Tesis presentada como parte de los requisitos para optar al Grado de Magíster en Ciencias Agropecuarias / El mucílago de nopal es un hidrato de carbono complejo, con una gran capacidad para absorber agua, producido por plantas de la familia de las Cactaceae entre ellas la tuna (Opuntia ficus-indica). Algunos investigadores mencionan su potencial industrial, ya que podría emplearse como hidrocoloide en la industria de alimentos (Medina-Torres et al., 2000 y Sáenz et al., 2004). Además, se podría utilizar como agente encapsulante, agente gelificante, modificador de textura y viscosidad y estabilizador de espumas entre otros. Por otro lado, el mucílago al ser extraído de un vegetal, tiene una ventaja sobre los de origen animal, debido a su imagen positiva ante los consumidores (Ibañez y Ferrero, 2003).

La contaminación por plásticos y suero lácteo es un problema que preocupa tanto a nivel nacional como mundial debido a los impactos ambientales, sociales y económicos que generan. Pero debido al alto contenido en lactosa del suero, puede ser utilizado para obtener bioplástico y así sustituir el uso de plásticos convencionales. En ese contexto la presente investigación tiene como objetivo general proponer la producción de bioplástico a partir del suero de leche generado por el Clúster de Derivados Lácteos de Cajamarca, así mismo se establecieron los siguientes objetivos específicos: diagnosticar la situación actual de las empresas integrantes del Clúster de Derivados Lácteos de Cajamarca, realizar el estudio de mercado para determinar la demanda del bioplástico, realizar el estudio técnico y de ingeniería para la producción de bioplástico y por último determinar la viabilidad económica - ambiental de la propuesta. De acuerdo a las proyecciones de demanda, oferta y precios se determinó que existe alta demanda insatisfecha de bioplástico. El análisis micro y macro localización determinó que la planta estará ubicada en Cajamarca. Además, a partir del método Guerchet se calculó un área total de 2 157 m2 la cual logra una capacidad de producción de 325 kg de bioplástico diario. Finalmente, con el análisis económico financiero se obtiene un VAN de S/ 478 215,86 y TIR del 23%, ambos indicadores son positivos y favorables por lo tanto se define que el proyecto es rentable teniendo un período de recuperación de la inversión de 3 años 1 mes 4 días.

Se elaboró un polímero biodegradable a partir de las semillas de ataco, Amaranthus quitensis L., para lo cual fue necesario obtener en primera instancia almidón de las semillas del mismo, definiéndose en la primera fase del estudio el método de extracción, resultado el más adecuado el que utiliza un álcali como solvente, luego se realizó su análisis proximal para obtener información de sus características. Posteriormente aplica un diseño experimental de bloques completamente al azar tomando en grupos de tres los factores controlables, para someter al almidón a variaciones de sus condiciones naturales. Utiliza dosificaciones de diferentes sustancias químicas que cumplen la función de plastificantes, extensores, humectantes, espesantes, lubricantes y desmoldantes tales como: la glicerina, alcohol polivinílico PVA, y hidroxietílcelulosa HEC, en diferentes proporciones, para obtener polímeros con diferentes características, para obtener láminas del producto fue necesario utilizar el equipo usado comúnmente para polímeros convencionales. El proceso experimental arrojó ciertas muestras de polímeros con características consideradas como adecuadas, en los mismos se midieron sus propiedades físico-mecánicas evidenciándose en algunos buena elasticidad, resistencia al esfuerzo y elongación así también como dureza y adecuada densidad, así también, se efectuaron ensayos de estabilidad frente al agua y a gradientes de temperatura, siendo más resistentes a exposiciones al agua en períodos cortos de tiempo ya que frente a incrementos de temperatura se mostraron quebradizos. Los polímeros obtenidos por sus características tienen aplicaciones potenciales tales como: recubrimiento de tabletas y encapsulado de medicamentos, agroquímicos, recubrimientos de alimentos y balanceados para consumo de ganado y mascotas, así como en combinación con polímeros sintéticos en producción de bolsas y botellas que por su origen natural son de fácil y rápida biodegradación resultando inocuos para el ambiente en caso de ser desechados. / Tesis

La piel es un órgano de gran importancia para el ser humano por la extensa cantidad de funciones que cumple. En esta gran importancia estriba el interés que se tiene por diseñar sistemas cada vez más efectivos para la curación de heridas, que permitan una rápida recuperación de las funciones interrumpidas de protección y homeostasis, principalmente. En esta búsqueda por apósitos más efectivos, los biomateriales cumplen un rol central por el gran potencial que presentan. En este trabajo se realiza una revisión de algunos estudios que elaboran apósitos a partir de diversos biomateriales sintéticos y naturales (de origen proteico y polisacárido) y que, además, evalúan las propiedades de dichos materiales y su rol en el proceso de curación. En base a estos estudios y a las características propias de los biomateriales con los que se elaboran, se presentan ventajas y desventajas de los apósitos para su uso en la reparación del tejido dañado. En especial, el trabajo se centra en el alginato, polisacárido natural que posee características valiosas para su uso, como la capacidad para gelar en presencia de algunos cationes divalentes, y su carácter biocompatible y absorbente. Después de un detallado análisis de la estructura, proceso de obtención, caracterización y propiedades de este polímero, se estudian tres diferentes membranas que se pueden elaborar en base a éste: las películas, los hidrogeles y las esponjas de alginato. Para cada una de estas membranas se revisan las investigaciones en las que han sido utilizadas como apósitos para el tratamiento de heridas. También se evalúan los resultados obtenidos en dichos trabajos y se analiza cómo las características estructurales propias de cada membrana podrían mejorar el tratamiento de heridas.

