Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Reinaldo Gaspar Bastos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T08:48:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Klein_BrunoColling_M.pdf: 2562214 bytes, checksum: f891de86d253786cf5d2101fec1f3eba (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A busca por uma maior sustentabilidade tem levado a uma mudança em direção à utilização de fontes renováveis para geração de energia em detrimento do uso de combustíveis fósseis, visando a uma modificação na matriz energética global. A utilização da biomassa de microalgas para produção de biocombustíveis vem sendo vista como uma alternativa promissora, uma vez que o seu cultivo proporciona produtividades em carboidratos e lipídios superiores às matérias-primas vegetais convencionalmente utilizadas na obtenção de etanol e biodiesel. Neste contexto, o objetivo da presente dissertação de mestrado foi avaliar a produção de biomassa da microalga clorofícea Chlorella vulgaris em fotobiorreator de placa plana em diferentes condições de fluxo luminoso, concentração de CO2 na alimentação gasosa e concentração de NaNO3 no meio de cultivo, visando o acúmulo de carboidratos para obtenção de bioetanol de terceira geração. As influências das variáveis nutricionais e de processo sobre a eficiência fotossintética das microalgas também foram estimadas para determinação do estado fisiológico das culturas. A produtividade média de biomassa e a concentração máxima final das microalgas foram significativamente afetadas pela incidência de radiação luminosa e pela suplementação de CO2 gasoso, obtendo-se maiores produtividades de carboidratos em cultivos com alto fluxo luminoso e concentrações de CO2 intermediárias (7,5%). Também foi observado o efeito positivo do aumento do fotoperíodo sobre o crescimento das microalgas. Através de hidrólise ácida foi possível atingir concentrações de até 2 g L-1 de açúcares fermentescíveis no hidrolisado a partir de biomassa de microalgas cultivadas em meio com baixo teor de nitrogênio. A fermentação etanólica foi então conduzida com a levedura Dekkerabruxellensis capaz de converter diferentes hexoses e pentoses em bioetanol, dada a presença de ambos os tipos de açúcares no hidrolisado / Abstract: The search for industrial processes with higher sustainability has led to a change towards the utilization of renewable sources for energy generation in substitution of fossil fuels, aiming the modification of the global energy matrix. The utilization of microalgal biomass for the production of biofuels is viewed as a promising alternative, since its cultivation yields carbohydrate and lipid productivities superior to those of conventional sources used in the obtention of bioethanol and biodiesel. In this context, the goal of this master thesis was to evaluate the biomass production of the chlorophycean microalga Chlorella vulgaris in a flat plate photobioreactor under different conditions of light flux, CO2 concentration in the gas feed and NaNO3 concentration in the culture medium, aiming carbohydrate accumulation for the production of third generation bioethanol. The influences of both process and nutritional variables on the photosynthetic efficiency of microalgae were estimated for the determination of the physiological condition of the cultures. The mean biomass productivity and the maximum final microalgae concentration were significantly affected by the incidence of light radiation and by the supplementation of gaseous CO2, the highest carbohydrate productivities being obtained in cultivations with high light flux and intermediate CO2 concentrations (7,5%). It was also observed the positive effect of increasing the photoperiod over microalgae growth. Through acid hydrolysis, it was possible to attain fermentable sugar concentration of up to 2 g L-1 from biomass of microalgae cultivated in low-nitrogen medium. The ethanolic fermentation was then carried out with the Dekkerabruxellensis yeast, capable of converting different hexoses and pentoses into ethanol, due to the presence of both sugar types in the hydrolysate / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, Laudiene Evangelista Meyer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:06:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Curado_RaissaEstrela_M.pdf: 3964462 bytes, checksum: 28b1b79bbee3ec07ebb8a2d3fecebcef (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A necessidade do desenvolvimento de alternativas energéticas renováveis, limpas e de baixo custo, capazes de substituir o "petrodiesel" sem impactar a produção de alimentos, é a principal motivação para o desenvolvimento do projeto. Entre as alternativas, o cultivo de microalgas tem sido recorrentemente relatado como muito promissor. Microalgas são espécies unicelulares fotossintetizantes capazes de acumular lipídeos naturalmente. Entretanto, ainda não há cepas desenvolvidas para o uso industrial, havendo diversas barreiras tecnológicas a serem vencidas, como os altos custos de implantação e a dificuldade de encontrar organismos que aliem velocidade de crescimento e boa produtividade lipídica. Para o desenvolvimento do projeto selecionamos a espécie de microalga Neochloris oleoabundans devido à sua capacidade naturalmente superior em acumular lipídeos. O principal objetivo foi identificar estímulos ambientais capazes de induzir maior produção e acúmulo de cadeias carbônicas lipídicas nessa espécie e, então, iniciar análises moleculares