Submitted by Biblioteca da Faculdade de Farmácia (bff@ndc.uff.br) on 2017-04-19T16:57:00Z No. of bitstreams: 1 Pontes, Simone Gomes [Dissertação, 2012].pdf: 1302242 bytes, checksum: 7aab3cecd1b771d41f103c491d846579 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T16:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pontes, Simone Gomes [Dissertação, 2012].pdf: 1302242 bytes, checksum: 7aab3cecd1b771d41f103c491d846579 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A dihidroxiacetona (DHA) é uma molécula constituída por três carbonos e não tóxica, utilizada como insumo para as indústrias de cosméticos, fármacos e química fina. É produzida industrialmente por fermentação, utilizando a bactéria Gluconobacter oxydans. Esse processo tem como principal limitação a inibição do crescimento tanto pelo substrato – glicerol – quanto pelo produto – DHA e, por tal, estudos recentes descrevem propostas para melhoria do processo. Sendo a conversão de glicerol a DHA realizada por uma única enzima em uma etapa, o presente trabalho considera que tal processo se enquadra nas definições de uma biotransformação, ou seja, a utilização de um catalisador biológico com o propósito de converter um substrato a um produto estruturalmente similar, através de modificações específicas e utilizando um número limitado de etapas enzimáticas. Dessa forma, neste estudo foram avaliados comparativamente a secagem de células em acetona e, em um segundo momento, a utilização de células de Gluconobacter oxydans previamente crescidas, para a produção de DHA a partir de glicerol. Objetivando contornar o principal problema do processo, que é a inibição do crescimento microbiano pelo substrato e pelo produto, foram testadas duas linhagens. A utilização de células secas em acetona se mostrou possível, porém os resultados não foram reprodutíveis e células previamente crescidas por 24 horas passaram a ser usadas nos experimentos de biotransformação. O pH e a temperatura de reação foram selecionados a partir de um planejamento delineamento composto central rotacional como sendo de 34ºC e pH de 4,5, para G. oxydans CCT 0552 e de 26ºC e pH de 4,5 para G. oxydans CCT 0174. A linhagem G. oxydans CCT 0552 se mostrou mais adequada à oxidação de glicerol à DHA, com aumento do acúmulo de DHA no meio reacional com o tempo (2,1 g/g biomassa) e com a produtividade constante (0,45 g/g biomassa). Foi constatada perda de atividade nas células estocadas por congelamento, o que leva à necessidade de selecionar um melhor método de conservação das células para a utilização na produção / The dihydroxyacetone (DHA) is a non-toxic molecule consisting of three carbons, used in the cosmetics, pharmaceuticals and fine chemicals industry. The DHA is industrially produced by fermentation, using the bacteria Gluconobacter oxydans. The main bottleneck of this process is the growth inhibition by the substrate – glycerol – and the product – DHA. This problem leads recent studies to describe proposals for improving the process. As the conversion of glycerol to DHA is performed by a single enzyme in one step, this study considers that this process fits in the definitions of biotransformation, in other words, the use of a biological catalyst in order to convert a substrate for a structurally similar products, by speficic modifications, and using a limited number of enzymatic steps. Thus, this study were assessed by comparison with drying of cells in acetone and in second stage, the use of previously grown cells of Gluconobacter oxydans for the production of DHA from glycerol. The use of dried cells proved to be possible, but the results were not reproducible and the biotransformation experiments were done with previously grown cells of 24 hours age. . The best pH and temperature for the reaction were selected from a central composite design as being 34o C and pH 4.5 for G. oxydans CCT 0552 and 26o C and pH 4.5 for G. oxydans CCT 0174. The strain G. oxydans CCT 0552 was more suitable for the oxidation of glycerol to DHA, with increased accumulation of DHA in the reaction media (2,1 g/g biomass) and constant productivity (0,45 g/g biomass). Loss of activity was observed in cells stored by freezing, which leads to the need to select a best method of preserving cells for the production

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T13:16:48Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Carlos Eduardo de Oliveira Lacerda .pdf: 1440207 bytes, checksum: 45ba5069ce1d39e72db4b57677b1c684 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T13:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Carlos Eduardo de Oliveira Lacerda .pdf: 1440207 bytes, checksum: 45ba5069ce1d39e72db4b57677b1c684 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / REUNI; CAPES / A glicerina bruta, subproduto da produção de biodiesel, vem sendo investigada como fonte de carbono em processos microbianos para a obtenção de bioprodutos de alto valor agregado. A utilização da glicerina na produção de 1,3-propanodiol por via microbiológica é uma forma bastante viável de utilização dessa substância. O processo microbiano ocorre em anaerobiose, onde bactérias (Klebsiella, Citrobacter, Enterobacter e Clostridium) convertem a glicerina bruta em 1,3-propanodiol e vários outros produtos, como: ácido acético, etanol, ácido succínico, ácido lático, ácido cítrico, ácido fórmico, CO2 e H2, de acordo com as vias metabólicas do seu processo fermentativo. Dentre os micro-organismos estudados, no entanto, destacam-se as bactérias Clostridium butyricum e Klebsiella pneumoniae como as de maior utilização e provavelmente as melhores produtoras deste composto, devido a sua tolerância ao substrato, seu rendimento e produtividade. O presente trabalho consistiu em avaliar o comportamento do Clostridium acetobutylicum ATCC 4259 através de fermentações em batelada utilizando glicerol PA como fonte de carbono. A fermentação foi realizada em meio de cultura próprio para obtenção de 1,3-propanodiol, importante monômero utilizado na síntese de polímeros. Foi realizado um planejamento fatorial 2² em estrela com ponto central para avaliar a influência de duas variáveis (glicerol PA e extrato de levedura) no crescimento do micro-organismo. Foram realizados 10 ensaios no planejamento, sendo 9 ensaios em pontos distintos e uma repetição no ponto central. Também foi realizado um experimento de cinética microbiana para estudar em detalhes o crescimento do micro-organismo. Em ambos os casos a técnica de filtração com peso seco foi utilizada para calcular a concentração celular presente no meio. A cinética microbiana mostrou que, para as condições experimentais da pesquisa, a fase exponencial de crescimento ocorreu até o tempo de 14 horas, e uma produtividade celular (P) de 0,0405 g/L.h, uma velocidade máxima de crescimento (μmáx) de 0,0403 h-1 e um tempo de geração (G) de 15,7 h foram alcançados. As melhores respostas obtidas no planejamento fatorial foram 1,42 g/L e 1,40 g/L (30 g/L e glicerol e 2 g/L de extrato de levedura no meio de cultura).

