O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o óleo produzido por cianobactérias como matéria-prima lipídica para sintetisar biodiesel pela rota etílica empregando catalisadores heterogêneos. Cinco linhagens de cianobactérias não produtoras de toxinas: Microcystis aeruginosa NPCD-1, Synechococcus sp. PCC7942, Chlorogloea sp. CENA170, Leptolyngbya sp. CENA104 e Trichormus sp. CENA77 foram inicialmente cultivadas e avaliadas, tomando por base parâmetros como: produtividade de biomassa celular, teor de lipídeo e composição em ácidos graxos. Os valores mais elevados de produtividade celular e de lipídeo foram obtidos para as linhagens M. aeruginosa NPCD-1, Trichormus sp. CENA77 e Synechococcus sp. PCC7942. As matérias-primas lipídicas oriundas das linhagens selecionadas foram ainda caracterizadas quanto as propriedades reológicas (viscosidade), térmicas (termogravimetria) e químicas (espectroscopia na região de infravermelho). Na etapa seguinte, as condições de cultivo das linhagens foram estudadas e otimizadas por meio de um planejamento fatorial avaliando as variáveis intensidade luminosa (50 a 150 ?mol m-2s-1) e concentração de Na2CO3 (0,5 a 1,5 g/L), considerando como variáveis resposta a produtividade celular e o teor de lipídeo. A análise estatística indicou que a intensidade de luz influenciou positivamente os valores de produtividade celular para todas as linhagens estudadas, enquanto a concentração de Na2CO3 influenciou negativamente apenas no cultivo da linhagem M. aeruginosa NPCD-1. Com relação à variável teor de lipídeo, para a linhagem M. aeruginosa NPCD-1 nenhuma variável apresentou significância dentro da faixa estudada. No entanto, para as outras linhagens, o emprego das variáveis estudadas nos níveis mais altos implicou valores mais elevados para o teor de lipídeo. Definidas as condições ótimas de cultivo, o trabalho foi direcionado para execução da reação de interesse do projeto, empregando dois catalisadores heterogêneos de comprovada potencialidade: óxido de nióbio impregnado com sódio (químico) e Novozym 435® (bioquímico). Os resultados obtidos demonstraram que ambos os catalisadores atuaram de forma eficiente, convertendo os ácidos graxos em seus respectivos ésteres de etila. Entretanto, a qualidade da biomassa (índice de acidez e presença de pigmentos) interferiu a atuação dos catalisadores de maneira diferenciada. Enquanto o catalisador químico foi sensível à presença de níveis elevados de acidez, como constatado no óleo de Trichormus sp. CENA77, o catalisador bioquímico pode ter adsorvido os pigmentos presentes em maior quantidade nessa matéria-prima, reduzindo sua atividade catalítica. Desta forma, com exceção do biodiesel dessa matéria-prima lipídica, parâmetros, tais como número de cetano, ponto de entupimento de filtro a frio, índice de saponificação e índice de iodo, foram estimados por modelos teóricos, visando à predição da qualidade do biodiesel obtido dos diferentes óleos de acordo com as especificações estabelecidas pelas normas oficiais. Do ponto de vista geral, os resultados obtidos neste trabalho foram promissores e demonstraram a potencialidade do uso de cianobactérias como fonte de matéria-prima lipídica na síntese de biodiesel. As amostras de biodiesel das biomassas lipídicas de Microcystis aeruginosa NPCD-1 e Synechococcus sp. PCC7942 obtidas pela catálise heterogênea química atenderam as especificações estabelecidas na ANP como biocombustível. / The main goal of this study was to evaluate the lipid extracted from cyanobacteria as feedstock source for the synthesis of biodiesel using heterogeneous catalysis and ethanol as acyl acceptor. Five cyanobacterial non-microcystin producer strains: Microcystis aeruginosa NPCD-1; Synechococcus sp. PCC7942; Chlorogloea CENA170; Leptolyngbya CENA104 and Trichormus sp. CENA77 were cultivated and evaluated taking into account the biomass productivity, lipid content and fatty acid composition. Results indicated that M. aeruginosa NPCD-1, Trichormus sp. CENA77 and Synechococcus sp. PCC7942 gave the best set of parameters and were selected for further characterization using analytical techniques, including: viscosimetry, thermogravimetry and infrared spectroscopy. Following this, the cultivation conditions were studied and optimized using a factorial design, taking into consideration as independent variables light irradiance (50 to 150 ?mol m-2s-1) and concentration of Na2CO3 (0.5 to 1.5 g/L) as a carbon source. Cell productivity and lipid content were taking as response variables. For all strains, the most important factor was the light irradiance, since it presented a significant effect for all responses. Depend on the cyanobacteria strain, the concentration of Na2CO3 was found to have either positive or negative influence on the response variables. While for the M. aeruginosa NPCD-1 the presence of the Na2CO3 in the culture medium negative affected both cell productivity and lipid level, for the other strains high levels of Na2CO3 increase the lipid levels. After establishing the optimum cultivation conditions the experimental work was directed towards to perform the reaction of interest, using cyanobacterial feedstocks and two heterogeneous catalysts: chemical (niobium oxide impregnated with sodium) and biochemical (Novozym 435®). The dataset obtained demonstrated that the formation of ethyl esters from the feedstocks was feasible for the