MENDES, J. S. Produção de etanol a partir da fermentação de glicerol bruto usando Klebsiella pneumoniae. 74 f. 2010. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T17:48:16Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_jsmendes.pdf: 1931084 bytes, checksum: a298d009f92874502f8c55b359eabd5d (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T18:58:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_jsmendes.pdf: 1931084 bytes, checksum: a298d009f92874502f8c55b359eabd5d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T18:58:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_jsmendes.pdf: 1931084 bytes, checksum: a298d009f92874502f8c55b359eabd5d (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / Due to shortage of energy sources and increasing environmental pollution, many universities and companies are in search to renewable energy. Ethanol can be a renewable biofuel in the short term. Besides the numerous advantages of ethanol over fossil fuels, it can be produced from industrial waste. In this work, it was used glycerol as carbon source in order to give value to this waste. Glycerol can be a good carbon source for fermentation, it has a high degree of reduction and a low cost. There is a large supply of glycerol in the world market, because it is a byproduct of the transterification reaction of vegetable oils, 10 kg biodiesel produced have 1 kg of glycerol. It is known that the production of biodiesel is in constant growth which results in the growth of the production of glycerol. To produce ethanol using glycerol was carried out a study of two microorganisms. The microorganisms studied were a bacterium and a yeast, Saccharomyces sp.1201 and Klebsiella pneumoniae ATCC 29,665 respectively. For this study, it was used different concentrations of inoculum for the runs using Saccharomyces sp.1201 and different concentrations of glycerol for the runs using Klebsiella pneumoniae ATCC 29,665. The results obtained with yeast have not been satisfactory, this yeast was not able to produce ethanol using glycerol as substrate, however, the bacteria studied presented good production of ethanol and was able to metabolize fermentation media with glycerol, up to produce about 1, 4 g / L of ethanol, also obtained as the reaction product of 1.3-propanediol and acetic acid. We also carried out a simulation of fermentation using Klebsiella pneumonia, and analyzed the behavior of the fermentation process based on the following changes of glycerol concentration, inoculum concentration, bypass and the dead zone inside the reactor. With the simulations it was possible to see how the dead zone and very influential on the reactor performance. / Devido à futura escassez dos recursos oriundos do petróleo e o aumento da poluição do ambiente, diversas universidades e empresas estão em busca de fontes renováveis de energia que possuam um baixo custo. O etanol é um bicombustível renovável em curto prazo e em alguns casos, para sua produção, são utilizados resíduos indústriais, valorizando ainda mais as qualidades do etanol produzido. Devido as inúmeras vantagens que esse biocombustível pode apresentar frente aos combustíveis fosseis faz com que atualmente haja diversas pesquisas para encontrar novas formas baratas para sua produção, assim, a utilização de matérias primas não convencionais vem como um atrativo a mais na produção de etanol. Neste trabalho utilizou-se glicerol bruto, oriundo da produção de biodiesel, como fonte de carbono com o objetivo de dar valor agregado a este resíduo industrial. O glicerol é uma ótima fonte de carbono para fermentação alcoólica, ele possui alto grau de redução e um baixo custo, devido principalmente a crescente oferta no mercado mundial. O glicerol é um subproduto da reação de transterificação de óleos vegetais. A cada 10 kg de biodiesel produzidos obtém-se 1 kg de glicerol. A produção de biodiesel esta em constante crescimento devido a crescente demanda por combustível, o que acarreta o crescimento da produção de glicerol. Para produção de etanol utilizando este glicerol, realizou-se um estudo com dois microrganismos. Os microrganismos estudados foram uma levedura e uma bactéria, Saccharomyces sp.1201 e Klebsiella pneumonia ATCC 29665, respectivamente. Nesta dissertação, utilizou-se diferentes concentrações de inóculo para os cultivos utilizando Saccharomyces sp.1201 e difeentes concentrações de glicerol para os cultivos que utilizaram Klebsiella pneumonia ATCC 29665. Os resultados com a levedura não foram satisfatórios, pois esta levedura não foi capaz de produzir etanol utilizando glicerol como substrato. Já à bactéria estudada teve uma boa produção de etanol e foi capaz de metabolizar o glicerol do meio fermentativo, chegando a produzir cerca de 1,4 g/L de etanol. Além da produção de etanol, nos ensaios usando a bactéria Klebsiella pneumonia ATCC 29665, foram obtidos outros dois produtos de valor agregado, 1,3 propanodiol e ácido acético. Além do trabalho experiemental, foram realizadas simulações da fermentação utilizando K. pneumonia, para analisar o seu comportamento da fermentação baseado nas variações concentração de glicerol, concentração de inóculo, bypass e zona morta dentro de reator real. Estas simulações visavam analisar as condições de operação numa futura ampliação de escala do processo em escala de laboratório aqui estudado para implantação de uma biorrefinaria. O modelo foi ajustado usando valores ótimos de volume de reator de 1.500 L e bypass de 0.1