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T14:05:27Z No. of bitstreams: 2 TESE Flávia Gonçalves Domingues.pdf: 1926448 bytes, checksum: 2b318582500f7f05a9fc66b2fff717c8 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T14:05:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Flávia Gonçalves Domingues.pdf: 1926448 bytes, checksum: 2b318582500f7f05a9fc66b2fff717c8 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / FACEPE; CNPq; BNB / A indústria biotecnológica futura deverá ser responsável pela produção de muitos dos bens de consumo que hoje são derivados do petróleo, como plásticos e combustíveis. Atualmente, obtido por síntese química a partir de derivados do petróleo, o 1,3- propanodiol (1,3-PDO) é uma substância que tem despertado crescente interesse das indústrias químicas. Devido às suas inerentes propriedades, pode ser utilizado como monômero para o desenvolvimento de novos polímeros, como o poli(tereftalato de trimetileno) - PTT. Este um termoplástico com propriedades físico-químicas semelhantes ao poli(etileno tereftalato) (PET) sendo este o fator que mais tem contribuído para o interesse da indústria na obtenção do 1,3-PDO de forma abundante, mais econômica e sustentável. Embora o 1,3-PDO já seja produzido industrialmente por um processo fermentativo, a partir da glicose, a matéria-prima utilizada neste trabalho é diferente e inovadora, o glicerol, que se tem disponível em grande quantidade e baixo custo no país, o que modifica todo entendimento das vias metabólicas, assim como, dos parâmetros envolvidos no processo. Este é gerado em grande quantidade durante a produção de biodiesel e tem se tornado um substrato potencialmente atrativo para a produção bacteriana de produtos de valor agregado, como o 1,3-PDO. Além disso, o micro-organismo a ser utilizado também é importante, pois direcionará os controles mais fundamentais do processo e os subprodutos que são formados. O presente trabalho teve como objetivo a produção de 1,3-propanodiol por via biotecnológica a partir da fermentação do glicerol e a síntese do PTT. A primeira parte do trabalho visou avaliar a produção do 1,3-PDO por quatro cepas: Clostridium acetobutylicum ATCC 824, Clostridium acetobutylicum ATCC 10132, Clostridium acetobutylicum ATCC 4259, Clostridium butyricum DSMZ 10702. Três linhagens mostraram-se capazes de produzir 1,3-PDO. O Clostridium butyricum DSMZ 10702 apresentou maior rendimento no produto de interesse. Para otimização das condições de cultivo, utilizou-se a seleção de variáveis através do delineamento experimental Plackett-Burman (PB) avaliando a produção de 1,3-PDO. As melhores condições de fermentação foram pH (6,5-7,0), temperatura (35,0±0,5oC) e concentração de glicerol (10 g.L-1). A partir da definição das melhores condições de cultivo, os ensaios foram repetidos utilizando glicerol residual. Foi avaliada a cinética de crescimento do Clostridium acetobutylicum ATCC 4259 por ser o micro-organismo que apresentou bons resultados quanto ao aumento de biomassa e produção do 1,3-PDO durante a fermentação. Em outra etapa foi realizada a polimerização do PTT em regime de batelada utilizando-se o 1,3-propanodiol comercial e caracterizado por FTIR e DSC. Na análise de FTIR os comprimentos de onda dos grupos funcionais característicos do poliéster foram identificados, como carbonila, aromático e éster. Já com a análise de DSC o comportamento térmico do PTT foi caracterizado, apresentando temperatura de fusão de 195,25±9,92oC e a parir desse resultado determinou-se sua cristalinidade, em torno de 60%.

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T14:28:35Z No. of bitstreams: 2 TESE Eduardo Doria Silva.pdf: 16584362 bytes, checksum: 4030396be0dd1f219b8e0af28957b195 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T14:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Eduardo Doria Silva.pdf: 16584362 bytes, checksum: 4030396be0dd1f219b8e0af28957b195 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / No presente trabalho de tese foi desenvolvido o processo de eletro-oxidação da glicerina em meio alcalino aquoso, objetivando alcançar elevadas conversões do glicerol com boas seletividades em alfa-hidroxiácidos (ácido glicérico, ácido tartrônico, ácido glicólico, ácido oxálico). Foi observado o efeito de eletro-oxidação do glicerol com eletrodo de titânio platinado e de grafite operando em condições pré-estabelecidas através de um potenciostato onde se considera os picos do correspondente voltamograma cíclico. Assim, estudou-se a influência de variáveis operacionais: temperatura do meio reacional entre 303K e 333K, razão molar de hidróxido de sódio e glicerol de 1:1mol/mol a 1:60mol/mol, densidade de corrente de 0,25Acm-2 a 1,75Acm-2. Foi estabelecida melhoria na conversão a partir da percentagem 23±1, rendimento e seletividade de alfa-hidroxiácidos a partir da percentagem 7,5±1,6. O sistema de eletro-oxidação é composto de uma célula catódica com eletrodo de grafite. Outra célula separada da anterior por cerâmica compõe o ânodo com eletrodo de titânio platinado. Por fim, efetuou-se a proposição com referência as assertivas da literatura sobre oxidação catalítica e eletro-oxidação para realizar o planejamento experimental que determinou as melhores condições para se criar a hipótese de modelo fenomenológico representativo da cinética da reação. Os dados dos ensaios experimentais realizados, obtidos por CLAE com detector de índice de refração mostram conversão a partir da percentagem 18±2 de produtos do glicerol.

