Este trabalho visa a valorização da fração de xilana presente na polpa kraft branqueada de eucalipto como matéria prima para a produção de xilitol e derivados de xilose. O presente estudo é dividido em dois objetivos principais. A primeira parte é dedicada ao estudo da otimização do processo de extração da xilana da polpa kraft industrial. Para fazer este estudo foi estabelecido um planejamento fatorial utilizando como variáveis a concentração da solução de hidróxido de sódio, o tempo de extração e a razão sólido/líquido (polpa/solução). A resposta empregada para avaliar a eficiência das extrações foi o rendimento de xilana extraída. A melhor condição de extração foi obtida com solução de hidróxido de sódio 14% (m/v), 180 minutos e razão sólido/líquido de 0,06, resultando em 98% de xilana extraída. Na segunda parte, estudou-se o processo de recuperação da xilana a partir das soluções de extração por técnicas de precipitação utilizando ácidos e/ou álcoois. Devido à presença de impurezas no precipitado, estudou-se também o efeito da lavagem dos mesmos. A partir da caracterização das amostras isoladas pode-se concluir que as xilanas isoladas utilizando metanol, isopropanol, ácido clorídrico e ácido nítrico apresentaram graus de pureza comparáveis à de amostras comerciais de xilana. / This work aims the extraction of xylans present in bleached eucalyptus kraft pulp. The extracted xylans can be used as raw material for the production of xylitol and xylose derivatives. The study is divided in two main objectives: The first part is dedicated to optimize the conditions to extract xylan from industrial Kraft pulps. To achieve this, a factorial planning design was established using as variables the concentration of sodium hydroxide solution, extraction time and the solid (pulp) to solution ratio. The response to employed to evaluate the extraction efficiency was the recovery xylan yield. The best extraction condition was obtained with 14% (w/v) sodium hydroxide, 180 minutes and solid (pulp) to liquid ratio of 0.06, which lead to approximately 98% of xylan recovery yields. In the second part of this work, the recovery of the pure xylan from the aqueous solution was carried out by precipitation techniques using acids and / or alcohols. Due to the presence of impurities in the precipitates, it was also studied the effect of washing to purify the samples. From the characterization of the isolated samples it can be concluded that xylans precipitated by using methanol, isopropanol, hydrochloric acid and nitric acid, produced xylans samples with similar level of purity when compared to the commercial standard xylan.

Este trabalho visa a valorização da fração de xilana presente na polpa kraft branqueada de eucalipto como matéria prima para a produção de xilitol e derivados de xilose. O presente estudo é dividido em dois objetivos principais. A primeira parte é dedicada ao estudo da otimização do processo de extração da xilana da polpa kraft industrial. Para fazer este estudo foi estabelecido um planejamento fatorial utilizando como variáveis a concentração da solução de hidróxido de sódio, o tempo de extração e a razão sólido/líquido (polpa/solução). A resposta empregada para avaliar a eficiência das extrações foi o rendimento de xilana extraída. A melhor condição de extração foi obtida com solução de hidróxido de sódio 14% (m/v), 180 minutos e razão sólido/líquido de 0,06, resultando em 98% de xilana extraída. Na segunda parte, estudou-se o processo de recuperação da xilana a partir das soluções de extração por técnicas de precipitação utilizando ácidos e/ou álcoois. Devido à presença de impurezas no precipitado, estudou-se também o efeito da lavagem dos mesmos. A partir da caracterização das amostras isoladas pode-se concluir que as xilanas isoladas utilizando metanol, isopropanol, ácido clorídrico e ácido nítrico apresentaram graus de pureza comparáveis à de amostras comerciais de xilana. / This work aims the extraction of xylans present in bleached eucalyptus kraft pulp. The extracted xylans can be used as raw material for the production of xylitol and xylose derivatives. The study is divided in two main objectives: The first part is dedicated to optimize the conditions to extract xylan from industrial Kraft pulps. To achieve this, a factorial planning design was established using as variables the concentration of sodium hydroxide solution, extraction time and the solid (pulp) to solution ratio. The response to employed to evaluate the extraction efficiency was the recovery xylan yield. The best extraction condition was obtained with 14% (w/v) sodium hydroxide, 180 minutes and solid (pulp) to liquid ratio of 0.06, which lead to approximately 98% of xylan recovery yields. In the second part of this work, the recovery of the pure xylan from the aqueous solution was carried out by precipitation techniques using acids and / or alcohols. Due to the presence of impurities in the precipitates, it was also studied the effect of washing to purify the samples. From the characterization of the isolated samples it can be concluded that xylans precipitated by using methanol, isopropanol, hydrochloric acid and nitric acid, produced xylans samples with similar level of purity when compared to the commercial standard xylan.