O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do ultrassom em diferentes etapas: no pré-tratamento da lipase de Burkholderia cepacia (lipase PS), na preparação do derivado imobilizado desta enzima em um suporte híbrido composto por sílica e ?-ciclodextrina e na síntese de biodiesel utilizando o óleo de babaçu e etanol como matérias primas. Na primeira parte do trabalho foi realizada a caracterização do suporte híbrido polissiloxano-?-ciclodextrina (SiO2-?CD). Os resultados foram comparados com os dados de caracterização do suporte híbrido polissiloxano-álcool polivinílico (SiO2-PVA). Os derivados imobilizados e a lipase PS na sua forma livre foram caracterizados quanto aos seus parâmetros cinéticos (Km e Vmax) e estabilidade térmica (Kd) a 60 ?C e quanto às suas propriedades morfológicas por meio das seguintes análises: microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de difração de raio-X (DRX), área superficial, tamanho e volume de poro (método BET) e termogravimetria (TGA). De um modo geral, o derivado imobilizado PS/SiO2-?CD apresentou um desempenho similar ao do PS/SiO2-PVA quanto a morfologia, propriedades cinéticas e térmicas e aplicação na etanólise do óleo de babaçu. Na segunda parte do trabalho estudou-se a influência do ultrassom na atividade hidrolítica da lipase livre, na preparação do derivado imobilizado e na reação de transesterificação. A atividade hidrolítica da solução enzimática (lipase PS) sonicada durante 2 h diminuiu em cerca de 40%. Os derivados imobilizados preparados tanto pelo método convencional (somente agitação magnética), como pela influência do ultrassom tiveram preservadas as suas características morfológicas e atividades hidrolíticas. Foi observada a possibilidade de redução nos tempos envolvidos nas etapas de preparação do derivado imobilizado. Na síntese de biodiesel, utilizando óleo de babaçu e etanol catalisada por PS/SiO2-?CD, na razão de 1:7 a 45°C o rendimento de transesterificação sob efeito de ondas ultrassonoras, teve uma redução de 67% no tempo de reação para um rendimento de 80% em relação a reação realizada por agitação magnética. A variação na razão molar não alterou significativamente o rendimento, pois em 8 h de reação no ultrassom, nas mesmas condições, o rendimento na razão de 1:4 e 1:10 foram respectivamente 68% e 55%. / The present work aimed at studying the effect of ultrasound as pre-treatment of Burkholderia cepacia lipase (lipase PS), in preparation of this enzyme immobilized on a hybrid support composed by silica and ?-cyclodextrin and in the synthesis of biodiesel using babassu oil and ethanol as raw materials. In the first step of the work was developed the characterization of the hybrid support polysiloxane-?cyclodextrin (?CD-SiO2). Such results were compared with the polysiloxane-polyvinyl alcohol (SiO2-PVA) results. The free and immobilized lipase PS were characterized regarding their kinetic parameters (Km and Vmax) and thermal stability at 60°C and regarding their morphological properties by the following analysis: scanning electron microscopy (SEM), spectroscopy of x-ray diffraction (XRD), surface area, size and volume pore (BET) and thermogravimetric analysis (TGA). In general, the derivative PS/SiO2-?CD showed similar performance to PS/SiO2-PVA regarding morphology, kinetic and thermal proprieties and application in the ethanolysis of babassu oil. In the second step of the work was studied the influence of ultrasound on hydrolytic activities of free enzyme, immobilized derivative preparation and transesterification reaction. The hydrolytic activities of enzyme solution (lipase PS) sonicated for 2 h decreased by about 35 %. Both immobilized derivatives prepared by the convention method (just magnetic stirring), as the influence of ultrasound had preserved their morphological characteristics and hydrolytic activities. It was observed the possibility of time reducing involved in the steps of immobilized derivative preparation. In the synthesis of biodiesel using babassu oil and ethanol catalyzed by PS/SiO2-?CD, at a ratio of 1:7 at 45°C the yield of transesterification under influence of ultrasound waves, had time reduction of 67% (when yield was 80%) in relation to reaction carried out by magnetic stirring. The variation in molar ratio didn\'t alter the yield, sifnificantly, because in 8 h of ultrasound reaction under the same conditions, the yield in the molar ratio of 1:4 and 1:10 were respectively 68% and 55%.

As enzimas constituem parte essencial à vida, sendo catalisadores capazes de aumentar em várias ordens de grandeza a velocidade da reação. As lipases, que catalisam a hidrólise de triacilglicerídeos, são enzimas versáteis e de fácil obtenção e por isso estão presentes em diversos setores da indústria e também constituem tema de estudo no meio acadêmico. Tem-se como os objetivos principais deste trabalho a elaboração de um método para se avaliar a cinética hidrólise de lipase suportada por intermédio de espectroscopia de fluorescência. O sistema utilizado foi o DAQ (diaceto-quinizarina) / quinizarina. Este sistema é propício, pois a DAQ, que não é fluorescente, quando hidrolisada resulta na quinizarina, altamente fluorescente. Para se tratar a cinética de hidrólise foi desenvolvido um modelo considerando-se duas etapas seqüenciais de hidrólise, uma vez que a enzima catalisa a quebra de apenas um grupo éster por ciclo catalítico. O modelo mostrou-se bastante fiel no ajuste dos dados experimentais obtidos, sendo possível obter a constante cinética envolvida no processo global de hidrólise, que constitui uma combinação linear das constantes cinéticas dos processos elementares. / Enzymes are essential to life and are capable to increase in many orders of magnitude the velocity of reaction. Lipases, that catalyses the hydrolysis of triacylglyceride, are versatile enzymes and easy to obtain and are present in many industry segments and also constitutes academic studies. The objective of this work is the elaboration of a method to evaluate the hydrolysis kinetic of immobilized lipase through fluorescence spectroscopy. The system used was DAQ (diacetate-quinizarin) / quinizarin. This system is auspicious because DAQ, not-fluorescent, when hydrolyzed results quinizarin, highly fluorescent. To treat the hydrolysis kinetic, a model that consider a twostep sequential reaction were developed, once the enzymes breaks only one ester in each catalytic cycle. The model agreed with the experimental data, and it was possible to obtain the global kinetic constant, that is a linear combination of the elementary constants