tested catalysts. Both catalysts were efficient in converting all fatty acids present in the feedstocks into the corresponding ethyl esters; however the chemical catalyst gave higher conversion than the biochemical one. The lower quality of the Trichormus sp. CENA77 feedstock strong affected the performance of the catalysts in a different way. While the chemical catalyst was sensitive to high acidity level verified in this microbial oil, the biocatalyst performance was influenced by the presence of pigments which was adsorbed on the biocatalyst matrix reducing its catalytic activity. Except for this oil, parameters such as cetane number, cold filter plugging point, saponification number and iodine value were estimated by theoretical models to predict the quality of biodiesel according to the specifications established by official standards. The results obtained in this study were promising and demonstrated the potential of using cyanobacteria as a feedstock source in the biodiesel synthesis. The lipid biomass from M. aeruginosa NPCD-1 and Synechococcus sp. PCC7942 originated biodiesel samples with appropriate characteristics to be used as fuel that are in accordance with specifications recommended by ANP.

O contestável uso de corantes sintéticos pelas indústrias, aliado ao aumento na exigência dos consumidores modernos quanto à ingestão de alimentos coloridos artificialmente, tem despertado a atenção de pesquisadores pela busca de corantes de fontes naturais alternativas. Neste sentido, os micro-organismos se apresentam como uma valiosa fonte de corantes naturais, permitindo sua fácil obtenção alcançando altos rendimentos em processos fermentativos. O principal objetivo deste trabalho foi o estudo da potencialidade de aplicação de micro-organismos como produtores de corantes naturais. Inicialmente, foi realizado o screening visual com mais de 1.000 micro-organismos, resultando na seleção de dois micro-organismos do gênero Streptomyces. Um produtor de coloração roxa e outro produtor de coloração vermelha. Foram avaliados os efeitos do meio de cultura (fonte de carbono e nitrogênio, adição de aminoácido e ferro) e condições de cultivo (agitação, luminosidade) na produção dos corantes. Para os dois micro-organismos os extratos brutos foram submetidos a análises espectrofotométricas e espectrométricas. Para Streptomyces violaceolatus, o qual produz coloração roxa em meio de cultura Amido-Caseína, os resultados mostraram que as fontes de carbono e nitrogênio mais promissoras foram glicerol e extrato de levedura, respectivamente. Para o corante obtido, foram realizadas análises toxicológicas e mutagênica. Os resultados sugerem que o corante roxo apresenta um grande potencial de aplicação em alimentos ou cosméticos, pois nenhuma atividade tóxica ou mutagênica foi observada. Com relação ao Streptomyces sp., o qual produz coloração vermelha em meio de cultura Batata-Dextrose, os resultados mostraram que em meio de cultura sódio-caseinato também houve a produção desta coloração. O extrato bruto foi submetido a sucessivos processos cromatográficos, no qual foi possível o isolamento do composto Balmoralmicina, responsável pela coloração vermelha do meio de cultivo. Com base nos resultados obtidos neste trabalho, podemos concluir que os micro-organismos são promissores produtores de corantes naturais com potencial aplicação industrial podendo ser produzidos em larga escala. / The questionable use of synthetic colorants by food industry followed by an increasing consumer exigency concerning the ingestion of such artificial colorants, has attracted great attention of researches that are looking for healthier alternatives, for instance, the natural colorants. In this sense, the microorganisms present a powerful source of natural colorants, which are easily obtained in high yields by fermentative process. The main goal of this work is to study the potentiality of applying microorganisms as successful natural colorants producers. Initially, a visual screening was conducted using more than 1,000 microorganisms. As a result, two microorganisms of Streptomyces genus were selected, which were produced purple and red colored. Firstly, medium composition like nitrogen and carbon sources, as well as amino acid and iron additions were assayed. Secondly, agitation and luminosity where also evaluated. The crude extract obtained from the two selected microorganisms were then analyzed by employing spectrophotometric and spectrometric techniques. Results for Streptomyces violaceolatus, which produces a purple coloration in Starch-Casein medium, indicated that glycerol and yeast extract are the most promising carbon and nitrogen sources for colorant production. Additionally, this extract shows a great potential for further application in foods and cosmetics, once neither toxicological nor mutagenical activity were observed. In relation to Streptomyces sp., the red coloration observed in Potato-Dextrose medium, were also observed in sodium-caseinate culture medium .The crude extract was submitted to successive chromatographic processes, which allowed the isolation of Balmoralmicin, the compound that was responsible for the red coloration of the culture media. Based on these results, we can conclude that microorganisms are promising natural colorant producers, and for these reasons are likely to be applied in industry and to be produced in higher amounts.