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-09-21T14:09:53Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1538727 bytes, checksum: 09880b7c5b82bc1acc1ac9c9e33e95d3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-21T14:09:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1538727 bytes, checksum: 09880b7c5b82bc1acc1ac9c9e33e95d3 (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A diversificação no portfólio de produtos e a otimização de técnicas e processos vem sendo objetivado por várias indústrias atualmente e cada vez mais se vem buscando matérias primas de fontes renováveis e biodegradáveis. Neste contexto, biorrefinarias de produtos florestais e agrícolas se enquadram como modelos que permitem obter um maior valor agregado aos produtos oriundos da biomassa. Assim, na presente tese objetivou-se, dentro dos conceitos de biorrefinaria, explorar a biomassa lignocelulósica, de origem florestal e agrícola, para melhoria de qualidade e tecnologia de produtos amplamente utilizados, como papéis. Também se buscou a produção de materiais que podem substituir produtos de base petrolífera, como os plásticos, com a produção de biofilmes. Além disso, a produção e caracterização de aerogéis foi realizada e dentro da grande gama de aplicações, foi avaliada seu potencial para tratamento de água com a remoção de metais pesados. As nanoceluloses, celulose microfibrilada (CMF), celulose nanofibrilada (CNF) e celulose nanocristalina (CNC), juntamente com as hemiceluloses ricas em xilanas foram detalhadamente estudadas e empregadas para atingir os objetivos deste estudo, apresentado em forma de capítulos. No primeiro capítulo, hemiceluloses ricas em xilana foram extraídas de sabugo de milho e adicionadas em polpas celulósicas. À medida que se aumentaram a concentração das hemiceluloses, foi observado aumento na resistência à drenagem e também nas propriedades dos papéis diretamente influenciadas pelas ligações interfibras. O volume específico aparente dos papéis foi inversamente proporcional à adição de hemiceluloses. No segundo capítulo, hemiceluloses extraídas da mesma forma do que no capítulo 1 foram usadas para produção de biofilmes, submetidas ou não à processos de acetilação. Nestes biofilmes foram adicionados agentes de reforço como celulose nanofibrilada (CNF), resina poliamina-epiclorohidrina (PAE) e alguns plastificantes. Os resultados obtidos mostraram que é possível produzir filmes a partir das hemiceluloses e que quando estes carboidratos são acetilados resultam em filmes mais resistentes à tração e maior deformação. Outra característica importante foi o aumento da hidrofobicidade dos filmes a partir da acetilação. Todos os filmes apresentaram alta resistência à passagem de ar. No terceiro capítulo, as nanoceluloses (CNF, CMF e CNC) iiiforam adicionadas à polpas não branqueadas de pinus, refinadas em diferentes intensidades. Os resultados mostraram que as propriedades dos papéis relacionadas à ligações interfibras aumentaram com a incorporação das nanoceluloses, sendo que a incorporação das CMF foram as que apresentaram maiores incrementos se comparados com a polpa referência. No capítulo 4, foram caracterizados aerogéis formados a partir de CNF, reforçados com hemiceluloses ricas em lanas. Os resultados mostraram que a relação CNF:lana influencia na forma, resistência, área superficial, capacidade de absorção de água. Por fim, os aerogéis descritos no capítulo 4 foram avaliados quanto à capacidade de remoção de metais pesados de soluções aquosas. Os resultados mostraram que os aerogéis formados apresentam alta capacidade de adsorção de íons metálicos Zn 2+ , Pb 2+ e Cd 2+ . Aspectos como formulação, pH, concentração inicial, tempo de contato influenciaram na capacidade de adsorção dos aerogéis. / Currently, the diversification in product portfolio and optimization of techniques and processes have become a concern formany industries that are seeking raw