O ambiente Antártico é caracterizado por condições ambientais restritivas de clima, hábitat e biogeografia. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi avaliar a diversidade de leveduras em amostras marinhas e terrestres do ambiente Antártico, além da prospecção de lipases que atuem em processos que requerem baixas e moderadas temperaturas. De acordo com os resultados obtidos, 97 leveduras foram recuperadas por semeadura em meio de cultura PDA e YMA a partir de diferentes amostras coletadas na OPERANTAR XXVIII (verão 2010), das quais foram identificados 12 gêneros e 21 espécies. Destas, 45 apresentaram atividade de lipase e duas foram selecionadas para o ensaio de otimização da produção enzimática: C. laurentii L59 e L. scotti L117. A extração de lipase de L. scottii L117 foi avaliada por Sistema de Duas fases Aquosas e o sistema micelar utilizando TX-114 foi o mais eficiente para purificação parcial desta enzima. Por fim, a avaliação da diversidade das 405 leveduras isoladas de macroalgas e liquens (coletadas na OPERANTAR XXXII no verão de 2013) revelou a ocorrência de 24 taxons de leveduras a partir das amostras de macroalgas e 18 taxons a partir das amostras de liquens, sendo apenas cinco espécies comuns a estes dois substratos. / The Antarctic continent is characterized by restrictive environmental conditions of climate, habitats and biogeography. In this sense, the objective of this study was to evaluate the diversity of yeasts in marine and terrestrial samples of the Antarctic environments, as well as the propspecting of lipases that can act in proceses that require low and moderate temperatures. According to the results, 97 yeasts were recovered from different samples collected in OPERANTAR XXVIII (summer 2010), representing 21 different species. Among them, 45 showed lipase activity and two were selected for the optimization of enzyme production: C. laurentii L59 and L. scotti L117. Extraction of L. scottii L117 lipase was assessed by Aqueous Two-Phase System and the micellar system TX-114 was the most efficient for partial enzyme purification. Finally, the diversity evaluation of 405 isolates from seaweeds and lichens (collected in XXXII OPERANTAR, summer of 2013) revealed the occurrence of 24 taxa from macroalgae samples and 18 taxa from lichens samples, being only five substrates common to these two substrata.

Os objetivos do presente trabalho foram: i) aprimorar o procedimento alternativo de mediação por íons metálicos da alcoólise da ligação peptidil-resina com vistas à obtenção de ésteres metílicos de peptídeos protegidos (Nα-acil-peptídeo protegido-OMe) em condição reacional branda e com alta eficiência; ii) investigar a aplicabilidade do procedimento para a preparação de Nα-acil-peptídeo protegido-SR e de Nα-acil-aminoácido-OR; iii) verificar se os Nα-acil-peptídeo-OMe obtidos atuariam como doadores de acila em reações de formação de ligação peptídica catalisadas por lipases. Para tanto, na busca da melhor condição de metanólise e comparação com os procedimentos usuais de alcoólise de ligação peptidil-resina, foram usados: o fragmento 22-24 da colecistocinina-33 humana (tripeptídeo modelo), Ca2+, Zn+2, Co+2 e Cu+2 (mediadores), as resinas oxima de Kaiser (KOR), p-hidroximetilfenil acetamidometil, ácido p-hidroximetilbenzóico e álcool p-benziloxibenzil (suportes poliméricos), misturas de MeOH com DCM, DMSO, NMP, THF ou DMF (solventes) e 25, 37, 50 ou 60°C. A condição ótima encontrada [KOR, Ca+2 (1 eq./eq. de peptídeo), 50% MeOH/DMF, 50°C] foi empregada com sucesso na preparação do Nα--acil-heptapeptídeo protegido-OMe, fragmento do peptídeo quimiotático M de Vespa mandarinia. Variações dessa condição foram usadas com sucesso nas preparações dos Nα-acil-tripeptídeo protegido-S(CH2)2COOEt e Nα-acil-Ala-OR (R: Me; Bzl), pois eles foram gerados com boas qualidades e rendimentos similares ou superiores aos obtidos via procedimentos usuais. Após desproteção de cadeias laterais, os Nα-acil-tripeptídeo-OMe e Nα-acil-heptapeptídeo-OMe foram usados em reações de acoplamento com Gly-NH2 em presença de preparações lipásicas comerciais. Estes ensaios inéditos também foram bem sucedidos, pois após adequação das condições reacionais, os Nα-acil-tetrapeptídeo-NH2 e Nα-acil-octapeptídeo-NH2 foram obtidos com boas qualidades e rendimentos de 65% (1 h) e 55% (24 h), respectivamente. / The present work aimed to: i) improve the alternative procedure based on mediation by metal ions of peptide-resin linkage alcoholysis to obtain fully protected peptide methyl esters (Nα-acyl-protected peptide-OMe) under mild reaction condition and with high efficiency; ii) investigate the usefulness of the alternative procedure for preparing Nα-acyl-protected peptide-SR and Nα-acyl-amino acid-OR; iii) verify whether the resulting Nα-acyl-peptide-OMe would act as acyl donors in peptide bond formation catalyzed by lipases. Thus, in the search for the best methanolysis condition and comparison with the usual procedures for that, we used: fragment 22-24 of human cholecystokinin-33 (model tripeptide), Ca+2, Zn+2, Co+2 and Cu+2 (mediators), Kaiser oxime resin (KOR), p-hydroxymethylphenylacetamido methyl resin, p-hydroxymethylbenzoic acid resin and p-benzyloxy benzyl alcohol resin (polymeric supports), mixtures of MeOH and DCM, DMSO, NMP, THF or DMF (solvents) and 25, 37, 50 or 60°C. The optimal condition found [KOR, Ca+2 (1 eq./eq. of peptide), 50% MeOH/DMF, 50°C] was used successfully for preparing Nα-acyl-protected heptapeptide-OMe, fragment 1-7 of the chemotactic peptide M produced by Vespa mandarinia. Variations of this condition were employed successfully for preparing Nα-acyl-protected tripeptide-SR and Nα-acyl-Ala-OR (R: Me, Bzl): indeed, these compounds were obtained in good quality and with similar or superior yields than those provided by usual procedures. After side chain deprotections, the Nα-acyl-tripeptide and Nα-acyl-heptapeptide methyl esters obtained were used in coupling reactions with Gly-NH2 in the presence of commercial lipase preparations. Those pioneer reactions were also successful, since after optimizing the conditions, Nalfa-acyl-tetrapeptide-NH2 and Nα-acyl-octapeptide-NH2 were obtained in good qualities with yields of 65% (1 h) and 55% (24 h), respectively.

