Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1357885 bytes, checksum: 94cbad5284c486e24d0ad442975d1eda (MD5) Previous issue date: 2010-06-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In Nostoc isolates, the vegetative cells multiplication and differentiation of some of them in heterocyst is the life cycle phase in which biomass production occurs. In other phase, many environmental changes can trigger hormogonium differentiation, a transient and a non-growth state. The use of cyanobacteria strains in biotechnological processes have been studied for many years, however, the production of biomass is influenced, and can be limited, by the fact that the colonies growth intensify the selfshading. Consequently, changes in light intensity and quality received by cells can occur. The aims of this work were: 1) to characterize biomass and pigments production by Nostoc isolates in response to changes in light intensity; 2) to analyze the effect of pre-cultivation and exposure in different light intensities in the same parameters and in cellular differentiation processes; 3) and to relate, for isolate Nostoc CCLFM XXI, growth phases to predominant cellular differentiation processes. The greater biomass production was achieved at 20, 45 and 75 μmoles m-2 s-1, respectively in Nostoc CCLFM I, VIII and XXI. In Nostoc CCLFM I, only phycoerithrin content changed with light intensity, been maximum at 15 μmoles m-2 s-1, decreasing with increasing light intensities. Pigment contents, in Nostoc CCLFM VIII did not vary with light intensities. In Nostoc CCLFM XXI phycocyanin and alophycocyanin contents varied with light intensity, reaching a maximum at 45 μmoles m-2 s-1, been constant up to 105 μmoles m-2 s-1. Biomass pre-cultivated at 15 μmoles m-2 s-1, when exposed to lower light intensities led to an intense akinetes differentiation in Nostoc CCLFM VIII and XXI, fact that did not occur in Nostoc CCLFM I. When biomass pre-cultivated at 75 μmoles m-2 s-1 were exposed to lower light intensities, filaments with smaller cells than vegetative ones were observed, indicating probably, the occurrence of hormogonium differentiation in Nostoc CCLFM I and VIII. When cultivated at 15 μmoles m-2 s-1, Isolate XXI showed intense akinetes differentiation, and when cultivated at 60 μmoles m-2 s-1 it showed distinct cellular differentiation patterns in phases in which biomass production was not observed. Hormogonia were observed only in the early non-growth phase, while akinetes were observed in middle and late non-growth phases. Therefore, there is relation between light intensity and patterns of cellular differentiation. In lowest light intensities the akinetes differentiation predominates over other differentiation process. However, in higher intensity hormogonia and akinetes were observed, with hormogonia associated with the first non-growth phase and akinetes with middle and late nongrowth phase, indicating a sequence in which cellular differentiation occur, probably related with light energy available to photosynthesis. / Em isolados do gênero Nostoc, a multiplicação das células vegetativas e a diferenciação de algumas células em heterócitos em intervalos regulares é a etapa do ciclo de vida em que ocorre a produção de biomassa. Em outra etapa do ciclo de vida, vários fatores do ambiente podem induzir a diferenciação de hormogônios, filamentos nos quais não ocorre produção de biomassa. A aplicação biotecnológica de cianobactérias pode ser limitada pela intensificação do auto-sombreamento durante o crescimento destas em foto-biorreatores. Em conseqüência, pode ocorrer diminuição na intensidade e alteração da qualidade espectral da luz que atinge as células. Os objetivos deste trabalho foram: 1) caracterizar a produção de biomassa e de pigmentos por isolados do gênero Nostoc cultivados em diferentes intensidades luminosas; 2) analisar o efeito do pré-cultivo e subseqüente exposição a diferentes intensidades luminosas sobre os mesmos parâmetros e sobre os processos de diferenciação celular e 3) caracterizar durante o cultivo de Nostoc CCLFM XXI em duas intensidades luminosas, a relação das fases de crescimento com os processos de diferenciação celular predominantes. As maiores produções de biomassa foram obtidas a 20, 45 e 75 μmoles m-2 s-1, respectivamente em Nostoc CCLFM I, VIII e XXI. Em Nostoc CCLFM I, apenas a concentração de ficoeritrina variou com a intensidade luminosa, apresentando-se máxima a 15 μmoles m-2 s-1, e diminuindo com aumentos na intensidade luminosa. As concentrações de pigmentos em Nostoc CCLFM VIII não variaram com a intensidade luminosa. As