O presente trabalho teve por objetivo realizar experimentos de incorporação de precursores isotopicamente marcados em produtos naturais isolados do meio de cultura de duas espécies de fungos do gênero Penicillium, de maneira a se verificar a rota de biossíntese dos compostos produzidos pelas linhagens P. citrinum F53 e P. oxalicum F30. Para tanto, os meios de cultura utilizados na fermentação das linhagens foram enriquecidos com os seguintes precursores: [1-13C1]acetato de sódio, [1,2-13C2]acetato de sódio, [2,3-13C2]propionato de sódio, [metil-13C1]metionina, [1-13C1]glicose, [U-13C5]ornitina, [U-13C6]lisina, [U-13C5]prolina, [U-13C6]histidina, [2-indol-13C1]triptofano e [U-13C6]ácido antranílico, separadamente. Ao final do período de fermentação, as culturas foram separadamente submetidas à extração em fase sólida e analisadas por CLAE/UV/EM/IES. Os experimentos de incorporação que apresentaram resultados positivos tiveram seus produtos purificados por CLAE/UV e analisados por RMN de 13C. Os resultados obtidos mostraram que dois dihidropirrois produzidos por P. citrinum F53 são formados por uma rota biossintética mista, oriunda de um resíduo de ornitina, um grupo metila derivado da metionina e uma cadeia policetídica derivada do acetato. Os alcaloides citrinalina B e 17-hidroxicitrinalina B, também produzidos por P. citrinum F53, são ambos derivados de dois resíduos de aminoácidos, ornitina e triptofano (via ácido antranílico), e dois grupos isopreno derivados da glicose (via mevalonato). Os alcaloides oxalina e meleagrina, produzidos por P. oxalicum F30, são formados a partir de uma via biossintética mista derivada de dois resíduos de aminoácidos, histidina e triptofano (via ácido antranílico), e grupos metila derivados da metionina. / The present investigation aimed to carry out feeding experiments for the incorporation of isotopic labeled precursors on natural products isolated from the culture media of two fungal species belonging to the Penicillium genus, in order to verify the biosynthetic pathway of the compounds produced by the P. citrinum F53 and P. oxalicum F30 fungal strains. Culture media used in the fermentation of the fungal strains were enriched with the following isotopic labeled precursors: [1-13C1]sodium acetate, [1,2-13C2]sodium acetate, [2,3-13C2]sodium propionate, [methyl-13C1]methionine, [1-13C1]glucose, [U-13C5]ornithine, [U-13C6]lysine, [U-13C5]proline, [U-13C6]histidine, [2-indol-13C1]tryptophan, and [U-13C6]anthranilic acid, separately. At the end of the fermentation period, culture media were separately subjected to solid phase extraction and analyzed by LC/UV/ESI/MS. The incorporation experiments that showed positive results were purified by HPLC/UV, and the pure compounds labeled in different positions were then analyzed by 13C-NMR. The results demonstrated that two dihydropyrroles produced by P. citrinum F53 were formed via a mixed biosynthetic route, derived from ornithine, a methyl group derived from methionine, and a polyketide chain derived from acetate. The alkaloids citrinalin B and 17-hydroxycitrinalin B, also produced by P. citrinum F53, are both derived from two amino acid residues, ornithine and tryptophan (via anthranilic acid), and two isoprene units derived from glucose via the mevalonate pathway. The alkaloids oxaline and meleagrine, produced by P. oxalicum F30, are formed via a mixed biosynthetic pathway by two amino acid residues, histidine and tryptophan (via anthranilic acid), and methyl groups derived from methionine.