A proposta deste trabalho foi de avaliar o glicerol como fonte de energia em dietas de frangos de corte, visando a substituição parcial de outras fontes de energia, como o milho. Em um primeiro experimento foi empregada a glicerina bruta, subproduto da produção do biodiesel a partir de oleo de soja, como fonte de energia. Este composto que, além de glicerol contem outras substâncias consideradas contaminantes, foi utilizado com inclusões de 0, 5, 10, 15 e 20% em dietas para frangos machos Ross 308. Foram coletadas as excretas e determinados os consumos de alimentos, para estabelecer o valor da energía metabolizável aparente corrigida para nitrogênio (EMAn) da glicerina bruta. Foi obtido o valor médio de 3561 kcal/kg MS. Entretanto, houve uma variação significativa entre os valores de EMAn (P≤0,0001), dependendo do nível de inclusão do subproduto às dietas, com o ponto máximo em 15%. A partir desta percentagem de inlusão, foi observado um aumento significativo da excreção de água nas excretas. Em um segundo experimento foi avaliado o glicerol puro como fonte de energia para frangos de corte machos Ross 308, agora com inclusões de 0; 2,5; 5; 7,5 e 10%. Foram coletadas as excretas e determinados os consumos de alimento e de agua, para estabelecer os valores de metabolizabiliadade dos diferentes componentes das dietas. Foi observado que os frangos que consumiram dietas com 10% de glicerol puro tiveram menores metabolizabilidades da matéria seca e do nitrogênio e maior nível de glicerol no sangue. Não houve qualquer alteração na composição da carcaça quando foram analisadas matéria seca, proteína e gordura. Por outro lado, um grupo de animais consumindo dietas com 0 e 10% de glicerol puro foram sacrificados, depois de 13 dias de consumo, para determinar os níveis de triglicerideos e de colesterol no fígado e o catabolismo muscular de glicerol. Só foi observada diferença de colesterol no fígado, sendo maior em animais consumindo glicerol puro. Com isto, foi possível concluir que é factível o uso de glicerol nas dietas de frangos de corte. Entretanto, o aporte energético deste ingrediente depende da percentagem de inclusão e ela encontra-se limitada a não mais do que 7,5% da dieta. A incorporação máxima de glicerina bruta depende de seu conteúdo de glicerol. / The proposal of this study was to evaluate the glycerol as energy source in broiler diets, considering the partial substitution of other energy sources, as corn. In the first experiment it was used crude glycerin, byproduct of biodiesel production from soy oil, which contains other substances considered contaminants besides glicerol, as a source of energy, with 0, 5, 10, 15 and 20% inclusions in male Ross 308 broilers diets. It was colected excreta and controled feed intake to calculate the aparent metabolizable energy corrected for nitrogen (AMEn) of glycerin. The average AMEn value was 3561 kcal/kg. However, it was observed variation between values (P≤0.0001) in function of the level of inclusion of crude glycerin to the diets. The maxiumum value was obtained with 15% inclusion. In this percentage of inclusion it was observed an increase of water excretion in the excreta. In the second experiment it was evaluated pure glycerol, as source of energy for male Ross 308 broiler diets, now with 0, 2.5, 5.0, 7.5 and 10.0% inclusions. It was collected excreta and controled feed and water intakes to measure coefficients of metabolizability of different components of the diets. It was observed that broilers that ate 10% of pure glycerol had the worst metabolized dry matter and nitrogen and had the highest glycerol level in the blood when compared to the others. There was no change in the composition of the carcass on dry matter, protein and fat. In another part of the experiment one group of animals, consuming diets with 0 and 10% pure glycerol, were sacrificed after 13 days of diets consumption to determine the level of triglycerides and cholesterol in liver and to determine muscle catabolism of glycerol. The treatments only affected the hepatic cholesterol and the greatest figure was observed in animals consuming pure glycerol. With this information it is possible to conclude that it is feasible the use of glycerol in broiler diets as energy source. However, the energy contribution of this ingredient depends on its level of inclusion and it is limited to a maximum level of 7.5% of the diet. The maximum crude glycerin use depends on its glycerol composition.

A enzima indol-3-glicerol fosfato sintase (IGPS) catalisa a formação irreversível do anel do composto 1-o-carboxifenilamino desoxiribulose-5-fosfato (CdRP), através de uma decarboxilação e de uma desidratação, liberando o composto indol-3-glicerol fosfato (IGP), o quinto passo na via de biossíntese do triptofano. Neste trabalho, é descrita a clonagem, expressão, purificação e caracterização cinética da IGPS, além da identificação de um intermediário reacional. Para a realização destes estudos, o substrato da enzima (CdRP) foi sintetizado quimicamente, purificado e caracterizado espectroscopicamente e espectrometricamente. A fluorescência do CdRP mostrou-se dependente de pH, possivelmente devido ao efeito de transferência intramolecular de prótons no estado excitado (ESIPT). Efeitos de temperatura foram analisados, indicando uma energia de ativação de 8.4 kcal mol-1 para a reação catalisada pela IGPS. Efeitos isotópicos de solvente mostraram que a transferência de próton é apenas modestamente limitante para a reação, e estudos de inventário de prótons demonstraram que apenas um próton é responsável pelo efeito isotópico de solvente observado. Perfis de pH foram realizados para avaliar a presença de catálise ácido-base, mostrando que um resíduo desprotonado de pKa aparente igual a 6.0 é necessário para a catálise e que um resíduo com pKa aparente igual a 6.8 é necessário para a ligação do CdRP. Sugerimos que ambos os pKa estejam reportando para um mesmo resíduo, que poderia ser um glutamato conservado em todas as IGPS caracterizadas até o presente. Um modelo é proposto para explicar o ESIPT, assim como uma seqüência cinética baseada nos perfis de pH. Para identificar possíveis intermediários reacionais, a técnica de ESI-MS foi empregada para estudar a reação catalisada pela IGPS, e um intermediário químico foi interceptado e caracterizado. / The enzyme indole-3-glycerol phosphate synthase (IGPS) catalyzes the irreversible ring closure of 1-o-carboxyphenylamino deoxyribulose-5-phosphate (CdRP), through a decarboxylation and a dehydration, releasing indole-3-glycerol phosphate (IGP), the fifth step in the biosynthesis of tryptophan. In the present work, we describe cloning, expression, purification, and