Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. / Made available in DSpace on 2012-10-17T04:58:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:29:26Z : No. of bitstreams: 1 137777.pdf: 8338792 bytes, checksum: b30d9eae1986eb7bbedb3f784df92a22 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T12:52:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276701.pdf: 456277 bytes, checksum: f1e57a4cfe2ff60dac2a7cb840b882a2 (MD5) / A demanda de etanol tem crescido ultimamente devido ao esgotamento das reservas mundiais de petróleo e à necessidade de utilização de combustíveis menos agressivos ao meio ambiente. Após o sucesso do etanol, recentemente o bioetanol vem ganhando destaque, em virtude da busca por uma maior produção deste combustível por hectare, através do aproveitamento da biomassa lignocelulósica, sendo que no caso do Brasil o bagaço da cana-de-açúcar constitui uma interessante matéria prima para este fim. Para vencer este desafio, no entanto é preciso disponibilizar os açúcares da biomassa para que possam ser fermentados. Neste sentido o presente trabalho utilizou esta biomassa lignocelulósica que foi submetida a um pré-tratamento por cozimento a vapor, este material foi então submetido à hidrolise enzimática por um consórcio de enzimas produzidas pelos fungos Trichoderma reesei RUT C30 e Aspergillus awamori. Embora os hidrolisados obtidos tenham alcançado razoáveis concentrações de açúcares fermentescíveis (~18 g L-1), o mesmo possibilitou boa produção de etanol pelas diferentes linhagens de leveduras fermentadoras de pentose e hexose aqui avaliadas. Entre as linhagens industriais de Saccharomyces cerevisiae estudadas a que obteve melhor desempenho foi a linhagem PE-2 com produções máximas de 10g L-1 de etanol em ensaios fermentativos em batelada com reciclos de célula. Entretanto, a análise da vitalidade das células apontou para uma perda na capacidade fermentativa desta cepa, principalmente nas fermentações em batelada com reciclos, levando a hipótese, corroborada pelas fermentações em meio definido contendo glicose e xilose, de que algo presente no hidrolisado foi responsável por essa queda na capacidade fermentativa desta levedura. Entre as cepas com habilidade de fermentar pentose (xilose) Candida shehatae (linhagem HM 52.2) e Spathaspora arborariae (linhagem HM 19.1a) obtiveram os melhores resultados em produção de etanol e consumo de xilose, com produções máximas de até 11g L-1 de etanol. Além das fermentações em batelada do hidrolisado, foi realizado também uma sacarificação e fermentação simultânea com a cepa PE-2, onde a produção de etanol (9 g L-1 ) só não foi maior devido à baixa concentração inicial de glicose no meio, aliado à baixa atividade enzimática das celulases utilizadas. / The demand for ethanol has increased lately due to the depletion of world oil reserves and the need to use fuels that are less harmful to the environment. After the success of ethanol, bioethanol has been recently gaining attention, due to the need for greater ethanol production per hectare through the use of lignocellulosic biomass. In the case of Brazil, bagasse from sugar cane is an interesting raw material for this purpose. However, it is necessary that the sugars from the biomass should be made available, so that they can be fermented. For these means, the present study used this lignocellulosic biomass subjected to a pre-treatment by steam cooking, this material was then submitted to enzymatic hydrolysis by a consortium of enzymes produced by the fungi T. reesei RUT C30 and A. awamori. Although the hydrolysates did not reach high concentrations of fermentable sugars (~18g L-1), it allowed good ethanol production by different strains of yeast fermenting pentose and hexose studied here. Among the industrial strains of S. cerevisiae studied, the one that achieved the best performance was strain PE-2, with maximal production of ethanol of 10 g L-1 in batch fermentations with cell recycle. However, vitality assays showed a drop in the fermentation capacity of this strain, specially