Bacterioplâncton de quatro lagos rasos subtropicais com distintas características tróficas

O papel exercido pelas bactérias é reconhecido como fundamental no metabolismo de qualquer sistema aquático, não só pela mineralização da matéria orgânica, como também pela transferência de matéria e energia para níveis tróficos superiores (“microbial loop”). Para a realização deste estudo foram escolhidos quatro lagos com diferentes estados tróficos no Campus Carreiros da Universidade Federal do Rio Grande – FURG - RS. O Lago Biguás e o da Base possuem características de ambientes eutrófico - hipereutrófico, enquanto que, o Lago Polegar é caracterizado como um ambiente oligo-mesotrófico e o Lago Negro é considerado um ambiente distrófico. Em um estudo anterior em nove lagos rasos nesta mesma região, incluindo os quatro analisados no presente trabalho, Souza (2007) sugeriu que as bactérias livres atuariam como mineralizadoras e o seu crescimento seria limitado pela disponibilidade de fosfato (controle “bottom-up”), enquanto que as bactérias aderidas participariam da decomposição dos agregados orgânicos. Também foi sugerido que as bactérias aderidas seriam controladas principalmente pela predação por flagelados e ciliados (controle “top-down”), provavelmente devido ao seu maior biovolume. Porém, estas informações foram obtidas a partir de relações estatísticas de dados coletados em uma única amostragem. Assim, neste estudo a comunidade bacteriana (abundância e biomassa) e outros parâmetros físicos, químicos e biológicos dos quatro lagos rasos sub-tropicais foram estudados em amostragens quinzenais no decorrer de um ano entre junho de 2008 e maio de 2009. Nossos resultados indicam que a disponibilidade de carbono orgânico dissolvido produzido pelo fitoplâncton parece ser um dos principais fatores controladores da dinâmica de bactérias nestes lagos. Entretanto, a predação no Lago Negro parece ter sido de maior magnitude no controle das bactérias neste ambiente, uma vez que não houve um incremento na abundância bacteriana deste lago proporcional ao incremento da clorofila a. A presença de um maior número de nano - e microflagelados neste lago dá suporte a esta hipótese. Para testar esta hipótese, foi realizado um experimento utilizando-se a Técnica da Diluição em conjunto com a técnica a de FISH (Hibridização in situ Fluorescente) para identificar as taxas de produção e consumo não só dos diferentes morfotipos, mas também dos diferentes grupos filogenéticos (Archaea, Eubacteria, Alfa- Beta- e Gama-Proteobacteria e Cytophaga-Flavobacter) de uma amostra de água do Lago Negro. Os resultados deste experimento indicaram que as bactérias estão, de fato, sendo consumidas por vi protozoários na mesma proporção que estão sendo produzidas. Além disso, no Lago Negro a predação parece estar vinculada ao tamanho/biovolume celular, sendo os morfotipos de tamanho reduzido mais resistentes a predação e, por isso, mais abundantes.

Secagem convectiva da microalga spirulina platensis: avaliação das propriedades físicas e bioquímicas

O objetivo no presente estudo foi investigar a operação de secagem da microalga Spirulina platensis em camada delgada através da modelagem matemática e otimização da operação, avaliando as características do produto final através de análises físico-químicas. Foram analisados os dados da umidade de equilíbrio para a isoterma de adsorção a 10, 20 e 30°C e de dessorção a 40, 50 e 60°C, através dos modelos de GAB e BET. O calor isostérico foi determinado pela aplicação da equação de Clausius-Clapeyron. O modelo de GAB apresentou melhor ajuste aos dados experimentais. Os valores da área superficial calculados pelos modelos de GAB e BET foram próximos. O calor isostérico e a entropia diferencial da isoterma de dessorção apresentaram comportamento similar. A teoria da compensação entalpia-entropia foi aplicada nas isotermas, indicando que são controladas pela entalpia. A cinética de secagem foi analisada na faixa de temperatura de 50-70°C, através dos modelos de Lewis, Henderson e Pabis, Henderson, Page e Overhults. O modelo de Henderson e Pabis foi escolhido por apresentar maior significado físico para estimar o valor de difusividade efetiva (Def), sendo os valores encontrados na faixa de 5,54 - 6,60×10-11 m 2 /s, para as temperaturas de 50 e 60°C, respectivamente, e de 1,58×10-10 m2 /s para a temperatura de 70°C. A energia de ativação apresentou um valor de 47,9 kJ/mol. A secagem alterou a cor quando comparada ao material in natura. A secagem foi otimizada na faixa de espessuras e temperaturas do ar de secagem de 3-7 mm e de 50-70ºC, respectivamente, através da metodologia de superfície de resposta para ácido tiobarbitúrico (TBA) e perda de ficocianina no produto final. A melhor condição de secagem foi a 55°C e a 3,7 mm, apresentando uma perda de ficocianina de aproximadamente 37% e valor de TBA de 1,5 mgMDA/kgamostra. Nesta condição de secagem, a composição de ácidos graxos da microalga Spirulina não apresentou diferença significativa (P > 0,05) em relação a microalga in natura.

