Orientador: João Frederico da C. A. Meyer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-13T10:29:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_LucianaCarrara_M.pdf: 4346828 bytes, checksum: 033ab3f8708d62fd87d7a14fc7b8bb11 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho se constitui numa ferramenta que possibilita melhor avaliar, através de simulações computacionais, como a poluição pode afetar (ou vir a afetar) populações de macroalgas que interagem, também, entre si num importante ecossistema marinho localizado próximo à região metropolitana do Rio de Janeiro, a baía de Sepetiba. Com base no relato de estudos de campo nesta baía, foram reunidas informações sobre as características das principais macroalgas desta região, bem como sobre a poluição e suas influências sobre a flora marinha local. Neste cenário, foi justificadamente construído um modelo evolutivo formado por equações diferenciais parciais que descrevem a interação entre duas espécies de macroalgas sob a influência de um poluente de superfície, que pode ser tóxico ou servir de alimento às plantas marinhas, variando de uma espécie a outra. Inevitavelmente, participam desta interação as células de reprodução de cada espécie de macroalga e, por isso, estão incluídas no modelo. Estão apresentadas as formulações clássica e variacional de um modelo mais simples, com as posteriores discretizações espaciais, em que foi utilizado o método de Elementos Finitos (aqui com elementos triangulares de primeira ordem), e discretização temporal, com o uso do método de Crank-Nicolson, de segunda ordem de aproximação. As discretizações, no modelo mais complexo, seguem passos totalmente análogos aos do modelo mais simples. É também apresentado um capítulo sobre o cálculo das submatrizes de rigidez, necessário para a implementação. Finalmente são mostrados alguns experimentos computacionais que permitem simular situações hipotéticas de risco, com o objetivo de se obter cenários de impactos causados pela poluição sobre a flora marinha local e, com isso, alertar para os problemas gerados pela intervenção antrópica na região e motivar um planejamento de estratégias e políticas de prevenção e de contingência. / Abstract: This work describes a tool created to enable better evaluations - by the adequate use of computational simulations - of how environmental impact can affect (or come to affect) different populations of macroalgae which interact among themselves in an important marine ecosystem located south of Rio de Janeiro state, that of Sepetiba bay. Based upon previous records of local studies in this area, data was collected highlighting characteristics of these species of macroalgae, as well as that of the effect of pollution upon local marine flora. In this general setting, a model was developed based on a non-linear system of partial differential equations that describes the interaction among two distinct species of algae under the impact of a polluting material, an impact that can either be toxic or a nourishment for one or both of these algae. Population dynamics and movements are included in the model, as well as reproduction cells of these species. Classic and variational formulations are presented, with Ritz-Galerkin discretization for space variables, as well as a Crank-Nicolson method for approximations in time, both methods of second-order. Simpler variations of the model (and of the discretized approximation) are presented in order to gain an insight as regards the algorithmic processes. In the more complex situation, a separate chapter describes the numerical and computational tools necessary in the deffnition of the final schemes. Computationally defined dynamical scenarios are presented, illustrating how risk assessments can be undertaken, simulating the mentioned effects of the presence of polluting materials in the region, creating an important tool for possible effects of the anthropic activities in the region, permitting the planning processes for the establishment of strategies and policies for environmental protection and damage repair. / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:01:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlexandraRSF.pdf: 554056 bytes, checksum: fdede8a12e56bfeb141534a40ac27701 (MD5) Previous issue date: 2007-12-03 