A biomassa lignicelulósica tem sua estrutura composta por celulose, hemicelulose e lignina. Dentre essas, a lignina tem se mostrado interessante por ser uma fonte precursora sustentável de fragmentos aromáticos antes obtidos apenas de combustíveis fósseis. Sua estrutura é composta por resíduos de fenilpropanóides p-hidroxibenzeno (H), guaiacil (G) e siringil (S) unidas por ligações C–C e C–O–C em que a ligação β–O–4 é a predominante (mais de 50%). Devido à sua complexidade estrutural e conformacional, a clivagem de suas ligações é pouco seletiva e a caracterização dos fragmentos resultantes é complexa. Uma estratégia comumente empregada para evitar esses desafios é o uso de modelos mais simples. Entretanto, poucas metodologias são reportadas na literatura para a sua síntese e a maioria delas envolve o emprego de halocetonas. O presente trabalho desenvolveu duas novas metodologias promissoras para síntese desses oligômeros, contendo ligação β–O–4 por meio da química de diazo: (a) reação de inserção O–H entre fenol e α–aril diazocetonas, e (b) compostos α–diazo β-cetoéster. Ademais, a utilização de monômeros contendo a função fenol e diazocetona no mesmo anel permitiria a síntese de cadeias de diversos tamanhos em uma única etapa. Como ponto de partida para o estudo, limitou-se à síntese de dímeros, visando entender a reação de inserção O–H. Os produtos desejados foram obtidos em rendimentos de 27–51% após catálise com Cu(hfac)2. Por fim, os modelos de lignina propriamente ditos foram sintetizados após simples adição aldólica e redução em rendimentos globais de 51–78%. Os estudos envolvendo a inserção de fenol em α–diazo β-cetoéster mostraram resultados promissores, corroborando para uma nova estratégia sintética para a obtenção de modelos de lignina. Novos estudos em nosso laboratório estão sendo desenvolvidos para se obter resultados mais conclusivos. / Lignocellulosic biomass is composed of cellulose, hemicellulose and lignin. Among these, the macromolecule lignin has widely received attention as an interesting source of aromatic building blocks to replace those currently obtained from fossil–based fuels. Lignin is composed by units of phenylpropanoids p-hydroxyphenyl (H), guaiacyl (G) and syringyl (S) linked by C–C and C–O bonds which β–O–4 linkages are dominant by more than 50%. Unfortunately, due to the complex structure and 3D arrangement of lignin, it is difficult to control selectivity during its degradation as well as characterize the resulting fragment. A common strategy to avoid these challenges is the use of model substrates; however, few methods exist for the synthesis of these models oligomers. The present work developed two promising routes towards the synthesis of these oligomers containing β–O–4 linkages through use of diazo chemistry: (a) O–H insertion with a phenol and α–aryldiazoketones, and (b) α–diazo β–ketoether compounds. Additionally, monomers containing a phenol and diazoketone unit on the same aromatic ring could allow for the synthesis of a variety of side chains in a single step. We began our studies on the synthesis of dimers via O–H insertion and obtained 27–51% yield of the desired products using catalytic Cu(hfac)2. The mimetic lignin models were synthesized after simple Aldol addition and reduction in 51–78% overall yield. Our work involving this O–H insertion into α–diazo β–ketoether is a promising strategy to rapidly synthesize lignin model oligomers and is an active area of research within our lab.