during batch fermentations with cell recycle, leading to the hypothesis, supported by fermentations in defined medium containing glucose and xylose, that something present in the hydrolyzate was responsible for this decrease in the fermentation capacity of this yeast. Among the strains with the ability to ferment pentose (xylose), C. shehatae (strain HM 52.2) and S. arborariae (strain HM 19.1a) were the ones that obtained the best results for ethanol production and xylose consumption, with maximal production of up to 11 g L-1 of ethanol. Besides the batch fermentations of the hydrolyzates, a simultaneous saccharification and fermentation with strain PE-2 was also performed, where the production of ethanol (9 g L-1) was not higher due to a low initial glucose concentration in the medium, with a low enzymatic activity of the cellulases employed.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-22T13:44:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226668.pdf: 1683482 bytes, checksum: 12704cd1628963a7b0b1ab2bf83cc3c0 (MD5) / O diéster 8-dimetilaminonaftil-1-metil fosfato (DANMEP) foi estudado como um modelo de catálise enzimática do tipo ácida geral intramolecular com a transferência do grupo fosforila, a partir da ruptura de uma ligação O-P, facilitada por um grupo +NH vizinho. As reações de hidrólise do DANMEP são consistentes com um mecanismo do tipo SN2(P), tanto na faixa de HCl>1 M, quanto na região de pH ácido. Na região de pH entre 1 e 7, o DANMEP se hidrolisa numa velocidade constante, com um fator catalítico de 2,56×106 a 60°C. Este efeito está associado à reação da forma íon dipolar do DANMEP, onde o grupo dimetilamônio (pKa2 = 7,06±0,06) atua como catalisador ácido geral. Na presença de HCl entre 1 e 12 M, há um efeito catalítico significativo, mostrando um valor de pKa1= -1,93±0,12 a 60ºC, que indica que a forma ácida do DANMEP é a espécie reativa nessa região de elevada acidez. Na reação entre a hidroxilamina e o DANMEP, a constante de velocidade é cerca de 70 vezes maior que a reação de hidrólise. Os cálculos realizados para investigação da geometria do DANMEP foram realizados com a combinação dos modelos implícito e explícito mostrando um diéster altamente estável. A comparação entre as estruturas do DANMEP e seu derivado monoéster (MANEP), otimizadas na presença de 15 moléculas de água, indicam que para o MANEP, o grupo fosforila tem uma estrutura de maior planaridade, o que deve favorecer uma reatividade maior desse éster se comparado ao DANMEP. Foi constatada a existência de um estado de transição, onde a quebra da ligação do grupo abandonador está consideravelmente adiantada e há um pequeno grau de formação de ligação (através do ataque de um óxido de amônio), numa configuração pentavalente. Este resultado é consistente com os dados cinéticos, os parâmetros termodinâmicos e os cálculos ab initio de orbitais moleculares, todos os quais se corroboram mutuamente.

Trichomonas gallinae é um protozoário flagelado que parasita o trato digestivo superior de várias aves, incluindo pombos domésticos, frangos e perus. O estudo dos mecanismos de patogenicidade deste parasito é de fundamental importância, uma vez que a infecção causada pelo mesmo tem envolvido grandes perdas econômicas. Sabe-se que além da função energética, o ATP desempenha inúmeras funções fisiológicas, como sinalização extracelular e mecanismos citolíticos. As concentrações dos nucleotídeos, tais como ATP e ADP, no meio extracelular são controladas por um grupo de enzimas denominadas ectonuncleotidases. Fazem parte deste grupo as NTPDases (nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases) e a ecto-5´- nucleotidase, as quais participam do controle dos níveis extracelulares dos nucleotídeos e nucleosídeos. A presença dessas atividades enzimáticas pode estar associada com a virulência e evasão dos parasitos, servindo como um mecanismo de escape dos efeitos citolíticos do ATP. Portanto, este estudo teve como objetivo caracterizar as atividades da NTPDase e 5´-nucleotidase, envolvidas na degradação dos