O polissacarídeo capsular (PS) é o principal fator de virulência do S. pneumoniae e é a base para sua classificação em sorotipos. O objetivo deste trabalho foi estudar o metabolismo de S. pneumoniae sorotipo 14 em cultivo contínuo e, para tanto, foi desenvolvido um ELISA de captura para quantificação do PS produzido (PS14) e a melhor cepa produtora foi escolhida. Em cultivos descontínuos em biorreator foram observados rendimentos semelhantes para crescimento e PS14 entre meio complexo e meio quimicamente definido. No entanto, diferenças no requerimento de vitaminas foram verificadas entre cultivos em frasco e biorreator, relacionadas à disponibilidade de O2. Em cultivos contínuos observou-se que: a produção de PS14 foi associada ao crescimento celular, a glicose foi o substrato com maior impacto sobre a produção de PS14 e os fatores de conversão sobre glicose e biomassa foram maiores sob limitação de glicose/colina/glutamina; o que permite concluir que estratégias de produção de PS14 devem focar na alta densidade celular e na condição de limitação de nutrientes. / The capsular polysaccharide (PS) is the most important virulence factor of S. pneumoniae and is also the basis for its classification in serotypes. This study aimed to evaluate the metabolism of S. pneumoniae serotype 14 in continuous cultivation. In order to do this, a Sandwich ELISA was developed to quantify the PS (PS14) produced and the best producer strain was selected. Similar growth and PS14 yields were observed in batch cultures conducted with complex and chemically defined media. Differences in vitamin requirements were verified in flask and batch cultivation, associated to O2 availability. In continuous cultivation, the PS14 production was associated to cell growth, the glucose was the substrate with more impact on PS14 production and in limitation of glucose/choline/glutamine the yield factors per glucose consumed and per biomass produced increased. These results showed that to improve PS14 production is necessary to adopt strategies that focuses in high cell density in addition to conditions of substrate limitation.

O objetivo deste trabalho foi estudar a produção do antitumoral retamicina por células imobilizadas de Streptomyces olindensis ICB20 em biorreatores. A imobilização das células foi conseguida após uma etapa inicial de cultivo em erlenmeyers (reativação e pré-imobilização) e posterior envolvimento em gel, utilizando-se alginato de cálcio 3%; as esferas produzidas tinham diâmetro médio de 3,0 ± 0,2 mm. Foram utilizados neste trabalho os biorreatores tipo cesta (2,4 L de volume útil) e coluna de bolhas (1,6 L de volume útil), efetuando-se cultivos em batelada simples, bateladas repetidas e contínuos, visando-se uma comparação dos diferentes sistemas empregados. Também foram realizados alguns cultivos com células livres, a fim de efetuar uma comparação com os sistemas com células imobilizadas nos diferentes biorreatores. Os ensaios consistiram em empregar diferentes condições de agitação (300 e 500 rpm) e aeração (0,4 e 1 vvm) para o biorreator cesta em sistema com células imobilizadas, assim como diferentes vazões de aeração no biorreator coluna de bolhas (1, 2 e 3 vvm). Os cultivos em bateladas repetidas e contínuos foram operados a partir das melhores condições obtidas nos cultivos descontínuos. Foram aplicadas nos sistemas contínuos com células imobilizadas, as vazões específicas de alimentação de 0,05 e 0,2 h -1 no biorreator cesta e vazões de 0,015 a 0,05 h -1 no biorreator coluna de bolhas. A comparação entre os sistemas com células livres e imobilizadas mostrou que as limitações difusionais afetaram significativamente as cinéticas dos ensaios com células imobilizadas, considerando-se apenas uma batelada. A operação do biorreator cesta em sistema de bateladas repetidas apresentou os maiores valores de produção da retamicina (em torno de 1,5 a 1,7 UA), porém sua operação foi possível por apenas três bateladas. O sistema contínuo operado com vazão específica de alimentação de 0,03 h-1, com células imobilizadas no biorreator coluna de bolhas, mostrou ser o mais adequado dentre todos os ensaios realizados com células imobilizadas, apresentando estabilidade na produção, em torno de 0,8 UA, durante 96 horas de alimentação (cerca de três tempos de residência). / The purpose of this study was to investigate the production of the antitumor antibiotic retamycin by immobilized cells of Streptomyces. olindensis ICB20 in bioreactors. Cells were immobilized by entrapment in Ca-alginate gel (3%) after being grown in Erlenmeyers (reactivation and pre-immobilization cultures). The average diameter of the Ca-alginate beads was 3.0 ± 0.2 mm. Aiming to compare different cell systems, immobilized cell cultures were carried out in a 2.4L working volume basket-type stirred tank reactor (BSTR) and a 1.6 L working volume bubble column reactor (BCR) in batch, repeated-batch and continuous modes. Free cell suspension cultures were also performed and the results obtained compared to those in immobilized cell systems. Different agitation rates (300 and 500 rpm) and air flow rates (0.4 and 1.0 v.v.m.) were employed in the BSTR immobilized cell experiments.The BCR cultures were conducted at 1.0, 2.0 and 3.0 v.v.m. The optimal operating conditions for the batch mode were used in the repeated-batch and continuous cultures. Immobilized cells were grown in continuous mode at feed dilution rates of 0.05 and 0.2 h-1 in the BSTR and at 0.015 and 0.05 h-1 in the BCR. The comparative evaluation of the batch cultures with free and immobilized cells showed that diffusion limitations had affected the kinetics of cell growth and retamycin production in the immobilized cell systems. The highest average values of retamycin content (from 1.5 to 1.7 AU) were achieved in repeated batch cultures conducted in the basket-type reactor (BSTR) in spite of a limited number of batches (3 batches). Of all the systems, the continuous cell immobilized culture carried out in the BCR at a dilution rate of 0.03 h-1 proved to be the most adequate for retamycin production as retamycin levels remained stable (around 0.8 AU) over 96 hours (about 3 residence times).