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The integrated culture of seaweed and aquatic animals is an ancient practice in Asian countries. The expansion of this practice to western countries is consequence of the recognition of this system as a sustainable alternative that allows economical diversification and mitigation of environmental impacts generated by effluents of aquaculture. This study evaluated the growth of the seaweed Gracilaria caudata and of the shrimp Litopenaeus vannamei in monoculture (shrimps) and integrated culture (shrimps and algae) systems, and accessed the effect of the seaweed in the water quality. There were two treatments in the experiment: monoculture (shrimps) and integrated culture (shrimps/ algae). The organisms were cultured in 6 aquaria (10L) filled with seawater (35.0?0.0 PSU and 28.1?0.4?C) for 28 days. The nutrients of water (PO43-, NH4+, NO2-, NO3- and DIN), the biomass and the relative growth rate (RGR, % day-1) of seaweed and shrimps were measured weekly. The parameters pH, temperature, salinity and dissolved oxygen were measured daily. The concentration of NH4+ in integrated culture (62.8?25.2?M) was lower (Mann-Whitney p<0.001) than in monoculture (85.6?24.3?M). The mean of PO4- in monoculture (10.4?4.6?M) was markedly higher (Mann-Whitney; p=0.024) than that in integrated culture (8.7?4.1?M). The level of dissolved oxygen in integrated culture (6.0?0.6mg/L) was higher (t-Student; P=0.014) than that in shrimp monoculture (5.8?0.6mg/L). The mean values of the parameters pH, NO2-, NO3- and DIN were 7.5?0.2, 10.1?12.2?M, 24.5?3.2?M and 120.17?30.76?M in monoculture, and 7.5?0.2, 10.5?13.2?M, 27.4?3.5?M and 100.76?49.59?M in integrated culture. There were not differences in these parameters between treatments. The biomass and RGR of seaweed reached 15.0?1.9g and 7.4?2.8% day-1 at the end of the experiment. The performance of shrimp was favorable in monoculture (1.5?0.8g; 5.7?1.6% dia-1) and in integrated culture (1.5?0.7g; 5.2?1.2% dia-1), and the rate of survival was 100% in both treatments. The tolerance and favorable performance of Gracilaria caudata suggest that this seaweed might be integrated into shrimp (Litopenaeus vannamei) culture systems / O uso de macroalgas em cultivo integrado com animais ? uma pr?tica antiga em pa?ses asi?ticos. A expans?o desta pr?tica em pa?ses ocidentais ? conseq??ncia do reconhecimento desse sistema como uma alternativa que possibilita a diversifica??o econ?mica e a mitiga??o dos impactos gerados pelos efluentes da aq?icultura. Este estudo avaliou o crescimento da macroalga Gracilaria caudata e do camar?o Litopenaeus vannamei em monocultivo (camar?o) e em cultivo integrado, observando o efeito das algas na qualidade da ?gua. O experimento foi constitu?do por dois tratamentos (triplicata), realizados em aqu?rios de vidro contendo ?gua do mar (35,0?0,0 PSU e 28,1?0,4?C) durante 28 dias: monocultivo (camar?es) e cultivo integrado (camar?es/algas). Os nutrientes da ?gua, a biomassa e as taxas de crescimento relativo (TCR,%dia-1) das duas esp?cies foram determinadas semanalmente. Os par?metros f?sico-qu?micos da ?gua (pH, temperatura, salinidade e oxig?nio dissolvido) foram monitorados diariamente. Os n?veis do ?on am?nio foram significativamente menores (Mann-Whitney p<0,001) no cultivo integrado (62,8?25,2?M) do que no monocultivo (85,6?24,3?M). Este mesmo modelo foi observado para o ortofosfato, cujas m?dias foram 10,4?4,6?M no monocultivo e 8,7?4,1?M no cultivo integrado (Mann-Whitney; p=0,024). O oxig?nio dissolvido no cultivo integrado (6,0?0,6mg/L) foi maior (t-Student; P=0,014) que no monocultivo (5,8?0,6mg/L). Os par?metros pH, nitrito, nitrato e nitrog?nio inorg?nico dissolvido n?o apresentaram diferen?a entre os tratamentos, cujas m?dias foram 7,5?0,2, 10,1?12,2?M, 24,5?3,2?M e 120,17?30,76?M no monocultivo e 7,5?0,2, 10,5?13,2?M, 27,4?3,5?M e 100,76?49,59?M no integrado. A alga apresentou aumento significativo de biomassa (15,0?1,9g) e de TCR (7,4?2,8% dia-1). Os camar?es mostraram bom desempenho no monocultivo (1,5?0,8g; 5,7?1,6% dia-1) e no integrado (1,5?0,7g; 5,2?1,2% dia-1) e 100% de sobreviv?ncia, n?o havendo diferen?a entre ambos (t-student; p>0,05). A toler?ncia e o bom desempenho de Gracilaria caudata em ambientes eutr?ficos sugerem que essa alga pode ser integrada em sistemas de cultivo de camar?es (Litopenaeus vannamei)