As nanopartículas de ouro (AuNPs), com formatos e distribuição de tamanhos definidos, têm atraído grande atenção devido às suas propriedades óticas e e catalíticas únicas, que dependem de da forma e tamanho de AuNPs e que são importantes para diversos aplicações. O desenvolvimento de métodos simples e ecológicamente seguros para a síntese de AuNPs de tamanho e forma controlados, empregando reagentes de baixo custo e de fácil manuseamento é, portanto, de grande importância. Considerando isto, realizou-se um estudo sistemático para preparar nanoparticlus de ouro (AuNPs) e prata (AgNPs) com um controle de forma e tamanho, empregando exclusivamente glicerol como um agente redutor flexivel, eco-friendly e de baixo custo. Em primeiro lugar, descrevemos um novo one-pot método para a preparação de nanorods ou nanobastões de ouro (AuNRs) monocristalinos com quase 100% de rendimento empragando o glicerol em meio alcalino como agente redutor e Brometo de hexadeciltrimetilamónio (CTAB) como agente controlador da forma de particulas. Podemos conseguir um controle da razões de aspecto (Aspect ratio do inglês, AR = 2 a 6), rendimento de AuNRs (27-99%) bem como da posicao de banda de absorção óticas de AuNRs (de 620 a 1200 nm) simplesmente variando as condições experimentais, principalmente o pH de meio reaccional (variou-se entre 12-13,5) e a concentração do AgNO3. Descobrimos que a formação de AuNRs é mais rápida a pH mais alto (> 11) e a maior temperatura (> 30 ° C), mas o rendimento de AuNRs é menor (< 70%). A análise de HRTEM mostrou que os AuNRs crescem na direcção [001] e têm uma estrutura do tipo fcc monocristalina, isenta de falhas estruturais ou deslocamentos. Em segundo lugar, realizamos com sucesso, pela primeira vez, a formação de nanoparticlulas esféricas de ouro (AuNPs), quase monodispersas de cerca de 8 nm, utilizando o glicerol bruto conhecido localmente como Glicerina Loíra (crude glycerol (CG) do inglê), tal como recebido, da planta de biodiesel pela. Não foi realizado nehum tratamento químico ou físico específico do CG, exceto filtração simples. Utilizaram-se duas amostras diferentes de CG com diferentes teores de glicerol (65% e 73%) e diferentes níveis de impurezas (baixo e alto) e tipos (orgânicos e inorgânicos) para preparar AuNPs, a fim de estudar o efeito de possíveis impurezas na formato e distribuição de tamanho de AuNPs. Para comparação, foram também preparadas AuNPs utilizando glicerol comercial puro (99,5%) em condições experimentais idênticas. Foram obtidos AuNPs com tamanho e formato semelhantes em ambos os casos (glicerol puro comercial e CG) indicando que o glicerol comercial pode ser substituído por CG na síntese de AuNPs e as impurezas orgânicas e inorgânicas não afectam significativamente a distribuição de tamanho de AuNPs preparadas . Este estudo abre novas possibilidades para um eco-friendly preparação de nanopartículas metálicas utilizando o CG com um agente redutor barato, não tóxico e biodegradável como. Em terceiro lugar, desenvolvemos um método de síntese de AuNPs do tipo Ligand-free (sem uso de agente establizante) empregando o glicerol tanto como agente redutor quanto com agente estabilizador. A ideia era evitar o uso de um agente estabilizante externo que muitas vezes diminui a actividade catalítica ou afeta adversamente a biocompatibilidade dos sistemas surfactante/AuNPs. Obtiveram-se AuNPs coloidais estáveis com uma distribuição de tamanho razoavelmente estreita (8 &plusmn; 3 nm) por este método e verificou-se que a estabilidade e distribuição de tamanho das partículas dependiam da razão água/glicerol, temperatura e pH dos meios reaccionais. Tais ligand-free AuNPs preparados utilizando glicerol podem ser utilizadas nas aplicações catáliticas e biomédicas. / Gold nanoparticles (AuNPs) especially with a control of size and shape have attracted great attention due to their shape-dependent optical properties that are important for many applications. The development of simpler and greener methods for the synthesis of size- and shape-controlled AuNPs employing low-cost and easily handled reagents is thus of great importance. Thus we have carried out a systematic study to prepare shape- and size-controlled AuNPs and AgNPs employing exclusively glycerol as an eco-friendly, low cost and pH-tunable reducing agent. Firstly, we report a new one-pot seedless method for the preparation of single-crystalline AuNRs in almost 100% yield based on the use of glycerol in alkaline medium as the reducing agent and hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) as the shape-controlling agent. We could achieve a control of the aspect ratio (AR= 2 to 6), AuNRs yield (27-99%) as well the LSPR band of the AuNRs (620 to 1200 nm) by simply varying the experimental conditions, principally the pH of the reaction media (varied between 12-13.5 ) and the concentration of the AgNO3. We found that the formation of AuNRs is faster at higher pH (>11) and higher temperature (>30°C) but the AuNRs yield is smaller (< 70%). HRTEM analysis showed that the AuNRs grow in [001] direction and have a perfect single crystalline fcc structure, free from structural faults or dislocations. Secondly, we successfully carried out the formation of nearly monodisperse spherical AuNPs of around 8 nm using the as-received crude glycerol (CG) from the biodiesel plant for the first time. No special chemical or physical treatment of CG except simple filtration was carried out. Two different crude glycerol samples with different glycerol contents (65% and 73%) and different impurity levels (low and high) and types (organic and inorganic) were employed to prepare AuNPs so as to study the effect of possible impurities on the shape and size distribution of AuNPs. For comparison, AuNPs were also prepared using pure commercial (99.5 %) glycerol under identical experimental conditions. AuNPs with similar size and shape were obtained in both cases (commercial pure glycerol as well as CG) indicating that commercial glycerol can be replaced with CG in the AuNPs synthesis and the organic and inorganic impurities do not significantly affect the particle size distribution of prepared AuNPs. This study opens up new possibilities for the environment-friendly preparation of metallic nanoparticles using the low-cost, non-toxic and biodegradable CG as a reducing agent. Thirdly, we developed a ligand-free one-pot synthesis method of AuNPs employing the eco-friendly glycerol both as reducing agent and stabilizing agent. The idea was to avoid the use of an external stabilizing agent which often hinder the catalytic activity and adversely affect the biocompatibility of the surfactant/AuNP systems. Stable AuNPs with reasonably good size distribution (8 &plusmn; 3 nm) were obtained by this method and the stability and size distribution of the particles was found to be dependent on the water/glycerol ratio, temperature and pH of the reaction media. Such surfactant-free biocompatible AuNPs prepared using the eco-friendly glycerol may find useful applications in catalysis and biomedical applications.