materials from renewable and biodegradable sources. Biorefineries of forest and agricultural products stand out as templates that allow obtaining greater value for products from lignocellulosic biomass. Thus, within the concepts of biorefinery, this thesis aimed toexplore the lignocellulosic biomass from forest and agriculture to improve quality and technology of widely used products, such as paper. In addition, it sought to produce materials that can replace oil-based products such as plastics, with the production of biofilms. Furthermore, the production and characterization of aerogels was performed, and into the wide range of their applications, their potential was evaluated for water treatment to remove heavy metals. Nanocelluloses, microfibrillated cellulose (MFC), nanofibrilada cellulose (NFC) and cellulose nanocrystal (CNC), along with the xylan- rich in hemicelluloses have been exploited and employed to achieve the objectives of this study, presented in the form of chapters. In the first chapter, xylan -rich hemicelluloses were extracted from corn cobs and added in cellulosic pulps. The increased concentration of hemicellulose led to an increase in drain resistance and in paper properties directly affected by the inter-fiber bonds. The paper bulk was inversely proportional to the addition of hemicelluloses. In the second chapter, hemicelluloses extracted in the same way as in Chapter 1 were used for the production of biofilms. The hemicelluloses were subjected or not to acetylation processes. The biofilms were reinforced with agents as nanofibrillated cellulose (NFC), polyamine- epichlorohydrin resin (PAE) and some plasticizers. The results showed that it is possible to produce films from hemicelluloses and that when these carbohydrates were acetylated, the films showed higher tensile index and greater strain. Another important feature was the hydrophobicity of the films after acetylation. All films showed high air resistance. In the third chapter, the nanocelluloses were added to unbleached pulp from Pinus, refined at different intensities. The results showed that the handsheet properties related to increased inter-fiber bonds increased with the incorporation of nanoceluloses, and the incorporation of the MFC demonstrated greater increases compared to the reference pulp. In Chapter 4, aerogels formed from NFC reinforced with xylan -rich hemicelluloses were characterized. The results showed that NFC:xylan ratio affects the shape, strength, surface area and water absorption capacity of aerogels. Finally, the aerogels described in Chapter 4 were assessed for the ability to remove heavy metals from aqueous solutions. The results showed that the aerogels exhibit high adsorption capacity for metal ions Zn 2+ , Pb 2+ and Cd 2+ . Aspects such as formulation, pH, initial concentration and contact time influenced the adsorption capacity of the aerogels.

Submitted by CÁROL CABRAL TERRONE null (36025505837) on 2018-01-09T15:20:42Z No. of bitstreams: 1 Tese - Cárol Terrone.pdf: 3140738 bytes, checksum: 563a37f8e4725bc76f326c128aae84bf (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br) on 2018-01-10T16:59:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 terrone_cc_dr_rcla.pdf: 3025804 bytes, checksum: 817c25d1a9eef55ee5d3fb7555bd7982 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-10T16:59:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 terrone_cc_dr_rcla.pdf: 3025804 bytes, checksum: 817c25d1a9eef55ee5d3fb7555bd7982 (MD5) Previous issue date: 2017-11-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Biomassa lignocelulósica é a principal fonte de carbono renovável no planeta. Seus constituintes majoritários são celulose, hemiceluloses e lignina. Hemiceluloses são polissacarídeos ramificados sendo o principal tipo as xilanas, estruturas com cadeia principal de xilose. Dentre as diversas enzimas hidrolíticas, que atuam sobre a estrutura de xilanas, estão as α-L-arabinofuranosidases, que catalisam a hidrólise de ligações entre α-L-arabinofuranosídeos e a cadeia principal do polissacarídeo. Neste trabalho, uma linhagem de Aspergillus hortai CRM1919, isolada de solo próximo a lagoas salinas e alcalinas da região da Nhecolândia no Pantanal Matogrossense, foi utilizada para produzir α-L-arabinofuranosidases. Resíduos agroindustriais foram utilizados como substrato para o cultivo do fungo. O objetivo principal foi otimizar a produção de α-L-arabinofuranosidases e aumentar a produção a fim de se obter um filtrado enzimático rico nessa atividade, para posteriormente purificá-la e aplicá-la na degradação de biomassa. A linhagem