O objetivo deste trabalho foi estudar a produção do antitumoral retamicina por células imobilizadas de Streptomyces olindensis ICB20 em biorreatores. A imobilização das células foi conseguida após uma etapa inicial de cultivo em erlenmeyers (reativação e pré-imobilização) e posterior envolvimento em gel, utilizando-se alginato de cálcio 3%; as esferas produzidas tinham diâmetro médio de 3,0 ± 0,2 mm. Foram utilizados neste trabalho os biorreatores tipo cesta (2,4 L de volume útil) e coluna de bolhas (1,6 L de volume útil), efetuando-se cultivos em batelada simples, bateladas repetidas e contínuos, visando-se uma comparação dos diferentes sistemas empregados. Também foram realizados alguns cultivos com células livres, a fim de efetuar uma comparação com os sistemas com células imobilizadas nos diferentes biorreatores. Os ensaios consistiram em empregar diferentes condições de agitação (300 e 500 rpm) e aeração (0,4 e 1 vvm) para o biorreator cesta em sistema com células imobilizadas, assim como diferentes vazões de aeração no biorreator coluna de bolhas (1, 2 e 3 vvm). Os cultivos em bateladas repetidas e contínuos foram operados a partir das melhores condições obtidas nos cultivos descontínuos. Foram aplicadas nos sistemas contínuos com células imobilizadas, as vazões específicas de alimentação de 0,05 e 0,2 h -1 no biorreator cesta e vazões de 0,015 a 0,05 h -1 no biorreator coluna de bolhas. A comparação entre os sistemas com células livres e imobilizadas mostrou que as limitações difusionais afetaram significativamente as cinéticas dos ensaios com células imobilizadas, considerando-se apenas uma batelada. A operação do biorreator cesta em sistema de bateladas repetidas apresentou os maiores valores de produção da retamicina (em torno de 1,5 a 1,7 UA), porém sua operação foi possível por apenas três bateladas. O sistema contínuo operado com vazão específica de alimentação de 0,03 h-1, com células imobilizadas no biorreator coluna de bolhas, mostrou ser o mais adequado dentre todos os ensaios realizados com células imobilizadas, apresentando estabilidade na produção, em torno de 0,8 UA, durante 96 horas de alimentação (cerca de três tempos de residência). / The purpose of this study was to investigate the production of the antitumor antibiotic retamycin by immobilized cells of Streptomyces. olindensis ICB20 in bioreactors. Cells were immobilized by entrapment in Ca-alginate gel (3%) after being grown in Erlenmeyers (reactivation and pre-immobilization cultures). The average diameter of the Ca-alginate beads was 3.0 ± 0.2 mm. Aiming to compare different cell systems, immobilized cell cultures were carried out in a 2.4L working volume basket-type stirred tank reactor (BSTR) and a 1.6 L working volume bubble column reactor (BCR) in batch, repeated-batch and continuous modes. Free cell suspension cultures were also performed and the results obtained compared to those in immobilized cell systems. Different agitation rates (300 and 500 rpm) and air flow rates (0.4 and 1.0 v.v.m.) were employed in the BSTR immobilized cell experiments.The BCR cultures were conducted at 1.0, 2.0 and 3.0 v.v.m. The optimal operating conditions for the batch mode were used in the repeated-batch and continuous cultures. Immobilized cells were grown in continuous mode at feed dilution rates of 0.05 and 0.2 h-1 in the BSTR and at 0.015 and 0.05 h-1 in the BCR. The comparative evaluation of the batch cultures with free and immobilized cells showed that diffusion limitations had affected the kinetics of cell growth and retamycin production in the immobilized cell systems. The highest average values of retamycin content (from 1.5 to 1.7 AU) were achieved in repeated batch cultures conducted in the basket-type reactor (BSTR) in spite of a limited number of batches (3 batches). Of all the systems, the continuous cell immobilized culture carried out in the BCR at a dilution rate of 0.03 h-1 proved to be the most adequate for retamycin production as retamycin levels remained stable (around 0.8 AU) over 96 hours (about 3 residence times).