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Orientador: Jürgen Andreaus. / Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

A biomassa lignicelulósica tem sua estrutura composta por celulose, hemicelulose e lignina. Dentre essas, a lignina tem se mostrado interessante por ser uma fonte precursora sustentável de fragmentos aromáticos antes obtidos apenas de combustíveis fósseis. Sua estrutura é composta por resíduos de fenilpropanóides p-hidroxibenzeno (H), guaiacil (G) e siringil (S) unidas por ligações C–C e C–O–C em que a ligação β–O–4 é a predominante (mais de 50%). Devido à sua complexidade estrutural e conformacional, a clivagem de suas ligações é pouco seletiva e a caracterização dos fragmentos resultantes é complexa. Uma estratégia comumente empregada para evitar esses desafios é o uso de modelos mais simples. Entretanto, poucas metodologias são reportadas na literatura para a sua síntese e a maioria delas envolve o emprego de halocetonas. O presente trabalho desenvolveu duas novas metodologias promissoras para síntese desses oligômeros, contendo ligação β–O–4 por meio da química de diazo: (a) reação de inserção O–H entre fenol e α–aril diazocetonas, e (b) compostos α–diazo β-cetoéster. Ademais, a utilização de monômeros contendo a função fenol e diazocetona no mesmo anel permitiria a síntese de cadeias de diversos tamanhos em uma única etapa. Como ponto de partida para o estudo, limitou-se à síntese de dímeros, visando entender a reação de inserção O–H. Os produtos desejados foram obtidos em rendimentos de 27–51% após catálise com Cu(hfac)2. Por fim, os modelos de lignina propriamente ditos foram sintetizados após simples adição aldólica e redução em rendimentos globais de 51–78%. Os estudos envolvendo a inserção de fenol em α–diazo β-cetoéster mostraram resultados promissores, corroborando para uma nova estratégia sintética para a obtenção de modelos de lignina. Novos estudos em nosso laboratório estão sendo desenvolvidos para se obter resultados mais conclusivos. / Lignocellulosic biomass is composed of cellulose, hemicellulose and lignin. Among these, the macromolecule lignin has widely received attention as an interesting source of aromatic building blocks to replace those currently obtained from fossil–based fuels. Lignin is composed by units of phenylpropanoids p-hydroxyphenyl (H), guaiacyl (G) and syringyl (S) linked by C–C and C–O bonds which β–O–4 linkages are dominant by more than 50%. Unfortunately, due to the complex structure and 3D arrangement of lignin, it is difficult to control selectivity during its degradation as well as characterize the resulting fragment. A common strategy to avoid these challenges is the use of model substrates; however, few methods exist for the synthesis of these models oligomers. The present work developed two promising routes towards the synthesis of these oligomers containing β–O–4 linkages through use of diazo chemistry: (a) O–H insertion with a phenol and α–aryldiazoketones, and (b) α–diazo β–ketoether compounds. Additionally, monomers containing a phenol and diazoketone unit on the same aromatic ring could allow for the synthesis of a variety of side chains in a single step. We began our studies on the synthesis of dimers via O–H insertion and obtained 27–51% yield of the desired products using catalytic Cu(hfac)2. The mimetic lignin models were synthesized after simple Aldol addition and reduction in 51–78% overall yield. Our work involving this O–H insertion into α–diazo β–ketoether is a promising strategy to rapidly synthesize lignin model oligomers and is an active area of research within our lab.