kinetic characterization of IGPS. In order to perform kinetic studies, CdRP was chemically synthesized, purified, and espectroscopically and spectrometrically characterized. CdRP fluorescence was pH-dependent, probably owing to excited-state intramolecular proton transfer (ESIPT) effect. Temperature effects were analyzed, indicating an activation energy of 8.4 kcal mol-1 for the IGPS catalyzed reaction. Solvent isotope effects showed that a proton transfer is only modestly limiting for the reaction, and proton inventory studies pointed to a single proton responsible for the observed solvent isotope effect. pH-rate profiles were carried out to probe for acid/base catalysis, showing that a deprotonated residue with an apparent pKa of 6.0 is required for catalysis and a deprotonated residue with an apparent pKa of 6.8 is necessary for CdRP binding. It was suggested that both apparent pKa report on the same residue, which might be a glutamate conserved amongst all IGPS characterized so far. A model is proposed to explain the ESIPT, and a kinetic sequence is suggested based on the pH-rate profiles. ESIMS was employed to identify possible chemical intermediates of the IGPS catalyzed reaction, and one chemical intermediate was intercepted and characterized.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-24T19:30:32Z No. of bitstreams: 1 2017_BrendaRobertadaSilveiraAraújo.pdf: 3043386 bytes, checksum: 1ccf7a5f301cdee0f651ab1e1637e6b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-04-25T21:40:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_BrendaRobertadaSilveiraAraújo.pdf: 3043386 bytes, checksum: 1ccf7a5f301cdee0f651ab1e1637e6b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T21:40:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_BrendaRobertadaSilveiraAraújo.pdf: 3043386 bytes, checksum: 1ccf7a5f301cdee0f651ab1e1637e6b6 (MD5) Previous issue date: 2018-04-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). / O uso do glicerol como combustível é muito promissor, já que este álcool não é tóxico e possui alto ponto de ebulição (290 ºC) e uma densidade energética elevada (5 kWh kg-1). Vários estudos vêm sendo realizados aplicando-o como combustível em células a combustível alcalinas, onde pode ser oxidado na presença de catalisadores para gerar energia e produtos de oxidação com maior aplicabilidade e valor agregado. Neste trabalho foram preparados os eletrocatalisadores Pt49Ru51/C, Pt77Sn23/C, Pt75Bi25/C, Pt78Co22/C e Pt75Ni25/C e, todos com 20% de carga metálica aproximada. Os resultados deste trabalho demonstraram que PtRu e PtBi foram os eletrocatalisadores com maior potencial para a oxidação do glicerol. A presença do segundo metal promove atividades eletrocatalíticas do efeito bifuncional e eletrônico melhorando a oxidação do glicerol sem alterar o mecanismo de eletroxidação. Entretanto, favorece a formação de sais de ácidos orgânicos de três carbonos, especialmente o tartronato e glicerato de potássio, que são bastante utilizados pela indústria farmacêutica, com seletividades próximas a 80% no caso do catalisador PtRu para o primeiro sal orgânico. / The use of glycerol as fuel is very promising, since this alcohol is not toxic and possesses a high boiling point (290 ºC) and a high energy density (5 kWh kg-1). Several works have applied glycerol as fuel in alkaline fuel cells, where it can be oxidized for generating electricity and more valuable oxidation products. In this work, the electrocatalysts Pt49Ru51/C, Pt77Sn23/C, Pt75Bi25/C, Pt78Co22/C e Pt75Ni25/C were prepared, all of them with an approximate metallic loading of 20%. The results demonstrated that PtRu and PtBi were the catalysts with the highest potential for the glycerol electroxidation. The presence of the second metal promotes electrocatalytic activities of the bifunctional and electronic effect, improving glycerol oxidation without altering the electrooxidation mechanism. However, it favors the formation of three-carbon organic acid salts, especially potassium tartronate and glycerate, which are widely applied by the pharmaceutical industry, with a selectivity close to 80% in the case of the PtRu electrocatalysts for the first organic salt.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-03-22T19:29:37Z No. of bitstreams: 1 2016_JoãoBrunoCostaSantos.pdf: 2574292 bytes, checksum: 453f265afd05c1e3042bb01eb61e969c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-03-28T19:47:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JoãoBrunoCostaSantos.pdf: 2574292 bytes, checksum: 453f265afd05c1e3042bb01eb61e969c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T19:47:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JoãoBrunoCostaSantos.pdf: 2574292 bytes, checksum: 453f265afd05c1e3042bb01eb61e969c (MD5) / O glicerol é um subproduto obtido na produção de biodiesel e demanda vias de aproveitamento que consigam dar utilidade às grandes quantidades produzidas e não mais absorvidas pelas indústrias que convencionalmente o utilizavam como matéria-prima. Uma possível alternativa são as células a combustível, as quais, além de trata-lo, conseguem produzir de forma simultânea energia elétrica. Neste sentido, são de interesse a célula a combustível microbiológica, dada a natureza biodegradável do glicerol, no qual foi o foco deste trabalho de mestrado. Os estudos com as células a combustível microbiológicas alimentadas com glicerol começaram já com os primeiros resultados obtidos pela aluna de iniciação científica Amanda Queiroz Guimarães, sendo possível estabelecer a concentração ótima de substrato. Com base neste dado, o presente trabalho continuou estudando a influência de outras variáveis de operação, como o tempo de retenção hidráulico e o volume de lodos purgados, levando em consideração que são dois parâmetros de importância no controle dos sistemas microbiológicos. O primeiro estudo focou na otimização do tempo de retenção hidráulico, abrangendo um leque de valores que vão desde longos tempos, suficiente para os microrganismos biodegradarem o glicerol (24 dias), até tempos mais