nucleotídeos extracelulares em T. gallinae. A hidrólise de ATP, ADP e AMP foi ativada na presença de cátions divalentes e a adição de quelantes de cátions no meio de incubação reduziu significativamente a atividade específica da NTPDase e 5´-nucleotidase. As enzimas apresentaram ampla especificidade de substrato, observada através da hidrólise de outros nucleotídeos trifosfatados, difosfatados e monofosfatados, quando adicionados ao meio como substrato. O KM para o ATP foi de 65,62 ± 15,55 μM e para o ADP foi de 122,66 ± 3,51 μM. A Vmax para o ATP e o ADP foi de 0,20 ± 0,03 e 0,70 ± 0,09 nmolPi/min/106 trofozoítos, respectivamente. Para o AMP, o KM foi 466 ± 57 μM, com uma Vmax de 3,70 ± 0,59 nmolPi/min/106 trofozoítos. A influência de outras enzimas que hidrolisam nucleotídeos extracelulares foi descartada através do uso de inibidores específicos. A hidrólise do ATP, ADP e AMP indicou a presença de uma cadeia enzimática na superfície do parasito, composta por uma NTPDase e uma ecto-5’-nucleotidase. A presença de atividades enzimáticas capazes de hidrolisar nucleotídeos extracelulares pode representar um mecanismo de sobrevivência dos parasitos nos seus ambientes naturais. A compreensão dos processos bioquímicos extracelulares destes parasitos pode ampliar o conhecimento a respeito dos mecanismos envolvidos no parasitismo. / Trichomonas gallinae is a flagellated protozoan which parasitizes a variety of birds all over the world, including domestic pigeons, chickens and turkeys. The study of patogenicity mechanisms is relevant, since the infection caused by this parasite involves significant economic loss. Besides the energetic function, extracellular ATP plays several physiological functions, such as extracellular signaling and cytolysis. Extracellular nucleotide levels are controlled by group of enzymes named ectonucleotidases. This group of enzymes includes the NTPDases (nucleoside triphosphate diphosphohydrolases) and an ecto-5´-nucleotidase, which participates in the control of extracellular nucleotide and nucleoside levels. The presence of these enzyme activities could be associated with the virulence and evasion of the parasites, escaping from the cytolytic effects of ATP. Therefore, the aim of this study was to characterize the NTPDase and 5´-nucleotidase activities, involved in extracellular nucleotide degradation in T. gallinae. ATP, ADP and AMP hydrolysis were activated in the presence of divalent cations and the addition of cation chelating agents in the incubation medium significantly decreased the specific activity of NTPDase and 5´-nucleotidase. The enzymes presented broad substrate specificity because others triphosphate, diphosphate and monophosphate nucleotides were also hydrolysed when they were added to the mixture as substrates. The KM value for ATP was 65.62 ± 15.55 μM and for ADP was 122.66 ± 3.51 μM. The Vmax values for ATP and ADP were 0.20 ± 0.03 and 0.70 ± 0.09 nmolPi/min/106 trichomonads, respectively. For AMP, KM was 466 ± 57 μM, with the Vmax value of 3.70 ± 0.59 nmolPi/min/106 trichomonads. The influence of other enzymes able to hydrolyze extracellular nucleotides was tested through the use of specific inhibitors. ATP, ADP and AMP hydrolysis indicated the presence of an enzyme chain in the surface of the parasite, composed by an NTPDase and an ecto-5´-nucleotidase. The presence of enzyme activities able to hydrolyze extracellular nucleotides can represent a survival mechanism of the parasites in their natural environments. The study of extracellular biochemical processes of these parasites can improve the knowledge related to the mechanisms involved in the parasitism.

