicina. Foram, realizados quatro ensaios contínuos, variando-se D entre 0,03 1/h e 0,30 1/h. A máxima produção de retamicina (tanto em termos de concentração, como em termos de produtividade e produção específica em retamicina total) ocorreu para D = 0,05 1/h. O aumento de D levou a uma diminuição da produção do antibiótico, a qual cessou para D = 0,30 1/h, mostrando um comportamento típico de um metabólito secundário. Foram utilizadas técnicas de análise de imagens na caracterização morfológica do microrganismo. O cisalhamento mostrou-se um importante fator no rompimento de pellets e na formação de clumps e hifas livres, principalmente nos ensaios contínuos. Em geral, a maior produção do antibiótico esteve associada a altas porcentagens de clumps no meio de cultivo. / The objective of the present work was to study retamycin production in fed-batch and continuous cultivations of Streptomyces olindensis So20, a mutant strain, in order to obtain high antibiotic concentrations and analyse microorganism morphology employing image analysis techniques. The fed-batch runs were performed in order to control the specific growth rate in three different values, during feed (0.03 1/h, 0.10 1/h, and 0.17 1/h), employing exponential feed rates. Three sets of fed-batch runs were carried-out. The first set, feed composition was varied, controlling the specific growth rate in a low value (0.03 1/h) during feed. In general, higher nutrient concentrations in the feed led to higher antibiotic production. In the second set of fed-batch runs, the control of the specific growth rate in three different values during feed was studied. The feed was composed by R5 Modified medium, with four-fold the glucose concentration only, which led to nutrient limitation during runs. This nutrient limitation prejudiced the specific growth rate control, but led to high antibiotic production. This fact showed that nutrient limitation is an important factor in retamycin production. In the third set of fed-batch runs, the control of the specific growth rate in three different values during feed was studied. In these runs, the feed was composed by R5 Modified medium, with four-fold all the nutrient concentrations, which avoided nutrient limitation, during runs. In these runs, the control of the specific growth rate during feed was possible. Results showed that retamycin production is favored by the maintenance of low specific growth rates, since it is a secondary metabolite. Higher antibiotic production was achieved controlling the specific growth rate in 0.03 1/h, during feed. In the continuous runs, the influence of the dilution rate (D), and consequently, of the specific growth rate (µx) on the retamycin production was studied. Four continuous runs were performed, varying D in the range from 0.03 1/h to 0.30 1/h. The highest antibiotic production (in terms of retamycin concentration, retamycin productivity and retamycin specific production) was obtained at D = 0.05 1/h. The increase in the dilution rate led to lower antibiotic production, which ceased at D = 0.30 1/h, showing a typical behavior of a secondary metabolite. Image analysis was used to assess the morphological characteristics of the microorganism. Shear showed to be an important factor in pellet disruption and in clump and free filaments formation, mainly in the continuous runs. In general, higher antibiotic production was obtained with the growth mainly in the form of clumps.