Monitoramento por microcontrolador do cultivo de spirulina em fotobiorreator raceway

A oportunidade de produção de biomassa microalgal tem despertado interesse pelos diversos destinos que a mesma pode ter, seja na produção de bioenergia, como fonte de alimento ou servindo como produto da biofixação de dióxido de carbono. Em geral, a produção em larga escala de cianobactérias e microalgas é feita com acompanhamento através de análises físicoquímicas offline. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi monitorar a concentração celular em fotobiorreator raceway para produção de biomassa microalgal usando técnicas de aquisição digital de dados e controle de processos, pela aquisição de dados inline de iluminância, concentração de biomassa, temperatura e pH. Para tal fim foi necessário construir sensor baseado em software capaz de determinar a concentração de biomassa microalgal a partir de medidas ópticas de intensidade de radiação monocromática espalhada e desenvolver modelo matemático para a produção da biomassa microalgal no microcontrolador, utilizando algoritmo de computação natural no ajuste do modelo. Foi projetado, construído e testado durante cultivos de Spirulina sp. LEB 18, em escala piloto outdoor, um sistema autônomo de registro de informações advindas do cultivo. Foi testado um sensor de concentração de biomassa baseado na medição da radiação passante. Em uma segunda etapa foi concebido, construído e testado um sensor óptico de concentração de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 baseado na medição da intensidade da radiação que sofre espalhamento pela suspensão da cianobactéria, em experimento no laboratório, sob condições controladas de luminosidade, temperatura e fluxo de suspensão de biomassa. A partir das medidas de espalhamento da radiação luminosa, foi construído um sistema de inferência neurofuzzy, que serve como um sensor por software da concentração de biomassa em cultivo. Por fim, a partir das concentrações de biomassa de cultivo, ao longo do tempo, foi prospectado o uso da plataforma Arduino na modelagem empírica da cinética de crescimento, usando a Equação de Verhulst. As medidas realizadas no sensor óptico baseado na medida da intensidade da radiação monocromática passante através da suspensão, usado em condições outdoor, apresentaram baixa correlação entre a concentração de biomassa e a radiação, mesmo para concentrações abaixo de 0,6 g/L. Quando da investigação do espalhamento óptico pela suspensão do cultivo, para os ângulos de 45º e 90º a radiação monocromática em 530 nm apresentou um comportamento linear crescente com a concentração, apresentando coeficiente de determinação, nos dois casos, 0,95. Foi possível construir um sensor de concentração de biomassa baseado em software, usando as informações combinadas de intensidade de radiação espalhada nos ângulos de 45º e 135º com coeficiente de determinação de 0,99. É factível realizar simultaneamente a determinação inline de variáveis do processo de cultivo de Spirulina e a modelagem cinética empírica do crescimento do micro-organismo através da equação de Verhulst, em microcontrolador Arduino.

Parâmetros do metabolismo oxidativo na anêmona-do-mar Bunodosoma cangicum: variação sazonal e efeitos da exposição ao ar

Bunodosoma cangicum é uma anêmona-do-mar que habita a faixa intermarés nas regiões sul e sudeste do Brasil. Assim como outros animais característicos destes locais, esta espécie de anêmona enfrenta diariamente as mudanças nos parâmetros ambientais decorrentes do ciclo de marés, os quais podem variar conforme a estação do ano. Estas mudanças podem alterar o metabolismo oxidativo dos animais destes habtats, que pode também ser influenciado pelas diferentes estações ao longo do ano. Portanto, a influência de dois períodos distintos durante o ano além da exposição ao ar sobre parâmetros oxidativos (Capacidade antioxidante total contra radicais peroxil - ACAP, atividade da glutamato cisteína ligase - GCL, conteúdo de glutationa reduzida - GSH e nível de perxidação lipídica - LPO) foi avaliada em anêmonas-do-mar coletadas em situação de submersão ou de emersão em um perío do frio e um quente (final de inverno/começo de primavera e início de outono). A resposta destes parâmetros, bem como do conteúdo de espécies reativas de oxigênio (ERO) e de adenosina trifosfato (ATP), também foi avaliada em animais submetidos diariamente à exposição ao ar (3 h) em laboratório por 30 dias. Com relação aos parâmetros oxidativos considerando apenas os diferentes períodos do ano, uma maior atividade da GCL foi observada durante o período mais frio, assim como um maior nível de LPO neste mesmo período. Com relação à exposição ao ar, no que diz respeito às defesas antioxidantes, em animais coletados em emersão foi observado uma maior atividade da GCL durante o período quente, além de uma maior ACAP e um menor conteúdo de GSH em anêmonas-do-mar coletadas, tanto no período frio como quente. Com relação aos danos oxidativos, um maior nível de LPO foi encontrado em anêmonas-do-mar coletadas durante emersão no período mais (outono). De forma geral, não foi observado um padrão de variação dos parâmetros oxidativos em função da hora do dia, evidenciando-se apenas uma diminuição na ACAP e um aumento da GSH, em torno das 13h, em animais coletados durante a estação mais quente. As 7 anêmonas-do-mar expostas ao ar sob condições controladas de laboratório mostraram variações transitórias da ACAP (aumento) e do conteúdo de GSH (redução) após a reoxigenação. Estes resultados indicam que alguns parâmetros oxidativos de B. cangicum apresentam variação sazonal enquanto outros são afetados pela exposição ao ar. No entanto, o padrão de resposta destes parâmetros é diferente em campo e em laboratório, sugerindo que os parâmetros controlados em laboratório, tais como temperatura, fotoperíodo e iluminação, modificam a resposta do metabolismo oxidativo de B. cangicum à exposição ao ar em campo.