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoniqueGCFA_DISSERT_PARCIAL.pdf: 1765775 bytes, checksum: 3815c2c3560cb6ce59df27ea29b474ca (MD5) Previous issue date: 2011-07-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Marine algae are one of the major sources of biologic compounds. In extracellular matrix of these organisms there are sulfated polysaccharides that functions as structural components and provides protection against dehydration. The fraction 1.0 (F1.0) rich in sulfated galactans obtained from red seaweed Hypnea musciformis was physicochemical characterized and evaluated for pharmacologic activity through antioxidant activity, cytotoxic action on erythrocytes, anticoagulant, stimulatory action under antithrombotic heparan sulfate synthesis and their effects on cell proliferation and cycle cell progression. The main components of F1.0 were carbohydrates (49.70 ? 0.10%) and sulfate (44.59 ? 0.015%), presenting phenolic compounds (4.79 ? 0.016%) and low protein contamination (0.92 ? 0.001%). Fraction 1.0 showed polidisperse profile and signs in infrared analysis in 1262, 1074 and 930, 900 and 850 attributed to sulfate esters S=O bond, presence of a 3,6- anidrogalactose C-O bond, non-sulfated ?-D-galactose and a C-O-SO4 bond in galactose C4, respectively. The fraction rich in sulfated galactans exhibited strong antioxidant action under lipid peroxidation assay with IC50 of 0.003 mg/mL. Besides the inhibition of hemolysis induced by H2O2 in erythrocytes treated with F1.0, this fraction did not promote significant cytotoxity under erythrocytes membranes. F1.0 exhibited low anticoagulant activity causing moderate direct inhibition of enzimatic activity of thrombin. This fraction promoted stimulation around of 4.6 times on this synthesis of heparan sulfate (HS) by rabbit aortic endothelial cells (RAEC) in culture when was compared with non treated cells. The fraction of this algae displayed antiproliferative action under RAEC cells causing incresing on cell number on S fase, blocking the cycle cell progression. Thus F1.0 presented cytostatic and no cytotoxic action under this cell lineage. These results suggest that F1.0 from H. musciformis have antioxidant potential which is a great effect for a compound used as food and in food industry which could be an alternative to food industry to prevent quality decay of lipid containing food due to lipid peroxidation. These polysaccharides prevent the lipid peroxidation once the fraction in study exhibited strong inhibitory action of this process. Furthermore that F1.0 present strong antithrombotic action promoting the stimulation of antithrombotic HS synthesis by endothelial cells, being important for thrombosis preventing, by its inhibitory action under reactive oxygen species (ROS) in some in vitro methods, being involved in promotion of hypercoagulability state. / Algas marinhas s?o uma das principais fontes de compostos biologicamente ativos. Na matriz extracelular desses organismos existem os polissacar?deos sulfatados que funcionam como componente estrutural prevenindo-a contra desidrata??o. A fra??o 1,0 (F1,0) rica em galactanas sulfatadas obtida da alga vermelha Hypnea musciformis foi caracterizada fisicoquimicamente e avaliada quanto a atividade farmacol?gica por meio de ensaios de atividade antioxidante, a??o citot?xica sobre hem?cias, atividade anticoagulante, a??o estimulat?ria sobre a s?ntese de heparam sulfato antitromb?tico e seus efeitos na prolifera??o e progress?o do ciclo celular. Os principais componentes da F1,0 foram carboidratos (49,70 ? 0,10%) e sulfato (44,59 ? 0,015%), apresentando compostos fen?licos (4,79 ? 0,016%) e baixa contamina??o prot?ica (0,92 ? 0,001%). F1,0 mostrou perfil polidisperso e sinais na an?lise de infravermelho em 1262, 1074 e 930, 900 e 850 cm-1 atribu?dos a liga??es S=O de ?steres de sulfato, presen?a de liga??o C-O de 3,6-anidrogalactose, ?