O polissacarídeo capsular (PS) é o principal fator de virulência do S. pneumoniae e é a base para sua classificação em sorotipos. O objetivo deste trabalho foi estudar o metabolismo de S. pneumoniae sorotipo 14 em cultivo contínuo e, para tanto, foi desenvolvido um ELISA de captura para quantificação do PS produzido (PS14) e a melhor cepa produtora foi escolhida. Em cultivos descontínuos em biorreator foram observados rendimentos semelhantes para crescimento e PS14 entre meio complexo e meio quimicamente definido. No entanto, diferenças no requerimento de vitaminas foram verificadas entre cultivos em frasco e biorreator, relacionadas à disponibilidade de O2. Em cultivos contínuos observou-se que: a produção de PS14 foi associada ao crescimento celular, a glicose foi o substrato com maior impacto sobre a produção de PS14 e os fatores de conversão sobre glicose e biomassa foram maiores sob limitação de glicose/colina/glutamina; o que permite concluir que estratégias de produção de PS14 devem focar na alta densidade celular e na condição de limitação de nutrientes. / The capsular polysaccharide (PS) is the most important virulence factor of S. pneumoniae and is also the basis for its classification in serotypes. This study aimed to evaluate the metabolism of S. pneumoniae serotype 14 in continuous cultivation. In order to do this, a Sandwich ELISA was developed to quantify the PS (PS14) produced and the best producer strain was selected. Similar growth and PS14 yields were observed in batch cultures conducted with complex and chemically defined media. Differences in vitamin requirements were verified in flask and batch cultivation, associated to O2 availability. In continuous cultivation, the PS14 production was associated to cell growth, the glucose was the substrate with more impact on PS14 production and in limitation of glucose/choline/glutamine the yield factors per glucose consumed and per biomass produced increased. These results showed that to improve PS14 production is necessary to adopt strategies that focuses in high cell density in addition to conditions of substrate limitation.

Os produtos de cuidado pessoal (PCP) são substâncias utilizadas para fins de saúde, beleza e higiene, enquadrando-se como contaminantes de caráter emergente. Dentre os PCP estão os parabenos (alquil-p-hidroxibenzoatos), considerados desreguladores endócrinos, encontrados em águas fluviais e efluentes de estações de tratamento em concentrações na faixa de ng L-1 a ?g L-1. A presença destes compostos nessas matrizes reforça a importância de processos alternativos de tratamento de efluentes, como o processo de biorreator com membranas (MBR) e o processo oxidativo avançado (POA) baseado em persulfato (PS) ativado. Aliando um reator biológico e membranas de separação, o MBR destaca-se como alternativa para obtenção de efluentes de boa qualidade, com remoção de contaminantes por sorção, biodegradação e/ou retenção física. Em contrapartida, o POA com persulfato ativado utiliza radicais sulfato como espécie oxidante para degradação de poluentes. Este trabalho objetivou avaliar a remoção de metilparabeno (MeP) e propilparabeno (PrP) pelo processo MBR, bem como estudar a degradação de tais compostos por persulfato ativado com radiação UVA (UVA/PS) ou ferro de valência zero (Fe0/PS). Objetivou-se, outrossim, avaliar a remoção dos parabenos do permeado do MBR por esses POA. Os resultados mostraram que o processo MBR apresentou eficiência média de 95,9% na remoção de MeP e PrP ([parabenos]0 = 0,5 mg L-1) e eficiência média de 85% na remoção de PrP ([PrP]0 = 10 mg L-1). A degradação de MeP e PrP em mistura (50-500 ?g L-1, cada) por UVA/PS exibiu interferência de um parabeno sobre o outro. Assim, optou-se por investigar a degradação apenas de PrP (1 mg L-1) via UVA/PS e Fe0/PS. Para UVA/PS (120 min), quanto maior a irradiância e a concentração inicial de PS, menor o tempo de meia-vida, sendo possível atingir t1/2 mínimo de 37,9 min, com remoção máxima de 77,3%. Para Fe0/PS (15 min), obteve-se um mínimo de t1/2 igual a 0,65 min, para [PS]0 = 5,38 mmol L-1 e [Fe0]0 = 51,6 mg L-1, com porcentagens de degradação superiores a 97% para todos os ensaios realizados. Nesses casos, a identificação de intermediários de degradação do PrP para os processos UVA/PS e Fe0/PS permitiu comprovar a formação de benzoato de propila, benzoato de metila, ácido 4-hidroxibenzoico e MeP. Finalmente, no tratamento do permeado do MBR, obtiveram-se remoções de PrP de 24,5% para UVA/PS (120 min) e de 61,2% para Fe0/PS (90 min), o que se deve ao efeito da matriz complexa. / Personal care products (PCP) are substances used for health, beauty and hygiene purposes, and are classified as emerging contaminants. Parabens (alkyl-p-hydroxybenzoates), included