As nanopartículas de ouro (AuNPs), com formatos e distribuição de tamanhos definidos, têm atraído grande atenção devido às suas propriedades óticas e e catalíticas únicas, que dependem de da forma e tamanho de AuNPs e que são importantes para diversos aplicações. O desenvolvimento de métodos simples e ecológicamente seguros para a síntese de AuNPs de tamanho e forma controlados, empregando reagentes de baixo custo e de fácil manuseamento é, portanto, de grande importância. Considerando isto, realizou-se um estudo sistemático para preparar nanoparticlus de ouro (AuNPs) e prata (AgNPs) com um controle de forma e tamanho, empregando exclusivamente glicerol como um agente redutor flexivel, eco-friendly e de baixo custo. Em primeiro lugar, descrevemos um novo one-pot método para a preparação de nanorods ou nanobastões de ouro (AuNRs) monocristalinos com quase 100% de rendimento empragando o glicerol em meio alcalino como agente redutor e Brometo de hexadeciltrimetilamónio (CTAB) como agente controlador da forma de particulas. Podemos conseguir um controle da razões de aspecto (Aspect ratio do inglês, AR = 2 a 6), rendimento de AuNRs (27-99%) bem como da posicao de banda de absorção óticas de AuNRs (de 620 a 1200 nm) simplesmente variando as condições experimentais, principalmente o pH de meio reaccional (variou-se entre 12-13,5) e a concentração do AgNO3. Descobrimos que a formação de AuNRs é mais rápida a pH mais alto (> 11) e a maior temperatura (> 30 ° C), mas o rendimento de AuNRs é menor (< 70%). A análise de HRTEM mostrou que os AuNRs crescem na direcção [001] e têm uma estrutura do tipo fcc monocristalina, isenta de falhas estruturais ou deslocamentos. Em segundo lugar, realizamos com sucesso, pela primeira vez, a formação de nanoparticlulas esféricas de ouro (AuNPs), quase monodispersas de cerca de 8 nm, utilizando o glicerol bruto conhecido localmente como Glicerina Loíra (crude glycerol (CG) do inglê), tal como recebido, da planta de biodiesel pela. Não foi realizado nehum tratamento químico ou físico específico do CG, exceto filtração simples. Utilizaram-se duas amostras diferentes de CG com diferentes teores de glicerol (65% e 73%) e diferentes níveis de impurezas (baixo e alto) e tipos (orgânicos e inorgânicos) para preparar AuNPs, a fim de estudar o efeito de possíveis impurezas na formato e distribuição de tamanho de AuNPs. Para comparação, foram também preparadas AuNPs utilizando glicerol comercial puro (99,5%) em condições experimentais idênticas. Foram obtidos AuNPs com tamanho e formato semelhantes em ambos os casos (glicerol puro comercial e CG) indicando que o glicerol comercial pode ser substituído por CG na síntese de AuNPs e as impurezas orgânicas e inorgânicas não afectam significativamente a distribuição de tamanho de AuNPs preparadas . Este estudo abre novas possibilidades para um eco-friendly preparação de nanopartículas metálicas utilizando o CG com um agente redutor barato, não tóxico e biodegradável como. Em terceiro lugar, desenvolvemos um método de síntese de AuNPs do tipo Ligand-free (sem uso de agente establizante) empregando o glicerol tanto como agente redutor quanto com agente estabilizador. A ideia era evitar o uso de um agente estabilizante externo que muitas vezes diminui a actividade catalítica ou afeta adversamente a biocompatibilidade dos sistemas surfactante/AuNPs. Obtiveram-se AuNPs coloidais estáveis com uma distribuição de tamanho razoavelmente estreita (8 &plusmn; 3 nm) por este método e verificou-se que a estabilidade e distribuição de tamanho das partículas dependiam da razão água/glicerol, temperatura e pH dos meios reaccionais. Tais ligand-free AuNPs preparados utilizando glicerol podem ser utilizadas nas aplicações catáliticas e biomédicas. / Gold nanoparticles (AuNPs) especially with a control of size and shape have attracted great attention due to their shape-dependent optical properties that are important for many applications. The development of simpler and greener methods for the synthesis of size- and shape-controlled AuNPs employing low-cost and easily handled reagents is thus of great importance. Thus we have carried out a systematic study to prepare shape- and size-controlled AuNPs and AgNPs employing exclusively glycerol as an eco-friendly, low cost and pH-tunable reducing agent. Firstly, we report a new one-pot seedless method for the preparation of single-crystalline AuNRs in almost 100% yield based on the use of glycerol in alkaline medium as the reducing agent and hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) as the shape-controlling agent. We could achieve a control of the aspect ratio (AR= 2 to 6), AuNRs yield (27-99%) as well the LSPR band of the AuNRs (620 to 1200 nm) by simply varying the experimental conditions, principally the pH of the reaction media (varied between 12-13.5 ) and the concentration of the AgNO3. We found that the formation of AuNRs is faster at higher pH (>11) and higher temperature (>30°C) but the AuNRs yield is smaller (< 70%). HRTEM analysis showed that the AuNRs grow in [001] direction and have a perfect single crystalline fcc structure, free from structural faults or dislocations. Secondly, we successfully carried out the formation of nearly monodisperse spherical AuNPs of around 8 nm using the as-received crude glycerol (CG) from the biodiesel plant for the first time. No special chemical or physical treatment of CG except simple filtration was carried out. Two different crude glycerol samples with different glycerol contents (65% and 73%) and different impurity levels (low and high) and types (organic and inorganic) were employed to prepare AuNPs so as to study the effect of possible impurities on the shape and size distribution of AuNPs. For comparison, AuNPs were also prepared using pure commercial (99.5 %) glycerol under identical experimental conditions. AuNPs with similar size and shape were obtained in both cases (commercial pure glycerol as well as CG) indicating that commercial glycerol can be replaced with CG in the AuNPs synthesis and the organic and inorganic impurities do not significantly affect the particle size distribution of prepared AuNPs. This study opens up new possibilities for the environment-friendly preparation of metallic nanoparticles using the low-cost, non-toxic and biodegradable CG as a reducing agent. Thirdly, we developed a ligand-free one-pot synthesis method of AuNPs employing the eco-friendly glycerol both as reducing agent and stabilizing agent. The idea was to avoid the use of an external stabilizing agent which often hinder the catalytic activity and adversely affect the biocompatibility of the surfactant/AuNP systems. Stable AuNPs with reasonably good size distribution (8 &plusmn; 3 nm) were obtained by this method and the stability and size distribution of the particles was found to be dependent on the water/glycerol ratio, temperature and pH of the reaction media. Such surfactant-free biocompatible AuNPs prepared using the eco-friendly glycerol may find useful applications in catalysis and biomedical applications.