A gordura abdominal de frango é um subproduto ou resíduo avícola que apresenta grande potencial de utilização na indústria de alimentos, uma vez que possui rica composição lipídica, elevado teor energético, baixo custo e propriedades físico-químicas desejáveis. Nesta pesquisa, a gordura abdominal de frango, obtida no comércio local, foi submetida à fusão e à filtração. A seguir, sofreu fracionamento a seco e mistura com gordura de toucinho. O processo de fracionamento foi realizado a duas temperaturas: 17,5ºC e 20ºC. As análises realizadas na gordura original e nas frações obtidas (oleína e estearina) foram ponto de fusão, consistência, conteúdo de gordura sólida, composição em ácidos graxos e índices de iodo e de saponificação. De acordo com os resultados observou-se que a gordura de frango apresentou 67,2% de ácidos graxos insaturados. A gordura de frango à temperatura de 10ºC apresentou-se plástica e espalhável. Foi obtida relação linear entre a consistência e o conteúdo de gordura sólida. O alto rendimento das oleínas (>84%) sugere a possibilidade de aplicação destas frações como óleo para frituras. As estearinas podem ser utilizadas como componentes na fabricação de gorduras, para aplicação em pastelaria, margarinas para massa folhada e caldos desidratados. Foram realizadas misturas binárias entre as estearinas e a gordura de toucinho e entre a gordura de frango e a gordura de toucinho. As amostras foram analisadas quanto à composição em ácidos graxos, consistência às temperaturas de 10 a 25ºC e quanto ao conteúdo de gordura sólida às temperaturas de 10 a 35ºC. Utilizou-se o analisador de textura TA-XT2 (Stable Micro Systems) e o espectrômetro de ressonância magnética nuclear Maran Ultra Benchtop de 20 MHz para as análises de consistência e de conteúdo de gordura sólida, respectivamente. Foi aplicado um modelo de regressão múltipla do tipo quadrático. Os resultados para a consistência demonstraram que ocorreu o efeito eutético entre as estearinas obtidas no fracionamento da gordura de frango e a gordura de toucinho. Por outro lado, nas misturas entre gordura de frango e gordura de toucinho ocorreu a formação de compostos. Os resultados para o conteúdo de gordura sólida demonstraram que ocorreram os efeitos eutético e de formação de compostos entre as misturas. Nas misturas binárias de gordura abdominal de frango com gordura de toucinho foram determinadas as propriedades de tensão, firmeza e energia de penetração às temperaturas de 10, 15 e 20ºC. Foram verificadas as interações entre estas gorduras. O aumento da temperatura de análise causou diminuição dos valores de firmeza e de energia necessária para a penetração, em função da redução do conteúdo de gordura sólida e alterações na rede cristalina. Por aplicação de um modelo de regressão múltipla do tipo quadrático, verificou-se que, nas misturas entre gordura de frango e gordura de toucinho, ocorreu o efeito sinérgico da formação de compostos. Análises da distribuição estereoespecífica dos ácidos graxos foram realizadas na gordura abdominal de frango e suas frações, e na gordura de toucinho. As amostras foram submetidas à hidrólise com lipase pancreática suína a temperatura de 40°C e posteriormente analisadas quanto à composição em ácidos graxos na posição sn-2 por cromatografia gasosa. A partir dos resultados obtidos foram calculados os grupos de triacilgliceróis nas amostras naturais e em suas frações, utilizando a teoria 1,3-random 2-random. Os resultados demonstraram que houve preferência do ácido oléico pela posição sn-2 para a gordura de frango e suas oleínas. Para a gordura de toucinho, o ácido palmítico mostrou alta preferência pela posição sn-2. Para as estearinas da gordura de frango, também houve preferência do ácido palmítico pela posição central do glicerol. / Abdominal chicken fat from the local commerce was melted, filtered, dry fractionated, and blended with bacon fat. Fractionation process was made at 17,5ºC and 20C. Physical and chemical properties such as melting point, consistency, solid fat content, fatty acid composition, iodine and saponification values of the products from the abdominal chicken fat fractionation were determined. Results showed that chicken fat has 67.2% of unsaturated fatty acids. Chicken fat at 10ºC was plastic and spreadable. A linear relationship between consistency and solid fat content was obtained. High oleins yield (>84%) suggest that these fractions can be used as frying oils. Stearins can be applied as components in the fat manufacturing, in pastry, in puff-pastry margarines and dehidrated soup cubes. Binary mixtures between stearins and bacon fat, and chicken fat with bacon fat were made. The samples were analyzed for the fatty acid composition, consistency at the temperatures of 10 to 25C, and solid fat content at 10 to 35ºC. The texture analyzer TA-XT2 (Stable Micro Systems) and the magnetic nuclear resonance espectrometer Maran Ultra Benchtop with 20 MHz were utilized, respectively. A mathematical model of multiple regression of the quadratic type was applied. The consistency results showed that the eutectic effect was observed between the binary mixtures of stearins and bacon fat. On the other hand, mixtures between abdominal chicken fat and bacon fat showed compound formation. The solid fat content results showed that the eutectic effect and compound formation were observed. The properties of stress, firmness, and penetration energy of binary mixtures of abdominal chicken fat and bacon fat, at 10, 15 and 20ºC. The increase of the analysis temperature leads reduction on the values of firmness and penetration energy, as a function of the reduction of solid fat content and the alteration on the crystal network. The results of mixtures between abdominal chicken fat and bacon fat showed a synergic effect of compounds formation. Stereospecific distribution analysis in chicken fat and its fractions, and in bacon fat were realized. The samples were hydrolyzed with swine pancreatic lipase at 40°C and then analyzed for the fatty acid composition by gas chromatography. From the experimental results, the groups of triacylglycerols in the natural samples and its fractions were calculated. The 1,3-random 2-random theory was utilized. The results showed that oleic acid was mainly esterified to the sn-2 position for abdominal chicken fat and oleins whereas palmitic acid was mainly distributed at this same position for bacon fat. In the case of chicken fat stearins the preference by sn-2 position was also to palmitic acid.