curtos (4,8 dias) onde se promove mais a atividade biológica. Os resultados obtidos evidenciaram a presença de um ótimo para um tempo de 7,5 dias onde se combinam o melhor desempenho eletroquímico em termos de densidade de corrente e máximo de potência da célula, junto com uma alta remoção de matéria orgânica e nutrientes da célula. A seguir, estudou-se a influência do volume purgado de lodos do ânodo da célula. Analisou-se volumes que foram desde 10 até 25 mL. Os resultados obtidos demonstraram a necessidade de controlar este parâmetro, já que valores acima de 20 mL apresentaram prejudiciais para a performance eletroquímica, apesar do sistema ainda possuir uma excelente capacidade de degradação de matéria orgânica e, de fato, um grande desenvolvimento de microrganismos (neste caso, não geradores de eletricidade). Recomenda-se, portanto, o uso de um volume de purga de lodos pequeno, ao redor de 10 mL, onde a população de microrganismos é suficiente, e favoreceu o desenvolvimento das colônias eletrogênicas, com uma aparente lenta cinética de crescimento, junto com excelentes capacidades de remoção de matéria orgânica e nutrientes. Uma vez otimizados os dois parâmetros anteriores, avaliou-se a utilização de diferentes eletrodos no ânodo visando melhorar ainda mais o desempenho eletroquímico. Optou-se pelo uso de materiais mais porosos, tais como espuma de grafite, espuma de carbono reticulado vítreo e tecido de carbono. Em função dos resultados, a utilização de materiais mais porosos foi benéfica em termos de densidade de corrente e potência da célula, já que estas estruturas, ao possuir uma maior área superficial comparado ao bastão de grafite padrão usado nos estudos anteriores, permitiram uma maior colonização do eletrodo por parte dos microrganismos. Especialmente benéfico resulta o uso da espuma de carbono reticulado vítreo, com a melhor performance eletroquímica e de degradação biológica. Com o melhor eletrodo e as melhores condições operativas, realizou-se um seguimento do processo de degradação do glicerol com o apoio da técnica de cromatografia líquida de alta eficiência. A detecção e quantificação de produtos demonstraram a simultaneidade das rotas de degradação oxidativa e fermentativa existente no ânodo da célula sendo gerados produtos pela primeira via tais como o ácido fórmico, maioritário, o ácido acético e o ácido pirúvico. Já os ácidos propiônico e butírico são evidências da existência da rota fermentativa. Estes resultados são a base e ponto de partida desta linha de pesquisa e servirão como referência para futuros trabalhos com este tipo de células. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Glycerol is a by-product obtained in the biodiesel synthesis, demanding of utilization routes that turn valuable the large amounts produced and no more absorbed by the conventional industries that formerly used it as raw matter. One possible way is the fuel cells, which, aside for treating it, allow producing electricity simultaneously. In this way, Microbial Fuel Cells are of interest given the biodegradable nature of glycerol, and indeed, this type of fuel cells is the scope of this master project. The studies with glycerol-fed microbial fuel cells already began with the first results obtained by the scientific initiation student Amanda Queiroz Guimarães, fixing the most adequate substrate concentration. Based on them, the present work continues on studying the influence of other operating variable, such as the hydraulic retention time and the sludge purged volume, taking into account that are two key parameters in the control of biological systems. The first study focused on the optimization of the hydraulic retention time, from large retention times that guaranteed the complete glycerol biodegradation by the microorganisms (24 days) to shorter times (4,8 hours) where the biological activity is promoted (4,8 days). The results evidence the presence of an optimum for 7,5 days, where the best electrochemical performance, in terms of current density and maximum power, and a large organic matter and nutrients degradation are achieved. The next studied variable was the sludge purged volume from the cell anode. Volumes from 10 to 25 mL were analyzed. The obtained results demonstrated the necessity of controlling this parameter, since values above 20 mL showed very detrimental effects on the electrochemical performance, despite the system still presents a large capacity for degrading organic matter and for microorganisms growth (in this case, non-exoelectrogeneous bacteria). It is suggested then the use of a small sludge purged volume, around 10 mL, where the microorganism population is sufficient, it is favored the growth of exoelectrogeneous colonies, with an apparent slow growth kinetics, along with excellent capacities for nutrients and organic matter removal. Once optimized the two previous parameters, it was assessed the use of different electrodes in the anode, looking at further improving the electrochemical performance. More porous materials were evaluated, such as graphite foam, reticulated vitreous carbon foam and carbon cloth. According to the results, the utilization of porous materials is beneficial in terms of current density and power output, since these structures, with a larger surface area compared to the graphite rod used in the previous studies, allows a larger electrode colonization of the microorganisms. The use of the reticulated vitreous foam is especially successful, with the best electrochemical performance and biological degradation. With the best electrode and operating conditions, it was monitored of the glycerol degradation process with the aid of the high performance liquid chromatography. The detection and quantification of the products demonstrated the simultaneity of the oxidation and fermentative degradation routes existing in the cell anode, appearing formic acid, the main product, and acetic and pyruvic acid as evidences of the first route, and propionic and butyric as evidences of the second route. These results are the basis and kick-off point for this research line and will be used as reference for future studies with this type of fuel cells.