-D-galactose n?o sulfatada e liga??o C-O-SO4 no C4 da galactose, respectivamente. A fra??o rica em galactanas sulfatadas exibiu forte a??o antioxidante sobre o ensaio de peroxida??o lip?dica com IC50 de 0,003 mg/mL. Al?m da alta inibi??o da hem?lise induzida por H2O2 em hem?cias humanas tratadas com F1,0, esta fra??o n?o promoveu citotoxicidade significativa sobre a membrana de hem?cias. F1,0 exibiu baixa atividade anticoagulante, causando moderada inibi??o direta da atividade enzim?tica da trombina. Esta fra??o promoveu estimula??o de cerca de 4,6 vezes na s?ntese de heparam sulfato (HS) pelas c?lulas endoteliais da aorta de coelho (RAEC), em cultura, quando comparadas com as c?lulas n?o tratadas com F1,0. A fra??o dessa alga mostrou atividade antiproliferativa sobre as c?lulas RAEC, causando aumento no n?mero de c?lulas na fase S, impedindo a progress?o do ciclo celular. Assim, F1,0 apresentou a??o citost?tica e n?o citot?xica sobre esta linhagem celular. Esses resultados sugerem que F1,0 de H. musciformis tem potencial antioxidante, efeito importante para um composto utilizado como alimento e na ind?stria aliment?cia, podendo ser uma alternativa na ind?stria aliment?cia para a preven??o do decaimento da qualidade dos alimentos contendo lip?dio devido a peroxida??o lip?dica, uma vez que a fra??o em estudo exibiu forte a??o inibit?ria sobre a peroxida??o lip?dica. Al?m disso F1,0 apresenta forte a??o antitromb?tica promovendo a estimula??o da s?ntese de HS antitromb?tico pelas c?lulas endoteliais, sendo ?til na preven??o da trombose, devido tamb?m a sua a??o inibit?ria sobre as esp?cies reativas do oxig?nio (ROS) em alguns sistemas in vitro, estando envolvidos na promo??o de estado de hipercoagulabilidade.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThiagoGC_DISSERT.pdf: 2736665 bytes, checksum: 120a3ba44fefe1ccd9373aeb0ff1629f (MD5) Previous issue date: 2014-02-06 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Seaweeds are a major source of biologically active compounds . In the extracellular matrix of these organisms are sulfated polysaccharides that functions as structural components preventing it against dehydration. The fraction 0.9 (FucB) rich in sulfated fucans obtained from brown seaweed Dictyota menstrualis was chemical characterized and evaluated for pharmacological activity by testing anticoagulant activity, stimulatory action on the synthesis of an antithrombotic heparan sulfate, antioxidant activity and its effects in cell proliferation. The main components were FucB carbohydrates (49.80 ? 0.10 %) and sulfate (42.30 ? 0.015 %), with phenolic compounds ( 3.86 ? 0.016 %) and low protein contamination ( 0.58 ? 0.001 % ) . FucB showed polydisperse profile and analysis of signals in the infrared at 1262, 1074 and 930 cm -1 and 840 assigned to S = O bonds sulfate esters , CO bond presence of 3,6- anhydrogalactose , &#946; -D- galactose non- sulfated sulfate and the axial position of fucose C4 , respectively. FucB exhibited moderate anticoagulant activity , the polysaccharides prolonged time (aPTT ) 200 ug ( > 90s ) partial thromboplastin FucB no effect on prothrombin time (PT), which corresponds to the extrinsic pathway of coagulation was observed. This stimulation promoted fraction of about 3.6 times the synthesis of heparan sulfate (HS) by endothelial cells of the rabbit aorta ( RAEC ) in culture compared with cells not treated with FucB . This has also been shown to compete for the binding site with heparin. The rich fraction sulfated fucans exhibited strong antioxidant activity assays on total antioxidant (109.7 and 89.5 % compared with BHT and ascorbic acid standards ) , reducing power ( 71 % compared to ascorbic acid ) and ferric chelation ( 71 , comparing with 5 % ascorbic acid). The fraction of algae showed cytostatic activity on the RAEC cells revealed that the increase of the synthesis of heparan sulfate is not related to proliferation. FucB showed antiproliferative action on cell lines modified as Hela and Hep G2 by MTT assay . These results suggest that FucB Dictyota menstrualis have anticoagulant , antithrombotic , antioxidant potential as well as a possible antitumor action, promoting the stimulation of the synthesis of antithrombotic HS by endothelial cells and is useful in the prevention of thrombosis, also due to its inhibitory action on species reactive oxygen ( ROS ) in some in vitro systems , being involved in promoting a hypercoagulable state / Algas marinhas s?o uma das principais fontes de compostos biologicamente ativos. Na matriz extracelular desses organismos existem os polissacar?deos sulfatados que funcionam como componente estrutural prevenindo-a contra desidrata??o. A fra??o 0,9 (FucB) rica em fucanas sulfatadas obtida da alga marrom Dictyota menstrualis foi caracterizada quimicamente e avaliada quanto a atividade farmacol?gica por meio de ensaios de atividade anticoagulante, a??o estimulat?ria sobre a s?ntese de heparam sulfato antitromb?tico, atividade antioxidante e seus efeitos na prolifera??o celular. Os principais componentes da FucB foram carboidratos (49,80 ? 