concentrações de ficocianina e aloficocianina, em Nostoc CCLFM XXI, variaram com a intensidade luminosa, atingindo um máximo à 45 μmoles m-2 s-1, e mantendo-se constantes nas maiores intensidades. O pré-cultivo a 15 μmoles m-2 s-1 e exposição às baixas intensidades luminosas levou, em Nostoc CCLFM VIII e XXI a uma intensa diferenciação de acinetos, o que não ocorreu para Nostoc CCLFM I. Quando o pré-cultivo foi realizado a 75 μmoles m-2 s-1, observou-se, em Nostoc CCLFM I e VIII, filamentos com células menores que as células vegetativas, indicativo de diferenciação de hormogônios. Nostoc CCLFM XXI quando cultivado a 15 μmoles m-2 s-1 apresentou intenso padrão de diferenciação de acinetos, ao passo que o cultivo a 60 μmoles m-2 s-1 apresentou distintos padrões de diferenciação celular nas faixas de parada de produção de biomassa. Nas fases iniciais de cultivo houve predominância de hormogônios, e de acinetos nas fases intermediária e final da curva. Desta forma, há uma relação entre intensidade luminosa e diferenciação celular, sendo que as mais baixas levam à diferenciação de acineto. No entanto, em maiores intensidades, observase tanto diferenciação de hormogônios quanto de acinetos, sendo os primeiros observados na primeira parada de produção de biomassa e os acinetos nas faixas mais tardias de parada, indicando uma sequência na ocorrência destes processos relacionada à disponibilidade de energia luminosa adequada à fotossíntese.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1647302 bytes, checksum: 907782aa4c5aca00a3a2aaadedd6d8f0 (MD5) Previous issue date: 2012-07-06 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Cyanobacteria used for centuries as a food has antioxidant mechanisms highly developed and production capacity higher than any other agricultural system, presenting a great potential as a source of natural antioxidant compounds, and various other compounds. One of the factors that interfere with the metabolism of photosynthetic organisms is the level of incident light, yet for cyanobacteria are not well understood the relations between luminosity, bioactive compounds and antioxidant activity. Under this approach, the objective of this study was to determine the influence of different light intensities on antioxidant activity of cyanobacteria of the genus Nostoc spp., and on the levels of some of the main antioxidant compounds found in their cells: the pigments phycobiliproteins (phycocyanin, allophycocyanin and phycoerythrin), carotenoids and chlorophyll, and phenolic compounds. The antioxidant activity was determined by the percentage of inhibition of the radical 2,2-diphenyl-1-picryl hydrazyl (DPPH ) and phenols were determined using the Folin-Cicalteau. The data from this study demonstrated that significant variations can occur for the pigment and antioxidant activity between narrow bands of light intensity, thus, a precise definition of the intensity applied through response curves previously constructed is necessary in according to biotechnological interest in question. The lowest intensities were more advantageous in terms of yield pigments, antioxidant potential and phenolic compounds. The decreased level of chlorophyll and phycobiliproteins in higher irradiances were observed, probably being prevention against photo-oxidative damage caused by free radical generation. However, for carotenoids was observed in some instances increase the content of higher irradiances, which could reflect their function as heat sinks of the light energy absorbed in excess and as antioxidant agents of the photosynthetic apparatus. The phycobiliproteins was the major contributor to total antioxidant status at lower intensities, while for higher intensities are the carotenoids. However, not always the behaviors observed were similar between the biocompostos contents and antioxidant activity, since this relationship may prove to be quite complex, requiring a qualitative and quantitative determination of many compounds that may have antioxidant properties and use of highly purified extracts. In addition, the methodology used to determine the antioxidant activity could also be a source of variation, generating inconsistent results between the content of bioactive compounds and antioxidant activity. / As cianobactérias, utilizadas há séculos como alimento, possuem mecanismos antioxidantes altamente desenvolvidos e produtividade superior a qualquer outro sistema agrícola, apresentando, portanto grande potencial como fonte de compostos antioxidantes naturais, além de vários outros biocompostos. Um dos fatores que mais interferem no metabolismo