Os métodos analíticos empregados atualmente para a caracterização química de materiais lignocelulósicos foram desenvolvidos para a madeira e são empregados com pequenas modificações ao bagaço e à palha da cana-de-açúcar. A não existência de metodologia específica para estes materiais leva a obtenção de resultados inadequados e dificultam tanto o planejamento quanto a interpretação de resultados. Sendo assim, o objetivo principal deste trabalho é desenvolver metodologias analíticas específicas para a caracterização química da palha e do bagaço de cana-de-açúcar. A determinação de lignina foi estudada a partir da hidrólise e solubilização da celulose e hemiceluloses em solução de ácido sulfúrico. A fração insolúvel foi analisada por análise elementar, espectroscopia no infravermelho, espectrometria de ressonância magnética nuclear de C13 no estado sólido e análise termogravimétrica (TGA). Os açúcares hidrolisados e produtos derivados destes foram analisados por meio de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Foi realizada uma análise de holocelulose que é complementar à determinação de lignina. O procedimento consiste no tratamento do material lignocelulósico (pré-extraído com cicloexano/etanol) com solução de clorito de sódio em meio ácido. Os resultados obtidos não apresentaram similaridade nas correlações entre os métodos analíticos, entretanto mostraram que o bagaço integral e suas frações separadamente apresentam comportamentos diferentes, frente ao tratamento ácido, o que ressalta a necessidade de métodos analíticos específicos. / The analytical methods currently used for chemical characterization of lignocellulosic materials were developed for wood and are applied with minor modifications for sugar cane bagasse and straw analysis. The lack of specific methodology for these materials leads to inadequate results and hamper both the planning and the interpretation of results. Thus, the main aim of this work is to develop specific analytical methodologies to the chemical characterization of sugar cane bagasse and straw. The determination of lignin was studied by the hydrolysis and dissolution of the polysaccharide fraction in sulfuric acid solution. The insoluble fraction was analyzed by elemental analysis, Fourier Transform Infrared (FT-IR), Carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C NMR), Gel permeation chromatography (GPC) and Thermogravimetric analysis (TGA). The sugars and derivatives of these hydrolysates were analyzed by High performance liquid chromatography (HPLC). It was also performed a complementary analysis from the holocellulose content determinations in order to check the values obtained by the klason procedure. The results showed the dependence of sulfuric acid concentration on lignin content determinations and the role of condensation reactions in the lignin characteristics. Despite the similarities in chemical composition, klason lignins obtained from straw exhibited very low molar masses. Preliminary results obtained from holocellulose determinations showed also the need for optimized oxidation procedures in order to be successful applied to sugar cane bagasse analysis.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a disponibilidade de Fe, Cu e Zn em presença de mesocarpo de babaçu, pois o mesocarpo contem compostos antinutricionais (fitato e lignina) que podem diminuir a disponibilidade de nutrientes minerais. As concentrações de Fe, Cu e Zn encontradas no mesocarpo de babaçu foram 17, 7,0 e 2,6 µg g-1, respectivamente. Para um melhor entendimento das interações dos elementos com o mesocarpo, foi realizada a extração de substâncias complexantes com soluções de NaOH (pH 7 e 12). Análises por espectrometria de absorção molecular indicaram que o principal complexante presente no extrato era o fitato. Soluções de Fe, Cu e Zn (10 a 300 mg L-1) foram adicionadas aos extratos, para que, após agitação e centrifugação, fossem determinadas as recuperações desses elementos. Os resultados mostraram que os elementos formam complexos com o fitato e a solubilidade desses complexos é dependente da razão elemento/fitato, quanto maior essa razão menor é a solubilidade. Também foi avaliada a interação dos elementos com o sólido remanescente da extração. Fe, Cu ou Zn foram adicionados ao mesocarpo