O objetivo geral deste estudo foi avaliar o efeito da mastite subclínica sobre a composição e a qualidade higiênica do leite de tanque de rebanhos leiteiros. Especificamente, objetivou-se avaliar o efeito da contagem de células somáticas (CCS) do leite cru de rebanhos leiteiros sobre as concentrações de gordura, proteína, sólidos totais e extrato seco desengordurado e sobre a contagem bacteriana total (CBT), contagem de psicrotróficos (CP) e contagem de coliformes (CC) do leite cru. Foram selecionados 230 rebanhos leiteiros localizados no Sul de Minas Gerais e Oeste de São Paulo, com base na média geométrica da CCS de cinco análises do mês anterior ao início das coletas. Estes rebanhos foram classificados de acordo com a CCS em três grupos: baixa (< 250.000 células/mL), média (> 250.000 e < 750.000 células/mL) e alta CCS (> 750.000 células/mL). Após a seleção dos rebanhos, amostras de leite de tanque foram coletadas quinzenalmente, por um período de três meses, totalizando 1380 amostras, que foram submetidas às análises de composição, CBT, CP e CC. Foi observado menor CBT e CC nos rebanhos com menor CCS, no entanto, rebanhos de média e alta CCS apresentaram maiores teores de gordura, proteína e sólidos totais. Foi observada média correlação entre CBT e CP (r = 0,6215) e entre CP e CC (r = 0,3692). Entre os indicadores de higiene e a composição do leite foram observadas correlações baixas e negativas entre CBT e gordura (r = -0,0585), CP e gordura (r = -0,0688) e CP e ST (r = - 0,0662). Os rebanhos com CCS < 250.000 células/mL apresentam maior qualidade higiênica do leite de tanque, no entanto, quanto à composição, rebanhos com maior CCS apresentaram maiores teores de gordura e proteína. / The general objective of this study was to evaluate the effect of subclinical mastitis on composition and hygienic quality in bulk tank milk of dairy herds. The specific objectives were to evaluated the effect of somatic cell count (SCC) of raw milk on contents of fat, protein, total solids and nonfat dry milk and on total bacterial count (TBC), psychrotrophic count (PC) and total coliform count (CC). A total of 230 dairy farms located in South of Minas Gerais and West of São Paulo were selected, based on SCC geometric mean obtained from five monthly analysis preceding the beginning of the study. These dairy farms were classified in three groups according to SCC: low (< 250,000 cells/mL), medium (> 250,001 and < 750,000 cells/mL) and high SCC (> 750,001 cells/mL). After herd selection, bulk milk samples were collected fortnightly during three months totalizing 1380 samples, which were subjected to analysis of composition, TBC, PC and CC. A decrease of TBC and CC was observed in herds with low SCC, however, herds with medium and high SCC had increase on - fat, crude protein and total solids contents. A medium correlation was observed among TBC and PC (r = 0.6215), and also among PC and CC (r = 0.3692). Based on hygiene indicators and the milk composition, it was observed a low and negative correlation among TBC and fat (r = -0.0585), PC and fat (r = -0.0688) and PC and total solids (r = -0.0662). Dairy herds with low SCC had higher hygienic quality of bulk tank milk, however, considering the composition, herds with higher SCC showed higher milk fat and protein concentration.

Fungos produzem muitas substâncias bioativas em baixas quantidades. A utilização de técnicas de planejamento experimental e de análise multivariada podem otimizar as condições de cultivo. No presente estudo, foi desenvolvida uma abordagem para incrementar a produção de compostos macrocíclicos relacionados às curvularinas, produzidos pela linhagem Penicillium sp. em baixas concentrações. A linhagem de Penicillium sp. foi crescida sob um conjunto de diferentes condições, determinadas por combinações das variáveis, tempo de crescimento, temperatura, concentração de nutrientes, agitação e concentração de sais. Depois do crescimento, a filtração e extração em fase sólida dos meios de cultura de cada experimento de crescimento forneceram 4 frações que foram submetidas a análises químicas por CLAE-UV-EM. As respostas obtidas (massa das frações, área e número de picos cromatográficos) foram tratados por meio de uma metodologia multicritério, a função de desejabilidade. Utilizando os valores de desejabilidade global, calcularam-se os efeitos principais e de interação das variáveis sobre a produção de metabolitos secundários. Foram estabelecidas duas condições ótimas para a produção de compostos relacionados às curvularinas as quais requerem: baixas concentrações salinas, longo tempo de incubação, sem agitação, alta concentração de nutrientes, mas diferentes temperaturas. Uma das condições produziu quantidades elevadas de citrinina, enquanto a outra permitiu o isolamento de 1 nova curvularina e 5 novos compostos relacionados às curvularinas, mas contendo um anel tetrahidrotiofeno fundido à lactona. As alterações químicas no perfil químico produzido em meio de cultura por Penicillium, sp., usando apenas diferentes temperaturas de incubação ilustra a viabilidade da utilização do planejamento experimental, com o objetivo de maximizar a produção, quer de um metabolito único ou uma diversidade de substâncias, produzidas por uma linhagem microbiana.