dos organismos fotossintetizantes é o nível de luz incidente, todavia para cianobactérias não são bem comprendidas as relações entre luminosidade, compostos bioativos e atividade antioxidante. Sob este enfoque, o objetivo deste trabalho foi determinar a influência de diferentes intensidades luminosas sobre a atividade antioxidante de cianobactérias do gênero Nostoc spp., e sobre os níveis de alguns dos principais compostos antioxidantes presentes em suas células: os pigmentos ficobiliproteínas (ficocianina, aloficocianina e ficoeritrina), carotenóides e clorofila a, além de compostos fenólicos. A atividade antioxidante foi determinada pelo percentual de inibição do radical 2,2-difenil-1-picril hidrazil (DPPH ) e os fenóis foram determinados pelo método Folin-Cicalteau. Os dados deste trabalho mostraram que variações significativas podem ocorrer para os teores de pigmentos e atividade antioxidante entre faixas de intensidade luminosas estreitas; assim, uma definição precisa da intensidade aplicada, através de curvas de resposta previamente construídas é necessária de acordo com o interesse biotecnológico em questão. As menores intensidades se mostraram mais vantajosas em termos de rendimento de pigmentos, potencial antioxidante e conteúdo de compostos fenólicos. A diminuição do teor de clorofila a e ficobiliproteínas em maiores irradiâncias foram observadas, sendo provavelmente uma estratégia de prevenção contra o dano foto-oxidativo ocasionado pela geração de radicais livres. No entanto, para carotenóides, observou-se em alguns momentos aumento do conteúdo em maiores irradiâncias, o que poderia refletir suas funções como dissipadores da energia luminosa absorvida em excesso e como agentes antioxidantes do aparato fotossintético. As ficobiliproteínas foram as maiores contribuintes para totalidade da defesa antioxidante nas menores intensidades, enquanto que para as maiores intensidades foram os carotenóides. No entanto, nem sempre foram observados comportamentos semelhantes entre os teores de biocompostos e a atividade antioxidante, já que esta relação pode se mostrar bastante complexa, sendo necessária uma determinação quali e quantitativa dos inúmeros compostos que podem apresentar propriedades antioxidantes e utilização de extratos altamente purificados. Além disso, a própria metodologia utilizada para a determinação da atividade antioxidante também poderia ser uma fonte de variação, gerando resultados inconsistentes entre o teor de compostos bioativos e atividade antioxidante.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:33:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Rafael_Ucker_Brahm.pdf: 2089912 bytes, checksum: 8700b9d818a6d894ba0f1cd729523bd8 (MD5) Previous issue date: 2010-12-22 / The growth of the species of juçara palm Tree Euterpe edulis (Mart.) and royal palm Roystonea regia (Kunth) has no record of studies focusing on south region of Rio Grande do Sul State. It is necessary to identify a system that ensures the proper growth of plants of these species. In this context, these works provide alternatives for producing seedlings with adaptability for family farms of southern half of Rio Grande do Sul. The effect of different substrates on initial growth of the seedlings and the appropriate level of shading for their initial development were determined. The seedlings were grown on Estação Experimental Cascata, Embrapa Clima Temperado. The experiments reported in Chapters I determine the effect of different substrates. The seedlings grew from seeds originated in a family farm located in the municipalities of Tabai and Pelotas, RS. A combination of different substrates was used, represented by the treatments T1 - Plantmax®, T2 - forest soil, T3 - clayey soil, T4 - forest soil:clayey soil 1:1 (v:v), T5 - forest soil:carbonized rice husk 3:1 (v:v), T6 - forest soil:carbonized rice husk 1:1 (v:v), T7 - forest soil:rice husk in natura 1:1 (v:v), T8 - clayey soil:carbonized rice husk 3:1 (v:v), T9 - clayey soil:carbonized rice husk 1:1 (v:v), T10 - clayey soil:rice husk in natura 1:1 (v:v). The experimental design consisted of randomized blocks and the study used a (1 specie x 10 substrates) factorial scheme. Four replicates were used in each experimental design with four seedlings. The seedlings were transplanted into 2 dm³ plastic bags in greenhouse conditions, from January to September, 2009. The experiments were assessed fortnightly considering plants length, stem diameter, number of leaves, number of leaflets, leaflets length, roots length, physical properties of the substrates, macronutrients content of the substrates, and percentage of plants survival at the end of last evaluation. The experiments reported in Chapters II used plants grown from seeds of a family farm located in the municipality of Pelotas, RS. The effect of luminous intensity on palm trees growing in the field was assessed in the experiments. The palm trees were planted in different shading levels: S1 - 0%, S2 - 16%, S3 - 42% and S4 - 73%. 