nessas situações. Os primeiros cultivos de N. oleoabundans caracterizaram-se pelo crescimento muito lento nos diversos meios autotróficos testados, porém, ao final do projeto, percebemos que os cultivos cresciam com velocidade muito superior às culturas iniciais. Ao compilar os dados de crescimento obtidos nesses dois anos, vimos que as taxas de duplicação de N. oleoabundans foram elevadas em cerca de seis vezes nesse período. Acreditamos que houve seleção artificial de células mais velozes à medida que repicávamos os cultivos a fim de iniciar culturas novas. Para identificar condições capazes de induzir maior acúmulo lipídico, N. oleoabundans foi submetida a situações de estresse como privação de fósforo e nitrogênio. Observamos que a privação de nitrogênio foi capaz de desencadear aumento de teor lipídico muito expressivo. Então, sequenciamos o genoma e averiguamos a expressão gênica de algumas enzimas da via de biossíntese de ácidos graxos em privação de nitrogênio. Observamos também que cultivos feitos em meio heterotrófico mostravam-se rapidamente contaminados. A montagem do genoma pode dar indícios da natureza dessa contaminação recorrente, pois foram encontradas sequências de uma bactéria do gênero Brevundimonas. Ao investigar esse contaminante vimos que o mesmo pode estar em simbiose com a microalga, há relatos na literatura sobre simbioses dessa natureza, onde o procarioto fornece vitamina B12 e a microalga, matéria orgânica para o crescimento do mesmo. Encontramos enzimas dependentes dessa vitamina como cofator no genoma de N. oleoabundans, indicando que pode haver uma simbiose entre esses organismos. Devido aos bons resultados obtidos acreditamos que o estudo e manipulação a nível molecular dessa espécie podem torná-la potencialmente aplicável na indústria. O entendimento do mecanismo molecular de acúmulo lipídico sobre estresse, aliado ao potencial de seleção artificial de cepas velozes revelado, permite gerar conhecimento suficiente para agrupar em uma única espécie rápido crescimento e teor lipídico elevado / Abstract: Coal, petroleum and natural gas are cheap and may not run out soon. However, considering political and environmental implications associated with them, there appears to be no net economic benefit in its use. Therefore, sustainable alternatives are really necessary due to the global growing demand of energy. Among the alternatives, cultivation of microalgae has been reported as a promising technology. Algae use sunlight to produce biochemical energy via photosynthesis and its oil productivity and growth rates greatly exceeds that of vascular plants. Unlike the existing crop-derived biofuels, algae fuels can be produced without encroaching on food cropland. The technology is being intensively investigated by nearly every major and startups oil companies nowadays. However, there are no species developed for industrial use and there are several technological barriers to overcome. In this study we investigated the microalga Neochloris oleoabundans, selected for its naturally higher ability to accumulate lipids. Initially, N. oleoabundans growth rates were very low. We decreased by six times the cell doubling time, we believe that occurred artificial selection of faster growing cells during the master's period. Nitrogen starvation led to great increases in cellular lipid content. Real-time PCR experiments show that some key enzymes of fatty acid biosynthesis are differentially expressed in nitrogen starved cultures. The genome of N. oleoabundans was sequenced using Solexa® technology and preliminary analysis show the presence of a bacterium associated with the microalga. We believe that there is a symbiotic relationship between them, since the alga needs vitamin B12 despite being not capable of producing it. Our analysis show that N. oleoabundans is a very promising strain. The excellent response to nitrogen starvation and knowledge acquired with genomic approach led us to a better understanding of N. oleoabundans metabolism, indicating that this specie may be suitable for industrial application / Mestrado / Genetica de Microorganismos / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Antonio Jose de Almeida Meirelles, Fabio Rodolfo Miguel Batista / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-27T18:12:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucchesi_KarolynneWeber_M.pdf: 2545312 bytes, checksum: 924445a68faa88732383166e326ff7eb (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A biomassa de microalgas vem despertando grande interesse científico como matéria prima para produção de biodiesel, devido ao elevado teor de óleo de algumas espécies, além de ser uma importante fonte para a produção de diversos biocompostos. Seu cultivo não compete com a produção de alimentos e ainda auxilia na captura de CO2, tendo um impacto benéfico para o meio ambiente. Diante desta promissora potencialidade, este trabalho objetiva investigar a produção de ésteres etílicos a partir de óleo de microalgas, avaliando as propriedades físicas destes ésteres e do óleo, além de estudar o equilíbrio líquido-líquido de algumas misturas de interesse. Óleo comercial de microalga da espécie Chlorella protothecoides, obtido junto à empresa Solebyo, foi utilizado como matéria prima para a produção do biodiesel (etanol como álcool reagente), obtendo-se um biocombustível totalmente renovável. O óleo foi caracterizado em termos dos seus ácidos graxos, estimando-se sua composição em