<br /> / Fungi produce many useful metabolites. Application of experimental design techniques and chemometric analysis are able to optimize the fungi culture conditions. In the present investigation, it was developed a refined procedure to improve the production of macrocyclic compounds curvularin-like, produced in low concentrations by Penicillium sp. lineage. The Penicillium sp. lineage was cultivated under different conditions, determined by a combination of selected variables: time of growth, temperature, total concentration of nutrients, growth under shaking or still mode and total concentration of inorganic salt. After growth, filtration and solid phase extraction of the culture media of each growth experiment provided four fractions that were analyzed by HPLC/UV/MS. The outputs (mass fractions, total area under chromatogram, and number of chromatographic peaks) were treated by a multicriteria approach, the desirability function. Using the global desirability values, we calculated the main and interaction effects of the variables on the production of secondary metabolites. Two optimal conditions were established for the production of compounds curvularin-like: low concentration of inorganic salt, long incubation time on still mode, high concentration of nutrients but different temperatures. One of the conditions produced high amounts of citrinin, while the other allowed the isolation of one new curvularin and five novel related compounds containing a tetrahydrothiophene ring fused to the lactone. Chemical changes in chemical profile produced in the culture media by Penicillium sp. using just different incubation temperatures shows the feasibility of using the experimental design in order to improve the production of either a single metabolite or a diversity of compounds produced by a microbial lineage.<br/>

Orientador: Lisiane Fernandes de Carvalho. / Coorientador: Carolina Krebs de Souza. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Fungos produzem muitas substâncias bioativas em baixas quantidades. A utilização de técnicas de planejamento experimental e de análise multivariada podem otimizar as condições de cultivo. No presente estudo, foi desenvolvida uma abordagem para incrementar a produção de compostos macrocíclicos relacionados às curvularinas, produzidos pela linhagem Penicillium sp. em baixas concentrações. A linhagem de Penicillium sp. foi crescida sob um conjunto de diferentes condições, determinadas por combinações das variáveis, tempo de crescimento, temperatura, concentração de nutrientes, agitação e concentração de sais. Depois do crescimento, a filtração e extração em fase sólida dos meios de cultura de cada experimento de crescimento forneceram 4 frações que foram submetidas a análises químicas por CLAE-UV-EM. As respostas obtidas (massa das frações, área e número de picos cromatográficos) foram tratados por meio de uma metodologia multicritério, a função de desejabilidade. Utilizando os valores de desejabilidade global, calcularam-se os efeitos principais e de interação das variáveis sobre a produção de metabolitos secundários. Foram estabelecidas duas condições ótimas para a produção de compostos relacionados às curvularinas as quais requerem: baixas concentrações salinas, longo tempo de incubação, sem agitação, alta concentração de nutrientes, mas diferentes temperaturas. Uma das condições produziu quantidades elevadas de citrinina, enquanto a outra permitiu o isolamento de 1 nova curvularina e 5 novos compostos relacionados às curvularinas, mas contendo um anel tetrahidrotiofeno fundido à lactona. As alterações químicas no perfil químico produzido em meio de cultura por Penicillium, sp., usando apenas diferentes temperaturas de incubação ilustra a viabilidade da utilização do planejamento experimental, com o objetivo de maximizar a produção, quer de um metabolito único ou uma diversidade de substâncias, produzidas por uma linhagem microbiana.<br /> / Fungi produce many useful metabolites. Application of experimental design techniques and chemometric analysis are able to optimize the fungi culture conditions. In the present investigation, it was developed a refined procedure to improve the production of macrocyclic compounds curvularin-like, produced in low concentrations by Penicillium sp. lineage. The Penicillium sp. lineage was cultivated under different conditions, determined by a combination of selected variables: time of growth, temperature, total concentration of nutrients, growth under shaking or still mode and total concentration of inorganic salt. After growth, filtration and solid phase extraction of the culture media of each growth experiment provided four fractions that were analyzed by HPLC/UV/MS. The outputs (mass fractions, total area under chromatogram, and number of chromatographic peaks) were treated by a multicriteria approach, the desirability function. Using the global desirability values, we calculated the main and interaction effects of the variables on the production of secondary metabolites. Two optimal conditions were established for the production of compounds curvularin-like: low concentration of inorganic salt, long incubation time on still mode, high concentration of nutrients but different temperatures. One of the conditions produced high amounts of citrinin, while the other allowed the isolation of one new curvularin and five novel related compounds containing a tetrahydrothiophene ring fused to the lactone. Chemical changes in chemical profile produced in the culture media by Penicillium sp. using just different incubation temperatures shows the feasibility of using the experimental design in order to improve the production of either a single metabolite or a diversity of compounds produced by a microbial lineage.<br/>