lavado. Não foi possível afirmar que houve interação do mesocarpo lavado com Fe e Cu devido à precipitação decorrente da hidrólise. Porém, o Zn não sofreu hidrólise e teve baixas recuperações, indicando que houve interação com o sólido. Além disso, pode ser observado que ao adicionar maiores concentrações de Zn obtiveram-se melhores recuperações, provavelmente devido à saturação dos sítios de ligação. Para os estudos de disponibilidade, foi utilizado o procedimento de digestão simulada in vitro da US Pharmacopeia. Fe e Zn não foram extraídos durante a digestão do mesocarpo, portanto esses elementos não estariam disponíveis para absorção pelo organismo. Entretanto, cerca de 120 µg L-1 de Cu foi extraído do mesocarpo. Foram realizadas digestões do mesocarpo com adição de Fe, Cu e Zn e apenas 48% do Fe, 65% do Cu e 75% do Zn foram recuperados. Digestões contendo essa mesma concentração dos elementos foram realizadas com adições de Ca e Mg. A presença do Ca diminuiu a recuperação de Fe e Zn. Para simular uma situação próxima ao real, foram realizadas digestões gastrointestinais de leite, mistura de leite e mesocarpo e mistura de leite e lignina. Apesar do ferro presente no leite apresentar baixa disponibilidade, quando o mesmo foi misturado ao mesocarpo observou-se um aumento da concentração de Fe solúvel. Compostos presentes no leite ou no mesocarpo podem aumentar a solubilidade dos elementos. Não foi possível observar se havia alguma alteração da disponibilidade do Cu presente no leite na presença do mesocarpo, pois a concentração de Cu no leite é muito baixa. A fração de Zn solúvel na mistura de leite e mesocarpo permaneceu a mesma, porém a fração dialisável foi praticamente nula. A adição de lignina ao leite aumentou a extração dos elementos. Entretanto, esses elementos continuaram não sendo dialisados / The aim of this study was to evaluate the availability of Fe, Cu and Zn in the presence of mesocarp of babassu because it contains antinutritional compounds (phytate and lignin) that may decrease the availability of mineral nutrients. The concentrations of Fe, Cu and Zn found in the mesocarp of babassu were 17, 7.0 and 2.6 mg g-1, respectively. For a better understanding of elements interactions with mesocarp, it was performed the extraction of complexing substances with NaOH solutions (pH 7 and 12). Analysis by molecular absorption spectrometry indicated that the main complexing present in the extract was the phytate. Solutions of Fe, Cu and Zn (10 to 300 mg L-1) were added to the extracts for determining the recoveries of these elements, after agitation and centrifugation. The results showed that the elements form complexes with phytate and the solubility of these complexes is dependent on the ratio element / phytate, the greater this ratio the lower the solubility. The elements interaction with the remaining solid from extraction was also evaluated. Fe, Cu or Zn were added to the washed mesocarp. It was not possible to affirm that there was interaction of washed mesocarp with Fe and Cu due to precipitation derived from hydrolysis. However, Zn did not suffer hydrolysis and had low recoveries, indicating that there was an interaction with the solid. Furthermore, it can be seen that adding higher concentrations of Zn, better recoveries were obtained, probably due to saturation of the binding sites. For the studies of availability, it was used an in vitro simulated digestion procedure from U.S. Pharmacopeia. Fe and Zn were not extracted during digestion of the mesocarp, therefore these elements would not be available for absorption by the organism. However, about 120 mg L-1 of Cu was extracted from the mesocarp. Mesocarp digestions were performed with addition of Fe, Cu and Zn and only 48% of Fe, 65% of Cu and 75% of Zn were recovered. Digestions containing the same concentration of the elements were performed with additions of Ca and Mg. The presence of Ca decreased the recovery of Fe and Zn. For simulating a real situation, gastrointestinal digestion of milk, milk and mesocarp mixture and milk and lignin mixture were performed. Although the iron present in milk had low availability, when it was mixed with mesocarp it was observed an increase in the concentration of soluble Fe. Compounds present in milk or in mesocarp can increase the solubility of the elements. It was not possible to observe if there was any change in the availability of Cu present in milk in the presence of mesocarp, because the Cu concentration in the milk is very low. The fraction of soluble Zn in milk and mesocarp mixture remained the same, but the dialysable fraction was practically null. Lignin addition increases the milk elements extraction. However, these elements remain not dialyzed