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-12Bitstream added on 2014-06-13T18:09:34Z : No. of bitstreams: 1 aizemberg_r_me_arafcf.pdf: 685654 bytes, checksum: d058342c2d66649275266dc34dcb968d (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A levedura Pichia pastoris vem sendo largamente utilizada como um eficiente sistema de expressão para a produção de proteínas heterólogas, pois é um sistema seguro, fácil e mais barato que sistemas de expressão de outros eucariotos. Neste trabalho, a enzima de interesse é a glicerol quinase (GK), que cataliza a transferência do fosfato terminal do ATP para o glicerol originando glicerol-3-fosfato e ADP. Esta reação pode ser utilizada na determinação da concentração de glicerol, subproduto da fermentação alcoólica. A leitura do consumo de glicerol é realizada pela determinação espectrofotométrica do NADH gerado na reação de oxido-redução catalizada pela enzima glicerol-3-fosfato desidrogenase. Este estudo de indução foi realizado em diferentes condições de crescimento da levedura Pichia pastoris. Os resultados mostraram a seleção do melhor clone da levedura Pichia pastoris para a expressão extracelular da enzima glicerol quinase, e a determinação das melhores condições do meio de cultura para a produção da enzima de interesse foram: concentração do meio de cultura BMMY (20 vezes), densidade inicial de célula (0,1 mg/mL), concentração de metanol na fase de indução (1%), natureza do tampão (fosfato de potássio), pH (6,0), suplementação de glicerol no meio BMMY (1%), peptona (marca Difco), sem adição de sulfato de amônio, caseína e glicina, uso do meio BMMY e liofilização do mesmo. Estudos de parâmetros cinéticos foram realizados e a atividade máxima da GK foi obtida em pH 9,8, a 50ºC e 2,5 μM de substrato, por metodologia clássica, além da presença de sulfato de magnésio e diluição da enzima de 30 vezes. A enzima apresentou alta estabilidade térmica ― a atividade foi completamente... / The yeast Pichia pastoris has been widely used as an efficient expression system for production of heterologous proteins because it is a safe, easy and cheaper than expression systems in other eukaryotes.In this studie, the enzyme of interest is glycerol kinase (GK), which catalizes the transfer of terminal phosphate from ATP to glycerol resulting glycerol-3-phosphate and ADP. This reaction can be used in determining the concentration of glycerol, a byproduct of fermentation. The reading of the consumption of glycerol is carried out by spectrophotometric determination of NADH generated in the redox reaction catalyzed by the enzyme glycerol-3-phosphate dehydrogenase. This study of induction was performed in different conditions of growth of the yeast Pichia pastoris. The results show that selecting the best clone of the yeast Pichia pastoris for the expression of extracellular enzyme glycerol kinase, and determining the best conditions of the culture medium for producing the enzyme of interest were: concentration of the culture medium BMMY (20 times), initial cell density (0.1 mg/mL), methanol concentration in the induction phase (1%), nature of buffer (potassium phosphate), pH (6.0), glycerol supplementation in BMMY medium (1%), peptone (Difco), without addition of ammonium sulfate, casein and glycine in BMMY and lyophilized medium. Studies of kinetic parameters were conducted and the GK maximum activity was obtained at pH 9.8 at 50°C and 2.5 μM substrate by conventional method, besides the presence of magnesium sulfate and diluting the enzyme 30 times. The enzyme showed high thermal stability - the activity was fully maintained up to 50°C for one hour - and at pH 7.0 for 7 days and kept under refrigeration, freeze-dried extract showed a decrease in enzymatic activity. Calculated by... (Complete abstract click electronic access below)

A proposta deste trabalho foi de avaliar o glicerol como fonte de energia em dietas de frangos de corte, visando a substituição parcial de outras fontes de energia, como o milho. Em um primeiro experimento foi empregada a glicerina bruta, subproduto da produção do biodiesel a partir de oleo de soja, como fonte de energia. Este composto que, além de glicerol contem outras substâncias consideradas contaminantes, foi utilizado com inclusões de 0, 5, 10, 15 e 20% em dietas para frangos machos Ross 308. Foram coletadas as excretas e determinados os consumos de alimentos, para estabelecer o valor da energía metabolizável aparente corrigida para nitrogênio (EMAn) da glicerina bruta. Foi obtido o valor médio de 3561 kcal/kg MS. Entretanto, houve uma variação significativa entre os valores de EMAn (P≤0,0001), dependendo do nível de inclusão do subproduto às dietas, com o ponto máximo em 15%. A partir desta percentagem de inlusão, foi observado um aumento significativo da excreção de água nas excretas. Em um segundo experimento foi avaliado o glicerol puro como fonte de energia para frangos de corte machos Ross 308, agora com inclusões de 0; 2,5; 5; 7,5 e 10%. Foram coletadas as excretas e determinados os consumos de alimento e de agua, para estabelecer os valores de metabolizabiliadade dos diferentes componentes das dietas. Foi observado que os frangos que consumiram dietas com 10% de glicerol puro tiveram menores metabolizabilidades da matéria seca e do nitrogênio e maior nível de glicerol no sangue. Não houve qualquer alteração na composição da carcaça quando foram analisadas matéria seca, proteína e gordura. Por outro lado, um grupo de animais consumindo dietas com 0 e 10% de glicerol puro foram sacrificados, depois de 13 dias de consumo, para determinar os níveis de triglicerideos e de colesterol no fígado e o catabolismo muscular de glicerol. Só foi observada diferença de colesterol no fígado, sendo maior em animais consumindo glicerol puro. Com isto, foi possível concluir que é factível o uso de glicerol nas dietas de frangos de corte. Entretanto, o aporte energético deste ingrediente depende da percentagem de inclusão e ela encontra-se