A gordura abdominal de frango é um subproduto ou resíduo avícola que apresenta grande potencial de utilização na indústria de alimentos, uma vez que possui rica composição lipídica, elevado teor energético, baixo custo e propriedades físico-químicas desejáveis. Nesta pesquisa, a gordura abdominal de frango, obtida no comércio local, foi submetida à fusão e à filtração. A seguir, sofreu fracionamento a seco e mistura com gordura de toucinho. O processo de fracionamento foi realizado a duas temperaturas: 17,5ºC e 20ºC. As análises realizadas na gordura original e nas frações obtidas (oleína e estearina) foram ponto de fusão, consistência, conteúdo de gordura sólida, composição em ácidos graxos e índices de iodo e de saponificação. De acordo com os resultados observou-se que a gordura de frango apresentou 67,2% de ácidos graxos insaturados. A gordura de frango à temperatura de 10ºC apresentou-se plástica e espalhável. Foi obtida relação linear entre a consistência e o conteúdo de gordura sólida. O alto rendimento das oleínas (>84%) sugere a possibilidade de aplicação destas frações como óleo para frituras. As estearinas podem ser utilizadas como componentes na fabricação de gorduras, para aplicação em pastelaria, margarinas para massa folhada e caldos desidratados. Foram realizadas misturas binárias entre as estearinas e a gordura de toucinho e entre a gordura de frango e a gordura de toucinho. As amostras foram analisadas quanto à composição em ácidos graxos, consistência às temperaturas de 10 a 25ºC e quanto ao conteúdo de gordura sólida às temperaturas de 10 a 35ºC. Utilizou-se o analisador de textura TA-XT2 (Stable Micro Systems) e o espectrômetro de ressonância magnética nuclear Maran Ultra Benchtop de 20 MHz para as análises de consistência e de conteúdo de gordura sólida, respectivamente. Foi aplicado um modelo de regressão múltipla do tipo quadrático. Os resultados para a consistência demonstraram que ocorreu o efeito eutético entre as estearinas obtidas no fracionamento da gordura de frango e a gordura de toucinho. Por outro lado, nas misturas entre gordura de frango e gordura de toucinho ocorreu a formação de compostos. Os resultados para o conteúdo de gordura sólida demonstraram que ocorreram os efeitos eutético e de formação de compostos entre as misturas. Nas misturas binárias de gordura abdominal de frango com gordura de toucinho foram determinadas as propriedades de tensão, firmeza e energia de penetração às temperaturas de 10, 15 e 20ºC. Foram verificadas as interações entre estas gorduras. O aumento da temperatura de análise causou diminuição dos valores de firmeza e de energia necessária para a penetração, em função da redução do conteúdo de gordura sólida e alterações na rede cristalina. Por aplicação de um modelo de regressão múltipla do tipo quadrático, verificou-se que, nas misturas entre gordura de frango e gordura de toucinho, ocorreu o efeito sinérgico da formação de compostos. Análises da distribuição estereoespecífica dos ácidos graxos foram realizadas na gordura abdominal de frango e suas frações, e na gordura de toucinho. As amostras foram submetidas à hidrólise com lipase pancreática suína a temperatura de 40°C e posteriormente analisadas quanto à composição em ácidos graxos na posição sn-2 por cromatografia gasosa. A partir dos resultados obtidos foram calculados os grupos de triacilgliceróis nas amostras naturais e em suas frações, utilizando a teoria 1,3-random 2-random. Os resultados demonstraram que houve preferência do ácido oléico pela posição sn-2 para a gordura de frango e suas oleínas. Para a gordura de toucinho, o ácido palmítico mostrou alta preferência pela posição sn-2. Para as estearinas da gordura de frango, também houve preferência do ácido palmítico pela posição central do glicerol. / Abdominal chicken fat from the local commerce was melted, filtered, dry fractionated, and blended with bacon fat. Fractionation process was made at 17,5ºC and 20C. Physical and chemical properties such as melting point, consistency, solid fat content, fatty acid composition, iodine and saponification values of the products from the abdominal chicken fat fractionation were determined. Results showed that chicken fat has 67.2% of unsaturated fatty acids. Chicken fat at 10ºC was plastic and spreadable. A linear relationship between consistency and solid fat content was obtained. High oleins yield (>84%) suggest that these fractions can be used as frying oils. Stearins can be applied as components in the fat manufacturing, in pastry, in puff-pastry margarines and dehidrated soup cubes. Binary mixtures between stearins and bacon fat, and chicken fat with bacon fat were made. The samples were analyzed for the fatty acid composition, consistency at the temperatures of 10 to 25C, and solid fat content at 10 to 35ºC. The texture analyzer TA-XT2 (Stable Micro Systems) and the magnetic nuclear resonance espectrometer Maran Ultra Benchtop with 20 MHz were utilized, respectively. A mathematical model of multiple regression of the quadratic type was applied. The consistency results showed that the eutectic effect was observed between the binary mixtures of stearins and bacon fat. On the other hand, mixtures between abdominal chicken fat and bacon fat showed compound formation. The solid fat content results showed that the eutectic effect and compound formation were observed. The properties of stress, firmness, and penetration energy of binary mixtures of abdominal chicken fat and bacon fat, at 10, 15 and 20ºC. The increase of the analysis temperature leads reduction on the values of firmness and penetration energy, as a function of the reduction of solid fat content and the alteration on the crystal network. The results of mixtures between abdominal chicken fat and bacon fat showed a synergic effect of compounds formation. Stereospecific distribution analysis in chicken fat and its fractions, and in bacon fat were realized. The samples were hydrolyzed with swine pancreatic lipase at 40°C and then analyzed for the fatty acid composition by gas chromatography. From the experimental results, the groups of triacylglycerols in the natural samples and its fractions were calculated. The 1,3-random 2-random theory was utilized. The results showed that oleic acid was mainly esterified to the sn-2 position for abdominal chicken fat and oleins whereas palmitic acid was mainly distributed at this same position for bacon fat. In the case of chicken fat stearins the preference by sn-2 position was also to palmitic acid.