Orientador: Michel Brienzo / Banca: Fernando Masarin / Banca: Jonas Contiero / Resumo: Materiais como o bagaço de cana-de-açúcar, são fartos na natureza e representam fontes renováveis para a extração de moléculas de interesse econômico, como as hemiceluloses. Entretanto, os métodos de extração dessas macromoléculas precisam ser melhor desenvolvidos para aplicação industrial. Deste modo, o objetivo principal do trabalho foi o desenvolvimento de uma metodologia de extração de hemicelulose com alto rendimento e pureza utilizando frações da biomassa de cana-de-açúcar: folha e colmo: entrenó, nó e fração externa. Foram avaliadas duas estratégias: uma prévia deslignificação da biomassa; e deslignificação da hemicelulose extraída de material não deslignificado. As hemicelulose extraídas foram avaliadas como substrato para determinação de atividade enzimática de xilanase. O método de extração de hemicelulose empregou 10g de cada biomassa tratadas com peróxido de hidrogênio em concentrações de 3 e 6% (m/v), em volume reacional de 200mL, por 4h, a 75 rpm, a 25˚C. Após a reação, o pH foi corrigido com HCl 6 mols/L até 6, e cerca de 4 lavagens com etanol foram aplicadas. As reações de deslignificação das biomassas ocorreram em condições específicas para cada reagente: clorito de sódio (5, 10 e 20% m/m a 80°C/1 a 3h), peróxido de hidrogênio (5, 10 e 20% m/m a 25°C/4h) e sulfito de sódio (5,10 e 20% m/m a 121°C/30 min). A deslignificação da hemicelulose seguiu a mesma metodologia da deslignificação da biomassa, no entanto com concentração de 10% do reagente de deslignificaç... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Materials such as sugarcane bagasse are abundant in nature and represent renewable sources for the extraction of molecules of economic interest, such as hemicelluloses. However, the extraction methods for these macromolecules need to be better developed for industrial application. Thus, the main objective of the work has been the development of a hemicellulose extraction method with high yield and purity using fractions of sugarcane biomass: leaf and stem: internode, node, and external fraction. Two strategies have been evaluated: a prior delignification of the biomass, and the delignification of the hemicellulose extracted from nondelignified material. The extracted hemicellulose has been evaluated as a substrate for the determination of enzymatic activity of xylanase. The hemicellulose extraction method has employed 10g of each biomass treated with hydrogen peroxide in concentrations of 3 and 6% (m/v), in a reaction with volume of 200mL, for 4h, at 75 rpm, at 25ºC. After the reaction, the pH has been corrected with HCl 6 mol/L to 6, and about 4 washes with ethanol have been applied. The biomass delignification reactions have occurred under specific conditions for each reagent: sodium chlorite (5, 10, and 20% w/w 80 °C / 1 to 3h), hydrogen peroxide (5, 10, and 20% w/w 25°C/4h), and sodium sulfite (5.10 and 20% w/w 121°C/30 min). The delignification of the hemicellulose has followed the same methodology of delignification of the biomass, however with a concentration of 10% of... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O objetivo deste trabalho foi avaliar a disponibilidade de Fe, Cu e Zn em presença de mesocarpo de babaçu, pois o mesocarpo contem compostos antinutricionais (fitato e lignina) que podem diminuir a disponibilidade de nutrientes minerais. As concentrações de Fe, Cu e Zn encontradas no mesocarpo de babaçu foram 17, 7,0 e 2,6 µg g-1, respectivamente. Para um melhor entendimento das interações dos elementos com o mesocarpo, foi realizada a extração de substâncias complexantes com soluções de NaOH (pH 7 e 12). Análises por espectrometria de absorção molecular indicaram que o principal complexante presente no extrato era o fitato. Soluções de Fe, Cu e Zn (10 a 