La gran versatilidad y amplia variedad de características que poseen los plásticos los hace materiales claves para el ser humano, ya que permiten mejorar la calidad de vida, al ser empleados en sectores como la construcción, el transporte, el envasado, la medicina y el deporte, entre otros. No obstante, los plásticos producidos a partir de petróleo tienen la gran desventaja de no ser biodegradables, por lo que esta preocupación ha creado un especial interés en el desarrollo de procesos alternativos para generar polímeros de origen biológico, amigables con el medio ambiente. A pesar de los esfuerzos destinados a la investigación de biopolímeros, éstos aún no resultan competitivos en términos económicos frente a los plásticos petroquímicos. El costo de los polímeros convencionales oscila entre 1 y 1,5 dólares por kilogramo y el de los biopolímeros puede variar entre 2,5 y 15 dólares por kilogramo. Por lo tanto, el objetivo que se propone en este trabajo de tesis es profundizar, tanto a nivel teórico como experimental, en el estudio de la producción de plásticos biodegradables (poli(hidroxialcanoato)s, PHAs) empleando fuentes de carbono alternativas para su biosíntesis. En la presente tesis se llevan a cabo experiencias in vivo con un microorganismo aislado del estuario de Bahía Blanca, Bacillus megaterium BBST4, en cultivos batch. A partir del biomaterial obtenido, se realizan ensayos que permiten caracterizar el polímero acumulado intracelularmente. Asimismo, se obtienen datos experimentales a nivel Erlenmeyer y biorreactor, que se emplean para ajustar un modelo cinético de crecimiento y biosíntesis de PHA. La estimación de parámetros se realiza mediante la formulación de un problema de optimización dinámico cuya función objetivo es de cuadrados mínimos, sujeto a un sistema de ecuaciones diferenciales y algebraicas. Por otro lado, con el objetivo de realizar aportes en el diseño de biorrefinerías, se propone la implementación de modelos detallados de los equipos de una planta de producción de PHA y también de una biorrefinería integrada, donde la síntesis de biopolímero brinda un valor agregado al objetivo económico de la misma. Para ello, las distintas configuraciones de operación de las plantas se incluyen en una superestructura y se formulan problemas de programación no lineal mixto entero (MINLP) en un entorno orientado a ecuaciones, con un criterio de optimización económico (maximización del valor presente neto del proceso productivo) sujeto a restricciones de balances de masa y energía, ecuaciones de diseño, condiciones operativas y correlaciones de costos. La metodología presentada en esta tesis junto con los resultados numéricos obtenidos, representan una progresión en el estudio biotecnológico de la síntesis de PHAs mediante la utilización de herramientas provistas por el modelado matemático. / Due to their great versatility and comprehensive features, plastics have become key materials to human beings. They allow improving the quality of human life in areas such as construction, transportation, packaging, medicine and sports, among others. Nevertheless, petroleum-based plastics are non-biodegradable. This issue has led to the development of alternative processes to produce bio- based polymers environmentally friendly. Despite efforts devoted to biopolymers research, they are still non-economically competitive with the petrochemical plastics. While synthetic polymers cost is between 1 to 1.5 dollars per kilogram, biopolymers prices vary between 2.5 to 15 dollars per kilogram. Therefore, the main objective of the work is to carry out theoretical and experimental studies of biodegradable biopolymer production (poly(hydroxyalkanoate)s, PHAs) using alternative carbon sources for their biosynthesis. In this thesis work, in vivo experiences in batch cultivations are performed by means of Bacillus megaterium BBST4, a microorganism isolated from Bahía Blanca estuary. With the obtained biomaterial, several tests were carried out in order to achieve a characterization of the intracellular accumulated polymer. Also, experimental data is obtained in Erlenmeyer and bioreactor cultures. This data is used to adjust a growth and PHA bio-synthesis kinetics model. Parameter estimation is performed within a dynamic optimization framework with a least squares objective function, subject to a differential algebraic equations system. Furthermore, in order to make a contribution to biorefineries design, we implemented two detailed equipment models: a PHA production plant and an integrated biorefinery, where biopolymer synthesis is a value- added co-product. Different plant configurations are embedded within a superstructure. Mixed integer nonlinear programming (MINLP) problems are formulated in an equation oriented approach. The economic objective function (net present value maximization of the productive process) is subjected to mass and energy balances, equipment design cost, operation conditions and cost correlations. The methodology presented in this thesis together with the obtained numerical results, provides useful insights on the biotechnological study of PHAs synthesis by means of mathematical modeling tools.