among the PCPs, are considered endocrine disrupters and found in river waters and effluents from wastewater treatment plants, at concentrations ranging from ng L-1 to ?g L-1. The presence of these compounds in environmental matrices reinforces the importance of alternative effluent treatments, such as membrane bioreactors (MBR) and advanced oxidation processes (AOP) based on activated persulfate (PS). The MBR combines a biological reactor and membrane separation membranes, standing out as an alternative to obtain good quality effluents, with contaminants removed by sorption, biodegradation and/or physical retention. In contrast, the AOP based on activated persulfate uses sulfate radicals as oxidizing species for the degradation of pollutants. This work aimed to evaluate the removal of methylparaben (MeP) and propylparaben (PrP) by the MBR process, as well as to investigate the degradation of these compounds by using persulfate activated with UVA radiation (UVA/PS) or zero valence iron (Fe0/PS). The results showed that the MBR process achieved 95.9% MeP and PrP removals ([parabens]0 = 0.5 mg L-1), and 85% PrP removal ([PrP]0 = 10 mg L-1). However, the degradation of MeP and PrP in the mixture (50-500 ?g L-1, each) by the UVA/PS process exhibited the interference of one paraben over the other. It was therefore decided to investigate the degradation of only PrP (1 mg L-1) via UVA/PS and Fe0/PS. For the UVA/PS process (120 min), the higher the irradiance and the initial PS concentration, the shorter the PrP half-life time, with a minimum t1/2 of 37.9 min and maximum removal of 77.3%. For Fe0/PS (15 min), a minimum t1/2 equal to 0.65 min was achieved for [PS]0 = 5.38 mmol L-1 and [Fe0]0 = 51.6 mg L-1, with percent removals higher than 97% for all the experiments performed. In these cases, the identification of PrP degradation intermediates for the UVA/PS and Fe0/PS processes allowed to prove the formation of propyl benzoate, methyl benzoate, 4-hydroxybenzoic acid, and MeP. Finally, regarding the post-treatment of the MBR permeate, lower PrP removals of 24.5% for the UVA/PS process (120 min), and 61.2% for Fe0/PS (90 min) were obtained, which are due to the effect of the complex aqueous matrix.

O interesse em estudar o cultivo das células de inseto está relacionado entre outros usos a sua utilização na produção de biopesticidas. Há muitos anos os pesticidas químicos vêm contribuindo no controle de pragas na agricultura. Entretanto, o uso desses compostos prolongadamente tem resultado na seleção de insetos resistentes e em poluição ambiental. Diante disso, torna-se necessário o desenvolvimento e aprimoramento dos bioinseticidas. No Brasil, o baculovírus Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) foi o principal agente de controle biológico da praga da soja Anticarsia gemmatalis. Assim, estudos que viabilizem a produção desses vírus in vitro possibilitariam uma produção mais controlada e de melhor qualidade desses biopesticidas. Neste trabalho, investigou-se a suscetibilidade à infecção por AgMNPV de diferentes linhagens celulares de Sf21 e o crescimento dessas células em diferentes sistemas: cultivos em schotts, em spinner e em biorreator, variando-se a idade do inóculo (IA) e a concentração celular inicial (X0). Constatou-se variação no perfil de infecção das linhagens, sendo as linhagens mais adequadas para a produção de bioinseticida as linhagens de Sf21 denominadas EMBRAPA, UFRN e GibcoG, uma vez que estas apresentaram mais do que 40 % das células com poliedros em cultivos em suspensão, enquanto a linhagem denominada GibcoSF teve menos de 2 % das células infectadas com poliedros. Ao se estudar o efeito do número de subcultivos na morfologia e crescimento celular, foi averiguado um aumento no diâmetro de 10 % e no volume de 26 % das células UFRN em relação às células GibcoSF. Além disso, o crescimento das células UFRN foi 49% menor do que das células GibcoSF. Quando realizado o Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) para se analisar o efeito da IA e a X0 na taxa de crescimento específica máxima (?max) e na concentração celular máxima (Xvmax) em cultivos em schott com células UFRN, obteve-se um modelo empírico. Quando analisadas as variáveis IA e X0 separadamente, não foram encontradas diferenças significativas para as respostas Xvmax e ?max em relação a X0. Para a IA, entretanto, obteve-se os resultados mais satisfatórios para os inóculos com IA de 72 e 96 horas: Xvmax de 5,97.106 cel/mL e 5,99.106 cel/mL, e ?max de 0,70 dia-1 e 0,63 dia-1, respectivamente. Nos cultivos em spinner com células UFRN, foi observada a formação de grumos, o que levou a Xvmax de 2,00.106 cel/mL. No cultivo em biorreator com células UFRN, foi obtido um Xvmax