Este trabalho teve como objetivo sintetizar o palmitato de isopropila, éster emoliente, empregando como biocatalisador lipases microbianas imobilizadas em partículas de poli(estireno-co-divinilbenzeno) (STY-DVB-M) obtidas por meio da técnica de polimerização em suspensão e magnetizadas por co-precipitação de íons de Fe +2 e Fe +3 em meio básico. Inicialmente, a influência da concentração do agente de suspensão e da agitação na distribuição granulométrica do polímero sintetizado foi avaliada por planejamento experimental 2 2, com triplicata no ponto central. As polimerizações que resultaram nas maiores quantidades de partículas com tamanhos apropriados para utilização como suporte para imobilização (entre 80 e 24 mesh), foram obtidas empregando as seguintes condições experimentais: 1% de agente de suspensão (PVA) e 400 rpm de agitação. O suporte obtido foi utilizado para imobilizar a lipase de Candida rugosa (LCR) e lipase de Penicillium camemberti (LG) via adsorção física e os biocatalisadores resultantes aplicados em reações de esterificação do ácido palmítico com isopropanol em meio heptano. Para cada biocatalisador foi adotado um planejamento experimental estrela rotacional 22, com triplicata no ponto central para avaliar a influência da concentração de biocatalisador (% m/v) e da razão molar (ácido:álcool) no rendimento de esterificação. Nas condições otimizadas em 12 h de reação foram obtidos 75,60 e 88,53% de rendimento de esterificação, respectivamente, para a LCR e LG imobilizada em STY-DVB-M. A quantidade de água formada durante o bioprocesso não foi considerada fator relevante para interferir no progresso da síntese. O biocatalisador obtido pela LG imobilizada em STY-DVB-M foi empregado em biorreator de tanque agitado (280 mL), na condição ótima, em um experimento com ampliação de escala, atingindo 85,68% de rendimento em 12 horas de reação. No entanto, foi observado cisalhamento do suporte em função da agitação mecânica, optando-se pela realização do bioprocesso em biorreator de leito fixo (dimensões: 11 mm de diâmetro interno x 16,6 mm de comprimento) com recirculação do meio reacional (1,5 mL.min-1). A operação do sistema nesta configuração foi impossibilitada pela evaporação e/ou percolação do solvente. Assim, foram realizadas reações em reator de leito fixo em meio isento de solvente nas seguintes razões molares: 1:3, 1:4 e 1:6 (ácido:álcool), cujos melhores resultados foram obtidos na razão molar de 1:4, apresentando 56% de rendimento, 215,88 g.L-1 do palmitato de isopropila e produtividade de 26,87 g.L-1.h-1, decorridas 8h de reação com vazão de reciclo de 1,5 mLmin-1. O emprego de peneira molecular no reservatório do substrato proporcionou um acréscimo de aproximadamente 7% na formação do éster. Essa mesma condição experimental (1:4 em meio isento de solvente) foi testada em reator de tanque agitado, atingindo produtividade de 33,40 g.L-1.h-1 em 8h de reação. No entanto, em função da desvantagem do cisalhamento do suporte constatada neste tipo de biorreator, concluiu-se que o biorreator de leito fixo foi a configuração mais adequada, para a condução do bioprocesso estudado, apresentando viabilidade do processo enzimático empregando lipase imobilizada em suporte híbrido magnetizado para a síntese do palmitato de isopropila. / The aim of this study was to synthesize isopropyl palmitate, an emollient ester, using as biocatalyst microbial lipase immobilized on magnetic copolymer. The support was prepared by suspension polymerization technique using styrene and divinylbenzene monomers in the presence of magnetite particles synthesized by co-precipitation of Fe+2 and Fe+3. The influence of the suspending agent concentration and the mechanical agitation on the granulometric distribution of the synthesized polymer was assessed by a 22 factorial design with triplicate at central point. The statistical analysis indicated that the optimal experimental conditions to obtain the largest amount of particles with suitable size (between 80 and 24 mesh) to be used as immobilizing support were attained at 1% suspending agent (PVA) at 400 rpm stirring. The resulting support was used to immobilize Candida rugosa lipase (LCR) and Penicillium camemberti lipase (LG) by physical adsorption and applied in the esterification reaction of palmitic acid with isopropyl alcohol in presence of solvent (heptane). For each biocatalyst a central composite 22 experimental design with triplicate at central point was performed to determine the influence of biocatalyst concentration (% m/v) and molar ratio (acid: alcohol) on the reaction yield. Under the optimal conditions higher performance was achieved by LG immobilized on STY-DVB-M (88.53%) than LCR immobilized on STYDVB-M (75.60%) with shaking at 12 hours reaction. For both reactions the amount of water formed as byproduct was not found to be a relevant factor that interferes in the synthesis progress. The most activity immobilized biocatalyst (LG STY-DVB-M) was used in agitated tank bioreactor (280 mL), under optimized conditions, in an experiment with scale-up, reaching 85.68% yield in 12 hours. However, it has been observed that the support was low mechanical shear and therefore an attempted was made to run the reaction in a packed bed bioreactor (dimensions: 11 mm internal diameter x 16,6 mm length) with recirculation of the reaction medium (1,5 mL.min-1). The system could not be operated under this configuration because of solvent evaporation and/or percolation. Thereby, the reactions were carried out in packed bed reactor using solvent-free medium under the following molar ratios: 1:3, 1:4 and 1:6 (acid: alcohol). The best performance (56% yield, 215.88 g L-1 of isopropyl palmitate and 26.87 gL-1.h-1 of productivity) was attained running the reactor with substrate at molar ratio of acid to alcohol of 1:4 for 8 hours with recycle rate of 1,5 mL.min-1. The use of a molecular sieve in the substrate reservoir resulted in an increase of approximately 7% of ester formation. By comparison, esterification run under the same experimental condition (1:4 in solvent-free medium) was carried out in a stirred tank reactor and slight higher productivity (33.40 g.L-1.h-1) was achieved. However, due the shear limitation of the support, it was concluded that the most suitable configuration for this bioprocess is the packed bed bioreactor, thereby showing that the enzymatic process is feasible using lipase immobilized on a magnetized hybrid support for isopropyl palmitate synthesis.