limitada a não mais do que 7,5% da dieta. A incorporação máxima de glicerina bruta depende de seu conteúdo de glicerol. / The proposal of this study was to evaluate the glycerol as energy source in broiler diets, considering the partial substitution of other energy sources, as corn. In the first experiment it was used crude glycerin, byproduct of biodiesel production from soy oil, which contains other substances considered contaminants besides glicerol, as a source of energy, with 0, 5, 10, 15 and 20% inclusions in male Ross 308 broilers diets. It was colected excreta and controled feed intake to calculate the aparent metabolizable energy corrected for nitrogen (AMEn) of glycerin. The average AMEn value was 3561 kcal/kg. However, it was observed variation between values (P≤0.0001) in function of the level of inclusion of crude glycerin to the diets. The maxiumum value was obtained with 15% inclusion. In this percentage of inclusion it was observed an increase of water excretion in the excreta. In the second experiment it was evaluated pure glycerol, as source of energy for male Ross 308 broiler diets, now with 0, 2.5, 5.0, 7.5 and 10.0% inclusions. It was collected excreta and controled feed and water intakes to measure coefficients of metabolizability of different components of the diets. It was observed that broilers that ate 10% of pure glycerol had the worst metabolized dry matter and nitrogen and had the highest glycerol level in the blood when compared to the others. There was no change in the composition of the carcass on dry matter, protein and fat. In another part of the experiment one group of animals, consuming diets with 0 and 10% pure glycerol, were sacrificed after 13 days of diets consumption to determine the level of triglycerides and cholesterol in liver and to determine muscle catabolism of glycerol. The treatments only affected the hepatic cholesterol and the greatest figure was observed in animals consuming pure glycerol. With this information it is possible to conclude that it is feasible the use of glycerol in broiler diets as energy source. However, the energy contribution of this ingredient depends on its level of inclusion and it is limited to a maximum level of 7.5% of the diet. The maximum crude glycerin use depends on its glycerol composition.

Nesta tese a reação de Suzuki-Miyaura será abordada em três diferentes enfoques: utilização de ésteres glicerolarilboronatos, emprego de glicerol como meio reacional e síntese de atropoisômeros a partir de ligantes nitrogenados N-N’ quirais. Primeiramente, a reação do glicerol com ácido fenilborônico proporcionou uma mistura de ésteres cíclicos, glicerol 1,2- fenilboronato (80 %) e glicerol 1,3-fenilboronato (20 %). Os ésteres glicerol fenilforonatos foram empregados em reações de Suzuki-Miyaura catalisadas por paládio com haletos de arila e as respectivas biarilas foram obtidas com rendimentos elevados (> 90 %). Não foi necessário utilização de excesso do composto organoborado e as reações de acoplamento Suzuki-Miyaura foram realizadas mediante precursor catalítico preparado in situ a partir de acetato de paládio e trifenilfosfina sob condições reacionais brandas. A atividade catalítica foi obtida com TON de 62.000. Posteriormente, o uso de glicerol como meio reacional foi eficaz para a o acoplamento de Suzuki-Miyaura que foi estudado. A reação entre brometos de arila e de ácidos arilborônicos, utilizando glicerol como solvente, forneceu um protocolo ambientalmente menos danoso, eficiente e prático para a síntese biarilas. O glicerol foi usado como solvente utilizando baixas quantidades de catalisador (0,5-1 mol%) produzindo produtos de acoplamento com rendimentos de moderados a elevados (46-99 %). Os produtos foram facilmente isolados através de extração simples e o catalisador pôde ser reutilizado. Finalmente, a síntese de uma série de ligantes piridina-imina e quinolinaimina N-N’ quirais foi descrita. A eficácia destes ligantes N-N’ quirais foi investigada utilizando paládio como precursor catalítico em reação de Suzuki assimétrica entre o ácido 2-etóxinaftilborônico e 1-iodonaftaleno. O produto de acoplamento foi obtido com máximo de 25 % de enantiosseletividade e 91 % de conversão em condições reacionais brandas (50 oC e 6 h). / In this thesis, the Suzuki-Miyaura reaction is discussed in three different approaches: using glycerol arylboronates esters, glycerol application as reaction medium and synthesis of atropisomers from chiral N-N' ligands. First, the reaction of glycerol with phenylboronic acid provided a mixture of cyclic glycerol esters, glycerol 1,2-phenylboronate (80 %), and glycerol 1,3- phenylboronate (20 %). The glycerol phenylboronates were applied to the Pdcatalyzed Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions with aryl halides, affording the corresponding biphenyl products in high yields. Excess glycerol phenylboronate was not required, and the Suzuki-Miyaura coupling reaction employed a simple catalyst precursor prepared in situ from palladium acetate and triphenylphosphine under mild reaction conditions. The catalytic activity was obtained 62.000 of TON. Second, the use of glycerol as efficient reaction medium for Suzuki- Miyaura reaction was studied. The reaction of aryl bromides with arylboronic acids using glycerol as solvent provides an environmentally benign, efficient and practical protocol for the synthesis of biaryl products. We have found that glycerol can used as solvent using low amounts of catalyst (0.5 mol%) and giving the coupling products in moderate to high yields (46-99 %). The products were easily removed by simple extraction and under the catalyst medium was reused. In the last part, the synthesis of a series of pyridine-imine and quinolineimine chiral N-N’ ligands was described. The efficacy of these chiral N-N’ ligands was investigated in the palladium catalysed asymmetric Suzuki coupling between 2-ethoxynaphthylboronic acid and 1-iodonaphthalene, leading to a maximum of 25 % enantioselectivities at 91 % conversion under mild reactions conditions (50 oC and 6 h).