CORREIA, J. A. C. Estudo do pré-tratamento do bagaço de caju com peróxido de hidrogênio alcalino para a produção de etanol. 2013. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-13T12:46:15Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jaccorreia.pdf: 2141098 bytes, checksum: 0bfb9d4b3261f62e85be024a3b78e32e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-13T17:25:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jaccorreia.pdf: 2141098 bytes, checksum: 0bfb9d4b3261f62e85be024a3b78e32e (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-13T17:25:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jaccorreia.pdf: 2141098 bytes, checksum: 0bfb9d4b3261f62e85be024a3b78e32e (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / Alkaline H2O2 pretreatment (AHP) and enzymatic saccharification were evaluated for conversion of cashew apple bagasse (CAB) cellulose and hemicellulose to fermentable sugars. First, the effects of the concentration of hydrogen peroxide at pH 11.5, the biomass loading and the pretreatment duration performed at 35 °C and 250 rpm were evaluated after the subsequent enzymatic saccharification of the pretreated biomass using a commercial cellulase enzyme with low load. The CAB used in this study contained 20.56 ± 20.19% cellulose, 10.17 ± 0.89% hemicellulose and 35.26 ± 0.90% lignin. The pretreatment resulted in a reduced lignin content in the residual solids. The best condition pretreatment from CAB was obtained with alkaline hydrogen peroxide (4.3% v/v H2O2), pH 11.5, 35 °C, 5% w/v CAB for 6 h, these solids were named of CAB-AHP. After, the effect of the combination of four commercial enzymes were evaluated. The combination of the enzymes, cellulase complex and β-glucosidase, on the proportion of 0.61:0.39 with load of 30 FPU/gCAB-AHP and 66 CBU/gCAB-AHP, respectively, was found to achieved high monomeric sugar release. The higher sugar yield was in the assays with 4 gcellulose/100 mL obtained glucose yield of 511.68 mg/gCAB-AHP (36 g/L) and xylose yield of 237.8 mg/gCAB-AHP (13 g/L). The liquid obtained after hydrolysis enzymatic was used in separate hydrolysis and fermentation (SHF) process with Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus ATCC 36907 and K. marxianus CCA510 at 30 ºC and 150 rpm. The ethanol concentration was similar for all microorganism (approx 15 g/L). However the yeast S. cerevisiae showed higher productivity. Also, the solid fraction obtained of pretreatment was used in the study of simultaneous saccharification and fermentation (SSF). SSF was conducted using cellulose complex enzyme (30 FPU/gCAB-AHP) and β-glucosidase enzyme (66 CBU/gCAB-AHP) at 45 ºC and 150 rpm and evaluated the yeasts K. marxianus ATCC 36907 and K. marxianus CCA510. The ethanol concentration in SSF from CAB-AHP using K. marxianus ATCC36907 reached 18 g/L with 48 h, corresponding to an ethanol yield of 98% based on cellulose content. The results show that alkaline hydrogen peroxide is effective for the pretreatment of CAB and this solid can be used on the ethanol production by SSF. / O pré-tratamento do bagaço de caju (BC) com peróxido de hidrogênio alcalino (PHA) e a hidrólise enzimática do BC-PHA foram avaliados visando a conversão de celulose e hemicelulose em açucares fermentescíveis. Primeiramente foram avaliados os efeitos da concentração de peróxido de hidrogênio a pH 11,5, a carga de biomassa e o tempo do pré-tratamento a 35 °C e 250 rpm, na hidrólise enzimática, da biomassa pré-tratada, com celulase comercial a uma carga de 11,4 FPU/gcelulose. O BC utilizado neste estudo continha 20,56 ± 20,19% de celulose, 10,17 ± 0,89% de hemicelulose e lignina 35,26 ± 0,90%. O pré-tratamento resultou numa redução no teor de lignina dos sólidos residuais. A melhor condição de pré-tratamento com peróxido de hidrogênio alcalino obtida foi 4,3% v/v de H2O2, pH 11,5, 5% m/ v de BC a 35 °C por 6 h, os sólidos resultantes dos pré-tratamentos foram denominados de BC-PHA. Após a melhor condição do pré-tratamento ser encontrada, foi avaliado o efeito da combinação de quatro enzimas comerciais na hidrólise enzimática. A combinação das enzimas complexo celulase e β-glicosidase, na proporção de 0,61:0,39, com carga de 30 FPU/gCAB-PHA e 66 CBU/gCAB-PHA, respectivamente, proporcionou a maior concentração de açúcares. O maior rendimento de açúcar foi obtido com a carga de celulose de 4 gcelulose/100 mL, com rendimento de glicose de 511,68 mg/gCAB-AHP (36 g/L) e rendimento de