0,10%) e sulfato (42,30 ? 0,015%), apresentando compostos fen?licos (3,86 ? 0,016%) e baixa contamina??o prot?ica (0,58 ? 0,001%). FucB mostrou perfil polidisperso e sinais na an?lise de infravermelho em 1262, 1074 e 930 e 840 cm-1 atribu?dos a liga??es S=O de ?steres de sulfato, presen?a de liga??o C-O de 3,6-anidrogalactose, &#946;-D-galactose n?o sulfatada e sulfato na posi??o axial do C4 da fucose, respectivamente. FucB exibiu moderada atividade anticoagulante, este polissacar?deo prolongou o tempo de tromboplastina parcial activada (aPTT) a 200 ug (>90s) n?o foi observado qualquer efeito de FucB sobre o tempo de protrombina (PT), que corresponde a via extr?nseca da coagula??o. Esta fra??o promoveu estimula??o cerca de 3,6 vezes na s?ntese de heparam sulfato (HS) pelas c?lulas endoteliais da aorta de coelho (RAEC), em cultura, quando comparadas com as c?lulas n?o tratadas com FucB. Esta tamb?m demonstrou competir pelo s?tio de liga??o com a heparina. A fra??o rica em fucanas sulfatadas exibiu forte a??o antioxidante sobre os ensaios de antioxidante total (109,7 e 89,5% comparados com padr?es BHT e ?cido asc?rbico), poder redutor (71% comparado ao ?cido asc?rbico) e quela??o f?rrica (71,5% comparando com ?cido asc?rbico). A fra??o dessa alga mostrou atividade citost?tica sobre as c?lulas RAEC revelando que o aumento da s?ntese de heparan sulfato n?o est? relacionado ? prolifera??o. FucB apresentou a??o antiproliferativa sobre linhagens celulares modificadas como Hela e Hep G2 pelo ensaio de MTT. Esses resultados sugerem que FucB de Dictyota menstrualis tem potencial anticoagulante, antitromb?tico, antioxidante bem como uma poss?vel a??o antitumoral, promovendo a estimula??o da s?ntese de HS antitromb?tico pelas c?lulas endoteliais, sendo ?til na preven??o da trombose, devido tamb?m a sua a??o inibit?ria sobre as esp?cies reativas do oxig?nio (ROS) em alguns sistemas in vitro, estando envolvidos na promo??o de estado de hipercoagulabilidade

CAPES; CNPQ / A Spirulina platensis é reconhecida como uma fonte não convencional de proteínas, em função da sua constituição favorável deste nutriente (46 a 63%), possuindo concentração superior a das carnes e da soja. Além disso, apresenta potencial como matéria-prima para a produção de bioetanol, podendo acumular entre 8,0 e 14,0% de carboidratos. A fim de abranger o conceito de Biorrefinarias Integradas, o objetivo deste trabalho consistiu em avaliar a extração conjunta de proteínas e carboidratos da biomassa de Spirulina platensis utilizando tratamento ultrassônico e agitação em meio alcalino, e a posterior produção e caracterização do concentrado proteico. Na primeira etapa do trabalho, aplicou-se uma estratégia sequencial de planejamento experimental (Planejamento Fatorial Fracionário (PFF) seguido de Delineamentos Compostos Centrais Rotacionais (DCCR)) para seleção e maximização das variáveis com influência significativa sobre o processo de extração. Com as condições de extração otimizadas, foi possível atingir recuperação final de 75,85% e de 41,54% de proteínas e carboidratos, respectivamente. Na segunda etapa do trabalho foi realizada a precipitação de proteínas, para a separação da fase líquida contendo os carboidratos e obtenção do concentrado proteico, o qual foi caracterizado quimicamente e de acordo com sua funcionalidade tecnológica. O concentrado proteico apresentou coloração verde azulada com 75,97% de proteínas (b.s.), concentrações apreciáveis de aminoácidos, sendo o que o triptofano apresentou o maior escore químico (1,71) e o aminoácido limitante foi a histidina; na análise da estrutura secundária das proteínas, as conformações mais abundantes foram β-folha e α-hélice. Na etapa de avaliação da funcionalidade tecnológica observou-se que o pH apresentou influência nas propriedades de capacidade