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The fruit growers are adapting to changes in consumption patterns and increased demand from consumers about the quality of fresh fruits available. The market need to meet the demand from consumption centers, which are increasingly distant from the centers of production, makes it necessary to prolong the shelf life of fruits without these attributes lose their health protection as a result of natural aging process. Research aimed at developing new technologies for reducing post harvest losses are fundamental to the national economy, and minimize losses, increase competitiveness and seek to meet the qualities of an increasingly demanding mark et. Biodegradable films and edible coatings have received attention in recent years, mainly due to its potential application for preserving fruit. The objective of this work was to study the biodegradable films prepared from galactomannan of Caesalpinia pu lcherrima and glycerol aiming its use in the creation of packaging to increase shelf life of fruits. Initially we analyzed the effect of preparation conditions of films on the properties of barriers and found that both temperature and drying time cause a p ositive effect on the permeability to water vapor of these films, being chosen, so the temperature of 50  C and 12 hours as standard methodology for preparing the films. Then , we studied the influence of concentrations of galactomannan and glycerol on phy sical - chemical properties and found that the variables were statistically significant in all properties, highlighting that the glycerol had a positive influence on all tests, increasing concentration of glycerol provides increased studied property , probabl y due to its hygroscopic character. The increase in the concentration of galactomannan causes a decrease in absorption, moisture content and oxygen permeability and carbon dioxide. It was observed that temperature and relative humidity have a major influen ce on the barrier properties of the films, since the increase of these variables causes an increase in permeability to water vapor and oxygen. To understand how films behave in the face of mechanical stress, we studied the influence of the galactomannan an d glycerol on the mechanical properties and found that the thickness of the films increases with these variables and that the polysaccharide is responsible for increasing the tensile strength , puncture and tear strength of the films and the plasticizer has a positive influence on elongation and tear strength. After the knowledge of all the physico - chemical, mechanical and barrier properties and having the formulations which afforded us the desired properties optimized, we chose the formulation of GalGl y (0 . 4:1 . 0) (%, m: m) to test the performance of films for packaging to maintain the shelf life of sliced apples. It was observed that the apples they received the protection of the films showed the lowest respiration rate, weight loss 10% lower and lower level s of browning, brightness and color variation when compared with those who were not covered under the tested conditions. Thus, the films studied in this work have great potential for application in the packaging sector and contribute to increase the shelf life of fruits / Os produtores de frutas estÃo se adaptando Ãs mudanÃas nos padrÃes de consumo e exigÃncia cada vez maior dos consumidores quanto à qualidade das frutas frescas disponÃveis no mercado. A necessidade do mercado de atender à demanda dos centros de consumo, que estÃo cada vez mais distantes dos centros de produÃÃo, faz com que seja necessÃrio, prolongar a vida Ãtil das frutas sem que estas percam seus atributos de proteÃÃo à saÃde, em consequÃncia do processo de senescÃncia natural. Pesquisas voltadas ao desenvolvimento de novas tecnologias para a reduÃÃo das perdas pÃs-colheita sÃo fundamentais para a economia nacional: alÃm de minimizar as perdas, elevam a competitividade e procuram atender Ãs qualidades de um mercado cada vez mais exigente. Filmes biodegradÃveis e revestimentos comestÃveis tÃm recebido atenÃÃo nos Ãltimos anos, principalmente em funÃÃo de seu potencial de aplicaÃÃo para conservaÃÃo de frutas. O objetivo deste trabalho foi estudar os filmes biodegradÃveis preparados a partir de galactomanana de Caesalpinia pulcherrima e glicerol visando o seu emprego na constituiÃÃo de embalagens para aumentar o tempo de prateleira de frutos. Inicialmente foi analisado o efeito das condiÃÃes de preparaÃÃo dos filmes nas propriedades de barreiras e foi observado que tanto temperatura quanto tempo de secagem causam um efeito positivo na permeabilidade ao vapor de Ãgua desses filmes, sendo escolhido, assim, a temperatura de 50 ÂC e 12 horas como metodologia padrÃo de preparaÃÃo dos filmes. Em seguida, foi avaliado a influÃncia das concentraÃÃes de galactomanana e glicerol nas propriedades fÃsico-quÃmicas, foi verificado que as variÃveis foram estatisticamente significativas, com destaque para o glicerol que apresentou influÃncia positiva em todos os testes, ou seja, o aumento da concentraÃÃo do glicerol proporciona um aumento na absorÃÃo de umidade, conteÃdo de umidade, permeabilidade ao vapor de Ãgua e na permeabilidade ao oxigÃnio e ao diÃxido de carbono, provavelmente devido ao seu carÃter higroscÃpico. O aumento na concentraÃÃo de galactomanana provoca uma diminuiÃÃo na absorÃÃo de umidade, conteÃdo de umidade e na permeabilidade ao oxigÃnio e diÃxido de carbono. Foi observado que a temperatura e a umidade relativa apresentam uma grande influÃncia nas propriedades de barreiras