xilose de 237,8 mg/gCAB-AHP (13 g/L). O líquido obtido após hidrólise enzimática foi utilizado para avaliar a produção de etanol utilizando os micro-organismos Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus ATCC 36907 e K. marxianus CCA510 a 30 ºC e 150 rpm. A concentração de etanol foi semelhante para todos os micro-organismos (aproximadamente 15 g/L). No entanto, a levedura S. cerevisiae apresentou maior produtividade. A fração sólida obtida após o pré-tratamento foi utilizada no estudo de sacarificação e fermentação simultâneas (SFS), realizado utilizando as enzimas complexo celulase (30 FPU/gCAB-AHP) e β-glicosidase (66 CBU/gCAB-AHP) a 45 ºC e 150 rpm avaliando as leveduras K. marxianus ATCC 36907 e K. marxianus CCA510. A concentração de etanol obtida por SFS do BC-PHA por K. marxianus ATCC36907 atingiu 18 g/L com 48 h de processo, correspondendo a um rendimento de 98% de etanol com base no teor de celulose disponível. Os resultados mostram que o peróxido de hidrogênio em meio alcalino é eficaz para o tratamento prévio de BC e o sólido obtido pode ser utilizado na produção de etanol por SFS.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:28:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327747.pdf: 4449123 bytes, checksum: 3ff1f596584bd56802306e72d619f88b (MD5) Previous issue date: 2014 / Está tese está focada na funcionalização do ácido poli(acrílico) (PAA) com 1-(3-aminopripil)-imidazol, na caracterização do produto da funcionalização, o polímero PAIM, e seu emprego na degradação de ésteres. Na caracterização do produto funcionalizado (PAIM) foi fundamental o emprego da técnica de eletroforese capilar e titulação potenciométrica, que permitiram determinar o grau de funcionalização do PAIM, e este concorda com o valor do peso molecular ponderal médio obtido por GFC/SEC. A estrutura anfotérica do PAIM assemelha-se aos polysoaps, que constituída dos grupos funcionais imidazol e carboxilato, permite ao polímero funcionalizado atuar como nanoreator, acelerando reações de desacilação e desfosforilação. Os grupos carboxilatos e imidazois deprotonados estão ambos disponíveis para atuar como nucleófilos ou base-geral na catálise. O PAIM tem sua estrutura inspirada em enzimas com atividade catalítica atribuída aos aminoácidos de resíduos carboxilato e imidazol. A síntese foi designada para posicionar os dois grupos próximos um do outro, permitindo a cooperatividade. A eficiência catalítica do polímero foi avaliada para a quebra hidrolítica do dietil-2,4-dinitrofenil fosfato (DEDNPP), p-nitrofenil acetato (PNPA) e p-nitrofenil caprilato (PNPC). O PAIM foi eficiente e promiscuo aumentando a velocidade de todas as reações até 107 vezes, estendendo ainda a faixa catalítica para região de menor pH, frente ao imidazol livre, na reação com DEDNPP. O PAIM foi então alquilado com 1-bromododecano, o que aumentou a velocidade das reações em até 108 vezes. Os estudos cinéticos das reações do polímero com DEDNPP apontam para dois caminhos distintos, um nucleofílico do tipo SN2(P) e outro básico geral como sugerem o baixo valor do efeito isotópico do solvente e os valores de entalpia e entropia de ativação.<br> / Abstract : This thesis is focused on the functionalization of polyacrylic acid (PAA) with 1-(3-aminopropyl)-imidazole, in the product characterization (PAIM), and its use in the degradation of esters. Amphoteric PAIM is like to polysoaps, and the functional groups imidazole and carboxylic acid act as a nanoreactor to accelerate deacylation and dephosphorylation reactions. The synthesis was planned to position the two functional groups next to each other, allowing cooperativity. The catalytic efficiency of the polymer was evaluated for the hydrolytic cleavage of diethyl 2,4-dinitrophenyl phosphate (DEDNPP), p-nitrophenyl acetate (PNPA) and p-nitrophenyl caprylate (PNPC). PAIM was efficient and promiscuous, increasing the rates of all reactions up to 107-fold, and its reaction with DEDNPP has expanded catalytic activity to lower pH ranges, when compared with free imidazole. PAIM was alkylated with 1-bromododecane to increase hydrophobicity (PAIM-12), and it increased the rates of reactions up to 108-fold. For the reaction of PAIM with DEDNPP in a pH-region where the imidazole groups are mostly neutral, it was obtained a low solvent deuterium isotope effect, and large and negative entropies of activation, consistent with simultaneous nucleophilic and general-base pathways.