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:13:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dacley Hertes Neu.pdf: 357233 bytes, checksum: 7de2fd1088f9eeda80860bf4529c436b (MD5) Previous issue date: 2011-02-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The higher cost of production at a fish culture is related to nutrition of animals that pass of 50%, so, two experiments were conducted based on digestibility and inclusion of glycerol for the Nile tilapia (Oreochromis niloticus). The purpose of this study was to evaluate digestibility of three sources of glycerol, crude vegetable oil (GBV), semi-purified mixture glycerol (GSM) and semi-purified plant glycerol (GSV) (experiment 1) and then determine to what level of inclusion that food can be held in diets for tilapia and whether it causes changes in blood chemistry characteristics and centesimal composition of animals (experiment 2). In experiment 1, we used 40 fish with mean weight of 343,12 ± 77,71 g distributed in four tanks with 180 liters conical bottom, in a randomized Latin square design. Four experimental diets were prepared, one reference and three tests, composed with the inclusion of 20% of the test food and 80% of the reference diet. Chromic oxideIII was used as inert indicator (0,1% of diet). We obtained the digestible energy of crude glycerol vegetable oil (GBV), semi-purified mixture glycerol (GSM) and semi-purified plant glycerol (GSV) of 3058,55; 2610,55; 1754,70 kcal.kg-1, respectively. For experiment 2, we used the glycerol that contained higher amount of digestible energy (GBV) and it was made five diets containing increasing levels of glycerol (0,0; 2,5; 5,0; 7,5 and 10%) for 79 days and provided to 300 juveniles of Nile tilapia with mean weight of 29,15 ± 8,40 g and 11,55 ± 0,87 cm in length. After this period has evaluated the performance of animals by final weight (FW), length (FL), survival (S), weight gain (WG), feed conversion (FC), specific growth rate (SGR) factor condition (FC), hepatosomatic index (IHS) and visceral fat (VF). For the evaluation of blood biochemical parameters were evaluated protein (PROT), triglycerides (TRIG), cholesterol (COLE), HDL lipoprotein, glucose (GLUC) and VLDL and LDL lipoproteins. To determine the chemical composition were evaluated moisture, lipids, protein and ash. There was no statistical difference between the different treatments on the growth performance of animals. For the biochemical parameters of HDL lipoprotein was only statistically significant difference (P<0.05), being higher in the groups fed with 0,0 and 7,5%, did not differ from animals that were fed 5,0 and 10,0%. For the centesimal composition of tilapia juvenile differences were observed in the amount lipids (P<0.05), which had the highest values in fish fed with 5,0% glycerol. Can be included 10% of the foodl that does not occur any damage to animal health. / O maior custo de produção em um cultivo de peixes está relacionado a nutrição dos animais que passa dos 50%, por isso, foram realizados dois experimentos baseados na digestibilidade e inclusão do glicerol para tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus). O objetivo deste trabalho foi avaliar a digestibilidade aparente de três fontes de gliceróis, bruto óleo vegetal (GBV), glicerol semi-purificado misto (GSM) e glicerol semi-purificado vegetal (GSV) (experimento 1) e, posteriormente determinar até que nível de inclusão esse alimento pode ser utilizado em dietas para tilápias e se o mesmo provoca alterações nas características bioquímicas do sangue e na composição centesimal dos animais (experimento 2). No experimento 1, utilizou-se 40 peixes com peso médio de 343,12 ± 77,71 g, distribuídos em quatro tanques de 180 litros com fundo cônico, num delineamento experimental em quadrado latino. Foram confeccionadas quatro dietas experimentais, sendo uma referência e três testes, compostas com a inclusão de 20% do alimento teste e 80% da dieta referência. Como indicador foi utilizado o óxido de cromioIII (0,1% da dieta). Foram obtidos valores de energia digestível do glicerol bruto óleo vegetal (GBV), glicerol semi-purificado misto (GSM) e glicerol semi-purificado vegetal (GSV), de 3058,55; 2610,55; 1754,70 kcal.kg-1, respectivamente. Para o experimento 2, utilizou-se o glicerol que possuía maior quantidade de energia digestível (GBV) e confeccionou-se cinco rações, contendo níveis crescentes de glicerol (0,0; 2,5; 5,0; 7,5 e 10%), por um período de 79 dias e fornecidas a 300 juvenis de tilápia do Nilo com peso médio de 29,15 ± 8,40 g e 11,55 ± 0,87 cm de comprimento. Após esse período foi avaliado o desempenho dos animais através do peso final (PF), comprimento final (CF), sobrevivência (SO), ganho de peso (GP), conversão alimentar (CA), taxa de crescimento específico (TCE) fator de condição (FC), índice hepatossomático (IHS) e gordura visceral (GV). Para as avaliações dos parâmetros bioquímicos do sangue foram avaliados proteína (PROT), triglicerídeos (TRIG), colesterol (COLE), lipoproteína HDL, glicose (GLIC) e lipoproteínas VLDL e LDL. Para a determinação da composição centesimal foram avaliadas a umidade, lipídeos, proteínas e cinzas. Não houve diferença estatística entre os diferentes tratamentos sobre o desempenho zootécnico dos animais. Para os parâmetros bioquímicos apenas a lipoproteína HDL teve diferença estatística (P<0,05), sendo superior no grupo de peixes alimentados com 0,0 e 7,5%, não diferindo dos animais que foram alimentados com 5,0 e 10,0%. Para a composição centesimal dos juvenis de tilápia foi verificada diferença na quantidade de lipídeos (P<0,05), que tiveram os maiores valores nos peixes alimentados com 5,0% de glicerol. Pode ser incluso 10% do alimento que não ocorre prejuízos zootécnicos nem qualquer dano a saúde dos animais.