10 The shading was obtained with shade screen for each level of reduced incident radiant, it was placed over each plot represented by a structure of wooden beams with 2.10 m long, 0.70 m tall and 0.50 m wide. The experimental design was randomized blocks consisting of four replications. Each sampling unit was represented by three plants of each species, using 0.30 m row spacing, in the field during nine months. These experiments evaluated fortnightly plants length, stem diameter, number of leaves, number of leaflets, leaflets length, solar radiant incident on the plants, chlorophyll content of plants, roots length, soil physical properties, macronutrients content of soil, and percentage of survival at the end of last evaluation. Data were analyzed using the program statistical program WinSat. / O cultivo das espécies de palmeira-juçara Euterpe edulis (Mart.) e da palmeira-real Roystonea regia (Kunth) não possui registros de estudos focados para o Sul do Rio Grande do Sul, tornando-se necessário identificar um sistema com potencial para assegurar bom desenvolvimento das plantas destas espécies. Neste contexto, estes trabalhos forneceram alternativas de produção de mudas adaptadas à metade sul do Rio Grande do Sul, passível de utilização na agricultura familiar. Foi avaliado o efeito de diferentes substratos sobre o desenvolvimento inicial das mudas, bem como, identificou-se o nível de sombreamento adequado para o desenvolvimento inicial das mudas. Os trabalhos foram executados na Estação Experimental Cascata, Embrapa Clima Temperado. Para o Capítulo I, Estudos do efeito de diferentes substratos, utilizou-se plantas produzidas através de sementes em uma propriedade agrícola familiar localizada nos Municípios de Tabai-RS e Pelotas-RS. Foi utilizada a combinação de diferentes substratos representados pelos tratamentos: T1 - Plantmax®, T2 - solo mato, T3 - solo argiloso, T4 - solo mato:solo argiloso 1:1 (v:v), T5 - solo mato:casca de arroz carbonizada 3:1 (v:v), T6 - solo mato:casca de arroz carbonizada 1:1 (v:v), T7 - solo mato:casca de arroz in natura 1:1 (v:v), T8 - solo argiloso:casca de arroz carbonizada 3:1 (v:v), T9 - solo argiloso:casca de arroz carbonizada 1:1 (v:v), T10 - solo argiloso:casca de arroz in natura 1:1 (v:v). O delineamento experimental adotado foi de blocos ao acaso, com quatro repetições e cada unidade experimental composta por quatro plantas, sendo transplantadas para sacos plásticos de 2 dm3, em condições de casa de vegetação, no período de janeiro a setembro de 2009. Determinaremos para estes experimentos avaliar com intervalos quinzenais o comprimento das plantas; diâmetro do colo; número de folhas; número de folíolos; comprimento de folhas; comprimento das raízes; propriedades físicas dos substratos; teor de macronutrientes dos substratos; e 8 percentagem de sobrevivência das plantas ao final da ultima avaliação. Já para os experimentos Capítulo II, utilizou-se plantas produzidas através de sementes de uma propriedade familiar localizada no Município de Pelotas-RS, avaliado o efeito da intensidade luminosa sobre o desenvolvimento das palmeiras a campo, sendo estas plantadas em diferentes níveis de sombreamento: S1 - 0%, S2 - 16%, S3 - 42% e S4 - 73% de sombreamento. Estes sombreamentos foram obtidos com tela de sombrite para cada nível de redução da radiação incidente, colocada sobre cada parcela representada por uma estrutura de caibros de madeira medindo 2,10 m de comprimento, 0,70 m de altura e 0,50 m de largura. O delineamento experimental adotado foi de bloco ao acaso, compostos por quatro repetições, sendo cada unidade amostral representada por três plantas de cada espécie com espaçamento de 0,35 m entre linha, durante nove meses a campo. Determinamos para estes experimentos avaliar com intervalos quinzenais o comprimento das plantas; diâmetro do colo; número de folhas; número de folíolos; comprimento folhas; radiação solar incidente sobre as plantas; teor de clorofila das plantas; propriedades físicas do solo; teor de macronutrientes do solo; e percentagem de sobrevivência das plantas ao final da ultima avaliação. Os dados obtidos dos experimentos Capítulos I e II foram analisados através do programa estatístico WinStat.