triacilgliceróis (TAG). A dependência da viscosidade e densidade com relação à temperatura, índice de acidez e teor de umidade, foram determinados para o óleo e seu respectivo biodiesel. Uma análise adicional de ponto de fulgor foi realizada exclusivamente para o biodiesel. Por fim, o estudo do equilíbrio líquido - líquido das misturas biodiesel de microalgas + glicerol + etanol e óleo de microalgas + biodiesel de microalga + etanol, foi realizado a 25, 40 e 55 °C. Estes sistemas têm importância nas diversas etapas da reação de transesterificação e nas etapas de purificação do biodiesel. A técnica de HPSEC foi utilizada para quantificar os componentes nas fases e a modelagem do equilíbrio foi realizada utilizando os modelos NRTL e UNIQUAC. Todos os sistemas apresentaram desvios de balanço menores que 0,5%, indicando uma boa qualidade dos dados experimentais e da técnica utilizada. A grande semelhança entre as propriedades do óleo e do biodiesel de microalgas com relação a óleos e biodieseis convencionais indica uma grande potencialidade desta matéria prima para a produção de biodiesel / Abstract: The biomass of microalgae has been attracting great scientific interest as raw material for biodiesel (fatty acid esters), due to the high oil content of some species, and its importance for biocompounds production. Its great advantage with respect to traditional raw materials (oil) is centered on the fact that the microalgae cultivation does not compete with the food production, especially regarding the production of biofuels, and aids in the capture of CO2, having a beneficial impact to the environment. Given this promising potential, this work aims to investigate the production of ethyl esters from microalgae oil, evaluating the physical properties of these esters and oil, as well as studying liquid-liquid equilibrium of mixtures of interest.For this purpose, commercial microalgae oil of the species Chlorella protothecoides, obtained from Soleybio company, was used as raw material for biodiesel production and ethanol as reagent alcohol, giving to this biofuel a completely renewable character. The oil was characterized in terms of their fatty acids and its composition in triglycerides (TAG) was estimated. The viscosity and density temperature dependence, acidity number and moisture content were determined for oil and its respective biodiesel. Analysis of flash point has been made exclusively for biodiesel. Finally, the study of the liquid - liquid equilibrium of mixtures biodiesel + glycerol + ethanol and microalgae biodiesel + ethanol + oil was performed at 25, 40 and 55 °C. These systems are important in various stages of transesterification reaction and in the steps of biodiesel purification. The HPSEC technique was used to quantify the components at equilibrium phases and the equilibrium modeling was performed using the NRTL and UNIQUAC models. All the systems studied in this work presented balance deviations lower than 0.5%, indicating a good quality of the experimental data and the technique used. The great similarity between the properties of microalgae oil and biodiesel with respect to conventional oils and biodiesels indicate a high potential of microalgae as alternative raw material for the production of biofuels / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

The aim of this thesis was to isolate the compounds responsible for the antibacterial activity of cell extracts of the marine diatom, Phaeodactylum tricornutum. Marine microalgae are not only important primary producers but, due to their phylogenetic diversity, they are also a potential source of novel bioactive compounds. The marine diatom, P. tricornutum, was selected for study because its cell extracts are known to be antibacterial but the compounds responsible have not been isolated. In this thesis, the compounds responsible for the antibacterial activity are isolated from aqueous methanol P. tricornutum cell extracts by column chromatography and reverse phase high-performance liquid chromatography using a bioassay-guided approach. The compounds in three active fractions were identified by mass spectrometry and nuclear magnetic resonance spectroscopy as the unsaturated fatty acids (5Z, 8Z, 11Z, 14Z, 17Z)-eicosapentaenoic acid, (9Z)-hexadecenoic acid and (6Z, 9Z, 12Z)-hexadecatrienoic acid. The fatty acids were found to be antibacterial against Staphylococcus aureus at micromolar concentrations. P. tricornutum exists in different cell morphs and, interestingly, extracts prepared from cultures in the fusiform morph were found to have greater antibacterial activity than extracts from oval cultures. This is explained by greater levels of the three antibacterial fatty acids in the fusiform cell extracts. The antibacterial fatty acids are proposed to be released by enzyme action when the diatom cells lose their integrity. The release of free fatty acids by diatoms is suggested to be a simple, very low cost population-level activated defence mechanism against potential pathogenic bacteria triggered when the cell loses its integrity. Further, this pathway may act against multiple threats to the microalga, including grazers, as fatty acids exhibit activity in diverse biological assays. Finally, whilst two of the fatty acids, (9Z)-hexadecenoic acid and (5Z, 8Z, 11Z, 14Z, 17Z)-eicosapentaenoic acid, inhibited the growth of MRSA their usefulness as therapeutic compounds may be limited due to their instability and their broad biological activity.