O aproveitamento biotecnológico do glicerol representa uma alternativa para a redução dos problemas ambientais derivados do acúmulo de glicerol originado do processo de produção de biodiesel. O glicerol bruto (70,6% p/p) resultante do processo de transesterificação do óleo de soja e metanol foi submetido a tratamento com ácidos inorgânicos, com o objetivo de remover impurezas e reduzir a alcalinidade resultante do excesso de catalisador (KOH). A fração glicerínica resultante foi caracterizada quanto à concentração de glicerol, ésteres e íons metálicos; e empregada como fonte de carbono e energia para crescimento de bactérias probióticas. Os probióticos são organismos vivos que, quando administrados em quantidades adequadas, conferem benefício à saúde do hospedeiro. Quinze estirpes de Lactobacillus, com características probióticas, foram avaliadas quanto à capacidade de crescimento em meio contendo glicerol de biodiesel tratado (20 g/L) como principal fonte de carbono, sob condições de pHinicial=6,0 e 37 °C. Os resultados demonstraram a eficácia do ácido fosfórico para remoção de impurezas do glicerol bruto, o que permitiu a obtenção de uma fração contendo 900 a 964 g/L de glicerol. A avaliação de formulações de meios de cultivo contendo glicerol tratado revelou que treze estirpes de Lactobacillus mostraram capacidade de crescimento em glicerol de biodiesel, sendo os maiores rendimentos (YX/S) de 0,34, 0,28 e 0,26 g/g para as estirpes L. delbrueckii UFV-H2b20, L. acidophilus ATCC 4356 e L. plantarum ATCC 8014, respectivamente. A cinética de crescimento das estirpes selecionadas foi estudada em meio MRS modificado (ausência de glicose) contendo glicerol (10 g/L) suplementado ou não com citrato de amônio (2 g/L) e acetato de sódio (5,0 g/L), pH 6,0; 37 °C e 150 rpm. Os maiores rendimentos foram alcançados quando se utilizou meio MRS modificado contendo citrato de amônio e acetado de sódio; gerando valores de rendimentos correspondentes a 0,46, 0,38 e 0,46 g/g para L. delbrueckii UFV-H2b20, L. acidophilus ATCC 4356 e L. plantarum ATCC 8014, respectivamente. No tocante a atividade das enzimas envolvidas na assimilação de glicerol, glicerol quinase (EC. 2.7.1.30) e glicerol desidrogenase (EC.1.1.1.72), os resultados mostraram que, nos extratos livres de células de L. plantarum ATCC 8014, L. delbrueckii UFV-H2b20 e L. acidophilus ATCC 4356, os valores de atividade específica de glicerol quinase após 24 h de cultivo foram 91,1; 232,5 e 228,7 U/mg, respectivamente. Os valores da constante de Michaelis-Menten (Km) foram de 3,7; 1,2 e 2,5 mM para glicerol quinase e 19,2; 12,8; 33,3 e mM para glicerol desidrogenase de L. plantarum ATCC 8014, L. delbrueckii UFV-H2b20 e L. acidophilus ATCC 4356, respectivamente. Os valores de velocidades máximas (Vmáx) da reação foram de 46,4; 115,1 e 119,4 µM/min para glicerol quinase e 1,23; 1,03 e 2,7µM/min para glicerol desidrogenase de L. plantarum ATCC 8014, L. delbrueckii UFV-H2b20 e L. acidophilus ATCC 4356, respectivamente. A avaliação da técnica de encapsulamento de células de Lactobacillus probióticos em alginato-amido de banana verde (2%/2%) pela técnica de emulsificação em óleo vegetal e gelificação ionotrópica, permitiu a sobrevivência das células encapsuladas superior a 65%, na presença de fluído gástrico simulado, bem como sob condições de armazenagem a 4 °C. Os resultados do presente trabalho revelaram a potencialidade da utilização de glicerol de biodiesel como fonte de carbono e energia para o crescimento de bactérias lácticas que apresentam propriedades probióticas, visando a obtenção de um produto microencapsulado em matriz polimérica natural. / Biotechnological utilization of biodiesel-derived glycerol represents an alternative for the reduction of the environment concerns associated with the accumulation of this byproduct. Crude glycerol (70.6% w/w), obtained from the transesterification process of soybean oil and methanol; was treated with inorganic acids in order to remove impurities and decrease the alkalinity derived from the excess of catalyst (KOH). The glycerine fraction obtained was characterized regarding the final glycerol concentration, esters and metallic ions; and it was utilized as source of carbon and energy for growth of probiotic bacteria. Probiotics are live microorganisms that, when administered in adequate amounts, confer a health benefit on the host. Fifteen probiotic bacterial strains were screened to evaluated their capabilities to assimilate treated-glycerol (20 g/L) as main carbon source, at pH=6.0 and 37 °C. The results showed the effectiveness of the phosphoric acid for the removal of impurities from crude glycerol; allowing to attain a glycerol fraction containing 964 g/L. The evaluation of media containing treated glycerol revealed that thirteen strains of Lactobacillus showed capability to grow in biodiesel-derived glycerol, with yieds (YX/S) of glycerol conversion of 0.34, 0.28 and 0.26 g/g for L. delbrueckii UFV-H2b20, L. acidophilus ATCC 4356 and L. plantarum ATCC 8014, respectively. Kinetics of growth of the selected strains was studied in modified MRS medium containing glycerol(10 g/L) supplemented with or in the absence of ammonium citrate (2 g/L) and sodium acetate (5 g/L), pH 6.0; 37 °C and 150 rpm. The highest yields were attained in modified MRS containing ammonium citrate and sodium acetate; with 0.46, 0.38 and 0.46 g/g for L. delbrueckii UFV-H2b20, L. acidophilus ATCC 4356 and L. plantarum ATCC 8014, respectively. The free-cell extract of L. plantarum ATCC 8014, L. delbrueckii UFV-H2b20 and L. acidophilus ATCC 4356 showed activity for glycerol kinase (EC.2.7.1.30) and glycerol dehydrogenase (EC1.1.1.72). The maximal glycerol kinase activity was attained at the late exponential phase of growth, with 91.1; 232.5 and 228.7 U/mg for L. plantarum ATCC 8014, L. delbrueckii UFV-H2b20 and L. acidophilus ATCC 4356, respectively. The Michaelis-Menten (Km) values were 3.7; 1.2 and 2.5 mM for glycerol kinase and 19.2; 12.4 and 33.2 mM for glycerol dehydrogenase of L. plantarum ATCC 8014; L. delbrueckii UFV-H2b20 and L. acidophilus ATCC 4356, respectively. The maximum reaction rates (Vmáx) were 46.5; 115.1 and 119.4 µM/min for glycerol kinase and 1.23; 1.03 and 270 µM/min for glycerol dehydrogenase of L. plantarum ATCC 8014; L. delbrueckii UFV-H2b20 and L. acidophilus ATCC 4356, respectively. Furthermore, the results of the evaluation of probiotic Lactobacillus cell encapsulation in alginate-unripe banana starch (2%/2%) obtained by emusification in soybean oil and ionotropic gelification with calcium chloride, showed a cell survival rate higher than 65%, regarding the initial cell concentration in simulated gastric fluid,and during 28 days stored at 4 °C. The results revealed that, glycerol from biodiesel production process represents a potential carbon and energy source for the growth of probiotic bacteria.