foi cultivada em meio líquido de Vogel suplementado com diferentes substratos, dentre eles alguns subprodutos da agroindústria. As maiores produções de α-arabinofuranosidases ocorreram nos cultivos com polpa cítrica e casca de laranja a 1% (m/v) em cultivos estáticos por 4 dias, com pH inicial de 2,5 e temperatura de 30 ºC. Após todas as etapas de otimização, o extrato bruto apresentou atividade quinze vezes maior do que nos cultivos iniciais. A enzima foi purificada por uma estratégia de três etapas, sendo uma precipitação com sulfato de amônio, na concentração de 25 a 65%, uma cromatografia de troca iônica e outra de exclusão molecular, apresentando ao final uma recuperação de 10,1% com um fator de purificação de 58,7. As características da α-L-arabinofuranosidase purificada foram determinadas, sendo pH ótimo de 4,0 e temperatura ótima de 60 ºC, meia vida a 30 e 40 ºC de 265 e 230 minutos, respectivamente. A maior estabilidade da enzima ao pH ocorreu em pH 5,0, A atividade enzimática foi reduzida na presença de Zn+2, PMSF, SDS e etanol a 20%, mas foi ativada na presença de Mg+2, Na+, EDTA, Tween 20, Tween 80 e Triton X-100. A α-arabinofuranosidase apresentou tolerância a presença de 0,5 e 1,0 M de NaCl no meio reacional, e alta estabilidade nas concentrações de 0,5, 1,0, 2,0 e 4,0 M de NaCl. Os parâmetros cinéticos para o substrato ρ-nitrofenil-α-L-arabinofuranosídeo foram Km de 8,73 mM, Vmáx de 7,91 μmol/min.mg e Kcat de 0,59/min. A enzima purificada apresentou afinidade apenas sobre o substrato ρ-nitrofenil-α-L-arabinofuranosídeo. Na caracterização das biomassas in natura, o bagaço de cana-de-açúcar apresentou em sua composição 30% de celulose, 16% de hemiceluloses e 20% de ligninas totais, enquanto bagaço de malte apresentou 20% de celulose, 20% de hemiceluloses e 20% de ligninas totais. Na caracterização da hemicelulose extraída, a de bagaço de cana-de-açúcar apresentou composição em açúcares redutores de 7,8% de glicose, 23,7% de xilose e 2,6% de arabinose; a hemicelulose de bagaço de malte apresentou em sua composição 20,6% de glicose, 28,3% de xilose e 9,4% de arabinose. A hidrólise das hemiceluloses e de xilanas comerciais foi realizada na presença da α-arabinofuranosidase purificada e do filtrado bruto de cultivo contendo a α-arabinofuranosidase, associados com uma xilanase purificada, também produzida por Aspergillus hortai. Em ambos os casos foi possível verificar a cooperação entre enzimas do complexo xilanolítico e a atuação sequencial de cada uma na hidrólise das estruturas de xilano. / Lignocellulosic biomass is the main source of renewable carbon on the planet. Its major constituents are cellulose, hemicelluloses and lignin. Hemicelluloses are branched polysaccharides being the main type the xylan, xylose main chain structures. Among the various hydrolytic enzymes that act on the xylan structure there are the α-L-arabinofuranosidases, which catalyze the hydrolysis of linkages between α-L-arabinofuranosides and the polysaccharide main chain. In this work, a strain of Aspergillus hortai CRM1919, isolated from soil near saline and alkaline lagoons of the Nhecolândia region in Pantanal Matogrossense, was used to produce α-L-arabinofuranosidases. Agroindustrial wastes were used as substrate for the fungus cultivation. The main objective was to optimize the production of α-L-arabinofuranosidases and increase the yield in order to obtain a rich enzymatic filtrate in this activity, to later purify it and apply it in the hydrolysis of biomass. The strain was cultivated in Vogel liquid medium supplemented with different substrates, among them some by-products of agroindustry. The highest production of α-arabinofuranosidases occurred in cultures with citrus pulp and orange peel at 1% (w/v) in static cultures for 4 days, with an initial pH of 2.5 and temperature of 30 ºC. After all the optimization steps, the crude extract presented activity fifteen times higher than the initial cultures. The enzyme was purified by a three-step strategy, with ammonium sulfate precipitation at 25-65% concentration, ion exchange chromatography and molecular exclusion chromatography, with recovery of 10.1% and purification fold of 58.7. The characteristics of the purified α-L-arabinofuranosidase were determined, being optimum pH of 4.0 and optimum temperature of 60 °C, half-life at 30 and 40 °C of 265 and 230 minutes, respectively. The higher stability of the enzyme to pH occurred at pH 5.0. Enzymatic activity was reduced in the presence of Zn+ 2, PMSF, SDS and 20% ethanol and was activated in the presence of Mg+ 2, Na+, EDTA, Tween 20, Tween 80 and