Os ensaios ecotoxicológicos com o fitoplâncton marinho têm sido uma importante ferramenta para o monitoramento da qualidade de águas devido à sua relevância ecológica. A variabilidade dos resultados dos ensaios ecotoxicológicos também pode ser atribuída à sensibilidade do lote de organismos-teste. O presente trabalho traz informações da sensibilidade de Dunaliella tertiolecta para as substâncias de referências, dicromato de potássio, dodecil sulfato de sódio, cromato de potássio, sulfato de zinco e sulfato de cobre, e dois métodos de determinação da biomassa. As concentrações inibitórias com a densidade celular foram CI50-48h= 177,1, CI50-72h= 129,8 e CI50-96h= 108,5 mg/L de K2Cr2O7; CI50-48h= 0,97, CI50-72h= 1,25 e CI50-96h= 1,18mg/L de DSS e CI50-96h= 273,3mg/L de K2CrO4. Para o conteúdo de clorofila-a (96h), foram CI50-Cl-a= 113,0mg/L de K2Cr2O7; CI50-Cl-a= 1,26mg/L de DSS e CI50-Cl-a= 150,6mg/L de K2CrO4. A sensibilidade da microalga foi maior ao DSS, altamente degradável, em relação aos compostos metálicos, com potencial carcinogênico. As 96h de exposição resultaram em melhor repetibilidade, não havendo diferença significativa entre os métodos utilizados. Na seleção da substância de referência e do método também devem ser considerados os resíduos gerados e a periculosidade dos reagentes, visando à qualidade dos resultados e um menor impacto ao ambiente / The toxicity tests with marine phytoplankton have been an important tool for the water quality monitoring due to its ecological relevance. The variability of the toxicity tests results can also be attributed to the test-organisms batch sensitivity. This study provides information about the sensitivity of Dunaliella tertiolecta to the reference substances potassium dichromate, sodium dodecyl sulfate, potassium chromate, zinc sulfate and copper sulfate, and two methods of biomass determination. The inhibitory concentrations were IC50-48h= 177.1, IC50-72h= 129.8 and IC50-96h= 108.5mg/L of K2Cr2O7; IC50-48h= 0.97, IC50-72h= 1.25 and IC50-96h= 1.18mg/L of DSS and IC50-96h= 273,3mg/L of K2CrO4. For the chlorophyll-a content (96h) were IC50-Cl-a= 113.0mg/L of K2Cr2O7, IC50-Cl-a= 1.26mg/L of SDS and IC50-Cl-a= 150,6mg/L of K2CrO4. The microalgae sensibility was higher to DSS, highly degradable related to metallic compounds, with carcinogenic potential. The 96h of exposure resulted in better repeatability, with no significant difference between the tested methods. In the reference substance and method selection the generated residues and the hazard reagent must be considered, due to the results quality and a lower impact on the ambient.

Os ensaios ecotoxicológicos com o fitoplâncton marinho têm sido uma importante ferramenta para o monitoramento da qualidade de águas devido à sua relevância ecológica. A variabilidade dos resultados dos ensaios ecotoxicológicos também pode ser atribuída à sensibilidade do lote de organismos-teste. O presente trabalho traz informações da sensibilidade de Dunaliella tertiolecta para as substâncias de referências, dicromato de potássio, dodecil sulfato de sódio, cromato de potássio, sulfato de zinco e sulfato de cobre, e dois métodos de determinação da biomassa. As concentrações inibitórias com a densidade celular foram CI50-48h= 177,1, CI50-72h= 129,8 e CI50-96h= 108,5 mg/L de K2Cr2O7; CI50-48h= 0,97, CI50-72h= 1,25 e CI50-96h= 1,18mg/L de DSS e CI50-96h= 273,3mg/L de K2CrO4. Para o conteúdo de clorofila-a (96h), foram CI50-Cl-a= 113,0mg/L de K2Cr2O7; CI50-Cl-a= 1,26mg/L de DSS e CI50-Cl-a= 150,6mg/L de K2CrO4. A sensibilidade da microalga foi maior ao DSS, altamente degradável, em relação aos compostos metálicos, com potencial carcinogênico. As 96h de exposição resultaram em melhor repetibilidade, não havendo diferença significativa entre os métodos utilizados. Na seleção da substância de referência e do método também devem ser considerados os resíduos gerados e a periculosidade dos reagentes, visando à qualidade dos resultados e um menor impacto ao ambiente / The toxicity tests with marine phytoplankton have been an important tool for the water quality monitoring due to its ecological relevance. The variability of the toxicity tests results can also be attributed to the test-organisms batch sensitivity. This study provides information about the sensitivity of Dunaliella tertiolecta to the reference substances potassium dichromate, sodium dodecyl sulfate, potassium chromate, zinc sulfate and copper sulfate, and two methods of biomass determination. The inhibitory concentrations were IC50-48h= 177.1, IC50-72h= 129.8 and IC50-96h= 108.5mg/L of K2Cr2O7; IC50-48h= 0.97, IC50-72h= 1.25 and IC50-96h= 1.18mg/L of DSS and IC50-96h= 273,3mg/L of K2CrO4. For the chlorophyll-a content (96h) were IC50-Cl-a= 113.0mg/L of K2Cr2O7, IC50-Cl-a= 1.26mg/L of SDS and IC50-Cl-a= 150,6mg/L of K2CrO4. The microalgae sensibility was higher to DSS, highly degradable related to metallic compounds, with carcinogenic potential. The 96h of exposure resulted in better repeatability, with no significant difference between the tested methods. In the reference substance and method selection the generated residues and the hazard reagent must be considered, due to the results quality and a lower impact on the ambient.