300 mg L-1) foram adicionadas aos extratos, para que, após agitação e centrifugação, fossem determinadas as recuperações desses elementos. Os resultados mostraram que os elementos formam complexos com o fitato e a solubilidade desses complexos é dependente da razão elemento/fitato, quanto maior essa razão menor é a solubilidade. Também foi avaliada a interação dos elementos com o sólido remanescente da extração. Fe, Cu ou Zn foram adicionados ao mesocarpo lavado. Não foi possível afirmar que houve interação do mesocarpo lavado com Fe e Cu devido à precipitação decorrente da hidrólise. Porém, o Zn não sofreu hidrólise e teve baixas recuperações, indicando que houve interação com o sólido. Além disso, pode ser observado que ao adicionar maiores concentrações de Zn obtiveram-se melhores recuperações, provavelmente devido à saturação dos sítios de ligação. Para os estudos de disponibilidade, foi utilizado o procedimento de digestão simulada in vitro da US Pharmacopeia. Fe e Zn não foram extraídos durante a digestão do mesocarpo, portanto esses elementos não estariam disponíveis para absorção pelo organismo. Entretanto, cerca de 120 µg L-1 de Cu foi extraído do mesocarpo. Foram realizadas digestões do mesocarpo com adição de Fe, Cu e Zn e apenas 48% do Fe, 65% do Cu e 75% do Zn foram recuperados. Digestões contendo essa mesma concentração dos elementos foram realizadas com adições de Ca e Mg. A presença do Ca diminuiu a recuperação de Fe e Zn. Para simular uma situação próxima ao real, foram realizadas digestões gastrointestinais de leite, mistura de leite e mesocarpo e mistura de leite e lignina. Apesar do ferro presente no leite apresentar baixa disponibilidade, quando o mesmo foi misturado ao mesocarpo observou-se um aumento da concentração de Fe solúvel. Compostos presentes no leite ou no mesocarpo podem aumentar a solubilidade dos elementos. Não foi possível observar se havia alguma alteração da disponibilidade do Cu presente no leite na presença do mesocarpo, pois a concentração de Cu no leite é muito baixa. A fração de Zn solúvel na mistura de leite e mesocarpo permaneceu a mesma, porém a fração dialisável foi praticamente nula. A adição de lignina ao leite aumentou a extração dos elementos. Entretanto, esses elementos continuaram não sendo dialisados / The aim of this study was to evaluate the availability of Fe, Cu and Zn in the presence of mesocarp of babassu because it contains antinutritional compounds (phytate and lignin) that may decrease the availability of mineral nutrients. The concentrations of Fe, Cu and Zn found in the mesocarp of babassu were 17, 7.0 and 2.6 mg g-1, respectively. For a better understanding of elements interactions with mesocarp, it was performed the extraction of complexing substances with NaOH solutions (pH 7 and 12). Analysis by molecular absorption spectrometry indicated that the main complexing present in the extract was the phytate. Solutions of Fe, Cu and Zn (10 to 300 mg L-1) were added to the extracts for determining the recoveries of these elements, after agitation and centrifugation. The results showed that the elements form complexes with phytate and the solubility of these complexes is dependent on the ratio element / phytate, the greater this ratio the lower the solubility. The elements interaction with the remaining solid from extraction was also evaluated. Fe, Cu or Zn were added to the washed mesocarp. It was not possible to affirm that there was interaction of washed mesocarp with Fe and Cu due to precipitation derived from hydrolysis. However, Zn did not suffer hydrolysis and had low recoveries, indicating that there was an interaction with the solid. Furthermore, it can be seen that adding higher concentrations of Zn, better recoveries were obtained, probably due to saturation of the binding sites. For the studies of availability, it was used an in vitro simulated digestion procedure from U.S. Pharmacopeia. Fe and Zn were not extracted during digestion of the mesocarp, therefore these elements would not be available for absorption by the organism. However, about 120 mg L-1 of Cu was extracted from the mesocarp. Mesocarp digestions were performed with addition of Fe, Cu and Zn and only 48% of Fe, 65% of Cu and 75% of Zn were recovered. Digestions containing the same concentration