Triton X-100. The α-arabinofuranosidase presented tolerance to the presence of 0.5 and 1.0 M NaCl in the reaction medium, and high stability at the concentrations of 0.5, 1.0, 2.0 and 4.0 M NaCl. The kinetic parameters for the ρ-nitro phenyl-α-L-arabinofuranoside substrate were Km of 8.73 mM, Vmax of 7.91 μmol / min.mg and Kcat of 0.59 / min. The purified enzyme had affinity only on the ρ-nitro phenyl-α-L-arabinofuranoside substrate. In the characterization of in natura biomasses, sugarcane bagasse presented 30% cellulose, 16% hemicelluloses and 20% total lignins, while brewer’s spent grain presented 20% cellulose, 20% hemicelluloses and 20% total lignins. In the characterization of extracted hemicellulose, the sugarcane bagasse presented composition in reducing sugars of 7.8% of glucose, 23.7% of xylose and 2.6% of arabinose; the hemicellulose of brewer’s spent grain presented 20.6% glucose, 28.3% xylose and 9.4% arabinose. Hydrolysis of the hemicelluloses and commercial xylans was performed in the presence of the purified α-arabinofuranosidase and the crude culture filtrate containing α-arabinofuranosidase, associated with a purified xylanase, also produced by Aspergillus hortai. In both cases it was possible to verify the cooperation between xylanolytic complex enzymes and the sequential action of each one in the hydrolysis of the xylan structure.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Embalagens biodegradÃveis sÃo coberturas utilizadas em alimentos na forma de filmes ou revestimentos, formadas por macromolÃculas tanto de origem vegetal como de origem animal, que garantem propriedades de barreira e podem servir como veÃculo para compostos antimicrobianos. Os polissacarÃdeos de reserva de parede celular, principalmente as hemiceluloses como as galactomananas, vÃm sendo extensamente usadas como matrizes polimÃricas de filmes biodegradÃveis. O objetivo deste trabalho foi avaliar a incorporaÃÃo de Ãleo essencial de manjericÃo (OEM) (Ocimum basilicum) em filmes biodegradÃveis à base de galactomanana endospÃrmica de sementes de flamboyant (Delonix regia) e Ãleo canola (OC) (Brassica napus L.). A Galactomanana (Gal) foi isolada por extraÃÃo aquosa, seguida por precipitaÃÃo em etanol. O rendimento determinado foi de 12,0%, com alto grau de pureza apresentado pelo baixo teor de nitrogÃnio expresso em proteÃna (0,67%). A Gal apresentou viscosidade intrÃnseca mÃdia de 3,79 dL/g e massa molar estimada de 1,04x106 g/mol. Os espectros de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e ressonÃncia magnÃtica nuclear (RMN) de 1H e 13C foram similares aos encontrados na literatura para outras galactomananas. A composiÃÃo em Ãcidos graxos do OC por cromatografia a gÃs (GC-FID) apresentou teores de Ãcido oleico (62,07%), linoleico (18,91%) e heneicosanÃico (6,61%). Os componentes majoritÃrios do OEM determinados por cromatografia a gÃs acoplado à espectrometria de massas (GC-MS) foram cÃnfora (14,85%) e 1,8-cineol (3,48%). Os filmes foram formulados com Gal 1% (m/v), glicerol 0,5% (m/v) e OC em diferentes concentraÃÃes, 0,25, 0,5 e 0,75% (m/v). Os filmes foram obtidos pelo mÃtodo de evaporaÃÃo de solvente (casting) e caracterizados quanto ao teor de umidade, espessura, permeabilidade ao vapor de Ãgua (PVA), cor e opacidade. O OC promoveu aumento de PVA e diminuiÃÃo do teor de umidade quando comparado ao filme apenas de galactomanana, mas sem diferenÃa significativa entre as concentraÃÃes. O OEM foi testado frente Ãs cepas bacterianas de Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Salmonella choleraesuis, Staphylococcus aureus e levedura Candida albicans por microdiluiÃÃo em caldo e apresentou concentraÃÃo inibitÃria mÃnima (CIM) variando entre 2,5 e 5,0 mg/mL e concentraÃÃo bactericida mÃnima (CBM) entre 5,0 e 20,0 mg/mL. A partir do filme com formulaÃÃo de 0,5 % (m/v) de OC incorporou-se OEM em diferentes concentraÃÃes (2,5, 5,0 e 7,5 mg/mL). Os filmes antimicrobianos foram obtidos por casting e discos de 1 cm de diÃmetro foram excisados e testados por mÃtodo de difusÃo em Ãgar e a zona de contato e os halos de inibiÃÃo analisados. S. aureus, E. coli e P. aeruginosa foram sensÃveis ao filme contendo 5,0 mg/mL de OEM apresentando halos de 14, 15 e 16,3 mm, respectivamente. K. pneumoniae foi inibida apenas na zona de contato do filme, enquanto que S. choleraesuis e C. albicans foram resistentes à todas as formulaÃÃes. Contudo, O OC promoveu alteraÃÃes nas propriedades fÃsicas e de barreira dos filmes de galactomanana e OEM quando incorporado ao filme apresentou uma atividade antimicrobiana moderada para potencial aplicaÃÃo como