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2017-08-17T23:38:37Z No. of bitstreams: 1 Thayanya Rodrigues 2016.pdf: 2040843 bytes, checksum: 1bc946a3ab21b7a49ba1d904ba6fbdaf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-17T23:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thayanya Rodrigues 2016.pdf: 2040843 bytes, checksum: 1bc946a3ab21b7a49ba1d904ba6fbdaf (MD5) Previous issue date: 2016-05-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The micro-algae Chlamydomonas reinhardtii adds genes responsible for anaerobic metabolic pathways, being able to produce molecular hydrogen efficiently. Therefore body is a model for scientific research due to its growth characteristics and because of their nuclear genomes, mitochondrial, chloroplast are known, and modifications allow for obtaining new strains, more productive in relation to H2. The photoproduction H2 for this microalga is observed after incubation in their culture media free of sulfur. This deprivation causes partial and reversible inactivation of hotosynthetic O2 synthesis,creating anaerobic conditions induced by light in the culture medium as well as the expression of two [FeFe] -hidrogenases cells. The H2 is seen as an ideal fuel because it is not a molecule of aggravating due to the greenhouse effect. Moreover, H2 presents environmental and production cost constraints when obtained by other methods such as,electrolysis of water, steam reformed natural gas or hydrocarbons, pyrolysis and gasification of biomass, there being thus a viable alternative to the clean energy production targets. Thus, this research focuses on the training of human resources devoted to science and technology in the area linked to the molecular hydrogen bioproduction in Brazil, from the cultivation of mutant and wild-type strains of Chlamydomonas genre in controlled laboratory conditions. The strains studied were the CC-124, CC-125, CC-602 and CC-1034. These were cultured in medium with sulfur to form stock, and then cultured in medium without the addition of sulfur, to optimize the H2 production. The produced gases, including H2 were evaluated qualitatively and quantitatively by chromatographic analysis. This study confirmed that previous studies reported the behavior O2 production, is inversely proportional to H2 production (ie, the higher production of H2represents lower O2 production). The chromatographic analysis also indicates de CC-124 strain as the greatest potential for molecular hydrogen production (H2). / A microalga Chlamydomonas reinhardtii agrega genes responsáveis por vias metabólicas anaeróbias, sendo capaz de produzir com eficiência o hidrogênio molecular. Assim sendo é um organismo modelo para investigações científicas devido às suas características de crescimento e pelo fato de seus genomas nuclear, mitocondrial e de cloroplasto serem conhecidos e permitirem modificações para a obtenção de novas linhagens, mais produtivas em relação ao H2. A fotoprodução de H2 por essa microalga é observada após incubação de suas culturas em meios livres de enxofre. Tal privação ocasiona a inativação parcial e reversível de síntese de O2 fotossintético, criando condições anaeróbias induzidas pela luz no meio de cultura, bem como a expressão de duas [FeFe]- hidrogenases nas células. O H2 é visto como um combustível ideal por não ser uma molécula de consequência agravante ao efeito estufa. Por outro lado, o H2 apresenta restrições ambientais e de custo de produção quando obtido por outras metodologias como, eletrólise da água, vapor reformado de gás natural ou de hidrocarbonetos, gaseificação de biomassa e pirólises, não sendo, assim, uma alternativa viável para os objetivos de produção limpa de energia. Desse modo, a presente pesquisa tem seu foco na capacitação de recursos humanos voltados à ciência e à tecnologia na área ligada à bioprodução de hidrogênio molecular no Brasil, a partir do cultivo de linhagens mutantes e selvagens do gênero Chlamydomonas em condições controladas de laboratório. As cepas estudadas foram as CC-124, CC-125, CC-602 e CC-1032. Estes foram cultivadas em meio com enxofre, para formação de estoque, sendo posteriormente cultivadas em meio sem adição de enxofre, para otimizar a produção de H2. Os gases produzidos, incluindo o H2, foram então avaliados qualitativamente e quantitativamente por meio de análise cromatográfica. O presente estudo, confirmou relatos de estudos anteriores, que afirmavam ter a produção de O2, comportamento inversamente proporcional â produção de H2 (ou seja, quanto maior a produção de H2, menor a produção de O2). A análise cromatográfica também indicou a cepa CC-124 como a de maior potencial para a produção de hidrogênio molecular (H2).