of the elements were performed with additions of Ca and Mg. The presence of Ca decreased the recovery of Fe and Zn. For simulating a real situation, gastrointestinal digestion of milk, milk and mesocarp mixture and milk and lignin mixture were performed. Although the iron present in milk had low availability, when it was mixed with mesocarp it was observed an increase in the concentration of soluble Fe. Compounds present in milk or in mesocarp can increase the solubility of the elements. It was not possible to observe if there was any change in the availability of Cu present in milk in the presence of mesocarp, because the Cu concentration in the milk is very low. The fraction of soluble Zn in milk and mesocarp mixture remained the same, but the dialysable fraction was practically null. Lignin addition increases the milk elements extraction. However, these elements remain not dialyzed

A parede celular vegetal é composta primariamente de celulose, hemicelulose e lignina. A lignina é o segundo biopolímero mais abundante na biosfera, atrás apenas de celulose, e é formado principalmente a partir da ligação entre três monômeros chamados monolignóis. A formação desses monolignóis é catalisada por pelo menos 10 enzimas membros das famílias gênicas AMP_binding (gene 4CL), p450 (C3H, C4H e F5H), ADH_N (CAD), Epimerase (CCR), Methyltransf_3 (CCoAOMT), Methyltransf_2 (COMT), Transferase (HCT) e Lyase_aromatic (PAL), que compõem a via de biossíntese dos monolignóis. Até o momento, cerca de 25 sequencias da via de biossíntese de lignina já foram identificados em cana-de-açúcar (Saccharum spp). Ainda, o sequenciamento do genoma desta espécie se mostra uma difícil tarefa devido ao tamanho do genoma e ploidia nuclear. Em virtude da disponibilidade de transcriptomas oriundos de diferentes órgãos de cana-de-açúcar e a importância na identificação correta das sequencias ortólogas, o presente trabalho visa à identificação, anotação e análise filogenética dos genes das famílias gênicas envolvidas na biossíntese de lignina em cana-de-açúcar. Para isso, genes destas famílias gênicas da planta modelo de eudicotiledôneas Arabidopsis thaliana e gramíneas tais como Oryza sativa (arroz), Brachypodium distachyon, Zea mays (milho) e Sorghum bicolor (sorgo) foram identificados, anotados e filogeneticamente categorizados. Em seguida, as sequências de cana-de-açúcar foram identificadas em cinco transcriptomas distintos, anotados e avaliados quanto à identidade e cobertura em relação às proteínas de sorgo. As análises filogenômicas entre cana-de-açúcar e as demais espécies estudadas revelaram 23 sequências candidatas envolvidos na biossíntese de lignina em cana-de-açúcar. / Plant cell wall is composed of cellulose, hemicellulose, and lignin. Lignin is the second most abundant biopolymer on biosphere, after only cellulose, and is formed primarily from three monomers, called monolignols. Monolignol biosyntesis is catalysed by at least 10 enzymes members of AMP_binding (4CL enzyme), p450 (C3H, C4H e F5H), ADH_N (CAD), Epimerase (CCR), Methyltransf_3 (CCoAOMT), Methyltransf_2 (COMT), Transferase (HCT) e Lyase_aromatic (PAL) gene families involved in the biosynthetic pathway of monolignols. So far, there is 25 sugarcane (Saccharum spp.) genes identified involved in the lignin biosynthesis. Sequencing sugarcane\'s genome is still a difficult task due to large genome and ploidy level. Due to the availability of transcriptome data from distinct organs of sugarcane and the importance in the accuracy on the identification of the orthologous sequences, this work aim the identification, annotation and phylogenetic analysis of proteins members of distinct gene family involved in monolignol biosynthesis in sugarcane. To conduct it, we identified and annotated all genes from the model plant eudicots Arabidopsis thaliana and grasses such as Oryza sativa (rice), Brachypodium distachyon, Zea mays (mayze) and Sorghum bicolor (sorghum) and analysed the phylogenic relationship among them. The sugarcane sequences were retrieved and annotated from five distinct transcriptome data and analysed by the identity and coverage against the best sorghum orthologous genes. The phylogenomics analysis revealed a total of 23 sugarcane sequences putatively involved in the biosynthesis of lignin.