A produção da cianobactéria Arthrospira (Spirulina) platensis é considerada de interesse nas indústrias de alimentos, farmacêuticas e químicas. Diferentes fontes de nitrogênio alternativas têm sido sugeridas na literatura para seu cultivo, incluindo uréia e sais de amônio, visando à diminuição no custo do meio de cultivo. A perda de amônia por degasificação ocorre quando utilizados tanques abertos, justificando dessa forma o uso da associação de fontes de nitrato e de amônia em fotobiorreatores fechados. O nitrato de amônio (NH4NO3) contorna estas condições, proporcionando ao cultivo uma fonte de nitrogênio prontamente assimilável (amônio) e outra de reserva (nitrato), no mesmo composto. Neste trabalho verificou-se, pelo uso de um planejamento fatorial 22 com configuração de estrela, a influência da intensidade luminosa (I) e da adição de diferentes concentrações de NH4NO3 (mM), no crescimento e composição da biomassa de A. platensis em cultivos realizados em fotobiorreator tubular por processo descontínuo alimentado, utilizando um tempo de 6 dias alimentação para a fonte de nitrogênio. Parâmetros cinéticos de crescimento, como concentração celular máxima (Xm), produtividade em células (PX) e o fator de conversão de nitrogênio em células (YX/N), bem como o teor de proteínas e lipídios na biomassa foram avaliados. Através do uso da regressão multivariável para a otimização das condições experimentais, foram obtidos valores de Xm e de PX correspondentes a 4710 mg L-1 e 478,9 mg L-1d-1, respectivamente, pelo emprego de I = 148 µmol fótons m-2 s-1 e a adição de 9,7 mM de NH4NO3. O maior valor de YX/N registrado foi 8,1 mg mg-1, sendo superior aos obtidos com nitrato de sódio (0,80 mg mg-1). Os teores de proteína e de lipídios alcançaram valores de até 63,2 e 17,3 %, respectivamente. O emprego de NH4NO3 conduziu à redução dos custos de produção, sendo gastos em média R$ 15,97 da fonte de nitrogênio por quilograma de células, valor inferior se comparado com outras fontes usadas no cultivo de A. platensis como NaNO3 (R$ 59,10 por quilograma de células). O uso do NH4NO3 em fotobiorreator tubular mostrou-se promissor para o cultivo de A. platensis, ao proporcionar um aumento na produção de biomassa e diminuir a perda de amônia por degasificação. / The production of the cyanobacterium Arthrospira (Spirulina) platensis is considered of interest to the food, pharmaceutical and chemical industries. Alternative nitrogen sources have been suggested in literature, including urea and ammonium salts, in order to reduce the cost of cultivation medium. Ammonia off-gassing occurs when open ponds are used, thus justifying the utilization of nitrate and ammonia sources association. Ammonium nitrate (NH4NO3) attend this condition, providing the cultivation with a nitrogen source readily assimilated (ammonium) and with one of reserve (nitrate), in the same molecule. In this work, it was verified, using a 22 factorial design with star configuration, the influence of light intensity (I) and the addition of different concentrations of NH4NO3 (mM) on the growth and biomass composition of S. platensis in cultures carried out in tubular photobioreactor by fed-batch process, using a 6-day feeding time of the nitrogen source. Kinetic growth parameters, such as maximum cell concentration (Xm), cell productivity (Px) and yield of nitrogen to biomass (YX/N), as well the biomass content of protein and lipids, were evaluated. Through the use of regression analysis for the optimization of experimental conditions, values of Xm and PX such as 4710 mg L-1 and 478.9 mg L-1d-1, respectively, were obtained by the use of I = 148 µmol photons m-2 s-1 and the addition of 9.7 mM of NH4NO3. The highest value of YX/N obtained was 8.1 mg mg-1, higher than that provided by the use of sodium nitrate (0.80 mg mg-1). The levels of protein and lipid achieved up to 63.2 and 17.3 %, respectively. The use of NH4NO3 led to the reduction of culture medium costs, in which R$ 15.97 (Real/Brazil) were spent on nitrogen source per kilogram of cells, value that is lower if compared to other common sources used for A. platensis growth, such as NaNO3 (R$ 59.10 per kilogram of cells, Real/Brazil). The use of NH4NO3 in tubular photobioreactor proved to be promising for the cultivation of A. platensis, leading to an increase in biomass production and diminishing the ammonia lost by off-gassing.