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330192.pdf: 1312726 bytes, checksum: 621b48b220a77664c14ba73255db4a2f (MD5) Previous issue date: 2014 / A necessidade de se explorar novas fontes de energia renovável e limpa vem exigindo o desenvolvimento de biocombustíveis, por serem considerados uma alternativa promissora aos combustíveis tradicionais. Nesse contexto, as lemnas vêm ganhando interesse em pesquisas, por não competirem com culturas alimentícias e terras produtivas para produção de etanol. O objetivo deste trabalho foi a valorização da biomassa de lemnas (Landoltia punctata), produzidas em sistema de tratamento de esgoto, através de hidrólise enzimática do amido e celulose em açúcares fermentescíveis. Para tal, a biomassa seca (55 ºC por 24 horas) e triturada foi caracterizada quanto à umidade (6,57%), amido (6,53%), celulose (12,83%), proteína bruta (34,27%) e cinzas (10,54%). Os experimentos de hidrólise enzimática foram realizados em modo batelada visando o estudo da etapa de sacarificação. Foi então utilizado um planejamento tipo Plackett-Burman (12 ensaios, 6 variáveis e triplicata no ponto central), cujas variáveis estudadas foram: pH (3,0 a 6,0), temperatura (45 a 65 ºC), concentração de Spirizyme Fuel (0,1 a 0,3% v/m, em relação à biomassa), concentração de Pectinex Ultra AFP (0 a 0,1% v/m, em relação à biomassa), concentração de Cellic Ctec2 (0 a 6% v/m, em relação à biomassa) e concentração de Cellic Htec2 (0 a 0,5% v/m, em relação à biomassa). A variável resposta foi a concentração de glicose. Depois de observadas as variáveis significativas, que foram a temperatura e a concentração de Cellic Ctec2, realizou-se planejamento fatorial completo 22, com triplicata do ponto central e totalizando 7 experimentos. A partir dos resultados obtidos as condições da sacarificação foram definidas: pH 6,0, temperatura de 45 ºC, concentração de Spiryme Fuel 0,1% (v/m) e de Cellic Ctec2 6% (v/m) por 2 horas. Nestas condições, o hidrolisado apresentou pH de 5,9, concentração de glicose de 6,02 g/L e 3,52 ºBrix. Também foi avaliado o acúmulo de amido quando a espécie de lemnas estudada (Landoltia punctata) era submetida a privação de nutrientes, obtendo-se até 5 vezes a quantidade inicial. Estes resultados indicam que a biomassa de lemnas tem potencial para produzir quantidades significativas de amido, que juntamente com sua fração de celulose, podem ser convertidos em etanol.<br> / Abstract : The necessity of explore new renewable and clean energy sources energy has required the development of biofuels because they are considered a promising alternative to traditional fuels. In this context, the duckweed have been gaining interest in research, for not competing with food crops and farmland to ethanol production. The aim of this study was to enhance the duckweed biomass (Landoltia punctata), produced in wastewater treatment system, by enzymatic hydrolysis of its starch and cellulose into fermentable sugars. For that, the dry biomass (at 55 ºC for 24 hours) was crushed and characterized for moisture content (6.57%), starch (6.53%), cellulose (12.83%), crude protein (34.27%) and ash (10.54%). The enzymatic hydrolysis experiments were performed in batch mode and the saccharification step was studied using a Plackett-Burman experimental design (12 trials, 6 variables and triplicate at the central point), which variables were: pH (3.0 to 6.0), temperature (45 to 65 °C), Spirizyme Fuel concentration (0.1 to 0.3% v/w, relative to biomass), Pectinex Ultra AFP concentration (0 to 0.1% v/w, relative to biomass) Cellic Ctec2 concentration (0 to 6% v/w, relative to biomass) and Cellic Htec2 concentration (0 to 