de absorção de água, capacidade de formação e estabilidade de espuma e emulsão, e capacidade de formação de gel, o que pode ser justificado pela solubilidade desta proteína, que é mínima em pH 3,0 e máxima em 9,0. A concentração de concentrado proteico também interferiu no desempenho destas propriedades; melhores resultados foram obtidos em maiores níveis de concentração, exceto para a capacidade de absorção de água e de óleo. Desta forma foi possível determinar que as proteínas de Spirulina platensis podem contribuir na formulação de alimentos, possuindo características eficazes de formação de emulsões, espumas ou géis, bem como pode ser utilizada como fonte suplementar de proteínas. / Spirulina platensis is considered an unconventional source of protein, because its avorably constitution on this component (46 to 63%), which is higher than the meat and soy. Furthermore, it has potential as a feedstock for bioethanol production and can accumulate between 8.0 to 14.0% of carbohydrate. In order to cover the concept of Integrated Biorefineries, the aim of this study was to evaluate the combined extraction of proteins and carbohydrates from Spirulina platensis biomass using sonication and agitation, under alkaline conditions, and the subsequent production and characterization of protein concentrate. The first stage of this work consisted of applying a sequential strategy of experimental design (Fractional Factorial Design FFD) and Central Composite Rotatable Design (CCRD)) by selecting and maximizing variables with significant influence on the protein and carbohydrates extraction. With the extraction conditions established, a final yield of 75.85% and 41.54% from protein and carbohydrate, respectively, was reached. In the second step, the protein concentrate obtained by precipitation was submitted to chemical and echnological functionality analyzes. The protein concentrate showed blue-green color with 75.97% of proteins (dry weight), appreciable concentrations of amino acids, where tryptophan had the highest chemical score (1.71) and the limiting amino acid was histidine; the secondary structure of proteins showed that the most abundant conformations present were β-sheet and α-helice. At the step of echnological functionality evaluation it was observed that the pH influenced on the properties of water absorption capacity, foaming and emulsion capacity and stability, and gelation capacity; it can be justified by the solubility of this protein which is minimal at pH 3.0 and maximum at 9.0. The level of addition of protein concentrate also interfered on the performance of these properties; better results have been obtained at higher concentrations levels, except for water and oil absorption capacity. Thus, it was confirmed that the Spirulina platensis proteins may contribute in different ormulations of foods, having effective characteristics to form emulsions, foams or gels, and can be used as a supplemental source of protein.

CAPES; CNPQ / A Spirulina platensis é reconhecida como uma fonte não convencional de proteínas, em função da sua constituição favorável deste nutriente (46 a 63%), possuindo concentração superior a das carnes e da soja. Além disso, apresenta potencial como matéria-prima para a produção de bioetanol, podendo acumular entre 8,0 e 14,0% de carboidratos. A fim de abranger o conceito de Biorrefinarias Integradas, o objetivo deste trabalho consistiu em avaliar a extração conjunta de proteínas e carboidratos da biomassa de Spirulina platensis utilizando tratamento ultrassônico e agitação em meio alcalino, e a posterior produção e caracterização do concentrado proteico. Na primeira etapa do trabalho, aplicou-se uma estratégia sequencial de planejamento experimental (Planejamento Fatorial Fracionário (PFF) seguido de Delineamentos Compostos Centrais Rotacionais (DCCR)) para seleção e maximização das variáveis com influência significativa sobre o processo de extração. Com as condições de extração otimizadas, foi possível atingir recuperação final de 75,85% e de 41,54% de proteínas e carboidratos, respectivamente. Na segunda etapa do trabalho foi realizada a precipitação de proteínas, para a separação da fase líquida contendo os carboidratos e obtenção do concentrado proteico, o qual foi caracterizado quimicamente e de acordo