Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2455.pdf: 1413452 bytes, checksum: 0d85e80e19b01ab27cd6e9dd30beb3b9 (MD5) Previous issue date: 2009-04-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / The industrial production of 6-APA includes: (1) cultivation of Penicillium chrysogenum; (2) extraction with organic solvents, (3) crystallization; (4) penicillin hydrolysis by immobilized penicillin acylase; (5) extraction of phenyl acetic acid (AFA); (6) precipitation of 6-APA at its isoelectric point ( pH ~ 3,6). The scientific community and industry have interest in reducing the number of process steps required for 6-APA production. In this thesis a new method for 6-APA production is presented. In this process, the simultaneous production and hydrolysis of penicillin was carried out. The 6-APA was extracted from culture broth using ionic adsorbent. To demonstrate the technical viability of the process a suitable biocatalysts to perform the hydrolysis of penicillin in the complex media has been developed. The enzymatic extract, containing PGA was partially purified by affinity adsorption on agarose-tryptophan, it was necessary to prepare the biocatalyst. The apparent purification factor obtained was 4,5 and purified PGA was immobilized on agaroseglyoxil by multipoint covalent attachment. The biocatalysts obtained show stability under conditions of sterilization and application in bioreactor. However, their mechanical stability under vigorous conditions of agitation used in stirred tank bioreactors was not satisfactory. Three strategies were used to avoid fragmentation of the biocatalyst. The first strategy was to involve the impellers with a helicoidal structure. In this system the biocatalyst was maintained under agitation in external bulk of the apparatus. In the second strategy, the biocatalyst was introduced into the bioreactor as the biomass density reached a maximum, in this case, the cultivation was carried out under constant agitation speed (300 rpm). An airlift bioreactor was used as third strategy to maintain the pellet structure. These systems were efficient in increasing medium agitation without destroying the pellets. Complete hydrolysis of penicillin (30 g / L) was obtained after five days of cultivation and extraction of 6-APA on ionic exchanger was investigated. The extraction of 6-APA by ionic interaction using chitosan modified with glutaraldehyde and arginine is a good method for recovery it. However, optimization in this method is necessary to achieve the recovery of 6-APA at satisfactory levels for the pharmaceutical industry. The new method for production of 6-APA shows that is possible to eliminate the use of organic solvents and to reduce the number of process steps. / A produção industrial de ácido 6-aminopenicilânico (6-APA) inclui etapas de cultivo de Penicillium chrysogenum, extração com solvente orgânico, cristalização, hidrólise enzimática e precipitação. O interesse industrial e científico em reduzir o número de etapas deste processo tem motivado pesquisadores a buscar processos alternativos para obtenção de 6-APA. Neste trabalho, um novo processo é apresentado para a produção de 6-APA, cujas inovações envolvem a hidrólise de penicilina durante o cultivo de P. chrysogenum, a recirculação de ácido fenilacético (AFA) e extração de 6-APA ao final do cultivo utilizando adsorvente iônico. Para atender aos requerimentos do novo processo, foi desenvolvido um biocatalisador para atuar no complexo meio de cultivo. O preparo deste biocatalisador exigiu o uso de extrato enzimático purificado e uma metodologia para purificação de penicilina G acilase (PGA) foi investigada. Um fator de purificação aparente de 4,5 vezes foi obtido e a enzima foi ligada a agarose utilizando a técnica de imobilização covalente multipontual. O biocatalisador obtido apresentou boa estabilidade química em condições de esterilização e aplicação em biorreator. Entretanto, sua estabilidade mecânica sob condições rigorosas de agitação em biorreatores tipo tanque agitado e aerado não foram satisfatórias. Para solucionar este problema três estratégias foram avaliadas: (1) utilizando-se uma peça em forma de hélice envolvendo os impelidores, (2) adicionando-se o biocatalisador ao biorreator após a concentração de células atingir seu valor máximo e utilizando velocidade de agitação constante de 300 rpm, (3) usando um biorreator tipo air lift . As três estratégias permitiram manter a integridade do biocatallisador. Hidrólise completa de penicilina (30 g/L) foi obtida em 120 h de cultivo e a extração de 6-APA em coluna de troca iônica foi estudada. O método de extração de 6-APA através de interação iônica utilizando quitosana-arginina apresentou resultados promissores, entretanto, um aperfeiçoamento do método ainda faz-se necessário para atingir a recuperação de 6-APA em níveis satisfatórios para a indústria farmacêutica. Os resultados obtidos indicam que é possível eliminar o uso de solventes orgânicos na produção de 6-APA, além disso, a redução no número de etapas torna este processo mais simples e conseqüentemente reduz o tempo de produção e custo do produto final. Portanto, o processo desenvolvido neste trabalho é promissor para a aplicação na indústria farmacêutica.