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In recent years, microalgae and red yeasts have emerged as attractive sources for many bioactive molecules such as carotenoids and fatty acids. However, the use of microorganism cultures to produce commercial products has historically been limited, due to the high costs of these biotechnological processes. The aim of this study was to evaluate the potential of ricotta cheese whey (scotta) and cassava wastewater to be used as low-cost alternative substrates to grow the microalga Chlorella protothecoides and the yeast Rhodotorula glutinis. Furthermore, culture strategies were applied in order to improve the bioactive molecules production. The results suggest that both scotta and cassava wastewater have a great potential to be used as culture mediums to grow the above mentioned microorganisms. C. protothecoides shifted to mixotrophic growth, using the organic carbon source provided when cultured in scotta. Moreover the stress strategy that we applied enhanced carotenogenesis, allowing the cellular accumulation of well quoted carotenoids, namely astaxanthin and lutein/zeaxanthin. The results showed that cassava wastewater can be used as a sole source of nutrients to support R. glutinis growth and metabolites accumulation in its cells. High growth (10.28 g·L-1) as well as high productions of carotenoids (0.98 mg·L-1) and lipids (1.34 g·L-1) were obtained when R. glutinis was cultivated in cassava wastewater as the sole source of nutrients. Moreover, the fatty acids profile from the biomass cultivated in the mediums containing cassava wastewater showed a majority (over 50 %) of unsaturated fatty acids. The agro-industrial by-products studied were efficiently used as carbon sources by the microorganisms and the results obtained for the mediums containing the alternative substrates were even better when compared with the cultivation in synthetic mediums containing similar amounts of organic carbon, which is possibly due to the adequate balance of nutrients in these by-products. Nenhuma Nos últimos anos, microalgas e leveduras vermelhas emergiram como fontes importantes de muitas moléculas bioativas, como carotenoides e ácidos graxos. No entanto, o uso de culturas de microrganismos para produzir produtos comerciais tem sido historicamente limitado, devido ao elevado custo destes processos biotecnológicos. O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial do soro de queijo ricota (scotta) e da manipueira para serem utilizados como substratos alternativos de baixo custo para o cultivo da microalga Chlorella protothecoides e da levedura Rhodotorula glutinis. Além disso, estratégias de cultivo foram aplicadas para melhorar a produção dos metabólitos de interesse. Com os resultados observa-se que tanto o soro de queijo ricota (scotta) quanto a manipueira têm um grande potencial para serem usados como meios de cultura para o crescimento destes microrganismos. A microalga C. protothecoides, cultivada na scotta, cresceu em modo mixotrófico, utilizando a fonte de carbono orgânica fornecida. Além disso, a estratégia de estresse salino e luminoso aplicada melhorou a carotenogênese, permitindo o acúmulo celular dos carotenoides desejáveis, astaxantina e luteína/zeaxantina. Para a manipueira, foi observado que este subproduto pode ser usado como fonte única de nutrientes para o crescimento celular e acúmulo de metabólitos na levedura R. glutinis. Uma elevada produção de biomassa (10,28 g/L), carotenoides (0,98 mg/L) e lipídeos (1,34 g/L) foi obtida quando a levedura R. glutinis foi cultivada na manipueira. Além disso, os perfis lipídicos da biomassa cultivada nos meios contendo este subproduto demonstraram um maior percentual (acima de 50 %) de ácidos graxos insaturados. Os subprodutos agroindustriais estudados foram eficientemente utilizados como fontes de carbono pelos microrganismos testados e os resultados obtidos para as produções de biomassa e de moléculas bioativas de interesse nos meios contendo os substratos alternativos foram ainda melhores em comparação com o cultivo em meio sintético contendo teor similar de carbono orgânico, possivelmente em decorrência do adequado balanço de nutrientes nestes subprodutos.