embalagens bioativas. / Biodegradable Packaging are used in foods as films or coatings formed by plant macromolecules such as animal, ensuring barrier properties and can serve as a carrier for antimicrobial compounds. The cell wall polysaccharides reservation, especially hemicelluloses as galactomannans, have been used widely as biodegradable polymer matrices films. The objective of this study was to evaluate the Basil essential oil (BEO) (Ocimum basilicum) incorporation in biodegradable films based on endospermic galactomannan Delonix regia seeds and canola oil (CO) (Brassica napus L.). The galactomannan (Gal) was isolated by aqueous extraction, followed by ethanol precipitation. The yield was 12.0% with high purity presented by low nitrogen content expressed protein (0.67%). The Gal showed an average intrinsic viscosity of 3.79 dL/g and molecular weight estimated in 1,04x106 g/mol. Infrared spectra by Fourier transform (FTIR) and nuclear magnetic resonance (NMR) 1H and 13C were similar to those found in the literature for other galactomannans. The fatty acid composition of CO by gas chromatography (GC-FID) showed oleic acid (62.07%), linoleic (18.91%) and heneicosanÃico (6.61%) content. The major components of BEO determined by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) were camphor (14.85%) and 1.8-cineole (3.48%). The films were formulated with galactomannan 1% (w/v), glycerol 0.5% (w/v) and CO at different concentrations, 0.25, 0.5 and 0.75% (w/v). The films were obtained by the solvent evaporation method (casting) and characterized as the moisture content, thickness, water vapor permeability (WVP), color and opacity. The CO promoted increase of WPV and reduced moisture content when compared to the film based only in galactomannan but no significant difference between concentrations. BEO was tested against the bacterial strains of Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Salmonella choleraesuis, Staphylococcus aureus and Candida albicans yeast by broth microdilution and showed minimum inhibitory concentration (MIC) ranging between 2.5 and 5.0 mg/ml and minimum bactericidal concentration (MBC) between 5.0 and 20.0 mg/ml. BEO was incorporated into film formulation with CO 0.5% (w/v) in different concentrations (2.5, 5.0 and 7.5 mg/ml). The antimicrobial films were obtained by casting and disks of 1 cm in diameter were excised and tested by the agar diffusion method and a contact zone and inhibition halos analyzed. S. aureus, E. coli and P. aeruginosa were sensitive to film containing BEO 5.0 mg/ml showed halos of 14, 15 and 16.3 mm, respectively. K. pneumoniae was inhibited only in the contact zone of the film, while S. choleraesuis and C. albicans were resistant to all formulations. However, the OC promoted changes in physical and barrier properties of the films of with galactomannan. BEO when incorporated into the film showed a moderate antimicrobial activity for potential application as bioactive packaging.

O Brasil, segundo maior produtor mundial de biocombustíveis, produz etanol a partir da extração e fermentação de sacarose de colmos de cana-de-açúcar. A utilização da energia presente nas ligações químicas entre os carboidratos da parede celular (celulose, hemiceluloses e pectina), das biomassas de folha e bagaço (hoje ambos considerados resíduos de produção), é uma possibilidade para o incremento, de cerca de 3 vezes o valor atual, na produção de etanol. O entendimento da estrutura química dos polissacarídeos da parede celular de cana-de-açúcar é imprescindível para que esta tecnologia seja desenvolvida. O presente trabalho teve como objetivo isolar as hemiceluloses de colmo de cana-de-açúcar e estudar as suas estruturas químicas. Para tal, utilizou-se AIR (Alcohol Insoluble Residue) - parede celular sem açúcar solúvel - de colmo e folha de cana-de-açúcar SP80-3280 em hidrólises enzimáticas com endo-β-xilanase, liquenase e celulase isoladamente ou em conjunto de forma a determinar a estrutura fina dos polímeros atacáveis por tais hidrolases. O AIR de colmo também foi submetido ao fracionamento da parede celular com oxalato de amônio, seguido de extrações com 1M e 4M de NaOH para a separação das hemiceluloses. Somente as frações 1M e 4M de NaOH foram analisadas, através de hidrólises com endo-β-xilanases, seguido da análise dos oligossacarídeos resultantes por HPAEC-PAD (High Performance Anionic Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection) e por espectrometria de massas MALDI-TOF. Paralelamente, grupos de oligossacarídeos provenientes de hidrólises do colmo com endo-β-xilanase foram isolados