Esta tese está dividida em duas partes. Na Parte I, blendas de polietileno maleado (M-PE) e butirato acetato de celulose (CAB) (5-50% em massa) e compósitos de polietileno (PE) ou M-PE e 20% em massa de celulose, acetato de celulose (CA), propionato acetato de celulose (CAP) ou CAB foram preparados em um misturador. As estruturas e propriedades das misturas foram estudadas através de ensaios mecânicos, calorimetria exploratória diferencial, microscopia eletrônica de varredura, extração com solvente seletivo seguida de espectroscopia FTIR e difração de raios-X (XRD). As blendas M-PE/CAB e os compósitos PE/polissacarídeo e M-PE/polissacarídeo não apresentaram mudanças significativas nos valores da temperatura de fusão (Tm) quando comparados aos valores de Tm do PE e do M-PE. Dados de XRD mostraram que a adição das cargas não causou mudança na estrutura cristalina do PE ou M-PE, mas aumentou a região amorfa dos materiais, indicado que a miscibilidade ocorre na parte amorfa do PE. Compósitos preparados com M-PE apresentaram tensão no escoamento e elongação superiores do que os preparados com PE, evidenciando o efeito compatibilizante do anidrido maléico. Na parte II, o efeito de dois bons solventes, acetona e acetato de etila, nas características e propriedades superficiais dos filmes finos (50nm&#60;espessura<200nm) e ultrafinos (espessura<6nm) de CA, CAP ou CAB preparados por revestimento rotacional ou adsorção, respectivamente, foram caracterizados por elipsometria, microscopia de força atômica (AFM) e medidas de ângulo de contato. Os resultados foram discutidos baseados na taxa de evaporação do solvente e na energia de interação substrato-solvente. Os efeitos do recozimento e do tipo de éster de celulose na espessura, morfologia e molhabilidade da superfície foram investigados. Após o recozimento, os filmes ultrafinos de ésteres de celulose tornam-se hidrofóbicos, indicando uma reorientação molecular na interface sólido-ar. Os filmes ultrafinos preparados a partir de soluções de acetona são estáveis, enquanto que os preparados a partir de soluções de acetato de etila apresentaram dewetting. A estabilidade dos filmes foi monitorada por AFM e explicada pelos valores da constante de Hamaker, determinados pela primeira vez para estes materiais. A imobilização de lipase sobre os filmes ultrafinos estáveis de CA, CAP e CAB com e sem recozimento foi quantificada para avaliar a possibilidade de aplicação destes filmes como substratos para biomoléculas. A adsorção de lipase sobre os filmes de CA e CAP com recozimento foi mais pronunciada do que nos mesmos filmes sem recozimento. A atividade enzimática da lipase foi avaliada com medidas espectrofotométricas do produto formado a partir da hidrólise do para-nitrofenol dodecanoato. A lipase imobilizada sobre os filmes mais hidrofóbicos apresentou uma atividade maior do que a lipase livre e manteve a atividade alta após três usos. As amostras foram estocadas por até 30 dias. A lipase imobilizada sobre os filmes mais hidrofóbicos manteve 70% da sua atividade, e a lipase imobilizada sobre os filmes mais hidrofílicos manteve apenas 30% da atividade. Estes resultados indicaram que preservação da estrutura conformacional da enzima foi favorecida pela hidrofobicidade do substrato polimérico e interações entre os resíduos polares da lipase e as partes de glucopiranosil dos ésteres de celulose. / This thesis is divided into two parts. In the first part, blends of maleated polyethylene (M-PE) and cellulose acetate butyrate (CAB) (5-50wt%) and composites of polyethylene (PE) or M-PE and 20wt% of cellulose, cellulose acetate (CA) or cellulose acetate propionate (CAP) were prepared in an laboratory mixer. The mixtures structures and properties have been studied by means of tensile testing, differential scanning calorimetry, scanning electron microscopy, X-ray diffraction (XRD) and extraction with a selective solvent followed by Raman spectroscopy. No significant change on the melting temperature (Tm) values obtained for M-PE/CAB blends or PE/polysaccharides or M-PE/polysaccharides composites could be observed, when compared with the Tm values obtained for PE and M-PE. X-ray diffraction showed that the addition of the polysaccharides had no influence on the lattice constants of PE or M-PE, but it increased the PE amorphous region, indicating that the miscibility happens on the amorphous region of the PE. Composites prepared with M-PE presented yield stress and elongation values higher than those prepared with PE, showing the compatibilizer effect of maleic anhydride. In the second part, the effect of two good solvents, acetone and ethyl acetate, on the characteristics and surface properties of thin (30nm&#60;thickness<200nm) and ultrathin (thickness<6nm) cellulose ester films obtained by spin coating or adsorption, respectively, has been investigated by means of ellipsometry, atomic force microscopy (AFM) and contact angle measurements. The results were discussed in the light of solvent evaporation rate and interaction energy between substrate and solvent. The effects of annealing and type of cellulose ester on film thickness, film morphology and surface wettability were also studied. Upon annealing, ultrathin films of cellulose ester became hydrophobic, evidencing molecular re-orientation at the solid-air interface. Ultrathin films prepared from acetone solutions are stable, but the ones prepared from ethyl acetate solutions presented dewetting. Film stability was followed by AFM and explained with basis on the Hamaker constant values, calculated for the first time for CA, CAP and CAB. The adsorption of lipase onto stable ultrathin films of cellulose esters, with and without annealing, was quantified in order to evaluate the possibility of applying such films as support for biomolecules. Lipase adsorption onto annealed CA and CAP films was more pronounced than that onto CA and CAP untreated films. Enzymatic activity was evaluated by the spectrophotometric measurement of the product formed from the hydrolysis of para-nitrophenyl dodecanoate. Lipase immobilized onto more hydrophobic films presented higher activity than free lipase and could be reused three times retaining activity at a high level. The effect of storing time on the activity of immobilized lipase was studied. Lipase immobilized onto more hydrophobic films retained 70% of activity after one month, reaching the same level of activity of free lipase, and lipase immobilized onto more hydrophilic films retained just 30% of activity after 30 days. These results indicated that enzyme preservation was favored by polymeric substrate hydrophobicity and by the interactions between the polar residues of lipase and the glucopyranosyl moieties of cellulose ester.