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-21T18:21:21Z No. of bitstreams: 1 marcosrodriguesfacchinicerqueira.pdf: 6161892 bytes, checksum: a58d0d5ce0d0b333fd8a3b50155105e4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-22T12:39:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcosrodriguesfacchinicerqueira.pdf: 6161892 bytes, checksum: a58d0d5ce0d0b333fd8a3b50155105e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T12:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcosrodriguesfacchinicerqueira.pdf: 6161892 bytes, checksum: a58d0d5ce0d0b333fd8a3b50155105e4 (MD5) Previous issue date: 2016-09-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O foco deste trabalho foi o desenvolvimento e aplicação de microreatores enzimáticos, visando sua aplicação em sistemas de análise por injeção em fluxo. Em cima disso, dois substratos poliméricos foram utilizados para a avaliação de imobilização enzimática: um à base de poli (metil metacrilato) (PMMA) e outro em uma resina do éter diglicídico do bisfenol-A (BADGE). Uma impressora à laser de CO2 foi utilizada para confeccionar os dispositivos nas dimensões desejadas. Para o sucesso da imobilização, os sistemas foram previamente tratados com polietilenoimina (PEI) visando a introdução de grupamentos funcionais reativos na superfície dos materiais de partida. Num primeiro estudo, baseado na modificação de PMMA, a ativação do material foi conseguida após tratamento dos microcanais com PEI em meio de dimetilsulfóxido (DMSO). Já no segundo caso o tratamento com PEI envolveu a simples mistura mecânica dos materiais, objetivando a cura da resina empregada. Após a ativação dos materiais com PEI, as enzimas foram imobilizadas após passagem de uma mistura de glutaraldeído (um agente espaçador) e as enzimas. Dentre as enzimas estudadas estão a glicose oxidase (GOx), a ascorbato-oxidase (AAO), a catalase (CAT), a glutamato dehidrogenase (GDH), além de um sistema híbrido baseado na imobilização simultânea das enzimas glicose oxidase (GOx) e horseradish peroxidase (HPR). A caracterização dos sistemas desenvolvidos foi feita primordialmente por meio da espectroscopia Raman. Além disso, a aplicação de alguns dos sistemas frente a amostras reais e o cálculo de parâmetros cinéticos e operacionais dos microreatores confeccionados foram reralizados. Essas avaliações foram feitas baseadas em sistemas de detecção desenvolvidos no laboratório por técnicas eletroquímicas e por espectroscopia no visível. Como grande benefício dos sistemas desenvolvidos, podem ser destacados a velocidade e a simplicidade de implementação do processo de imobilização e operação. / The focus of this work is the development and application of enzymatic microreactors aiming their application through flow injection analysis systems. On top of that, two polymeric substrates were used for the evaluation of enzyme immobilization: one based on poly (methyl methacrylate) (PMMA) and another baed on a bisphenol-A diglycidyl ether resin (BADGE). A CO2 laser printer was used to fabricate the devices at the desired dimensions. For the success of the immobilization systems have been pretreated with polyethyleneimine (PEI) in order to introduce reactive functional groups on the surface of the starting materials. In a first study, based on PMMA modification, the activation of the material was achieved after treating microchannels with PEI in dimethylsulfoxide (DMSO). In the second case, treatment with PEI involved simply a mechanical mixture of the two materials, in order to cure the resin. After activation of materials with PEI, the enzymes were immobilized after passage of a mixture of glutaraldehyde (a spacer agent) and enzymes. Among the enzymes studied are glucose oxidase (GOx), ascorbate oxidase (AAO), catalase (CAT), dehydrogenase glutamate (GDH), and a hybrid system based on the simultaneous immobilization of the enzymes glucose oxidase (GOx) and horseradish peroxidase (HPR). The characterization of the developed systems was primarily done by Raman spectroscopy. Moreover, application of some of the proposed systems to real samples and calculation of kinetic and operational parameters are presented during the study. These evaluations were made with detection systems based on electrochemical and visible spectroscopy techniques, all developed at the laboratory. One great benefit of the developed systems, are the speed and simplicity of implementation the immobilization process and operation of the devices.