com sua funcionalidade tecnológica. O concentrado proteico apresentou coloração verde azulada com 75,97% de proteínas (b.s.), concentrações apreciáveis de aminoácidos, sendo o que o triptofano apresentou o maior escore químico (1,71) e o aminoácido limitante foi a histidina; na análise da estrutura secundária das proteínas, as conformações mais abundantes foram β-folha e α-hélice. Na etapa de avaliação da funcionalidade tecnológica observou-se que o pH apresentou influência nas propriedades de capacidade de absorção de água, capacidade de formação e estabilidade de espuma e emulsão, e capacidade de formação de gel, o que pode ser justificado pela solubilidade desta proteína, que é mínima em pH 3,0 e máxima em 9,0. A concentração de concentrado proteico também interferiu no desempenho destas propriedades; melhores resultados foram obtidos em maiores níveis de concentração, exceto para a capacidade de absorção de água e de óleo. Desta forma foi possível determinar que as proteínas de Spirulina platensis podem contribuir na formulação de alimentos, possuindo características eficazes de formação de emulsões, espumas ou géis, bem como pode ser utilizada como fonte suplementar de proteínas. / Spirulina platensis is considered an unconventional source of protein, because its avorably constitution on this component (46 to 63%), which is higher than the meat and soy. Furthermore, it has potential as a feedstock for bioethanol production and can accumulate between 8.0 to 14.0% of carbohydrate. In order to cover the concept of Integrated Biorefineries, the aim of this study was to evaluate the combined extraction of proteins and carbohydrates from Spirulina platensis biomass using sonication and agitation, under alkaline conditions, and the subsequent production and characterization of protein concentrate. The first stage of this work consisted of applying a sequential strategy of experimental design (Fractional Factorial Design FFD) and Central Composite Rotatable Design (CCRD)) by selecting and maximizing variables with significant influence on the protein and carbohydrates extraction. With the extraction conditions established, a final yield of 75.85% and 41.54% from protein and carbohydrate, respectively, was reached. In the second step, the protein concentrate obtained by precipitation was submitted to chemical and echnological functionality analyzes. The protein concentrate showed blue-green color with 75.97% of proteins (dry weight), appreciable concentrations of amino acids, where tryptophan had the highest chemical score (1.71) and the limiting amino acid was histidine; the secondary structure of proteins showed that the most abundant conformations present were β-sheet and α-helice. At the step of echnological functionality evaluation it was observed that the pH influenced on the properties of water absorption capacity, foaming and emulsion capacity and stability, and gelation capacity; it can be justified by the solubility of this protein which is minimal at pH 3.0 and maximum at 9.0. The level of addition of protein concentrate also interfered on the performance of these properties; better results have been obtained at higher concentrations levels, except for water and oil absorption capacity. Thus, it was confirmed that the Spirulina platensis proteins may contribute in different ormulations of foods, having effective characteristics to form emulsions, foams or gels, and can be used as a supplemental source of protein.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-28T18:18:17Z No. of bitstreams: 1 Tese Clarissa Lourenço de Araujo.pdf: 7002934 bytes, checksum: 52d368f8ad6a751f994f7846928d0854 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-28T18:18:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Clarissa Lourenço de Araujo.pdf: 7002934 bytes, checksum: 52d368f8ad6a751f994f7846928d0854 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Este estudo teve como objetivo contribuir para caracterização do processo de incorporação biológica de metais por duas espécies fitobentônicas, a macroalga Ulva sp. e a macrófita aquática Ruppia maritima, para subsidiar futuras atividades de monitoramento da contaminação da biota aquática da Lagoa Rodrigo de Freitas por metais, bem como de outros sistemas costeiros com condições