Made available in DSpace on 2015-04-17T14:49:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1503208 bytes, checksum: b782febd7d14045e41ee0edccb77000e (MD5) Previous issue date: 2009-08-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Maximum Spirulina is an unicellular microalga, that she has form of helical filament and that she grows in waters strongly alkaline; she belongs to the cianobacterial group, cianofíceas or algae green-blued and they have been used since times many old. The microalgae presented a biomass growth in summer of 1,07 g/L and a 23,63% of rental. Present a high contend of proteins (54.93%) and low oils content (6,84%) and ashes (13,05%), this content of proteins rises in the flour degreased for 61,14%. being Fractioned the proteins was obtained majority incomes of albumins (36,61%), basic glutelina (31,29%) and globulin (21,03%), and minority of prolaminas (3,95%) and acid glutelina (0,29%). In the obtaining of the isolated proteic, the index in extracted total protein in the three extractions was 54,36%, the index of precipitation isoelectric in the extract of pH 10,0 was 46,81% and the index of total protein in the isolated proteic was of 95,44% in pH 10,0. the analysis of the molecular weight of the proteins of the flour in PAGE-SDS - she revealed from 8 to 13 bands. The subunidades of 16,21 and 15,74 kDa appeared prominent in the sample. The term-stability (Td, ºC) and the variation entálpica (H, KCal/g), examined by DSC, respective the degreased flour and isolated proteic were of 104,58°C and 102,47°C and 0,65 Kcal.g-1 and 0,59 Kcal.g-1, respectively. The nutritional characterization of the protein of maximum Spirulina, they demonstrated a content of tannins of 17,5 mg.g-1 and absence of the lectina inhibitors and tripsina. The composition of amino acids revealed her witnesses of all of the essential amino acids in superior amounts to the pattern FAO/WHO/UNU, with predominance of the leucina (3,96g/100g protein), fenilalanina (2,92 g/100g proteins) and valina (2,71 g/100 g proteins). The results of the chemical modifications revealed that the acetilation was shown more it executes than the succinylation in the different modification degrees (1; 2.5; 5; 10 and 15%). the solubility of the isolated not modified indicated a point isoelectric (low solubility) in pH 5,0, for the isolated ones modified the point isoelectric was observed in the pH 4,0. the solubility increased with the chemical modification, being observed a larger increase in the succinylation. The capacity of absorption of water was influenced positively with the chemical modification, being observed a larger increase in the acetilation in relation to succinylation. In the same way the capacity of oil absorption increases with the modification, being observed a larger increase of the capacity in the acetilation. The emulsion capacity increased with the chemical modification in all of the modification degrees, being observed a light increase in the succinylation. The emulsion activity was increased with the chemical modification, being observed a light increase in the succinylation. The stability of the emulsion increased with the chemical modification, being observed a larger increase in the succinylation. The relative viscosity of the isolated modified proteic increased with the concentration of the protein solution, with to room temperature and with the heating (90ºC), in the measure that increases the modification degree, it also increases the viscosity. The floaming capacity increased with the chemical modification, being observed a larger index in the succinylation, in the espumação stability is noticed that the decrease in the stability was less accentuated in the acetilation than in the succinylation, in all of the analyzed times and all of the modification degrees tested. The protein of maximum Spirulina presented a chemical and nutritional characteristic satisfactory in relation to minimum demands established by the international organisms. / A Spirulina maxima é uma microalga unicelular, que tem forma de filamento helicoidal e que se desenvolve em águas fortemente alcalinas; pertence ao grupo de cianobactérias, cianofíceas ou algas verde-azulada e têm sido utilizados desde tempos muitos antigos. A microalga apresentou um crescimento de biomassa durante o verão de 1,07 g/L e um 23,63% de rendimento. Apresenta um elevado teor de proteinas (54.93%) e baixo conteúdo de lipídeos (6,84%) e cinzas (13,05 %). Este conteúdo de proteinas elevou-se na farinha desengordurada para 61,14%. Fracionando-se as proteinas obteve-se rendimentos majoritários de albuminas (36,61%), glutelina básica (31,29%) e globulina (21,03%), e minoritário de prolaminas (3,95%) e glutelina ácida (0,29%). Na