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jamal Abd Awadallak.pdf: 7067148 bytes, checksum: 8e321c5aa3d2b9b3eeaafb2fd17b9d47 (MD5) Previous issue date: 2012-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Diacylglycerol rich oils have its organoleptic characteristics very similar to those of conventional edible oils, but these oils do not tend to accumulate in the body, even when consumed in high quantities, making them a great resource in the fight against obesity. Palm oil ranks first the world production of edible oils mainly due to its low cost. This work aimed to propose a new technology for enzyme production using diacylglycerol lipase Lipozyme RM IM and ultrasound to promote water in oil emulsions, which increases the interfacial area of the system leading to higher reaction rates compared to conventional enzymatic processes. . The reactions were carried out at 55 °C with two different methods. First, the reaction system was exposed to ultrasonic waves for the whole reaction time, which led to enzymatic inactivation and water evaporation. Ultrasound was then used to promote emulsification of the water/oil system before the hydrolysis reaction, avoiding contact between the probe and the enzymes. Achieved conversions were superior to the conventional method further hydrolysis rate when the ultrasound is employed for emulsion formation was significantly greater. For 12 hours of reaction the conversion was 85% higher than the conventional method and 15% higher for a period of 24 hours of reaction. . An experimental design was used to optimize the ultrasound-related parameters and maximize the hydrolysis rate, and in these conditions, with a change in equilibrium, DAG production was evaluated.Better reaction conditions were achieved for the second method: 11.20 wt% (water+oil mass) water content, 1.36 wt% (water+oil mass) enzyme load, 12 h of reaction time, 1.2 min and 200 W of exposure to ultrasound. In these conditions diacylglycerol yield was 37.69 wt%. / Óleos enriquecidos com diacilglicerol possuem características organolépticas muito semelhantes às dos óleos comestíveis convencionais, porém, estes óleos não tendem a se acumular no organismo, mesmo quando consumidos em altas quantidades, tornando-os um grande recurso no combate à obesidade. O óleo de palma está no topo da produção mundial de óleos comestíveis principalmente devido ao seu baixo custo. Este trabalho teve como objetivo propor uma nova tecnologia para a produção enzimática de diacilglicerol empregando a lipase Lipozyme RM IM e utilizando ultrassom como gerador de emulsões de água em óleo, o que aumenta a área interfacial do sistema conduzindo a maiores taxas de reação em relação aos processos enzimáticos convencionais. A hidrólise parcial do óleo de palma foi realizada em meio livre de solventes a 55 °C em duas etapas distintas e comparadas com reações em condições semelhantes sem o uso do ultrassom. Primeiramente o sistema reacional foi exposto às ondas ultrassônicas, o que levou a taxas iniciais de reação elevadas, porém, as conversões obtidas foram baixas, em função da desativação enzimática e da evaporação de água, pelo longo período de exposição ao ultrassom. Posteriormente, utilizou-se o ultrassom para gerar emulsões antes a etapa reacional, não permitindo seu contato com o sistema contendo a enzima. As conversões obtidas foram superiores ao método convencional, além disso, taxa de hidrólise quando se empregou o ultrassom para a formação de emulsões foi significativamente maior. Para 12 horas de reação a conversão foi 85% superior ao método convencional e de 15% superior para um período de 24 horas de reação. Foi desenvolvido um planejamento fatorial, o delineamento central composto rotacional para avaliar os efeitos das variáveis tempo de exposição ao ultrassom, potência do ultrassom e razão água/óleo na conversão em ácidos graxos livres da reação, sendo que a razão água/óleo e o produto tempo x potência apresentaram os maiores efeitos. Nas melhores condições, foi produzido um óleo concentrado com 37,69% de DAG em de 12h de reação, exposto ao ultrassom por 1,2min à 200W.