dos filmes, visto que o aumento dessas variÃveis provoca um aumento na permeabilidade ao vapor de Ãgua e ao oxigÃnio. Para entender como os filmes se comportariam frente a esforÃos mecÃnicos, foi avaliado a influÃncia das concentraÃÃes de galactomanana e de glicerol nas propriedades mecÃnicas e foi verificado que a espessura dos filmes aumenta com o aumento dessas variÃveis e que o polissacarÃdeo à responsÃvel por aumentar a elasticidade, a forÃa de perfuraÃÃo e ruptura dos filmes e que o plastificante tem influÃncia positiva no alongamento e na forÃa necessÃria para rasgar o filme. ApÃs o conhecimento de todas as propriedades fÃsico-quÃmicas, de barreira e mecÃnicas e tendo as formulaÃÃes necessÃrias para a finalidade proposta, a formulaÃÃo GalGli de (0,4:1,0) (%, m:m), foi escolhida para testar o desempenho dos filmes como embalagem na manutenÃÃo do tempo de prateleira de maÃÃs fatiadas. Foi observado que as maÃÃs que receberam a proteÃÃo dos filmes apresentaram a menor taxa de respiraÃÃo, perda de massa 10% menor e baixos Ãndices de escurecimento e variaÃÃo de cor quando comparadas com aquelas que nÃo foram recobertas nas condiÃÃes testadas. Dessa forma, os filmes estudados neste trabalho possuem grande potencial para aplicaÃÃo no setor de embalagens e contribuir para aumentar o perÃodo de conservaÃÃo de frutos.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The one pot hydrothermal carbonization method was used to prepare hybrid materials based on carbon and iron species. The as - prepared solids were appliedin glycerol acetylation with acetic acid reaction at 180 ÂC for 24 h. The glucose was used as carbon source whereas ferrous iron sulfate salt was the iron species precursor. The synthetized samples were labelled as xFe@C, being x the nominal iron (II) content in weight percentage (0, 1, 5, 10, 15 and 30 %wt). The hybrid materials were characterized through chemical composition, structure, morphology and texture, as well. X - ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectra (FTIR) techniques showed that the solids mostly amorphous had carboxylic acids and hydroxyls superficial functional groups. FTIR spectra exhibited band sassigned to be from carboxylic acids /carboxylate functional groups interacting with Fe2+/Fe3+species. SEM images indicated the formation of dense spheres possessing smooth surfaces with sizes varying from 1 to 7 μm. X-ray photoelectron spectroscopy confirmed the existence of the ionic Fe2+and Fe3+ species on the surface of the solids. The catalytic properties of the as - synthesized solids towards glycerol acetylation reaction with acetic acid were carried out using the following parameters: catalyst mass (25, 50, 75 and 100 mg), temperature (80, 100 and 120 ÂC) and the acetic acid/glycerol molar ratio (3:1, 6:1, 9:1). The solids possessing low iron content such as from 1Fe@C to 15Fe@C samples showed very low activity. On the other hand, increased iron contents as for 30Fe@C sample had a glycerol conversion of 20%. The main products o btained in the reaction were monoacetylglycerol (MAG), diacetylglycerol (DA G) and triacetylglycerol (TAG), being the byproducts formation negligible. The results obtained using the several parameters indicates that the catalyst performance depend ed on the amount of iron species, catalyst mass as well as the glycerol to acetic acid molar ratio. / O mÃtodo de carbonizaÃÃo hidrotÃrmica em uma Ãnica etapa foi utilizado para preparar materiais hÃbridos à base de carbono e espÃcies de ferro Os sÃlidos como-preparados foram aplicados na reaÃÃo de acetilaÃÃo do glicerol com Ãcido acÃtico a 180 ÂC durante 24 h A glicose foi usada como fonte de carbono enquanto o sal sulfato ferroso foi empregado como precursor das espÃcies de ferro. As reaÃÃes foram conduzidas a 180 ÂC por 24 h As amostras preparadas foram denominadas de xFe@C, sendo x o teor nominal de ferro (II) em porcentagem de massa ( 0 1 5 10 15 30 % (m/m)) Os materiais foram caracterizados quanto à composiÃÃo quÃmica estrutura, morfologia e textura As tÃcnicas de difraÃÃo de raios X (DRX) e a espectroscopia na regiÃo do infravermelho (FTIR) mostraram a formaÃÃo de sÃlidos amorfos contendo grupos funcionais superficiais tais como Ãcidos carboxÃlicos e hidroxilas Os espectros de FTIR exibiram bandas assinaladas ao grupo Ãcido carboxÃlico/carboxilato os quais interagem com os Ãons Fe2+/Fe3+ As imagens de microscopia eletrÃnica de varredura dos materiais hÃbridos indicaram a formaÃÃo de esferas densas com superfÃcies lisas de tamanhos da ordem de 1 â 7 Âm A espectroscopia fotoelÃtrons excitados por raios X (XPS) confirmou a existÃncia de espÃcies iÃnicas Fe2+ e Fe3+ na superfÃcie do sÃlido A avaliaÃÃo das propriedades catalÃticas dos materiais na reaÃÃo de acetilaÃÃo de glicerol com Ãcido acÃtico foi conduzida variando-se os seguintes parÃmetros: massa do catalisador (25, 50, 75, 100 mg) temperatura (80 100 e 120 ÂC) bem como a razÃo molar de Ãcido acÃtico/glicerol (3:1 6:1 9:1). As amostras que possuÃam baixo teor de ferro tais como 1Fe@C a 15Fe@C apresentaram baixa atividade Por outro lado aumentando-se o teor de ferro tal como para a amostra 30Fe@C mostrou-se uma conversÃo de glicerol de 20% Os principais produtos formados nas reaÃÃes envolvendo foram monoacetilglicerol (MAG) diacetiglicerol (DAG) e triacetilglicerol (TAG) de modo que formaÃÃo de subprodutos foi negligenciada Assim com os resultados das variaÃÃes dos parÃmetros citados foi possÃvel concluir que a atividade catalÃtica depende da quantidade de ferro e a massa de catalisador bem como a razÃo molar de glicerol/Ãcido acÃtico.