O objetivo desta dissertaÃÃo foi sintetizar derivados de vitamina A por rota enzimÃtica, como alternativa à rota quÃmica, que à caracteristicamente mais agressiva ao meio ambiente. A sÃntese do palmitato de retinila resultaria em produto com melhor aceitaÃÃo de mercado, jà que à mais estÃvel do que o Ãster que foi utilizado como substrato, acetato de retinila. Jà a sÃntese de adipato de retinila, tinha como principal finalidade, disponibilizar um novo derivado de vitamina A. Para ambos, visava-se a aplicaÃÃo nas indÃstrias farmacÃutica, cosmÃtica e alimentÃcia. Nesse contexto, utilizou-se lipase de Candida antarctica tipo B imobilizada (Novozyme 435 com 571,48 UI/g  55,47) e os substratos acetato de retinila, Ãcidos palmÃtico e adÃpico. AlÃm destes, peneira molecular (PM) 3&#506; tambÃm foi adicionada, jà que as reaÃÃes propostas liberam Ãgua para o meio reacional, desfavoredendo a sÃntese do Ãster desejado. Dois planejamentos foram realizados para se avaliar a sÃntese de palmitato de retinila, ambos em volume reacional total de 2 mL. No primeiro, trÃs variÃveis foram analisadas: proporÃÃo entre os substratos, solvente e temperatura. A quantidade de acetato de retinila foi mantida em 0,1 mmol e a do Ãcido palmÃtico variando entre 0,1 e 0,5 mmol. Levando em consideraÃÃo o coeficiente de partiÃÃo do Ãcido utilizado, foram testados tolueno e hexano. As temperaturas variaram entre 25 e 40ÂC, de acordo com o planejamento fatorial 23 blocado com ponto central. No segundo, estudou-se a influÃncia da quantidade de lipase (25, 50 e 75 mg) e PM (20, 50, 80 mg) em tolueno e hexano, conforme planejamento fatorial 32. Ensaios em maior escala foram realizados nÃo apenas para o palmitato, o qual foi submetido a teste de estabilidade tÃrmica, mas tambÃm para o adipato, que por nÃo ser comercializado precisou ser separado da reaÃÃo e identificado por ressonÃncia magnÃtica nuclear. Com uma anÃlise estatÃstica dos resultados, pÃde-se observar que os parÃmetros que tiveram efeito significativo no primeiro planejamento, foram a temperatura e a interaÃÃo desta com a razÃo molar entre os substratos. No segundo, tanto a enzima como a relaÃÃo quadrÃtica da PM foram significantes no rendimento de sÃntese com tolueno, e apenas a enzima, quando utilizado o hexano. A separaÃÃo do palmitato de retinila foi realizada em coluna de sÃlica C18, tendo sido avaliada em calorimetria exploratÃria diferencial (do inglÃs, differencial screening calorimetry - DSC) e observado eventos tÃrmicos por volta de 6,54ÂC. Quanto ao adipato de retinila, nenhum procedimento de separaÃÃo foi eficaz para a separaÃÃo da mistura formada entre o mesmo e o adipato de diretinila. / The main objective of this work was to synthesize vitamin A derivatives through an enzymatic route, as an alternative to chemistry route, more aggressive to the environment. The conversion of retinyl acetate into retinyl palmitate would result in a product with better market acceptance, since it is more stable than the ester used as substrate. Retinyl adipate synthesis, on the other hand, was studied in order to prepare a new vitamin A derivative. Both Vitamin A derivatives synthesized in this work were aiming the industrial production of cosmetics and foods. In this context, immobilized Candida antarctica type B lipase (Novozyme 435 with 571,48 UI/g  55,47) was used to catalyze the conversion of the substrates retinyl acetate, palmitic and adipic acids. In addition to these, molecular sieves was also added since the proposed reactions release water to the reaction media, which is not favorable to the desired ester synthesis. The retinyl palmitate synthesis was investigated by two factorial experimental design, using a total reactional volume of 2 mL. In the first, three variables were analyzed: rate between substrates, type of solvent and temperature. Retinyl acetate was kept in 0,1 mmol and palmitic acid varied between 0,1 and 0,5 mmol. Considering the acid partition coefficient, toluene and hexane were tested as solvents. The temperatures varied between 25 and 40ÂC, following a 23 factorial experimental design blocked with central points. In the second design, the influence of lipase (25, 50 e 75 mg) and molecular sieves (20, 50, 80 mg) amounts were studied using toluene or hexane as solvent, in accordance with a 32 factorial design. Experiments in a larger scale were performed not only to the produce retinyl palmitate, which was submitted to termic stability tests, but also to retinyl adipate, which is not commercially available and thereof it was recovered from the reactional media and identified by nuclear magnetic resonance. The statistical analysis of the results allowed the observation of significant effects. In the first planning, temperature and their interaction with the molar rate between the substrates were the significant variables. In the second, enzyme and the molecular sieves quadratic relation were significant in the yield of synthesis with toluene, but only the enzyme was significant when hexane was utilized. The retinyl palmitate separation was performed in silica C18 column and the purified sample was analyzed by differential scanning calorimetric â DS with a thermal event around 6.54ÂC. In the case of retinyl adipate, no separation procedure was effective since there is a mixture formed between retinyl and diretinyl adipates.