por cromatografia em camada delgada (TLC) preparativa e, em seguida, hidrolisados com α-arabinofuranosidases e analisados por PACE (Polyacrylamide Carbohydrate Electrophoresis) para o esclarecimento da estrutura fina de arabinoxilanos. Os resultados obtidos mostraram a presença de xiloglucano na fração NaOH 4M em pequena proporção, cerca de 3% da parede celular, sendo este xiloglucano de 2 tipos: estrutura fina típica de gramíneas (composta por glucose, e os oligossacarídeos isoprimeverose, XG, XXG, XXGG, XXGGG) e estrutura fina de eudicotiledôneas e monocotiledôneas não-comelinóides (composta por oligossacarídeos: XXXG, XLXG/XXLG, XXXXG). A análise por MALDI-TOF da hidrólise das frações 1M e 4M de colmo de cana-de-açúcar com endo-β-xilanase revelou a existência de xilanos lineares (série homóloga de xilanos) em conjunto com um grupo de xilanos ramificados com arabinose de forma regular, com motivos arabinosilados com até 6 xiloses na cadeia principal. As hidrólises com endo-β-xilanase e liquenase em conjunto revelaram que o arabinoxilano e o β-glucano, juntos, perfazem cerca de 40% da parede celular de cana-de-açúcar, e não interferem na hidrólise uma da outra, permitindo o uso concomitante das enzimas em processos industriais. Além disso, especula-se que as arabinoses do arabinoxilano interagem, possivelmente, através de ligações por compostos fenólicos, prevenindo a ação enzimática. O presente trabalho começa a desvendar a estrutura fina das principais hemiceluloses da parede celular de colmo de cana-de-açúcar e aponta para a necessidade de experimentos que permitam compreensão de outros níveis de complexidade da parede celular, como por exemplo, as ramificações com agliconas e interações entre os polissacarídeos. / Brazil is the second-generation ethanol producer in the World, obtaining it from sugarcane soluble sugar from culms. The second generation ethanol consists of using the energy present in the covalent linkages of the cell wall carbohydrates (cellulose, hemicelluloses and pectin) from culms and leaves (both considered nowadays as litter). This is considered as a great opportunity to increase ethanol production up to 3 times the current figures. The knowledge about sugarcane polysaccharide structure is crucial for the development of the second-generation ethanol technology. This work, aimed at the isolation and structural studis of the hemicellulosic components of the sugarcane cell walls. To achieve this, AIR (Alcohol Insoluble Residue) from culms and leaves (SP 80-3280 variety) were digested with endo-β-xylanase, lichenase and cellulase (in different sequences, or with isolated or combined enzymes) to help determining the fine structures of the polysaccharides. The AIR from culm was fractionated with increasing alkali concentrations (NaOH 0,1M, 1M and 4M) to purify the different hemicelluloses. Only the 1M and 4M fractions were analyzed, after digestions with endo-β-xylanase, followed by HPAEC-PAD (High Performance Anionic Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection) and MALDI-TOF Mass Spectrometry analyses. Also, the oligosaccharides obtained by the endo-β-xylanase digestion were isolated by preparative TLC (Thin Layer Chromatography), re-digested with α-arabinofuranosidases and finally analyzed by PACE (Polyacrylamide Carbohydrate Electrophoresis) in order to clarify the fine structure of the arabinoxylan from sugarcane culm. The same fractionated material was digested by an endo-β-glucanase to clarify the xyloglucan structure. The results showed that in the 4M fraction, a small concentration of xyloglucan can be found (ca. 3% of the total hemicelluloses), and this polysaccharide has the typical grass structure: XG, XXG, XXGG and XXGGG/XLGG. Other oligosaccharides, typical from eudicotyledons were also found: the XXXG, XLXG/XXLG and XXXXG. The MALDI-TOF and PACE analyses performed after digestion with endo-β-xylanase and α-arabinofuranosidases, revealed the presence of linear xylan oligosaccharides (from 2 to 14) and also fragments with arabinose substitutions. The digestions with endo-β-xylanase and lichenase at the same time, revealed that the arabinoxylan and β-glucans, are 40% of all the sugarcane cell wall mass, and one enzyme does not interfere in the activity of the other. The present work starts to clarify the fine structure of the sugarcane culm (and leaves) major hemicelluloses, and also suggest that experiments aimed at understanding cell wall complexity are important steps to help developing efficient cellulosic ethanol technologies to obtain second generation ethanol from sugarcane biomass.