A utilização de dióxido de carbono em condições sub e supercríticas (em associação com co-solventes) em processos de deslignificação/polpação já se encontra descrito na literatura especializada. Esta técnica se beneficia da elevada difusibilidade apresentada por fluidos no estado sub/supercrítico. Quando aplicada em processos de polpação, a utilização destes fluidos nestas condições pode proporcionar vantagens nas etapas de impregnação e de processamento dos efluentes gerados no processo. Visando aplicar o potencial da elevada difusibilidade apresentada pelo dióxido de carbono supercrítico, realizou-se o estudo comparativo do desempenho dos processos kraft, organossolve convencional e supercrítico frente à deslignificação de diferentes espécies (Eucalyptus grandis e Pinus taeda), empregando-se amostras de diferentes dimensões. O processo kraft se mostrou mais eficiente com o emprego de cavacos, enquanto que a utilização de dióxido de carbono supercrítico, com o uso de co-solvente etanol/água (processo SFE), foi mais eficiente com amostras de maiores dimensões (cubos de 3,5 x 3,5 x 4,0cm). Dentro dos intervalos considerados para as variáveis utilizadas nos diferentes processos de polpação, as polpas obtidas pelo processo SFE a partir de amostras de seção quadrada 3,5 x 3,5cm apresentaram maior conteúdo de holocelulose e maior alvura, evidenciando um elevado rendimento livre de lignina. Estudou-se também o uso de acetona/água e de dioxano/água como co-solventes em processos realizados com dióxido de carbono no estado supercrítico. Os resultados obtidos foram comparados com estudos anteriores realizados com álcoois alifáticos e indicaram a maior efetividade do uso de dioxano/água e 1-propanol/água. Foram realizados também estudos empregando amônia como fluido supercrítico no tratamento de cavacos de Pinus taeda, com o intuito de verificar a capacidade nucleofílica da amônia frente às reações de deslignificação. As reações foram realizadas com o uso exclusivo de amônia e na presença de etanol, água e misturas etanol/água como cosolventes. A análise dos resultados obtidos evidenciou a ocorrência pouco significativa de remoção de lignina, com migração desta para a periferia dos cavacos. As ligninas obtidas nos diferentes estudos foram caracterizadas por diferentes técnicas analíticas e não apresentaram diferenças significativas entre as amostras obtidas nos diferentes processos estudados. / The utilization of carbon dioxide under sub/supercritical conditions (in association with co-solvents) in delignification/pulping reactions has already been reported in the literature. This technique takes advantage of the high diffusivity presented by fluids at the supercritical state. When applied to pulping processes the utilization of these fluids can lead to advantages mainly in the impregnation and effluent treatment steps. In an attempt to apply the high diffusivity exhibited by supercritical carbon dioxide, this work presents the results obtained in the comparative study of the performance of the kraft, organosolv and supercritical processes in the delignification of different species (Eucalyptus grandis and Pinus taeda), employing samples with different dimensions. The kraft process presented a higher efficiency in the treatment of wood chips while the supercritical carbon dioxide, with ethanol/water as co-solvent, (SFE process) was more efficient in the treatment of high dimension samples (3.5 x 3.5 x 4.0 cm). In the experimental conditions applied in this study, the pulps obtained in the SFE treatment of samples with square section 3.5 x 3.5 cm showed higher holocellulose content and higher brightness which corresponds to high free of lignin pulp yield. It was also studied the utilization of acetone/water and dioxane/water as co-solvents in the carbon dioxide supercritical pulping process. The results were compared with previous studies performed with aliphatic alcohols and indicated a higher efficiency of the dioxane/water and 1-propanol/water mixtures. The utilization of supercritical ammonia in the treatment of Pinus taeda wood chips was also studied in order to verify the nucleophilic capability of this fluid in the delignification reactions. The reactions were performed with ammonia, exclusively, and in the presence of different co-solvents (ethanol, water and ethanol/water mixtures). The results of the delignifications showed the occurrence of low amount of lignin removal, with migration of lignin to the periphery of the wood chips. The lignins isolated from the reactions performed in this work were characterized by different analytical techniques. The results indicated no significant differences among the samples obtained in the different delignification processes.