obtenção do isolado protéico, o índice em proteina total extraída nas três extrações foi 54,36%, o índice de precipitação isoelétrica no extrato de pH 10,0 foi 46,81% e o índice de proteina total no isolado protéico foi de 95,44% em pH 10,0. A análise do peso molecular das proteinas da farinha em PAGE-SDS-bMe revelou de 8 a 13 bandas. As subunidades de 16,21 e 15,74 kDa apareceram proeminentes na amostra. A termoestabilidade (Td, ºC) e a variação entálpica (DH, Kcal por g), examinadas por DSC, respectivas a farinha desengordurada e isolado protéico foram de 104,58°C e 102,47°C, 0,65 Kcal.g-1 e 0,59 Kcal.g-1, respectivamente. A caracterização nutricional da proteina da Spirulina máxima, demonstrou um conteúdo de taninos de 17,5 mg.g-1 e ausência dos inibidores de lectina e tripsina. A composição de aminoácidos revelou a presencia de todos os aminoácidos essenciais em quantidades superiores ao padrão FAO/WHO/UNU, com predominância da leucina (3,96g por 100g proteina), fenilalanina (2,92 g por 100g proteinas) e valina (2,71 g por 100 g proteinas). Os resultados das modificações químicas revelaram que a acetilação se mostrou mais efetiva que a succinilação nos diferentes graus de modificação (1; 2.5; 5; 10 e 15 %). A solubilidade do isolado não modificado indicou um ponto isoelétrico (mínima solubilidade) em pH 5,0, para os isolados modificados o ponto isoelétrico se observou no pH 4,0. A solubilidade aumentou com a modificação química, detectando-se um maior aumento na succinilação. A capacidade de absorção de água foi influenciada positivamente com a modificação química, observando-se um maior aumento na acetilação em relação a succinilação. Da mesma forma a capacidade de absorção de óleo aumentou com a modificação, observando-se um maior aumento da capacidade na acetilação. A capacidade de emulsão aumentou com a modificação química em todos os graus de modificação, detectando-se um leve aumento na succinilação. A atividade de emulsão foi aumentada com a modificação química, observando-se um leve aumento na succinilação. A estabilidade da emulsão aumentou com a modificação química, detectando-se um maior aumento na succinilação. A viscosidade relativa dos isolados protéicos modificados aumentou com a concentração da solução de proteina, com a temperatura ambiente e com o aquecimento (90ºC), na medida que aumenta o grau de modificação, também aumenta a viscosidade. A capacidade de espumação aumentou com a modificação química, observando-se um maior índice na succinilação, na estabilidade de espumação percebe-se que o decréscimo na estabilidade foi menos acentuado na acetilação do que na succinilação, em todos os tempos analisados e todos os graus de modificação testados. A proteina da Spirulina máxima apresentou uma característica química e nutricional satisfatória em relação a exigências mínimas estabelecidas pelos organismos internacionais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-graduação em Biologia Vegetal, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:37:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276024.pdf: 66356070 bytes, checksum: ac4df1c16a045008aaf09fbd592a4c88 (MD5) / Por serem ambientes com elevada produção biológica e criadouro de muitos organismos, os estuários se tornam importantes para o equilíbrio do ecossistema e atrativos economicamente. O conhecimento do metabolismo e da dinâmica desses sistemas é de fundamental importância para servir como subsídio para programas de avaliação, monitoramento e preservação. Este trabalho teve como objetivo conhecer a comunidade fitoplanctônica e ficoperifítica no estuário do Rio Ratones, devido a sua importância como principais produtores primários nos ambientes aquáticos e pela sua importância na cadeia alimentar e na manutenção desses sistemas. As coletas foram realizadas em três estações de amostragem ao longo do Rio Ratones em março (verão) e agosto (inverno) de 2008, na maré alta e baixa, em três estações de coleta. Primeiramente, foi testada a eficiência de quatro métodos de coleta para a identificação e quantificação empregadas no estudo sobre a biodiversidade e distribuição espaço temporal do ficoperifíton no estuário do Rio Ratones: Foden et al. (2005); Matsuoka e Fukuyo (2003); Eaton e Moss (1966); in vivo. As metodologias de Eaton e Moss (1966) para o sedimento, e in vivo para as epifíticas se mostraram as mais eficientes para a obtenção dos organismos. As análises dos métodos de coleta apontaram para as dificuldades encontradas ao se estudar amostras ficoperifíticas em ambientes estuarinos que, por serem ambientes rasos e dinâmicos, sofrem a influência constante do sedimento na formação das comunidades presentes nestes locais. O levantamento da flora fitoplanctônica e ficoperifítica no estuário do