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-12T18:06:47Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Raquel C. de Mello doc._BGQ2.pdf: 5133262 bytes, checksum: 1e17d399facfb03a2adcb79839e3c8aa (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-12T18:06:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Raquel C. de Mello doc._BGQ2.pdf: 5133262 bytes, checksum: 1e17d399facfb03a2adcb79839e3c8aa (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Regiões alagadas e reservatórios de hidrelétricas localizados nos trópicos são considerados fontes significativas de gases estufa para a atmosfera. Estas emissões resultam da degradação da matéria orgânica do solo e da biomassa vegetal inundada pelo processo de degradação anaeróbio, mediado por microrganismos. Este trabalho compara a composição lábil da matéria orgânica (carboidratos - CHO, lipídios – LPD, e proteínas - PRT), a razão elementar (C:N), o comportamento das formas nitrogenadas (NO3‾, NO2‾ e o NH4 +) e o número de células bacterianas com a produção de gases (CH4 e CO2) em incubações anaeróbias de sedimentos de várzea e reservatório. A várzea Yahuarcaca, localiza-se na margem colombiana do Rio Amazonas, e é controlado por pulsos de inundações deste. O reservatório do Funil, construído em 1969, recebe águas do Rio Paraíba do Sul e efluentes das atividades antrópicas do vale do Paraíba Paulista. As incubações foram em atmosfera de N2 a 25°C, sem agitação e os parâmetros foram quantificados periodicamente. A abordagem bioquímica baseada na análise quali-quantitativa na matéria orgânica sedimentar pode identificar o estado trófico e a qualidade ambiental de ambientes aquáticos. A alta concentração de PRT (1,0 mgC.g-1) classifica o reservatório como um sistema eutrófico e a concentração de CHO (0,58 mgC.g-1), mesoligotrófico. Na várzea, as concentrações de PRT (0,88 mgC.g-1) e de CHO (0,09 mgC.g-1) classificam o sistema como mesoligotrófico. Devido aos sistemas estarem consumindo CHO ao invés de acumular, ambos podem ser classificados como heterotróficos. O percentual lábil da matéria orgânica variou de 14 a 21% do carbono orgânico total, assegurando a fonte de carbono e energia para a comunidade bacteriana da ordem de 108-109 cel.g-1. O C:N e o δ13C dos sedimentos incubados refletiram uma mistura de fontes em ambos os ambientes. Os sinais encontrados na várzea (C:N~8,1; -28< δ13C <-26‰) correspondem a mistura de plantas amazônicas, com predominância de plantas C3. No reservatório (C:N~11,1; δ13C~-23‰), observa-se mistura de sinais plantas C3, C4 e fitoplâncton, refletindo múltiplos usos do solo e eutrofização das águas do reservatório. O aporte de efluentes também contribuiu como fonte de matéria orgânica para o reservatório, conforme δ15N mais pesado indicou (~6,6‰). Os processos de degradação da matéria orgânica variaram ao longo das incubações em ambos os sistemas.Inicialmente a degradação da matéria orgânica produziu NH4 +, oxidado em anaerobiose via redução do Fe(III), produzindo NO2‾ até o 196º dia de incubação. Também ocorreu a nitrificação anaeróbia do amônio a NO3‾, dependente da produção de oxigênio pela enzima catalase. O NH4 + foi produzido durante todo o experimento, representando 88 – 99% das formas nitrogenadas dissolvidas. Em ambas as amostras, a produção de CO2 excedeu a produção de CH4 ao longo de toda a incubação. A produção de CO2 foi até duas vezes maior e de CH4 até três vezes maior na várzea do que no reservatório, cujas produções alcançaram ~1900 e ~1500 nmolC.g-1.d-1, respectivamente. Esta maior produção pode estar relacionada ao rápido turn over da matéria orgânica de alta labilidade e à equilibrada comunidade microbiana presente no ambiente naturalmente alagado / croorganisms. This work compare the labile composition of organic matter (carbohydrates – CHO, lipids – LPD, and proteins – PRT), the elemental ratio (C:N), the distribution of nitrogen forms (NO3‾, NO2‾ e o NH4 +) and the number of bacterial cells with the production of gases (CH4 e CO2) in anaerobic incubations of sediments from a lake and a reservoir. The floodplain Yahuarcaca is located in the margin of the Amazon River and is controlled by flood pulses of the river. The Funil reservoir built in 1969 receives water from Paraíba do Sul River and discharges from the anthropogenic activities from the river valley. The incubations were made in N2 atmosphere at 25ºC without agitation and the parameters were quantified