de 6,21.106 cel/mL, ?max de 0,70 dia-1, Qo2 na fase exponencial de 67,3 ± 3,6 .10-18 molO2/cel/s, rendimento de glicose em célula igual a 1,0.109 cel/g de glicose e um rendimento de glutamina em células de 3,0.109 cel/mL. Comprovou-se, portanto, a existência de alterações na infecção entre diferentes linhagens de Sf21; a importância do estado fisiológico da célula nos subcultivos, a ocorrência de mudanças no crescimento celular de acordo com os sistemas de cultivo e o efeito do número de subcultivos na morfologia e crescimento de células Sf21. / Investigate the cultivation of insect cells is related to its use in the production of biopesticides among others. For many years, chemical pesticides have contributed in pest control in agriculture. However, the use of these compounds for prolonged periods has resulted in the selection of resistant insects and environmental pollution. Therefore, it is necessary the development and improvement of biopesticides. In Brazil, the baculovirus Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) is the main biological control agent of the plague of soy Anticarsia gemmatalis. Thus, studies that enhance the production of these viruses in vitro would allow a more controlled production and better quality of biopesticides. In the present research, it was investigated the susceptibility of different Sf21 cell lines to infection by AgMNPV and the growth of these cells in different systems: cultivations in schotts, in spinner flasks and in bioreactor, varying the inoculum age (IA) and initial cell concentration (X0). Variation was observed in the lineage\'s infection profile. The most appropriate lineage for the production of biopesticida where the ones denominated EMBRAPA, UFRN and GibcoG, since these showed more than 40% of the infected cells with polyhedra, while the one denominated GibcoSF had less than 2% of the infected cells with polyhedra. When studying the effect of the number of subcultures in morphology and in cell growth, an increase of 10% of the diameter and 26% in the volume of the UFRN cells was observed compared to the GibcoSF cells. Moreover, the cell growth of UFRN was 49% lower than the GibcoSF\'s. When performed the Rotational Central Composite Design (RCCD) to analyze the effect of IA and X0, the maximum specific growth rate (?max) and the maximum cell concentration (Xvmax) in cultures in schott with UFRN cells, it was obtained an empirical model. When the IA and X0 were separately analysed, it was not found significant differences for Xvmax and ?max in relation to X0. For IA, however, it was achieved the most satisfactory results for inocula with IA of 72 and 96 hours: Xvmax equals to 5.97x106 cells/mL and to 5.99x106 cells/ml, and ?max of 0.70 day-1 and 0.63 day-1, respectively. Cultures in spinner with UFRN cells clumped what led to Xvmax of 2.00x106 cells/mL. In cultivation in bioreactor with UFRN cells, was reached Xvmax of 6.21x106 cells/mL, ?max of 0.70 day-1, Qo2 in the exponential phase of 67.3 ± 3.6x10-18 molO2/cell/s, glucose to the cell yield equal to 1.0x109 cell/g of glucose and glutamine to cell yield of 3.0x109 cell/g of glutamine. It was shown, therefore, the existence of the infection alterations among different lineages of Sf21, the importance of the physiological state of the cell for the subcultivation, the occurrence of changes in cell growth according to the cultivation systems and the effect of the number of subcultivation in morphology and in growth of Sf21 cells.

O interesse em estudar o cultivo das células de inseto está relacionado entre outros usos a sua utilização na produção de biopesticidas. Há muitos anos os pesticidas químicos vêm contribuindo no controle de pragas na agricultura. Entretanto, o uso desses compostos prolongadamente tem resultado na seleção de insetos resistentes e em poluição ambiental. Diante disso, torna-se necessário o desenvolvimento e aprimoramento dos bioinseticidas. No Brasil, o baculovírus Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) foi o principal agente de controle biológico da praga da soja Anticarsia gemmatalis. Assim, estudos que viabilizem a produção desses vírus in vitro possibilitariam uma produção mais controlada e de melhor qualidade desses biopesticidas. Neste trabalho, investigou-se a suscetibilidade à infecção por AgMNPV de diferentes linhagens celulares de Sf21 e o crescimento dessas células em diferentes sistemas: cultivos em schotts, em spinner e em biorreator, variando-se a idade do inóculo (IA) e a concentração celular inicial (X0). Constatou-se variação no perfil de infecção das linhagens, sendo as linhagens mais adequadas para a produção de bioinseticida as linhagens de Sf21 denominadas EMBRAPA, UFRN e GibcoG, uma vez que estas apresentaram