Este trabalho teve como objetivo sintetizar o palmitato de isopropila, éster emoliente, empregando como biocatalisador lipases microbianas imobilizadas em partículas de poli(estireno-co-divinilbenzeno) (STY-DVB-M) obtidas por meio da técnica de polimerização em suspensão e magnetizadas por co-precipitação de íons de Fe +2 e Fe +3 em meio básico. Inicialmente, a influência da concentração do agente de suspensão e da agitação na distribuição granulométrica do polímero sintetizado foi avaliada por planejamento experimental 2 2, com triplicata no ponto central. As polimerizações que resultaram nas maiores quantidades de partículas com tamanhos apropriados para utilização como suporte para imobilização (entre 80 e 24 mesh), foram obtidas empregando as seguintes condições experimentais: 1% de agente de suspensão (PVA) e 400 rpm de agitação. O suporte obtido foi utilizado para imobilizar a lipase de Candida rugosa (LCR) e lipase de Penicillium camemberti (LG) via adsorção física e os biocatalisadores resultantes aplicados em reações de esterificação do ácido palmítico com isopropanol em meio heptano. Para cada biocatalisador foi adotado um planejamento experimental estrela rotacional 22, com triplicata no ponto central para avaliar a influência da concentração de biocatalisador (% m/v) e da razão molar (ácido:álcool) no rendimento de esterificação. Nas condições otimizadas em 12 h de reação foram obtidos 75,60 e 88,53% de rendimento de esterificação, respectivamente, para a LCR e LG imobilizada em STY-DVB-M. A quantidade de água formada durante o bioprocesso não foi considerada fator relevante para interferir no progresso da síntese. O biocatalisador obtido pela LG imobilizada em STY-DVB-M foi empregado em biorreator de tanque agitado (280 mL), na condição ótima, em um experimento com ampliação de escala, atingindo 85,68% de rendimento em 12 horas de reação. No entanto, foi observado cisalhamento do suporte em função da agitação mecânica, optando-se pela realização do bioprocesso em biorreator de leito fixo (dimensões: 11 mm de diâmetro interno x 16,6 mm de comprimento) com recirculação do meio reacional (1,5 mL.min-1). A operação do sistema nesta configuração foi impossibilitada pela evaporação e/ou percolação do solvente. Assim, foram realizadas reações em reator de leito fixo em meio isento de solvente nas seguintes razões molares: 1:3, 1:4 e 1:6 (ácido:álcool), cujos melhores resultados foram obtidos na razão molar de 1:4, apresentando 56% de rendimento, 215,88 g.L-1 do palmitato de isopropila e produtividade de 26,87 g.L-1.h-1, decorridas 8h de reação com vazão de reciclo de 1,5 mLmin-1. O emprego de peneira molecular no reservatório do substrato proporcionou um acréscimo de aproximadamente 7% na formação do éster. Essa mesma condição experimental (1:4 em meio isento de solvente) foi testada em reator de tanque agitado, atingindo produtividade de 33,40 g.L-1.h-1 em 8h de reação. No entanto, em função da desvantagem do cisalhamento do suporte constatada neste tipo de biorreator, concluiu-se que o biorreator de leito fixo foi a configuração mais adequada, para a condução do bioprocesso estudado, apresentando viabilidade do processo enzimático empregando lipase imobilizada em suporte híbrido magnetizado para a síntese do palmitato de isopropila. / The aim of this study was to synthesize isopropyl palmitate, an emollient ester, using as biocatalyst microbial lipase immobilized on magnetic copolymer. The support was prepared by suspension polymerization technique using styrene and divinylbenzene monomers in the presence of magnetite particles synthesized by co-precipitation of Fe+2 and Fe+3. The influence of the suspending agent concentration and the mechanical agitation on the granulometric distribution of the synthesized polymer was assessed by a 22 factorial design with triplicate at central point. The statistical analysis indicated that the optimal experimental conditions to obtain the largest amount of particles with suitable size (between 80 and 24 mesh) to be used as immobilizing support were attained at 1% suspending agent (PVA) at 400 rpm stirring. The resulting support was used to immobilize Candida rugosa lipase (LCR) and Penicillium camemberti lipase (LG) by physical adsorption and applied in the esterification reaction of palmitic acid with isopropyl alcohol in presence of solvent (heptane). For each biocatalyst a central composite 22 experimental design with triplicate at central point was performed to determine the influence of biocatalyst concentration (% m/v) and molar ratio (acid: alcohol) on the reaction yield. Under the optimal conditions higher performance was achieved by LG immobilized on STY-DVB-M (88.53%) than LCR immobilized on STYDVB-M (75.60%) with shaking at 12 hours reaction. For both reactions the amount of water formed as byproduct was not found to be a relevant factor that interferes in the synthesis progress. The most activity immobilized biocatalyst (LG STY-DVB-M) was used in agitated tank bioreactor (280 mL), under optimized conditions, in an experiment with scale-up, reaching 85.68% yield in 12 hours. However, it has been observed that the support was low mechanical shear and therefore an attempted was made to run the reaction in a packed bed bioreactor (dimensions: 11 mm internal diameter x 16,6 mm length) with recirculation of the reaction medium (1,5 mL.min-1). The system could not be operated under this configuration because of solvent evaporation and/or percolation. Thereby, the reactions were carried out in packed bed reactor using solvent-free medium under the following molar ratios: 1:3, 1:4 and 1:6 (acid: alcohol). The best performance (56% yield, 215.88 g L-1 of isopropyl palmitate and 26.87 gL-1.h-1 of productivity) was attained running the reactor with substrate at molar ratio of acid to alcohol of 1:4 for 8 hours with recycle rate of 1,5 mL.min-1. The use of a molecular sieve in the substrate reservoir resulted in an increase of approximately 7% of ester formation. By comparison, esterification run under the same experimental condition (1:4 in solvent-free medium) was carried out in a stirred tank reactor and slight higher productivity (33.40 g.L-1.h-1) was achieved. However, due the shear limitation of the support, it was concluded that the most suitable configuration for this bioprocess is the packed bed bioreactor, thereby showing that the enzymatic process is feasible using lipase immobilized on a magnetized hybrid support for isopropyl palmitate synthesis.