periodically. The biochemical approach based in a quali-quantitative analysis of the sedimentary organic matter identifies the trophic state and environmental quality of aquatic ecosystems. The high PRT concentration (1,0 mgC.g-1) classifies the reservoir as a eutrophic system and the CHO concentration (0,58 mgC.g-1), mesoligotrophic. In the floodplain, the PRT (0,88 mgC.g-1) and CHO (0,09 mgC.g-1) concentrations classify the system as mesoligotrophic. Due to the consuming of carbohydrates instead of accumulate, both systems can be classified as heterotrophic. The labile organic matter percentage varied from 14 to 21% of the total organic carbon, ensuring source of carbon and energy to the bacterial community in an order of 108-109 cel.g-1. The C:N and δ13C from the incubated sediments reflected a mixture of sources in both environments. The floodplain signal (C:N~8,1; -28< δ13C <-26‰) indicated a mixture Amazonian plants, predominating C3 plants. In the reservoir (C:N~11,1; δ13C~-23‰) was observed a mixture of C3, C4 and phytoplankton signals, reflecting multiple uses of land and eutrophication of the reservoir waters. Also the sewage input contributes as source of organic matter to the reservoir, as indicated by the heavier δ15N (6,6‰). The degradation processes of organic matter from both systems varied along the incubations. Initially the organic matter degradation released NH4 +, oxidized anaerobically through Fe3+ reduction, releasing NO2‾ until 196th day of incubation. Also occurred anaerobic NH4 + nitrification to NO3‾, depending on oxygen production by catalase enzyme. The NH4 + was produced over the whole experiment, being 88 – 99% of the dissolved nitrogen. In both samples, the CO2 production exceeded CH4 production during the entire incubation. Comparing to the reservoir, CO2 production was twice and CH4 was three times higher in the floodplain, producing approximately 1900 e 1500 nmolC.g-1.d-1, respectively. The high production can be related to a fast turn over of a labile organic matter and to a microbial community in the naturally flooded land

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-05-22T17:32:38Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO LEANDRO V.G..pdf: 1206910 bytes, checksum: d288e295aca8fbcbcdb1c961d22a8d96 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-22T17:32:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO LEANDRO V.G..pdf: 1206910 bytes, checksum: d288e295aca8fbcbcdb1c961d22a8d96 (MD5) / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / Lagoa hipersalina de Araruama - RJ, nas últimas décadas, vem sofrendo uma ocupação desordenada de sua bacia de drenagem e o conseq üente aporte de matéria orgânica (M.O.) proveniente de esgoto doméstico, alterando drasticamente seu estado trófico, de oligo para hipertr ófico. O presente trabalho pr etende avaliar a composição matéria orgânica e os processos micr obiológicos na Lagoa de Araruama (RJ) e relacionar às condições hipertróficas at uais. Neste sentido, foram considerados eventos distintos, tais como período chuv oso, seco e marés (vazante e enchente). Os locais de amostragem da co luna d’água e sedimento foram selecionados para caracterizar o aporte fluvial – estação Ar aruama (AR), a ciclagem interna – estação São Pedro da Aldeia (SP) e as trocas com o oceano – estação Cabo Frio (CF). A elevada produção primária encontrada (concentração média de clorofila: 450 μ g.L -1 ) e as baixas concentrações das formas nitrogenadas na coluna d’água (NO 2 , NO 3 e NH 4 ), indicam consumo pelo fitoplâncton. Fo ram encontradas elevadas concentrações de carbono orgânico dissolvido (média de 17,5mgC.L -1 ), refletindo numa elevada taxa respiratória (média de 2,08 μ MO 2 .L -1 .h -1 ). As concentrações de biopolímeros foram elevadas no sedimento, principalmente li pídios e carboidratos (2,99 e 2,57mg.g -1 , respectivamente), apresentando a relação [lipídios]>[carboidratos]>[proteínas], diferindo ao descrito pela li teratura para o hemisfério norte. O carbono orgânico estocado nos sedimentos da lagoa apresentou valores médios de 5,5%, C/N de 10,4 e δ 13 C (‰) e δ 15 N (‰) de -14,8 e 6,21, respectivam ente. Os valores em geral apontam para uma mistura de fontes ao carbono depositado nos se dimentos. A proporção relativa entre os esteróis pesqui sados demonstrou uma predominância de estigmasterol na maioria das amostras, que poder ia ter como fonte o fitoplâncton uma vez que sua relação com as plantas vascula res não é válida para um sistema com poucos rios. O coprostanol apresentou elevadas concentrações em AR (média de 263 μ g.g -1 ), sendo encontrado em menor escala em Cabo Frio e São Pedro, e se apresentou como melhor indicador de es goto em ambiente hipersalino que os coliformes termotolerantes. A biomassa e atividades bacterianas no