mais do que 40 % das células com poliedros em cultivos em suspensão, enquanto a linhagem denominada GibcoSF teve menos de 2 % das células infectadas com poliedros. Ao se estudar o efeito do número de subcultivos na morfologia e crescimento celular, foi averiguado um aumento no diâmetro de 10 % e no volume de 26 % das células UFRN em relação às células GibcoSF. Além disso, o crescimento das células UFRN foi 49% menor do que das células GibcoSF. Quando realizado o Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) para se analisar o efeito da IA e a X0 na taxa de crescimento específica máxima (?max) e na concentração celular máxima (Xvmax) em cultivos em schott com células UFRN, obteve-se um modelo empírico. Quando analisadas as variáveis IA e X0 separadamente, não foram encontradas diferenças significativas para as respostas Xvmax e ?max em relação a X0. Para a IA, entretanto, obteve-se os resultados mais satisfatórios para os inóculos com IA de 72 e 96 horas: Xvmax de 5,97.106 cel/mL e 5,99.106 cel/mL, e ?max de 0,70 dia-1 e 0,63 dia-1, respectivamente. Nos cultivos em spinner com células UFRN, foi observada a formação de grumos, o que levou a Xvmax de 2,00.106 cel/mL. No cultivo em biorreator com células UFRN, foi obtido um Xvmax de 6,21.106 cel/mL, ?max de 0,70 dia-1, Qo2 na fase exponencial de 67,3 ± 3,6 .10-18 molO2/cel/s, rendimento de glicose em célula igual a 1,0.109 cel/g de glicose e um rendimento de glutamina em células de 3,0.109 cel/mL. Comprovou-se, portanto, a existência de alterações na infecção entre diferentes linhagens de Sf21; a importância do estado fisiológico da célula nos subcultivos, a ocorrência de mudanças no crescimento celular de acordo com os sistemas de cultivo e o efeito do número de subcultivos na morfologia e crescimento de células Sf21. / Investigate the cultivation of insect cells is related to its use in the production of biopesticides among others. For many years, chemical pesticides have contributed in pest control in agriculture. However, the use of these compounds for prolonged periods has resulted in the selection of resistant insects and environmental pollution. Therefore, it is necessary the development and improvement of biopesticides. In Brazil, the baculovirus Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) is the main biological control agent of the plague of soy Anticarsia gemmatalis. Thus, studies that enhance the production of these viruses in vitro would allow a more controlled production and better quality of biopesticides. In the present research, it was investigated the susceptibility of different Sf21 cell lines to infection by AgMNPV and the growth of these cells in different systems: cultivations in schotts, in spinner flasks and in bioreactor, varying the inoculum age (IA) and initial cell concentration (X0). Variation was observed in the lineage\'s infection profile. The most appropriate lineage for the production of biopesticida where the ones denominated EMBRAPA, UFRN and GibcoG, since these showed more than 40% of the infected cells with polyhedra, while the one denominated GibcoSF had less than 2% of the infected cells with polyhedra. When studying the effect of the number of subcultures in morphology and in cell growth, an increase of 10% of the diameter and 26% in the volume of the UFRN cells was observed compared to the GibcoSF cells. Moreover, the cell growth of UFRN was 49% lower than the GibcoSF\'s. When performed the Rotational Central Composite Design (RCCD) to analyze the effect of IA and X0, the maximum specific growth rate (?max) and the maximum cell concentration (Xvmax) in cultures in schott with UFRN cells, it was obtained an empirical model. When the IA and X0 were separately analysed, it was not found significant differences for Xvmax and ?max in relation to X0. For IA, however, it was achieved the most satisfactory results for inocula with IA of 72 and 96 hours: Xvmax equals to 5.97x106 cells/mL and to 5.99x106 cells/ml, and ?max of 0.70 day-1 and 0.63 day-1, respectively. Cultures in spinner with UFRN cells clumped what led to Xvmax of 2.00x106 cells/mL. In cultivation in bioreactor with UFRN cells, was reached Xvmax of 6.21x106 cells/mL, ?max of 0.70 day-1, Qo2 in the exponential phase of 67.3 ± 3.6x10-18 molO2/cell/s, glucose to the cell yield equal to 1.0x109 cell/g of glucose and glutamine to cell yield of 3.0x109 cell/g of glutamine. It was shown, therefore, the existence of the infection alterations among different lineages of Sf21, the importance of the physiological state of the cell for the subcultivation, the occurrence of changes in cell growth according to the cultivation systems and the effect of the number of subcultivation in morphology and in growth of Sf21 cells.