O aproveitamento biotecnológico do glicerol representa uma alternativa para a redução dos problemas ambientais derivados do acúmulo de glicerol originado do processo de produção de biodiesel. O glicerol bruto (70,6% p/p) resultante do processo de transesterificação do óleo de soja e metanol foi submetido a tratamento com ácidos inorgânicos, com o objetivo de remover impurezas e reduzir a alcalinidade resultante do excesso de catalisador (KOH). A fração glicerínica resultante foi caracterizada quanto à concentração de glicerol, ésteres e íons metálicos; e empregada como fonte de carbono e energia para crescimento de bactérias probióticas. Os probióticos são organismos vivos que, quando administrados em quantidades adequadas, conferem benefício à saúde do hospedeiro. Quinze estirpes de Lactobacillus, com características probióticas, foram avaliadas quanto à capacidade de crescimento em meio contendo glicerol de biodiesel tratado (20 g/L) como principal fonte de carbono, sob condições de pHinicial=6,0 e 37 °C. Os resultados demonstraram a eficácia do ácido fosfórico para remoção de impurezas do glicerol bruto, o que permitiu a obtenção de uma fração contendo 900 a 964 g/L de glicerol. A avaliação de formulações de meios de cultivo contendo glicerol tratado revelou que treze estirpes de Lactobacillus mostraram capacidade de crescimento em glicerol de biodiesel, sendo os maiores rendimentos (YX/S) de 0,34, 0,28 e 0,26 g/g para as estirpes L. delbrueckii UFV-H2b20, L. acidophilus ATCC 4356 e L. plantarum ATCC 8014, respectivamente. A cinética de crescimento das estirpes selecionadas foi estudada em meio MRS modificado (ausência de glicose) contendo glicerol (10 g/L) suplementado ou não com citrato de amônio (2 g/L) e acetato de sódio (5,0 g/L), pH 6,0; 37 °C e 150 rpm. Os maiores rendimentos foram alcançados quando se utilizou meio MRS modificado contendo citrato de amônio e acetado de sódio; gerando valores de rendimentos correspondentes a 0,46, 0,38 e 0,46 g/g para L. delbrueckii UFV-H2b20, L. acidophilus ATCC 4356 e L. plantarum ATCC 8014, respectivamente. No tocante a atividade das enzimas envolvidas na assimilação de glicerol, glicerol quinase (EC. 2.7.1.30) e glicerol desidrogenase (EC.1.1.1.72), os resultados mostraram que, nos extratos livres de células de L. plantarum ATCC 8014, L. delbrueckii UFV-H2b20 e L. acidophilus ATCC 4356, os valores de atividade específica de glicerol quinase após 24 h de cultivo foram 91,1; 232,5 e 228,7 U/mg, respectivamente. Os valores da constante de Michaelis-Menten (Km) foram de 3,7; 1,2 e 2,5 mM para glicerol quinase e 19,2; 12,8; 33,3 e mM para glicerol desidrogenase de L. plantarum ATCC 8014, L. delbrueckii UFV-H2b20 e L. acidophilus ATCC 4356, respectivamente. Os valores de velocidades máximas (Vmáx) da reação foram de 46,4; 115,1 e 119,4 µM/min para glicerol quinase e 1,23; 1,03 e 2,7µM/min para glicerol desidrogenase de L. plantarum ATCC 8014, L. delbrueckii UFV-H2b20 e L. acidophilus ATCC 4356, respectivamente. A avaliação da técnica de encapsulamento de células de Lactobacillus probióticos em alginato-amido de banana verde (2%/2%) pela técnica de emulsificação em óleo vegetal e gelificação ionotrópica, permitiu a sobrevivência das células encapsuladas superior a 65%, na presença de fluído gástrico simulado, bem como sob condições de armazenagem a 4 °C. Os resultados do presente trabalho revelaram a potencialidade da utilização de glicerol de biodiesel como fonte de carbono e energia para o crescimento de bactérias lácticas que apresentam propriedades probióticas, visando a obtenção de um produto microencapsulado em matriz polimérica natural. / Biotechnological utilization of biodiesel-derived glycerol represents an alternative for the reduction of the environment concerns associated with the accumulation of this byproduct. Crude glycerol (70.6% w/w), obtained from the transesterification process of soybean oil and methanol; was treated with inorganic acids in order to remove impurities and decrease the alkalinity derived from the excess of catalyst (KOH). The glycerine fraction obtained was characterized regarding the final glycerol concentration, esters and metallic ions; and it was utilized as source of carbon and energy for growth of probiotic bacteria. Probiotics are live microorganisms that, when administered in adequate amounts, confer a health benefit on the host. Fifteen probiotic bacterial strains were screened to evaluated their capabilities to assimilate treated-glycerol (20 g/L) as main carbon source, at pH=6.0 and 37 °C. The results showed the effectiveness of the phosphoric acid for the removal of impurities from crude glycerol; allowing to attain a glycerol fraction containing 964 g/L. The evaluation of media containing treated glycerol revealed that thirteen strains of Lactobacillus showed capability to grow in biodiesel-derived glycerol, with yieds (YX/S) of glycerol conversion of 0.34, 0.28 and 0.26 g/g for L. delbrueckii UFV-H2b20, L. acidophilus ATCC 4356 and L. plantarum ATCC 8014, respectively. Kinetics of growth of the selected strains was studied in modified MRS medium containing glycerol(10 g/L) supplemented with or in the absence of ammonium citrate (2 g/L) and sodium acetate (5 g/L), pH 6.0; 37 °C and 150 rpm. The highest yields were attained in modified MRS containing