O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o óleo produzido por cianobactérias como matéria-prima lipídica para sintetisar biodiesel pela rota etílica empregando catalisadores heterogêneos. Cinco linhagens de cianobactérias não produtoras de toxinas: Microcystis aeruginosa NPCD-1, Synechococcus sp. PCC7942, Chlorogloea sp. CENA170, Leptolyngbya sp. CENA104 e Trichormus sp. CENA77 foram inicialmente cultivadas e avaliadas, tomando por base parâmetros como: produtividade de biomassa celular, teor de lipídeo e composição em ácidos graxos. Os valores mais elevados de produtividade celular e de lipídeo foram obtidos para as linhagens M. aeruginosa NPCD-1, Trichormus sp. CENA77 e Synechococcus sp. PCC7942. As matérias-primas lipídicas oriundas das linhagens selecionadas foram ainda caracterizadas quanto as propriedades reológicas (viscosidade), térmicas (termogravimetria) e químicas (espectroscopia na região de infravermelho). Na etapa seguinte, as condições de cultivo das linhagens foram estudadas e otimizadas por meio de um planejamento fatorial avaliando as variáveis intensidade luminosa (50 a 150 ?mol m-2s-1) e concentração de Na2CO3 (0,5 a 1,5 g/L), considerando como variáveis resposta a produtividade celular e o teor de lipídeo. A análise estatística indicou que a intensidade de luz influenciou positivamente os valores de produtividade celular para todas as linhagens estudadas, enquanto a concentração de Na2CO3 influenciou negativamente apenas no cultivo da linhagem M. aeruginosa NPCD-1. Com relação à variável teor de lipídeo, para a linhagem M. aeruginosa NPCD-1 nenhuma variável apresentou significância dentro da faixa estudada. No entanto, para as outras linhagens, o emprego das variáveis estudadas nos níveis mais altos implicou valores mais elevados para o teor de lipídeo. Definidas as condições ótimas de cultivo, o trabalho foi direcionado para execução da reação de interesse do projeto, empregando dois catalisadores heterogêneos de comprovada potencialidade: óxido de nióbio impregnado com sódio (químico) e Novozym 435® (bioquímico). Os resultados obtidos demonstraram que ambos os catalisadores atuaram de forma eficiente, convertendo os ácidos graxos em seus respectivos ésteres de etila. Entretanto, a qualidade da biomassa (índice de acidez e presença de pigmentos) interferiu a atuação dos catalisadores de maneira diferenciada. Enquanto o catalisador químico foi sensível à presença de níveis elevados de acidez, como constatado no óleo de Trichormus sp. CENA77, o catalisador bioquímico pode ter adsorvido os pigmentos presentes em maior quantidade nessa matéria-prima, reduzindo sua atividade catalítica. Desta forma, com exceção do biodiesel dessa matéria-prima lipídica, parâmetros, tais como número de cetano, ponto de entupimento de filtro a frio, índice de saponificação e índice de iodo, foram estimados por modelos teóricos, visando à predição da qualidade do biodiesel obtido dos diferentes óleos de acordo com as especificações estabelecidas pelas normas oficiais. Do ponto de vista geral, os resultados obtidos neste trabalho foram promissores e demonstraram a potencialidade do uso de cianobactérias como fonte de matéria-prima lipídica na síntese de biodiesel. As amostras de biodiesel das biomassas lipídicas de Microcystis aeruginosa NPCD-1 e Synechococcus sp. PCC7942 obtidas pela catálise heterogênea química atenderam as especificações estabelecidas na ANP como biocombustível. / The main goal of this study was to evaluate the lipid extracted from cyanobacteria as feedstock source for the synthesis of biodiesel using heterogeneous catalysis and ethanol as acyl acceptor. Five cyanobacterial non-microcystin producer strains: Microcystis aeruginosa NPCD-1; Synechococcus sp. PCC7942; Chlorogloea CENA170; Leptolyngbya CENA104 and Trichormus sp. CENA77 were cultivated and evaluated taking into account the biomass productivity, lipid content and fatty acid composition. Results indicated that M. aeruginosa NPCD-1, Trichormus sp. CENA77 and Synechococcus sp. PCC7942 gave the best set of parameters and were selected for further characterization using analytical techniques, including: viscosimetry, thermogravimetry and infrared spectroscopy. Following this, the cultivation conditions were studied and optimized using a factorial design, taking into consideration as independent variables light irradiance (50 to 150 ?mol m-2s-1) and concentration of Na2CO3 (0.5 to 1.5 g/L) as a carbon source. Cell productivity and lipid content were taking as response variables. For all strains, the most important factor was the light irradiance, since it presented a significant effect for all responses. Depend on the cyanobacteria strain, the concentration of Na2CO3 was found to have either positive or negative influence on the response variables. While for the M. aeruginosa NPCD-1 the presence of the Na2CO3 in the culture medium negative affected both cell productivity and lipid level, for the other strains high levels of Na2CO3 increase the lipid levels. After establishing the optimum cultivation conditions the experimental work was directed towards to perform the reaction of interest, using cyanobacterial feedstocks and two heterogeneous catalysts: chemical (niobium oxide impregnated with sodium) and biochemical (Novozym 435®). The dataset obtained demonstrated that the formation of ethyl esters from the feedstocks was feasible for the tested catalysts. Both catalysts were efficient in converting all fatty acids present in the feedstocks into the corresponding ethyl esters; however the chemical catalyst gave higher conversion than the biochemical one. The lower quality of the Trichormus sp. CENA77 feedstock strong affected the performance of the catalysts in a different way. While the chemical catalyst was sensitive to high acidity level verified in this microbial oil, the biocatalyst performance was influenced by the presence of pigments which was adsorbed on the biocatalyst matrix reducing its catalytic activity. Except for this oil, parameters such as cetane number, cold filter plugging point, saponification number and iodine value were estimated by theoretical models to predict the quality of biodiesel according to the specifications established by official standards. The results obtained in this study were promising and demonstrated the potential of using cyanobacteria as a feedstock source in the biodiesel synthesis. The lipid biomass from M. aeruginosa NPCD-1 and Synechococcus sp. PCC7942 originated biodiesel samples with appropriate characteristics to be used as fuel that are in accordance with specifications recommended by ANP.