A conversão enzimática da sacarose pela ação sucessiva da invertase e da glicose oxidase (GOD), permite obter produtos de maior valor agregado, a saber, frutose e o ácido glicônico, dois produtos de amplo uso na indústria farmacêutica, alimentícia e química. Foi estudada a aplicação da invertase imobilizada em resinas aniônicas do tipo Dowex® (um copolímero de poliestireno-divinilbenzeno) sobre a hidrólise da sacarose bem como a oxidação da glicose pela glicose oxidase solúvel ou imobilizada no mesmo suporte em separado (sistema bifásico), utilizando-se um reator de membrana acoplado à membrana de ultrafiltração (100kDa) ou de microfiltração (5µm). Posteriormente, avaliou-se o desempenho de ambas as formas de enzimas, solúveis ou imobilizadas num sistema monofásico empregando o mesmo reator. A bioconversão executada em sistema bifásico permitiu a obtenção de xarope de frutose da ordem de 70% através da separação de glicose e frutose utilizando-se a resina catiônica 50W:8-100. O rendimento de 96,6% e 67,4% para as formas solúveis e imobilizadas respectivamente foram obtidas em sistema monofásico. O não desprendimento das enzimas dos suportes viabilizou o uso da membrana de microfiltração, trazendo vantagens à operação de biorreator com membrana. / The enzymatic conversion of sucrose through a successive action of invertase and glucose oxidase (GOO) allows the obtainment of products with higher commercial value, fructose and gluconic acid, which are widely used in pharmaceutical, food and chemical industries. Invertase and GOO immobilized on Dowex® anionic resin (a polystyrene divinylbenzene copolymer) as well as soluble GOD were used in a membrane bioreactor (MS) for sucrose hydrolysis and glucose oxidation. The MB was coupled with a UF-membrane (100kDa) or a MF-membrane (5µm). The bioconversion was conducted in two steps (biphasic system) as well as in one step (monophasic system). The bioconversion operated in a biphasic system permitted obtaining a fructose syrup with a concentration of about 70% through a separation of glucose and fructose using a cationic resin, 50W:8-100. As for the monophasic system, the yield of 96.6% and 67.4% for soluble and immobilized forms were attained respectively. No leakage of the enzymes from the support allowed the use of a microfiltration membrane, adding advantages to the membrane bioreactor operation.

Frutose e Ácido Glicônico são produtos importados empregados em diferentes setores nas áreas química, farmacêutica e alimentícia, representando um mercado de dois milhões de dólares (US$ 2,0 milhões) por ano. Por sua vez, a sacarose pode ser empregada como matéria-prima para a obtenção destes produtos através de conversão enzimátiva empregando invertase e glicose-oxidase. O uso de biorreatores com membrana (MBR) mostra-se interessante em processos enzimáticos, pois, ao serem empregados em processos contínuos permitem, simultaneamente, produção e separação dos produtos, reduzindo a formação de subprodutos e, eventual, inibição da enzima por excesso de substrato ou produtos. A sacarose é convertida em xarope de açúcar invertido (solução equimolar de frutose e glicose) pela invertase (Bioinvert®, enzima comercial), seguido pela oxidação da glicose em ácido glicônico pela ação da glicose oxidase (GO). O processo de conversão multi-enzimático da sacarose foi obtido através da alimentação de sacarose (50 mM) em reator com membrana (MBR) contendo invertase (24 U/mL), glicose-oxidase (0,5 U/mL) e catalase (470 U/mL) e operando com vazão específica de 6,0 h-1, 35ºC e pH 5,5. As condições operacionais otimizadas possibilitaram a conversão completa da sacarose (X = 100 %) e da glicose resultante (Y = 100%) com velocidades específicas de reação de 4,2 mmol/U.h, 0,60 mmol/U.h e 0,00062 mmol/U.h, respectivamente, para a invertase, glicose oxidase e catalase. A respeito da oxidação da glicose, a adição de catalase no meio reacional se fez necessária para minimizar os efeitos inibitórios sobre a GO através do peróxido de hidrogênio formado. / The fructose and gluconic acid are products of great application in chemical, pharmaceutical and food industry. The actual Brazilian market for these compounds is about US$ 2 millions, here as the sucrose, the raw-material used for their production, represents about 2.4% of the Brazil\'s GNP. This conversion increases the value added to the sugarcane, usually marketed as a commodity, because the fructose and gluconic acid are more valuable products than sucrose. The use of membrane bioreactor (MBR), which operates under mild conditions regarding internal pressure, temperature and pH, has been growing along the years for enzyme catalyzed processes. Moreover, in the MBR the reaction and separation of the products occur simultaneously, avoiding the formation of by-products and the eventual inhibition of the enzyme caused by excess of substrate or products. The sucrose is converted to the inverted syrup (an equimolar solution of fructose and glucose) by invertase (in this work was employed Bioinvert®, a commercial invertase) followed by the oxidation of glucose in gluconic acid by the glucose oxidase (GO). The multi-enzymatic conversion of sucrose was attained when carried out under initial substrate of 50mM and invertase, glucose oxidase and catalase concentrations, respectively, of 24.0 U/mL, 0.5 U/mL and 470 U/mL in a membrane reactor utilizing a dilution rate of 6.0 h-1, 35ºC and pH 5.5. The optimized operational conditions led to a conversion yield of 100% for sucrose hydrolysis and glucose oxidation steps resulting in enzyme productivity of 4.2 mmol/U.h, 0.60 mmol/U.h and 0.00062 mmol/U.h, respectively, to invertase, glucose oxidase and catalase. In regard to the glucose oxidation, the addition of catalase in the reaction medium was necessary, in order to minimize the inhibition of the GO by the hydrogen peroxide formed.