sedimento (metabólica e enzimática) apresentara m-se elevadas, evidenciando a intensa ciclagem da M.O. neste co mpartimento e indicando que a lagoa poderá retornar à melhores condições em curto ou médio praz o, caso sejam adotadas medidas efetivas para sua recuperação / ABSTRACT The hypersaline lagoon of Araruama - RJ is suffering, in the last decades, disordered occupation of its drainage basin and consequent contribution of M.O. originating from domestic sewage, altering drastically your trophic characteristics, from oligo to hypertrophic. The present work intends to evaluate the organic matter composition and the microbial processes in the Araruama Lagoon (R J) and to relate to the current hypertrophic conditions. Thus, di fferent events were considered, such as rainy, dry and tide (low and high) periods. The sites for water column and sediment sampling were selected to characterize the fluvial contri bution in Araruama stat ion (AR), the intern cycling - São Pedro da Aldeia station (SP) and the exchanges with the ocean - Cabo Frio station (CF). The high prim ary production found (chlorophyll: 450 μ g.L -1 ) and the reduced concentrations of the nitrogen forms in the water column (NO 2 , NO 3 and NH 4 ) indicate phytoplankton consumption. High c oncentrations of dissolved organic carbon were observed (average of 17.5mgC.L -1 ), resulting in a high re spiratory rate (average of 2.08 μ MO 2 .L -1 .h -1 ). The biopolymer concentrations were high in the sediment, mostly lipids and carbohydrates (2.9 and 2.57mg.g -1 , respectively), presenting the relationship lipids>carbohydrates>proteins, which differs fr om what is described by the literature for the Northern Hemisphere. The organic carbon stocked in the lagoon’s sediments presented medium values of 5,5%, 10,4 for C/N a nd -14.8‰ and 6.21‰ for δ 13 C and δ 15 N, respectively. Generally, those results indicate a mixture of sources for the deposited carbon in the sedi ments. The relative propor tion among the researched sterols demonstrated a predominanc e of stigmasterol in most of the samples, probably coming from phytoplankton. Despite of this compound are commonly related to vascular plants the absence of a high amount of rivers in the drainage basin turn this source without importance. Coprostanol wa s present in high concentrations at AR station (average of 263 μ g.g -1 ), but it was also found in sm all scale at Cabo Frio and less at São Pedro, and it seems to be a better sewage indicator at the hypersaline environment than the termotolerant coliforms. The bacterial biomass and activities in the sediment (metabolic and enzymatic) were high, evidencing the intense cycling of organic matter in this compartment and indica ting that the lagoon can return to better conditions in short or medium period, if e ffective programs for its recovery are adopted

A insuficiência glótica é uma condição clínica caracterizada pelo fechamento inadequado das pregas vocais durante a fonação ou a deglutição. Nos casos mais leves, os pacientes são geralmente encaminhados para tratamento fonoterápico. Nos casos com sintomas mais importantes ou insucesso na fonoterapia, o tratamento cirúrgico se faz necessário. A melhor abordagem cirúrgica para a insuficiência glótica vem sendo debatida há mais de um século. As injeções laringoplásticas são procedimentos tecnicamente simples e com possibilidade de realização sob regime ambulatorial, no entanto seus resultados não são sempre previsíveis. Esses procedimentos também trazem consigo a possibilidade de rigidez da mucosa vocal por causa da reação inflamatória ao material utilizado. Apesar do crescente interesse por procedimentos ambulatoriais na laringologia e da popularização das injeções laringoplásticas, é sabido que se carece de materiais de melhor qualidade para resultados ainda mais consistentes. O surgimento do biopolímero de cana-de-açúcar (BPCA) e as pesquisas sobre seu uso em outras especialidades médicas apontaram para a possibilidade de que o referido material possa ser adequado ao uso nas injeções laringoplásticas. O presente trabalho foi desenvolvido para estudar a reação inflamatória causada pela injeção do BPCA na prega vocal de coelhos e comparar com a reação causada pela hidroxiapatita de cálcio (HCa). Para tal, foi procedida a injeção de 0,1mL HCa e BPCA na forma de gel nas pregas vocais direita e esquerda, respectivamente, de coelhos machos adultos da raça Oryctolagus cuniculus. Os coelhos foram divididos em dois grupos de 15, os quais foram sacrificados com 3 e 12 semanas. Após o sacrifício, foi feita a remoção e o processamento do material a ser estudado. Nos cortes histológicos foram avaliados os parâmetros de intensidade e composição celular do processo inflamatório, neovascularização, fibrogênese e alterações inflamatórias na mucosa