O presente trabalho teve por objetivo realizar experimentos de incorporação de precursores isotopicamente marcados em produtos naturais isolados do meio de cultura de duas espécies de fungos do gênero Penicillium, de maneira a se verificar a rota de biossíntese dos compostos produzidos pelas linhagens P. citrinum F53 e P. oxalicum F30. Para tanto, os meios de cultura utilizados na fermentação das linhagens foram enriquecidos com os seguintes precursores: [1-13C1]acetato de sódio, [1,2-13C2]acetato de sódio, [2,3-13C2]propionato de sódio, [metil-13C1]metionina, [1-13C1]glicose, [U-13C5]ornitina, [U-13C6]lisina, [U-13C5]prolina, [U-13C6]histidina, [2-indol-13C1]triptofano e [U-13C6]ácido antranílico, separadamente. Ao final do período de fermentação, as culturas foram separadamente submetidas à extração em fase sólida e analisadas por CLAE/UV/EM/IES. Os experimentos de incorporação que apresentaram resultados positivos tiveram seus produtos purificados por CLAE/UV e analisados por RMN de 13C. Os resultados obtidos mostraram que dois dihidropirrois produzidos por P. citrinum F53 são formados por uma rota biossintética mista, oriunda de um resíduo de ornitina, um grupo metila derivado da metionina e uma cadeia policetídica derivada do acetato. Os alcaloides citrinalina B e 17-hidroxicitrinalina B, também produzidos por P. citrinum F53, são ambos derivados de dois resíduos de aminoácidos, ornitina e triptofano (via ácido antranílico), e dois grupos isopreno derivados da glicose (via mevalonato). Os alcaloides oxalina e meleagrina, produzidos por P. oxalicum F30, são formados a partir de uma via biossintética mista derivada de dois resíduos de aminoácidos, histidina e triptofano (via ácido antranílico), e grupos metila derivados da metionina. / The present investigation aimed to carry out feeding experiments for the incorporation of isotopic labeled precursors on natural products isolated from the culture media of two fungal species belonging to the Penicillium genus, in order to verify the biosynthetic pathway of the compounds produced by the P. citrinum F53 and P. oxalicum F30 fungal strains. Culture media used in the fermentation of the fungal strains were enriched with the following isotopic labeled precursors: [1-13C1]sodium acetate, [1,2-13C2]sodium acetate, [2,3-13C2]sodium propionate, [methyl-13C1]methionine, [1-13C1]glucose, [U-13C5]ornithine, [U-13C6]lysine, [U-13C5]proline, [U-13C6]histidine, [2-indol-13C1]tryptophan, and [U-13C6]anthranilic acid, separately. At the end of the fermentation period, culture media were separately subjected to solid phase extraction and analyzed by LC/UV/ESI/MS. The incorporation experiments that showed positive results were purified by HPLC/UV, and the pure compounds labeled in different positions were then analyzed by 13C-NMR. The results demonstrated that two dihydropyrroles produced by P. citrinum F53 were formed via a mixed biosynthetic route, derived from ornithine, a methyl group derived from methionine, and a polyketide chain derived from acetate. The alkaloids citrinalin B and 17-hydroxycitrinalin B, also produced by P. citrinum F53, are both derived from two amino acid residues, ornithine and tryptophan (via anthranilic acid), and two isoprene units derived from glucose via the mevalonate pathway. The alkaloids oxaline and meleagrine, produced by P. oxalicum F30, are formed via a mixed biosynthetic pathway by two amino acid residues, histidine and tryptophan (via anthranilic acid), and methyl groups derived from methionine.