A Arthrospira (Spirulina) platensis, cianobactéria fotoautotrófica, tem sido cultivada para a produção de biomassa, apresentando em sua constituição proteínas, ácidos graxos poliinsaturados, pigmentos, minerais, vitaminas e aminoácidos. O uso de fontes de nitrogênio de baixo custo, como o sulfato de amônio, pode contribuir para a viabilização da produção de A. platensis. Neste trabalho foram verificados a influência de diferentes intensidades luminosas e protocolos de alimentação utilizando o sulfato de amônio, em cultivos realizados com reatores tubulares por processo descontínuo alimentado. As variáveis dependentes selecionadas foram concentração celular máxima (Xm), produtividade em células (Px), fator de conversão de nitrogênio em células (YX/N), bem como teores de proteínas e lipídios da biomassa. Foram obtidos excelentes resultados em cultivos realizados aplicando-se um protocolo de alimentação de sulfato de amônio, considerando biomassa seca de A. platensis com teor de 7 % de nitrogênio, com valor médio de Xm igual a 11414 mg.L-1. Este protocolo de adição de sulfato de amônio com intensidade luminosa de 240 µmol fótons. m-2.s-1 levou à melhor combinação de obtenção de Xm e Px, com valores finais de 12200 mg.L-1 e 1686 mg.L-1.d-1, respectivamente. Adicionalmente, nesse protocolo de adição de sulfato de amônio, os valores de concentração celular máxima foram da mesma ordem de grandeza que aqueles onde se utilizou nitrato de sódio, evidenciando, assim, a possibilidade do uso do sulfato de amônio como uma fonte de nitrogênio alternativa para o cultivo da A. platensis. / Arthrospira (Spirulina) platensis, a photoautotrophic cyanobacterium, has been cultivated for the production of biomass, and it is constituted by proteins, polyunsaturated fatty acids, chlorophyll, minerals, vitamins and amino acids. The use of low cost nitrogen sources, such as ammonium sulphate can contribute to the A. platensis production viability. It was verified in this work the influence of different light intensities and nutrient feeding protocols in fed-batch cultures developed in tubular reactors, where ammonium sulphate was used as a nitrogen source. The dependent variables were the maximum cell concentration (Xm), cell productivity (Px), nitrogen-to-cell conversion factor (YX/N), as well as proteins and lipids contents of the biomass. Excellent results were obtained when ammonium sulphate protocols were studied, considering A. platensis dry-weight with nitrogen levels of 7%, obtaining an average value of Xm corresponding to 11414 mg L-1. It was also obtained with this protocol, with light intensity of 240 µmol photons. m-2.s-1, the best combination to high values of Xm and Px, corresponding to 12200 mg.L-1 e 1686 mg.L-1.d-1, respectively. Moreover, in this protocol of ammonium sulphate addition, it was obtained values of the maximum cell concentration as high as the ones obtained with sodium nitrate as nitrogen source. This fact highlighted the possibility of using this alternative nitrogen source for the A. platensis cultivation.

A Arthrospira (Spirulina) platensis, cianobactéria fotoautotrófica, tem sido cultivada para a produção de biomassa, apresentando em sua constituição proteínas, ácidos graxos poliinsaturados, pigmentos, minerais, vitaminas e aminoácidos. O uso de fontes de nitrogênio de baixo custo, como o sulfato de amônio, pode contribuir para a viabilização da produção de A. platensis. Neste trabalho foram verificados a influência de diferentes intensidades luminosas e protocolos de alimentação utilizando o sulfato de amônio, em cultivos realizados com reatores tubulares por processo descontínuo alimentado. As variáveis dependentes selecionadas foram concentração celular máxima (Xm), produtividade em células (Px), fator de conversão de nitrogênio em células (YX/N), bem como teores de proteínas e lipídios da biomassa. Foram obtidos excelentes resultados em cultivos realizados aplicando-se um protocolo de alimentação de sulfato de amônio, considerando biomassa seca de A. platensis com teor de 7 % de nitrogênio, com valor médio de Xm igual a 11414 mg.L-1. Este protocolo de adição de sulfato de amônio com intensidade luminosa de 240 µmol fótons. m-2.s-1 levou à melhor combinação de obtenção de Xm e Px, com valores finais de 12200 mg.L-1 e 1686 mg.L-1.d-1, respectivamente. Adicionalmente, nesse protocolo de adição de sulfato de amônio, os valores de concentração celular máxima foram da mesma ordem de grandeza que aqueles onde se utilizou nitrato de sódio, evidenciando, assim, a possibilidade do uso do sulfato de amônio como uma fonte de nitrogênio alternativa para o cultivo da A. platensis. / Arthrospira (Spirulina) platensis, a photoautotrophic cyanobacterium, has been cultivated for the production of biomass, and it is constituted by proteins, polyunsaturated fatty acids, chlorophyll, minerals, vitamins and amino acids. The use of low cost nitrogen sources, such as ammonium sulphate can contribute to the A. platensis production viability. It was verified in this work the influence of different light intensities and nutrient feeding protocols in fed-batch cultures developed in tubular reactors, where ammonium sulphate was used as a nitrogen source. The dependent variables were the maximum cell concentration (Xm), cell productivity (Px), nitrogen-to-cell conversion factor (YX/N), as well as proteins and lipids contents of the biomass. Excellent results were obtained when ammonium sulphate protocols were studied, considering A. platensis dry-weight with nitrogen levels of 7%, obtaining an average value of Xm corresponding to 11414 mg L-1. It was also obtained with this protocol, with light intensity of 240 µmol photons. m-2.s-1, the best combination to high values of Xm and Px, corresponding to 12200 mg.L-1 e 1686 mg.L-1.d-1, respectively. Moreover, in this protocol of ammonium sulphate addition, it was obtained values of the maximum cell concentration as high as the ones obtained with sodium nitrate as nitrogen source. This fact highlighted the possibility of using this alternative nitrogen source for the A. platensis cultivation.