vocal. Observou-se que a HCa e o BPCA desencadearam reação inflamatória por células do grupo linfomononuclear semelhantes em ambos os períodos analisados. A HCa desencadeou uma reação inflamatória por células gigantes intensa em todas as amostras e significativamente mais importante que o BPCA em ambos os períodos estudados. O BPCA apresentou reação inflamatória por células do grupo polimorfonucleares mais intensa do que a HCa apenas 3 semanas após a injeção. Não houve diferença entre as duas substâncias no que concerne à formação de tecido fibroso no leito cirúrgico após 3 e 12 semanas. Houve uma maior neoformação vascular com a injeção de BPCA comparado com a HCa após 3 semanas do procedimento. Não houve diferença estatística nessa variável após 12 semanas. Com relação às alterações inflamatórias da mucosa, não houve diferença significativa entre as substâncias nos três parâmetros estudados: integridade do epitélio, infiltrado inflamatório e presença de fibras colágenas na região submucosa. Conclui-se que, enquanto a HCa desencadeia uma reação inflamatória mediada por células gigantes, mais intensa e duradoura, o BPCA apresenta uma resposta por polimorfonucleares, assim como uma neoformação vascular mais importantes apenas após 3 semanas da injeção. Outros estudos devem ser realizados para avaliar o potencial do uso do BPCA no tratamento da insuficiência glótica / The glottal insufficiency is a clinical condition featured by abnormal closure of vocal folds during the process of phonation or deglutition. In most mild, cases patients are usually referred to speech therapy. In those cases presenting more relevant symptoms or failure in speech therapy, the surgical procedure is mandatory. The best surgical approach for glottal insufficiency has been debated over the past one hundred years. Laryngoplastic injections are technically simple procedures and possible to be performed in an outpatient basis, however their results are not always predictable. Such procedures may also present stiffness in the vocal mucosa due to the inflammatory reaction to the material which has been used. Despite of the fact that the growing interest in outpatient basis procedures in laryngology as well as the popularization of laryngoplastic injections, it is well known the lack of better quality materials for inducing much more consistent results. The arising of sugarcane biopolymer (SCB) along with researches on its use in other medical specialties demonstrated that there is a possibility for adequately using the mentioned material in laryngoplastic injections. The present work has been developed for the purpose of studying the inflammatory reaction which is caused by sugarcane biopolymer (SCB) injected in rabbits vocal folds as well as comparing to that reaction caused by calcium hydroxyapatite (HCa). For this experiment adult male rabbits from the race Oryctolagus cuniculus have been used, thus, 0.1 ml of HCa and of SCB in gel form were injected in their right and left vocal folds respectively. Rabbits have been divided into two groups of 15 each which were sacrificed at 3 and 12 weeks. After sacrifice, the vocal cords were removed and processed in order to be studied. Parameters as intensity and cellular composition in the inflammatory process, neovascularization, fibrogenesis as well as inflammatory alterations of vocal mucosa have been analyzed in histological pieces. It has been observed that HCa and SCB triggered an inflammatory reaction by lymphomononuclear group cells which are similar in the analysis of both periods. HCa triggered an inflammatory reaction by giant cells being intense in all of the samples and significantly more relevant as compared to SCB in the study of both periods. SCB presented an inflammatory reaction by polymorphonuclear group cells which was more intense as compared to HCa in just three weeks after injection. There was no difference between the two substances concerning the fibrous tissue building-up after three and twelve weeks. There was a larger vascular neoformation when injecting SCB as compared to HCa injection three weeks after procedure. There was no statistical difference in such a variable after twelve weeks. In respect of mucosa inflammatory changes, there was no significant difference between the substances by studying those three parameters as follows: epithelial integrity, inflammatory infiltrate and the presence of collagenous fibers in the submucosal region. In conclusion, while HCa triggers an inflammatory reaction mediated by giant cells which is more intense and lasting, SCB in its turn presents a more prevalent response by polymorphonuclear cells as well as by a vascular neoformation just three weeks after injection. Other studies should be done in order to evaluate the potential use of SCB in treating glottal insufficiency