O Brasil, segundo maior produtor mundial de biocombustíveis, produz etanol a partir da extração e fermentação de sacarose de colmos de cana-de-açúcar. A utilização da energia presente nas ligações químicas entre os carboidratos da parede celular (celulose, hemiceluloses e pectina), das biomassas de folha e bagaço (hoje ambos considerados resíduos de produção), é uma possibilidade para o incremento, de cerca de 3 vezes o valor atual, na produção de etanol. O entendimento da estrutura química dos polissacarídeos da parede celular de cana-de-açúcar é imprescindível para que esta tecnologia seja desenvolvida. O presente trabalho teve como objetivo isolar as hemiceluloses de colmo de cana-de-açúcar e estudar as suas estruturas químicas. Para tal, utilizou-se AIR (Alcohol Insoluble Residue) - parede celular sem açúcar solúvel - de colmo e folha de cana-de-açúcar SP80-3280 em hidrólises enzimáticas com endo-β-xilanase, liquenase e celulase isoladamente ou em conjunto de forma a determinar a estrutura fina dos polímeros atacáveis por tais hidrolases. O AIR de colmo também foi submetido ao fracionamento da parede celular com oxalato de amônio, seguido de extrações com 1M e 4M de NaOH para a separação das hemiceluloses. Somente as frações 1M e 4M de NaOH foram analisadas, através de hidrólises com endo-β-xilanases, seguido da análise dos oligossacarídeos resultantes por HPAEC-PAD (High Performance Anionic Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection) e por espectrometria de massas MALDI-TOF. Paralelamente, grupos de oligossacarídeos provenientes de hidrólises do colmo com endo-β-xilanase foram isolados por cromatografia em camada delgada (TLC) preparativa e, em seguida, hidrolisados com α-arabinofuranosidases e analisados por PACE (Polyacrylamide Carbohydrate Electrophoresis) para o esclarecimento da estrutura fina de arabinoxilanos. Os resultados obtidos mostraram a presença de xiloglucano na fração NaOH 4M em pequena proporção, cerca de 3% da parede celular, sendo este xiloglucano de 2 tipos: estrutura fina típica de gramíneas (composta por glucose, e os oligossacarídeos isoprimeverose, XG, XXG, XXGG, XXGGG) e estrutura fina de eudicotiledôneas e monocotiledôneas não-comelinóides (composta por oligossacarídeos: XXXG, XLXG/XXLG, XXXXG). A análise por MALDI-TOF da hidrólise das frações 1M e 4M de colmo de cana-de-açúcar com endo-β-xilanase revelou a existência de xilanos lineares (série homóloga de xilanos) em conjunto com um grupo de xilanos ramificados com arabinose de forma regular, com motivos arabinosilados com até 6 xiloses na cadeia principal. As hidrólises com endo-β-xilanase e liquenase em conjunto revelaram que o arabinoxilano e o β-glucano, juntos, perfazem cerca de 40% da parede celular de cana-de-açúcar, e não interferem na hidrólise uma da outra, permitindo o uso concomitante das enzimas em processos industriais. Além disso, especula-se que as arabinoses do arabinoxilano interagem, possivelmente, através de ligações por compostos fenólicos, prevenindo a ação enzimática. O presente trabalho começa a desvendar a estrutura fina das principais hemiceluloses da parede celular de colmo de cana-de-açúcar e aponta para a necessidade de experimentos que permitam compreensão de outros níveis de complexidade da parede celular, como por exemplo, as ramificações com agliconas e interações entre os polissacarídeos. / Brazil is the second-generation ethanol producer in the World, obtaining it from sugarcane soluble sugar from culms. The second generation ethanol consists of using the energy present in the covalent linkages of the cell wall carbohydrates (cellulose, hemicelluloses and pectin) from culms and leaves (both considered nowadays as litter). This is considered as a great opportunity to increase ethanol production up to 3 times the current figures. The knowledge about sugarcane polysaccharide structure is crucial for the development of the second-generation ethanol technology. This work, aimed at the isolation and structural studis of the hemicellulosic components of the sugarcane cell walls. To achieve this, AIR (Alcohol Insoluble Residue) from culms and leaves (SP 80-3280 variety) were digested with endo-β-xylanase, lichenase and cellulase (in different sequences, or with isolated or combined enzymes) to help determining the fine structures of the polysaccharides. The AIR from culm was fractionated with increasing alkali concentrations (NaOH 0,1M, 1M and 4M) to purify the different hemicelluloses. Only the 1M and 4M fractions were analyzed, after digestions with endo-β-xylanase, followed by HPAEC-PAD (High Performance Anionic Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection) and MALDI-TOF Mass Spectrometry analyses. Also, the oligosaccharides obtained by the endo-β-xylanase digestion were isolated by preparative TLC (Thin Layer Chromatography), re-digested with α-arabinofuranosidases and finally analyzed by PACE (Polyacrylamide Carbohydrate Electrophoresis) in order to clarify the fine structure of the arabinoxylan from sugarcane culm. The same fractionated material was digested by an endo-β-glucanase to clarify the xyloglucan structure. The results showed that in the 4M fraction, a small concentration of xyloglucan can be found (ca. 3% of the total hemicelluloses), and this polysaccharide has the typical grass structure: XG, XXG, XXGG and XXGGG/XLGG. Other oligosaccharides, typical from eudicotyledons were also found: the XXXG, XLXG/XXLG and XXXXG. The MALDI-TOF and PACE analyses performed after digestion with endo-β-xylanase and α-arabinofuranosidases, revealed the presence of linear xylan oligosaccharides (from 2 to 14) and also fragments with arabinose substitutions. The digestions with endo-β-xylanase and lichenase at the same time, revealed that the arabinoxylan and β-glucans, are 40% of all the sugarcane cell wall mass, and one enzyme does not interfere in the activity of the other. The present work starts to clarify the fine structure of the sugarcane culm (and leaves) major hemicelluloses, and also suggest that experiments aimed at understanding cell wall complexity are important steps to help developing efficient cellulosic ethanol technologies to obtain second generation ethanol from sugarcane biomass.