0.5% v/w, relative to biomass). The response variable was the glucose concentration. After determining the significant variables, which were the temperature and concentration of Cellic Ctec2, was held a 22 full factorial design, with triplicate of the center point being a total of 7 experiments. From the results obtained, the saccharification conditions were defined as: pH 6.0, temperature 45 ºC, concentration of Spiryme Fuel 0,1% (v/w) and Cellic Ctec2 6% (v/w) and reaction time of 2 hours. In these conditions, the hydrolyzate showed a glucose concentration of 6.02 g/L, pH of 5.9 and 3.52 °Brix. It has also been verified that the specie of duckweed studied (Landoltia punctata), increase its starch concentration, up to 5 times the initial amount, when subjected to nutrient deprivation. These results indicate that duckweeds biomass has the potential to produce significant amounts of starch, which together with a cellulose fraction can be converted into ethanol.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas / Made available in DSpace on 2016-01-09T03:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 149212.pdf: 7603175 bytes, checksum: b4759f2779989c3bd1fdf5392f01482c (MD5) Previous issue date: 1999 / O poder catalítico que as enzimas apresentam, tem chamado a atenção dos cientistas, no sentido de buscar explicações mecanísticas para a ação enzimática. Devido a grande complexidade estrutural destas biomoléculas, surge a necessidade de criar modelos mais simples, para que através destes possamos compreender os fatores responsáveis pelo poder catalítico destas macromoléculas. Neste trabalho, monoamidas derivadas dos anidridos 1,8-naftálicos substituídos na posição 4 foram sintetizadas e caracterizadas, posteriormente estudou-se hidrólises intramolecular destas monoamidas como modelo de catálise enzimática e o efeito do grupo substituinte na velocidade das reações. Os estudos cinéticos propõem que as reações de hidrólise das amidas ocorrem intramolecularmente com a participação do grupamento carboxílico na sua forma não dissociada. O efeito do substituinte 4-cloro e 4-bromo nas reações de hidrólise das amidas, parece não causar grandes mudanças na velocidade de reação e no mecanismo reacional proposto quando comparados a respectiva amida não substituída.Verificou-se que os derivados 4-nitro e 4-amino do anidrido naftálico 1,8 naftálico, causam mudanças extremas na reatividade e na estabilidade destes sistemas, resultando em dificuldades na síntese e caracterização, ou ainda nos estudos cinéticos de reações.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-07-16T21:15:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317175.pdf: 3560187 bytes, checksum: bb98cd0a3fa0bf5e13f4194cc0658a86 (MD5) / Esta tese de doutoramento compreende: (i) Estudo das reações de deferoxamina (DFO) com 2,4-dinitrofenil fosfato (DNPP) e dietil 2,4-dinitrofenil fosfato (DEDNPP). Em comparação com as reações de hidrólise espontânea, DFO acelera aproximadamente 107 vezes a quebra do DEDNPP, em contraste com a reação do DNPP, acelerada modestamente por DFO. A elevada reatividade na quebra do DEDNPP foi também observada com o pesticida paraoxon metílico, sugerindo uma utilização adicional para o DFO: em casos de intoxicação por compostos organofosforados. (ii) Efeito de grupos espectadores na hidrólise de diésteres de fosfato. Os dados de hidrólise de quatro diésteres foram correlacionados como gráfico de Brønsted, que fornece um NLG igual a -0,031 a 100°C. Esses resultados trazem uma nova relação linear de energia livre à literatura, a qual indica que a sensibilidade à natureza dos grupos espectadores na hidrólise de diésteres de fosfato é mínima. (iii) Reatividade do bis-2-piridil fosfato (DPP). A constante de velocidade para a reação de hidrólise do DPP- é cerca de 10000 vezes maior do que o previsto para a hidrólise espontânea de um diéster de fosfato diarílico com grupo de saída de pKa similar, a 25ºC. As evidências computacionais e cinéticas mostram que a reação de hidrólise espontânea de DPP- ocorre com catálise básica-geral intramolecular pelo nitrogênio piridínico do grupo espectador.