Neste trabalho foram reativadas 51 linhagens fúngicas isoladas a partir da ascídia Didemnum ligulum. Após a reativação, as linhagens foram cultivadas em meio de cultura líquido (250 mL), a partir dos quais foram obtidos os respectivos extratos brutos. Os extratos foram avaliados em bioensaio de atividade citotóxica, em três linhagens de células tumorais. Observou-se que 14 extratos apresentaram atividade citotóxica. Os extratos foram avaliados por HPLC-UV-MS para determinação do perfil químico. Após esta análise, a linhagem DLM2-12, identificada como Penicillium citrinum, foi selecionada para crescimento em meio de cultura líquido em quantidade suficiente para se realizar o isolamento dos metabólitos secundários do extrato de seu meio de cultura. O extrato de 250 mL do meio de cultura de P. citrinum foi submetido a diferentes métodos de separação cromatográfica. Estas separações permitiram o isolamento e identificação da citrinina (47) como sendo majoritária. Para isolamento de outros compostos presentes no extrato, a linhagem foi cultivada em maior escala (8 L) e obtido o extrato de seu meio de cultura. O novo extrato foi submetido a separações cromatográficas em gel de Sephadex LH-20, sílica gel e sílica gel derivatizada com grupo cianopropila, bem como purificações por HPLC. Estas separações permitiram o isolamento e identificação de três quinolonas, as quinolactacinas C (50) e B (53) e a quinolactacina E (51), inédita na literatura, um ácido tetrâmico, o penicilenol A (54) e duas antraquinonas, a citreoroseína (57) e a emodina (61). As antraquinonas citreoroseína (57) e emodina (61) foram submetidas aos bioensaios de atividade antiviral, antimicrobiana, Leishmanicida e citotóxica. A citreoroseína (57) apresentou atividade contra as linhagens virais BVDV, HSV1 e aMPV e apresentou atividade citotóxica ativa frente à linhagem celular HCT-116 sendo inativa frente às linhagens celulares HL-60, SF295, OVCAR-8, K562, HCT-8, MDA-MB435 e MVF-7. A emodina (61) apresentou atividade contra as linhagens virais BVDV, HSV1, aMPV e hepatite C, atividade antimicrobiana, atividade Leishmanicida, atividade citotóxica frente às linhagens celulares HL-60, HCT-116, SF295, OVCAR-8, K562 e HCT-8 sendo inativa frente às linhagens celulares MDA-MB435 e MVF-7. / The present investigation describes the isolation of secondary metabolites from the culture medium of a marine-derived strain of the fungus Penicillium citrinum. Initially, 51 fungal strains isolated from the ascidian Didemnum ligulum and preserved in stereilized sea water were re-activated in Petri dishes. After reactivation, the strains were grown in 250 mL of liquid culture medium. All media were extracted with EtOAc and, after evaporation, aliquots of the extracts were evaluated in a cytotoxicity assay on three tumor cell lines. It was observed that 14 extracts showed cytotoxic activity. These 14 extracts were analyzed by HPLC-UV-MS in order to investigate their corresponding chemical profile. As a result, the DLM2-12 strain, identified as Penicillium citrinum, was selected for semi-preparative growth in liquid culture medium in sufficient quantity to accomplish the isolation of secondary metabolites. A first growth in 250 mL of culture medium yielded an extract which was subjected to various chromatographic separations, to give citrinin (42) as the major compound. An additional growth of P. citrinum DLM2-12 in a larger volume (8 L) yielded an extract which was subjected to chromatographic separations on Sephadex LH-20, cyanopropyl-bonded silica gel, and by reversed-phase HPLC. These separations gave, after the identification of pure compounds: a) three quinolones, quinolactacins C (51) and B (54) and a new quinolactacin (52), unreported in the literature; b) the tetramic acid penicilenol A (55), and; c) two anthraquinones, citreorosein (57) and emodin (61). The anthraquinones 57 and 61 were evaluated in antiviral, antimicrobial, antileishmanial and cytotoxic assays. Citreorosein (57) displayed activity against the viral strains BVDV, HSV1 and aMPV and showed cytotoxicity against the HCT-116 cell line, being inactive against HL-60, SF295, OVCAR-8, K562, HCT-8, MDA-MB435 and MVF-7 cell lines. Emodin (61) displayed activity against the viral strains BVDV, HSV1, AMPV and hepatitis C, as well as antimicrobial, leishmanicidal, as well as cytotoxic activity against HL-60, HCT-116, SF295, OVCAR-8, K562 and HCT-8 cancer cell lines, being inactive against MDA-MB435 and MVF-7 cell lines.