ammonium citrate and sodium acetate; with 0.46, 0.38 and 0.46 g/g for L. delbrueckii UFV-H2b20, L. acidophilus ATCC 4356 and L. plantarum ATCC 8014, respectively. The free-cell extract of L. plantarum ATCC 8014, L. delbrueckii UFV-H2b20 and L. acidophilus ATCC 4356 showed activity for glycerol kinase (EC.2.7.1.30) and glycerol dehydrogenase (EC1.1.1.72). The maximal glycerol kinase activity was attained at the late exponential phase of growth, with 91.1; 232.5 and 228.7 U/mg for L. plantarum ATCC 8014, L. delbrueckii UFV-H2b20 and L. acidophilus ATCC 4356, respectively. The Michaelis-Menten (Km) values were 3.7; 1.2 and 2.5 mM for glycerol kinase and 19.2; 12.4 and 33.2 mM for glycerol dehydrogenase of L. plantarum ATCC 8014; L. delbrueckii UFV-H2b20 and L. acidophilus ATCC 4356, respectively. The maximum reaction rates (Vmáx) were 46.5; 115.1 and 119.4 µM/min for glycerol kinase and 1.23; 1.03 and 270 µM/min for glycerol dehydrogenase of L. plantarum ATCC 8014; L. delbrueckii UFV-H2b20 and L. acidophilus ATCC 4356, respectively. Furthermore, the results of the evaluation of probiotic Lactobacillus cell encapsulation in alginate-unripe banana starch (2%/2%) obtained by emusification in soybean oil and ionotropic gelification with calcium chloride, showed a cell survival rate higher than 65%, regarding the initial cell concentration in simulated gastric fluid,and during 28 days stored at 4 °C. The results revealed that, glycerol from biodiesel production process represents a potential carbon and energy source for the growth of probiotic bacteria.

The continuous decreasing of fuel fossil sources has been accelerating the seek for alternative energetic sources. The difficulty in consuming all glycerol produced, which is three times bigger than the demand, is the main concern around the biofuels process production. Given that this glycerol has different characteristics from the well consumed glycerol in the pharm business, such as color and impurities. Besides, there is a lack of defined standards in Brazil in the sense of how to dispose such product. However, alternative uses for glycerol (by-product from the biofuels production) will confirm the feasibility of the biodiesel process, particularly if we take into account its decentralized production. The glycerol steam reforming can yield up to 4 moles of H2 and 3 moles of CO per consumed mole of glycerol. In this work, the catalytic tests were performed with monometallic and bimetallic ruthenium and platinum catalyst in a tubular reactor with 30% wt of glycerol in the feed, using 6 and 20 pressures conditions. It was also carried out tests with 100 hours of reaction in order to verify its activity and stability. Along with the catalyst studies, the effects of temperature, feed flow and ruthenium particle size under monometallic and bimetallic catalyst were analyzed. Besides, it was also evaluated the reaction thermodynamics of glycerol steam reforming due to temperature, pressure and mass composition of glycerol over the production profiles of the most valuable products in the chemical equilibrium. Therefore, the objective of this work is to present the study of glycerol steam reforming employing different catalysts and under different operational conditions and evaluating its performances in the production of chemical products with high commercial value. / A redução das reservas de combustíveis fósseis tem acelerado o desenvolvimento de fontes alternativas de energia. A dificuldade de acomodação de uma oferta de glicerina quase três vezes maior que a demanda se agrava porque a glicerina resultante da produção de biodiesel tem características diferentes da que ´e utilizada na indústria de higiene, pois há impurezas e colorações diferentes, o que dificulta seu uso em fábricas de glicerina tradicional. Além disso, não há no Brasil legislação especifica sobre a forma de descarte dessa glicerina, apenas para efluentes industriais em geral. Portanto, alternativas de uso deste insumo são essenciais para conferir viabilidade ao processo, particularmente se considerarmos a sua produção tipicamente descentralizada. A reação catalítica de reforma a vapor do glicerol pode gerar estequiometricamente até 4 moles de H2 e 3 moles de CO por mol de glicerol consumido. Os testes catalíticos foram realizados com catalisadores monomet álicos e bimetálicos de ruténio e platina em um reator tubular, com alimentação de glicerol com 30% em massa, com pressões variando entre 6 e 20 bar. Neste projeto foram realizados testes de duração de até 100 horas de reação com cada catalisador no intuito de verificar a atividade e a estabilidade. Dentro do estudo dos catalisadores, avaliou-se os efeitos de temperatura, vazão de alimentação da solução reacional (WHSV) e tamanho de partícula de ruténio sobre catalisadores monometálicos e bimetálicos. Avaliou-se também a termodinâmica da reação de reforma a vapor do glicerol e a influência das condições de temperatura, pressão e composição mássica do glicerol sobre os perfis de produção de produtos de alto valor no equilíbrio químico. Assim, o objetivo deste trabalho é apresentar um estudo da reação de reforma sob diferentes catalisadores e avaliando o desempenho destes na produção de compostos químicos de alto valor, testando diversas condições reacionais. / Mestre em Engenharia Química