Reatores enzimáticos com membrana (REM) combinam muitas das características desejáveis em um bioprocesso, tais como: reator de elevada produtividade, reprodutibilidade no tempo, fácil controle e automação, operação em regime contínuo, eficiente separação de biocatalisador, substratos e produtos, com a viabilidade do uso de enzimas sem necessidade de imobilização. Este estudo faz parte do desenvolvimento e otimização de um bioprocesso que utiliza um reator enzimático com membrana com a enzima invertase, que catalisa a hidrólise da sacarose produzindo uma mistura equimolar de glicose e frutose. Estudou-se a influência de algumas variáveis operacionais e de reação no comportamento do REM. Este reator consiste de um tanque agitado de 50 mL onde células de Saccharomyces cerevisiae, contendo a invertase, ficam retidas por meio de uma membrana (Øporo 0,45µm), disposta na parte inferior do sistema. A configuração deste é semelhante a um reator contínuo tipo tanque agitado (CSTR). Inicialmente, avaliou-se a influência das variáveis: concentração de sacarose e concentração de enzima, por meio de experimentos seriais, que possibilitaram fixar estas variáveis em níveis adequados, de 500 mM e 1 mg/mL, respectivamente, para a continuidade dos ensaios por meio de planejamentos experimentais fatoriais. Foi utilizado um planejamento experimental (23 + estrela) e a análise de superfície de resposta para avaliar a influência das variáveis: vazão de alimentação do substrato, temperatura e pH. Para a análise estatística dos resultados, utilizaram-se como respostas o grau de conversão da sacarose e a produtividade em frutose, determinadas em amostragens feitas durante o tempo de operação do reator, em média de 8 a 9 horas por condição avaliada. Dos resultados obtidos, mostraram-se significativos, com 95% de confiança, os efeitos lineares e quadráticos da vazão e temperatura. As condições ótimas encontradas foram: vazão de alimentação entre 0,4 e 1,0 mL/min e temperatura 51°C. O grau de conversão obtido foi de aproximadamente 95%, com as seguintes condições experimentais: concentração da suspensão de células de 1mg/mL, temperatura de 51°C, pH 5,5; concentrações de sacarose de 500 mM e vazão de alimentação de 1,0 mL/min. Para esta condição obteve-se uma produtividade da ordem de 0,6 mmol frutose/h.mg invertase. Os desvios entre os valores previstos pelo modelo estatístico e pelo modelo experimental foram da ordem de 3%. Em função dos resultados obtidos neste trabalho concluiu-se que esta concepção de reator é eficiente para a bioconversão da sacarose e, portanto, o processo contínuo com reator com membrana é promissor para o desenvolvimento de processos enzimáticos desta natureza. / Enzymatic membrane reactors combine several desirable characteristics in a bioprocess, such as high productivity, reproducibility, easy control and automation, continuous operation, efficient separation of biocatalyst, substrate and products, and the use of enzymes without immobilization. This work is part of the development and optimization of a bioprocess using an enzymatic reactor which utilizes a membrane reactor for the enzymatic hydrolysis of sucrose in a solution of fructose and glucose, containing the enzyme invertase. The influence of some operational and reaction variables on the performance of the membrane reactor was studied. The bioreactor consisted of a 50 mL-stirred tank where intact cells of Saccharomyces cerevisiae, containing invertase in the cell wall, are retained inside the reactor by a microfiltration membrane (Øpore 0.45µm). The flat sheet membrane is fixed at the bottom of the device. The reactor configuration is similar to a continuous stirred tank reactor (CSTR). Initially, the influence of sucrose and enzyme concentration was evaluated through a series of experiments in order to determine the suitable levels of these variables. Sucrose was set to 500 mM and enzyme set to 1 mg/mL. This allowed the work to continue by means of experimental factorial designs. It was utilized a 23 full experimental design followed by a 2nd order statistical design and, the surface response methodology in order to evaluate the influence of volume feeding rate of the substrate, temperature and pH on fructose productivity and sucrose conversion. The values were obtained during the reactor operation. The average operation time was trom 8 to 9 hours for all evaluated conditions. From the statistical analysis, it was concluded that the linear and quadratic effects of temperature and flow rate on the results were the most significant with 95% of confidence. The optimum conditions found for this bioprocess were volume feeding rate between 0.4 and 1.0 mL/min and temperature of 51°C. The degree of conversion of sucrose obtained experimentally was 95%, in the following experimental conditions: cell concentration of 1mg/mL, temperature of 51°C, pH 5.5; sucrose concentration of 500 mM and feeding rate of 1.0 mL/min. For this operational condition it was obtained a productivity of about 0.6 mmol fructose/h.mg invertase. The deviation between the predicted values by the statistical model and the experimental data was 3%. Based on the results obtained in this work, it can be concluded that this conception of bioreactor is efficient for the bioconversion of sucrose and, a continuous membrane reactor process is very promising for the development of this kind of enzymatic process.