A produção da cianobactéria Arthrospira (Spirulina) platensis é considerada de interesse nas indústrias de alimentos, farmacêuticas e químicas. Diferentes fontes de nitrogênio alternativas têm sido sugeridas na literatura para seu cultivo, incluindo uréia e sais de amônio, visando à diminuição no custo do meio de cultivo. A perda de amônia por degasificação ocorre quando utilizados tanques abertos, justificando dessa forma o uso da associação de fontes de nitrato e de amônia em fotobiorreatores fechados. O nitrato de amônio (NH4NO3) contorna estas condições, proporcionando ao cultivo uma fonte de nitrogênio prontamente assimilável (amônio) e outra de reserva (nitrato), no mesmo composto. Neste trabalho verificou-se, pelo uso de um planejamento fatorial 22 com configuração de estrela, a influência da intensidade luminosa (I) e da adição de diferentes concentrações de NH4NO3 (mM), no crescimento e composição da biomassa de A. platensis em cultivos realizados em fotobiorreator tubular por processo descontínuo alimentado, utilizando um tempo de 6 dias alimentação para a fonte de nitrogênio. Parâmetros cinéticos de crescimento, como concentração celular máxima (Xm), produtividade em células (PX) e o fator de conversão de nitrogênio em células (YX/N), bem como o teor de proteínas e lipídios na biomassa foram avaliados. Através do uso da regressão multivariável para a otimização das condições experimentais, foram obtidos valores de Xm e de PX correspondentes a 4710 mg L-1 e 478,9 mg L-1d-1, respectivamente, pelo emprego de I = 148 µmol fótons m-2 s-1 e a adição de 9,7 mM de NH4NO3. O maior valor de YX/N registrado foi 8,1 mg mg-1, sendo superior aos obtidos com nitrato de sódio (0,80 mg mg-1). Os teores de proteína e de lipídios alcançaram valores de até 63,2 e 17,3 %, respectivamente. O emprego de NH4NO3 conduziu à redução dos custos de produção, sendo gastos em média R$ 15,97 da fonte de nitrogênio por quilograma de células, valor inferior se comparado com outras fontes usadas no cultivo de A. platensis como NaNO3 (R$ 59,10 por quilograma de células). O uso do NH4NO3 em fotobiorreator tubular mostrou-se promissor para o cultivo de A. platensis, ao proporcionar um aumento na produção de biomassa e diminuir a perda de amônia por degasificação. / The production of the cyanobacterium Arthrospira (Spirulina) platensis is considered of interest to the food, pharmaceutical and chemical industries. Alternative nitrogen sources have been suggested in literature, including urea and ammonium salts, in order to reduce the cost of cultivation medium. Ammonia off-gassing occurs when open ponds are used, thus justifying the utilization of nitrate and ammonia sources association. Ammonium nitrate (NH4NO3) attend this condition, providing the cultivation with a nitrogen source readily assimilated (ammonium) and with one of reserve (nitrate), in the same molecule. In this work, it was verified, using a 22 factorial design with star configuration, the influence of light intensity (I) and the addition of different concentrations of NH4NO3 (mM) on the growth and biomass composition of S. platensis in cultures carried out in tubular photobioreactor by fed-batch process, using a 6-day feeding time of the nitrogen source. Kinetic growth parameters, such as maximum cell concentration (Xm), cell productivity (Px) and yield of nitrogen to biomass (YX/N), as well the biomass content of protein and lipids, were evaluated. Through the use of regression analysis for the optimization of experimental conditions, values of Xm and PX such as 4710 mg L-1 and 478.9 mg L-1d-1, respectively, were obtained by the use of I = 148 µmol photons m-2 s-1 and the addition of 9.7 mM of NH4NO3. The highest value of YX/N obtained was 8.1 mg mg-1, higher than that provided by the use of sodium nitrate (0.80 mg mg-1). The levels of protein and lipid achieved up to 63.2 and 17.3 %, respectively. The use of NH4NO3 led to the reduction of culture medium costs, in which R$ 15.97 (Real/Brazil) were spent on nitrogen source per kilogram of cells, value that is lower if compared to other common sources used for A. platensis growth, such as NaNO3 (R$ 59.10 per kilogram of cells, Real/Brazil). The use of NH4NO3 in tubular photobioreactor proved to be promising for the cultivation of A. platensis, leading to an increase in biomass production and diminishing the ammonia lost by off-gassing.