<br> / Abstract : This thesis includes: (i) Kinetic study of the reactions of the drug Deferoxamine (DFO) with phosphate esters 2,4-dinitrophenyl phosphate (DNPP) and diethyl 2,4-dinitrophenyl phosphate (DEDNPP). Compared with the spontaneous hydrolysis of the substrate, DFO promotes rate enhancements of about 107-fold in the dephosphorylation of DEDNPP, in contrast to the reaction with the monoester DNPP, which is only slightly promoted by DFO. The high reactivity in the dephosphorylation of the model triester DEDNPP was also observed in the reaction with pesticide methyl paraoxon (dimethyl 4-nitrophenyl phosphate), which suggests a possible additional use of drug DFO: reactivation of acetilcolinesterase in acute poisoning with organophosphorus compounds. (ii) Non-leaving group effect in phosphate diester hydrolysis. Two novel phosphate diesters were synthesized (2,4-dinitrophenyl phenyl phosphate and 2,4-dinitrophenyl 4-nitrophenyl phosphate) and hydrolyzed at 100ºC. Data for the hydrolysis of four phosphate diesters with the same leaving group (2,4-dinitrophenol) but different spectator groups (methyl, phenyl, 4-nitrophenyl and 2,4-dinitrophenyl) were analyzed in terms of a Brønsted relationship depending on the non-leaving group, and the bNLG obtained was -0,031 ± 0,001, at 100°C. The results introduce a new linear free energy relationship (LFER) into the literature and indicate a minimal dependence of phosphate diester hydrolysis upon the nature of the nonleaving group. (iii) Reactivity of di-2-pydridyl phosphate (DPP). The rate constant for the hydrolysis of the anionic species DPP-, at 25°C, is 10000 times higher than expected for the hydrolysis of a simple diaryl phosphate diester with a leaving group of similar pKa. Theoretical calculations and kinetic evidence (including the hydrolysis of phosphate monoester 2-pyridyl phosphate PP, and the reaction of DPP with hydroxylamine), combined with an accurate mechanistic study, show that DPP- hydrolysis occurs through an intramolecular general base catalysis promoted by the pyridyl nitrogen of the non-leaving group.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-20T22:24:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Estudos cinéticos, em valores de pH alcalinos, foram realizados para avaliar o efeito de íons La3+, Sm3+, Tb3+ e Er3+ na velocidade de hidrólise do diéster bis(2,4-dinitrofenil)fosfato, BDNPP. O tampão bis-Tris Propano BTP foi utilizado para estabilizar os íons Ln3+ em solução. Na reação de hidrólise do BDNPP foi observada a liberação de 2 equivalentes do íon 2,4-dinitrofenolato (DNP) por equivalente de BDNPP, com cinéticas de primeira ordem. A velocidade da reação é aumentada fortemente em valores de pH mais alcalinos, em que a formação de complexos Ln3+(OH)n, é favorecida. Os estudos potenciométricos mostram a formação de complexos dinucleares com valores de n variando em até 8 para todos os metais estudados. Assim, os grandes aumentos das kobs com o aumento do pH parecem não depender apenas de um único complexo reativo mas tem a influência de várias espécies hidróxidas formadas no meio. Os estudos da variação da concentração do Ln3+ mostram um efeito cooperativo dos íons Ln3+ na velocidade da reação. Os fatores catalíticos apresentados por La3+, Sm3+, Tb3+ e Er3+ na reação de hidrólise do BDNPP a pH 7,0, são da ordem de 5.300, 10.500, 10.500 e 52.600, respectivamente. O fenômeno da cooperatividade também é observado para os Ln3+ associados com H2O2 e que resultam em um efeito sinérgico na velocidade da reação. Os fatores catalíticos dos íons La3+, Sm3+, Tb3+ e Er3+ associados com H2O2, na reação de hidrólise do BDNPP a pH 7,0, são da ordem de 500.000, 900.000, 500.000 e 300.000, respectivamente. Estes efeitos extraordinários observados na reação hidrólise do BDNPP com os íons Ln3+ são atribuídos em grande parte, a ambos os fatores, ativação do nucleófilo e do grupo de saída pela coordenação destes com o íon metálico triplamente carregado.