semelhantes. Este estudo baseou-se na realização de experimentos laboratoriais com o radiotraçador 51Cr (nas formas tri e hexavalente) e com Cr, Cu, Hg, Mn, Pb e Zn, para caracterizar a cinética de incorporação destes pelas duas espécies fitobentônicas. As amostras coletadas na Lagoa Rodrigo de Freitas, foram aclimatadas em laboratório e posteriormente submetidas a experimentos onde foram simuladas condições de mistura de águas salinas e fluviais com água marinha artificial de salinidades 7, 15 e 21‰ e de eventos de aumento dos níveis de matéria orgânica na coluna d’água através da adição de ácidos húmicos. A fim de elucidar os processos de sorção e incorporação de metais foram aplicadas ainda, técnicas de remoção de biofilme e de limpeza do material biológico em solução de EDTA. Nos ensaios com 51Cr (III e IV) foi observada que acumulação do metal por Ulva sp. possui relação inversa com a salinidade, enquanto para R. maritima, o máximo de acumulação ocorre em salinidade 21‰. Nos experimentos com adição simultânea de metais foi observada a seguinte ordem de abundância Pb>Zn>Hg>Cu>Mn>Cr. A maior acumulação dos metais foi observada em salinidade 15‰, com exceção apenas do Hg que apresentou máximo de incorporação em salinidade 21% para alga. Nos ensaios com adição de substâncias húmicas foi evidenciada a redução da incorporação de Cu, Pb e Zn por ambas espécies. No tocante ao potencial de acumulação, foi verificada a maior habilidade de sorção de metais por Ulva sp., independentemente da faixa de salinidade aplicada. Nos ensaios de remoção do biofilme aderido a R. maritima foi observada a redução das concentrações de Cu, Mn e Pb, reforçando o papel deste componente na acumulação de íons metálicos por macrófitas aquáticas. Por fim, no ensaio em que o material biológico foi lavado em solução de EDTA, foi observada a tendência de adsorção superficial de Cu, Mn e Pb, enquanto Cr e Zn, são rapidamente internalizados nos tecidos da macrófita. / This study aims to contribute to the characterization of the process of biological incorporation of metals by two benthonic species, the macroalgae Ulva sp. and the aquatic macrophyte Ruppia maritima, to subsidize future activities of monitoring the contamination of aquatic biota of the Rodrido de Freitas Lagoon for metals, as well as other coastal systems with similar conditions. This study was based on laboratory experiments with the radiotracer 51Cr (in forms tri and hexavalent) and with Cr, Cu, Hg, Mn, Pb and to characterize the kinetics of incorporation of these by two phytobentic species. Samples collected in the Rodrigo de Freitas Lagoon were acclimated in the laboratory and subsequently subjected to experiments where conditions of saline and river water mixed with artificial marine water with salinities of 7, 15 and 21‰ were simulated as well as events that increase the levels of organic matter in the water column through the addition of humic acids. In order to elucidate the processes of sorption and incorporation of metals, techniques for the removal of biofilm and the cleaning of biological material in EDTA solution were also applied. In tests with 51Cr (III and IV) it was observed that accumulation of the metal in Ulva sp. has inverse relationship with salinity, while for R. maritima, the maximum accumulation occurs in salinity 21 ‰. In the experiments with simultaneous addition of metals, the following order of abundance was observed Pb>Zn>Hg>Cu>Mn>Cr. The higher accumulation of metals was observed in salinity 15 ‰, with the exception of Hg that showed maximum incorporation in salinity 21% for algae. In tests with addition of humic substances, the reduction in the incorporation of Cu, Pb and Zn both species was evidenced. In regards to the potential for accumulation, it was verified the greater capability of sorption of metals by Ulva sp., regardless of range of salinity applied. In tests of removal of biofilm attached to R. maritima, the reduction of concentrations of Cu, Mn and Pb was observed, reinforcing the role of this component in the accumulation of metal ions by aquatic macrophytes. Finally, in the biological test material that was washed in EDTA solution, the tendency of surface adsorption of Cu, Mn and Pb was observed, while Cr and Zn are rapidly internalized in the tissues of macrophyte.