A torta de mamona é um resíduo gerado da extração de óleo da mamona, que tem potencial para matéria prima para a produção de filmes biodegradáveis. Filmes a base de proteínas têm limitações mecânica. Assim, as propriedades físicas destes materiais biodegradáveis podem ser melhoradas com o uso de agentes químicos, como reticulantes, e de fibras vegetais, como material de reforço. Neste sentido, o objetivo geral desta dissertação foi o desenvolvimento de filmes biodegradáveis à base de proteína extraída da torta da mamona, modificada com glioxal, e reforçados com fibras da polpa de celulose, para emprego na agricultura. Os objetivos específicos foram a avaliação das fibras de celulose em relação ao ganho de umidade, microscopia e estrutura química, e a avaliação do efeito da concentração de fibras sobre as propriedades mecânicas (tração e perfuração), cor, opacidade, brilho, umidade, solubilidade, permeabilidade ao vapor de água, microestrutura, propriedades térmicas, e estrutura química através de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier. As proteínas foram extraídas da torta de mamona em um reator com controle digital de temperatura (50 ºC), de pH (12, com NaOH) e de agitação (400 rpm), com capacidade para 5 Litros. As fibras de celulose foram dispersas em água com agitador de alta rotação. Os filmes foram preparados por desidratação de soluções formadoras de filmes (SFF) com 6g de proteína/100 g de SFF, 5g glioxal/100g de proteína, 30 g de glicerol/100 g de proteína e 0; 2,5; 5; 7,5; 10 e 12,5g de fibras/100 g de proteína. A adição de fibras não mostrou efeito sobre a espessura, umidade, solubilidade em água e permeabilidade ao vapor de água dos filmes. Entretanto, as propriedades mecânicas do material melhoraram em função da concentração de fibras. O acréscimo de fibra provocou aumento na força de perfuração, tensão na ruptura e módulo de elasticidade e diminuição na deformação dos filmes. A adição de fibras também exerceu efeito sobre a cor, opacidade e brilho dos compósitos. Os resultados das análises por microscopia eletrônica de varredura permitiu verificar que as fibras de celulose estavam bem dispersas na matriz do filme, explicando seu efeito sobre as propriedades mecânicas dos filmes. E, as análises por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier corroboraram com esses resultados. O reforço com fibras mostrou-se eficiente e uma excelente alternativa para a produção de filmes a base de biopolímeros. / Castor bean (Ricinus communis L.) cake is a by product of the extraction process of castor oil, which has potential for biodegradable films production. Proteins-based films have mechanical limitations; however it physical properties can be improved with the use of chemical agents, as cross linker, and of vegetal fibers, as reinforcement load. Therefore, the aim of this work was the development of films based on proteins extracted from castor bean (Ricinus communis L.) cake crosslinked with glyoxal and reinforced with cellulose pulp fibers, to be used in agriculture. More specifically, the objectives of this work were the evaluation of cellulose fibers, moisture gain, microstructure and chemical structure, and the evaluation of the effect of fiber content on thickness, moisture content, mechanical properties (by tensile and puncture tests), color, opacity, gloss, solubility in water, water vapor permeability, color, opacity, gloss, microstructure by scanning electron microscopy, and chemical structure by Fourier transform infrared spectroscopy. Proteins were extracted from castor beans cake in a reactor with digital temperature control (50ºC), pH (12, with NaOH) and agitation (400 rpm) with 5L capacity. Cellulose fibers were dispersed in water using a high shear stirrer. Films were prepared by dehydration of film-forming solutions (FFS) with 6g protein/100g FFS, 5g glyoxal/100g protein, 30g glycerol/100g protein and 0; 2.5; 5; 7.5; 10 and 12.5g cellulose fibers/100g protein. Fibers content had no effect on thickness, moisture content, solubility in water and water vapor permeability of films. Nevertheless, the mechanical properties of films were improved as a function of fiber concentration. The increasing in fibers concentration increased puncture force, tensile strength and elastic modulus and decreased films deformation. The addition of fibers also had an effect on color, opacity and gloss of composites. The results of scanning electron microscopy showed that cellulose fibers were well dispersed in the film matrix, explaining their effect on mechanical properties of films. Additionally, analysis by Fourier transform infrared spectroscopy corroborated with these results. Fiber reinforcement was effective and seems to be a great alternative for the production of films based on biopolymers.