This master thesis presents the development of a 100 W LED driver, suitable for outdoor and street lighting. In order to match the driver and LED features, special functionalities are added to the electronic system. To obtain a long lifetime, electrolytic capacitor are exchanged by film capacitor, with longer useful lifetime. However, this practice outcome in higher bus voltage ripple, which have to be compensated in the LED current control stage, named as power control stage. To achieve special functionalities, the proposed driver is designed to operate with universal input voltage and dimming capability, being the entire driver control implement in a digital way, increasing significantly the LED driver flexibility. After the literature review, which aimed to evaluate the characteristics of the LED driver topology structure, the two independent stage topology is selected. The buckboost converter operating in discontinuous conduction mode is employed on the power factor correction stage. The power control stage is composed by the DC/DC LLC resonant converter. Once the LED driver topology is defined, each converter is designed, following by the small signal modeling and the control system design. Experimental results of the driver operating with a reduced bus voltage capacitance (25 μF), are presented for a universal input voltage (85 – 265 VRMS) and different dimming levels (100% − 30%). A high power factor (> 0,94) and a medium to high efficiency (> 82%) is noticed in whole operation points, as well as, a reduced flicker (< 10%), being in accordance with the recent released IEEE Std 1789-2015 and IEC61000-3-2 Class C. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um driver para o acionamento de um módulo de LEDs de 100 W, destinado a iluminação de exteriores ou iluminação pública. De forma a compatibilizar as características do LED com o driver, diferentes funcionalidades e condições de operação são adicionadas ao sistema eletrônico desenvolvido. Para alcançar longa vida útil, o driver desenvolvido substituiu os capacitores eletrolíticos por capacitores de filme. No entanto, essa prática resulta em maiores ondulações da tensão de barramento, as quais são compensadas pelo estágio de controle da corrente dos LEDs. De modo a aumentar as funcionalidades do driver, o mesmo opera com tensão de entrada universal e controle da intensidade luminosa, sendo o sistema de controle do driver implementado de forma digital, aumentando consideravelmente sua flexibilidade. Após revisão da literatura, a qual objetivou avaliar as características das estruturas e topologias empregadas em drivers para LEDs, seleciona-se a estrutura de dois estágios independentes. O conversor buck-boost operando no modo de condução descontínuo de corrente é empregado no estágio de correção do fator de potência. Para o estágio de controle da corrente dos LEDs, utiliza-se o conversor CC/CC meia ponte ressonante LLC. Definida a estrutura topológica, bem como os conversores utilizados, o projeto dos elementos é desenvolvido, seguido da modelagem dinâmica e do projeto do sistema de controle de cada estágio. Resultados experimentais do driver com reduzida capacitância de barramento (25 μF) mostram a sua operação com tensão de entrada universal (85 – 265 VRMS) e controle de intensidade luminosa (100% − 30%). Verificou-se um alto fator de potência (> 0,94) em toda a faixa de operação, rendimento média-alto (> 82%), bem como reduzida modulação de intensidade luminosa (< 10%), estando em conformidade com a IEEE Std 1789-2015 e a IEC61000-3-2 Classe C.