Rio Ratones permitiu a identificação de 185 táxons específicos e infra-específicos, distribuídos entre os grupos Cyanophyceae (20), Euglenophyceae (23), Dinophyceae (2), Chlorophyceae (22), Xantophyceae (2), Chrysophyceae (2), Coscinodiscophyceae (34), Fragilariophyceae (7) e Bacillariophyceae (73). A salinidade, turbidez, ressuspensão do sedimento, vazão hidrológica e ação das marés foram os fatores que mais influenciaram na estrutura das comunidades fitoplanctônicas e ficoperifíticas no presente estudo. A elevada precipitação pluviométrica no verão foi a principal responsável pelos baixos valores da salinidade nas estações de coleta deste mês. O grupo com maiores densidades no fitoplâncton durante todo estudo foram os fitoflagelados e as diatomáceas. No sedimento, as diatomáceas foram o grupo com as maiores densidades. Bacillaryophyceae foi a mais representativa das classes tanto no fitoplâncton quanto no sedimento, com valores de riqueza de espécies altos quando comparado com as outras. A interação perifíton/plâncton se mostrou muito presente, e para estudos futuros sugerese a análise de maiores variáveis abióticas, como nutrientes, para que se possa inferir maiores conclusões à respeito da influência da salinidade na composição e densidade das microalgas fitoplanctônicas e perifíticas. Além disso, para um estudo mais detalhado da estrutura desses organismos, se faz necessário um número maior de estações de coleta e réplicas para cada local.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The microalgae are a source of potential commercial interest biomolecules due to its diverse metabolic profile able to synthesize different classes of organic compounds. The Phormidium gender is a cyanobacterium with growth ability in heterotrophic cultures by the addition of an exogenous source of carbon. Aiming at the possibility of recovery of byproducts generated in heterotrophic microalgal bioreactors, this study aimed to identify and quantify the volatile organic compounds in Phormidium autumnale crops. In the first stage we evaluated the qualitative profile of volatile organic compounds formed in heterotrophic cultures supported with glucose at 72 h experiment. We identified 54 compounds classified as alcohols (27%), ketones (23%), aldehyde (19%), ester (14%), acid (3.5%) and hydrocarbons (2.6%). In the second study we determined the qualitative and quantitative profile of volatile compounds formed in heterotrophic cultivation of 144h. In total 68 compounds were identified and quantified in cultures supported by glucose or fructose. The 3-methyl-butanol compounds was identified between the main 141.5μg.mg-1 in the culture of glucose and in the culture of fructose 69.5μg.mg-1. Many compounds identified during heterotrophic culture derived from metabolic pathways such as the terpene (β-ionone, β-cyclocitral and 5,6-epoxy-β-ionone), of the fatty acids (hexanol, hexanal) or the 2-keto acids (3-methyl-butanol, propanol, butanol). The results helped to elucidate a fraction of biocompounds microalgal with great potential for commercial exploitation. / As microalgas são uma potencial fonte de biomoléculas de interesse comercial devido ao seu perfil metabólico diversificado capaz de sintetizar diferentes classes de compostos orgânicos. O gênero Phormidium é uma cianobactéria com habilidade de crescimento em cultivos heterotróficos mediante a adição de uma fonte de carbono exógena. Visando a possibilidade de valorização dos bioprodutos gerados nos biorreatores heterotróficos microalgais, este trabalho teve como objetivo a identificação e quantificação dos compostos orgânicos voláteis nos cultivos de Phormidium autumnale. Na primeira etapa foi avaliado o perfil qualitativo dos compostos orgânicos voláteis formados em cultivos heterotróficos suportados com glicose em 72h de experimento. Foram identificados 54 compostos classificados como álcoois (27%), cetonas (23%), aldeídos (19%), ésteres (14%), ácidos (3,5%) e hidrocarbonetos (2,6%). No segundo trabalho foi determinado o perfil qualitativo e quantitativo dos compostos voláteis formados em cultivos heterotróficos de 144h. No total 68 compostos foram identificados e quantificados nos cultivos suportados por glicose ou frutose. O composto 3-metil-butanol foi identificado entre os majoritários 141,5 g.mg-1 no cultivo da glicose e 69,5 g.mg-1 no cultivo com frutose. Muitos compostos identificados durante o cultivo heterotrófico derivam de rotas metabólicas como a dos terpeno (-ionona, -ciclocitral e 5,6-epoxi--ionona), a dos ácidos graxos (hexanol, hexanal) ou a dos 2-cetoácidos (3-metil-butanol, propanol, butanol). Os resultados obtidos colaboraram para elucidação de uma fração de biocompostos microalgais com grande potencial de exploração comercial.