A produção de filmes biodegradáveis à base de amido representa um desafio tecnológico, pois estas matrizes são altamente sensíveis à água. Neste sentido, as pesquisas estão sendo realizadas a fim de melhorar as caraterísticas de hidrofobicidade sem afetar a integridade estrutural das matrizes. Dentre os compostos comumente empregados para melhorar as características de filmes biodegradáveis, pode-se mencionar os óleos e ácidos graxos. O óleo de sementes de melancia apresenta alto potencial de aplicação em matrizes filmogênicas, pois além da possibilidade de melhorar as propriedades de barreira, apresenta compostos fitoquímicos com atividade antioxidante, que podem conferir um caráter ativo aos materiais produzidos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar filmes à base de amido modificado de mandioca e óleo de sementes de melancia. O óleo de sementes de melancia foi extraído por batelada com etanol pressurizado, sob diferentes temperaturas de extração (40, 60 e 80°C) e diferentes comprimentos de leito de extração (L1 = 4,2 cm, L2 = 9,8 cm e L3 = 15,8 cm). A cinética de extração foi matematicamente descrita utilizando-se o modelo de Peleg e os óleos caraterizados quanto à atividade antioxidante. Posteriormente foram testados quatro amidos modificados de mandioca (amido reticulado, AR; amido acetilado, AA; amido não modificado, ANM e amido duplamente modificado, AAR) com a finalidade de selecionar o que apresentasse melhores caraterísticas na produção de filmes quanto ao caráter hidrofóbico. Os filmes foram produzidos pela técnica de casting, utilizando - se concentrações fixas de amido e sorbitol (4 e 1,2 g/100g de solução filmogênica, respectivamente). O caráter hidrofóbico das matrizes foi avaliado pela determinação da solubilidade, grau de inchamento, permeabilidade ao vapor de água e ângulo de contato. Adicionalmente, foram produzidas emulsões através da técnica de Pickering, com diferentes concentrações de óleo e amido e caraterizadas quanto à estabilidade, tamanho de partículas e polidispersidade. A emulsão com maior estabilidade foi incorporada na formulação de filmes à base de AR em concentrações de 0 a 0,5 g de óleo na emulsão/100 g de solução filmogênica. Todos os filmes foram caracterizados quanto às propriedades mecânicas, microscopia, espectroscopia de infravermelho (FTIR), difração de raios X, cor, solubilidade, inchamento, permeabilidade ao vapor de água e ângulo de contato. Os resultados da extração de óleos mostraram rendimentos superiores sob temperaturas de 80°C e melhor atividade antioxidante a 60°C. O modelo de Peleg apresentou um bom ajuste, observando-se coeficientes de correlação altos (R2 &gt; 0,90). A caraterização dos filmes produzidos com diferentes amidos modificados mostrou que o AR formou matrizes com maior ângulo de contato, menor grau de inchamento e maior resistência mecânica. As emulsões com maior de estabilidade foram produzidas com altas concentrações de óleo e amido (15 e 12 g/100 g de emulsão, respectivamente). Os filmes produzidos com incorporação de óleo na forma de emulsão Pickering apresentaram caráter mais hidrofóbico, sendo também alteradas as caraterísticas estruturais com o aumento da concentração de óleo. Os filmes produzidos com a incorporação de óleo em forma de emulsão apresentaram conteúdos de fenólicos totais de 0,19 a 5,68 mg equivalente de ácido gálico/100g de filmes. No entanto, os filmes não apresentaram atividade antioxidante frente ao radical DPPH&bull;. / The production of biodegradable films based on starch represents a technological challenge because these matrices are highly sensitive to water. In this sense, the research is being carried out in order to improve the characteristics of hydrophobicity without affecting the structural integrity of the matrices. Among the compounds commonly used to improve the characteristics of biodegradable films, the oils and fatty acids can be highlighted. The oil of the watermelon seeds presents high potential of application in filmogenic matrices because in addition to the possibility of improving the barrier properties, it presents phytochemical compounds with antioxidant activity, which can impart an active characteristic to the produced materials. In this context, the objective of this work was to develop and characterize films based on modified cassava starch and watermelon oil. The watermelon oil was extracted in batches with pressurized ethanol under different extraction temperatures (40, 60, and 80°C) and different extraction bed lengths (L1 = 4.2 cm, L2 = 9.8 cm, and L3 = 15.8 cm). The kinetics of extraction were mathematically described using the Peleg model and the oils characterized for antioxidant activity. Four modified starches of cassava (reticulated starch, AR, acetylated starch, AA, unmodified starch, ANM, and doubly modified starch, AAR) were then tested in order to select the material with the best hydrophobic characteristics. The films were produced by the casting technique, using fixed concentrations of starch and sorbitol (4 and 1.2 g/100 g of film-forming solution, respectively). The hydrophobic characteristic of the matrices was evaluated by determining the solubility, degree of swelling, permeability to water vapor, and contact angle. In addition, emulsions were produced using the Pickering technique with different concentrations of oil and starch and then, characterized for stability, particle size, and polydispersity. The results of the extraction showed higher yields under temperatures of 80°C and better antioxidant activity at 60°C. The Peleg model presented a good fit, observing high correlation coefficients (R2&gt; 0.90). The characterization of the films produced with different modified starches showed that AR formed matrices with higher contact angle, lower degree of swelling, and higher mechanical resistance. Emulsions with the highest degree of stability were produced with high concentrations of oil and starch (15 and 12 g/100 g of emulsion, respectively). The films produced with oil incorporation in the form of Pickering emulsion presented a more hydrophobic characteristic, and the structural characteristics were also altered with the increase of oil concentration. The films produced with the incorporation of oil in emulsion form presented total phenolic contents of 0.19 to 5.68 mg of gallic acid equivalent/100 g of films. However, the films did not present antioxidant activity against the DPPH&bull; radical.