Sabe-se que as águas residuárias, contendo elevadas concentrações de lipídios, causam problemas às unidades convencionais de tratamento podendo gerar lodo altamente biodegradável e sistemas com baixos rendimentos na remoção da matéria orgânica. Com o intuito de estudar a possibilidade de se obter eficiências maiores de remoção de matéria orgânica no tratamento de águas residuárias com elevados teores de lipídios, empregou-se na presente pesquisa processo alternativo de tratamento denominado de sistema combinado, composto de um reator enzimático (R1) e de um reator de lodos ativados (R2). Visando realizar a pré-hidrólise dos lipídios afluentes, o reator enzimático, contendo a enzima lipase LIPOLASE 100T, imobilizada em suporte de polietileno, foi instalado antecedendo o reator de lodos ativados. Paralelamente, foi construída outra unidade de lodos ativados (Rc) similar a primeira, porém sem o reator enzimático acoplado, denominada sistema de controle, visando possibilitar a comparação dos resultados obtidos. A unidade experimental foi operada durante 94 dias, em regime contínuo com a temperatura em torno de 30ºC. Os reatores de lodos ativados, R2 e Rc, foram operados, cada, com TDH de 8 horas e vazão de 3,4 L/dia. As eficiências médias de remoção de DQO bruta obtidas foram respectivamente de 85% e 79% para os sistemas combinado e de controle. A eficiência média de remoção de óleos e graxas do sistema combinado foi de 91%, enquanto que para o sistema de controle a eficiência média foi de 84%. Assim, os resultados obtidos no presente trabalho, demonstraram que as vantagens obtidas com o emprego do sistema combinado proposto, sob as condições específicas da presente pesquisa, foram significativas. / The wastewaters containing high concentrations of lipids, cause problems to the conventional units of treatment being able to produce highly biodegradable sludge and systems with low organic matter removal. In order to study the possibility of obtaining high efficiencies of organic matter removal in the treatment of wastewater with high contents of lipids, it was used in the present research an alternative procedure of treatment named combined system, composed of an enzymatic reactor (R1) and an activated sludge reactor (R2). In order to achieve the pre-hydrolysis of the affluent lipids, the enzymatic reactor, containing the lipase enzyme LIPOLASE 100T immobilized in polyethylene support, was installed preceding the activated sludge. Parallely, it was built another unit of activated sludge (Rc) similar to the first, but without the enzymatic reactor coupled, named control system, in order to enable the comparisons of the results obtained. The experimental unit was operated during 94 d, in continuous operation, with the temperature around 30°C. The activated sludge reactors, R2 and Rc, were operated, respectively, with hydraulic time residence of 8 h and flow rate of 3,4 L/d. The average efficiencies of removal raw COD obtained were respectively, of 85% and 79% for the combined and control systems. The average efficiency of removal of oil and greases of the combined system was of 91%, while for the control system the average efficiency was of 84%. So, the results obtained in this present work, showed that the advantages obtained with the use of the proposed system, under the specific conditions of the present research, were significant.

O biodiesel, que possui grande potencial para substituição do diesel tradicional na matriz energética, é amplamente estudado pela rota enzimática, cujo biocatalisador pode ser usado de duas formas principais: extra e intracelular. A forma intracelular é considerada mais vantajosa por evitar processos complexos de isolamento, purificação e imobilização, diminuindo o custo efetivo das enzimas. O custo enzimático também pode ser reduzido pela imobilização em suporte adequado. Com base neste contexto, este trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar espumas de poliuretano utilizando diferentes formulações e verificar a influência das variáveis temperatura, pH, tempo de cultivo e quantidade mássica de suporte no crescimento de biomassa microbiana in situ de Mucor circinelloides URM 4182 nas espumas de poliuretano sintetizadas, visando a aplicação em processo não contínuo e contínuo de produção de biodiesel etílico a partir do óleo de babaçu. Definidas as melhores condições de cultivo, o trabalho teve como foco a otimização dos parâmetros de produção em sistema contínuo e reator de leito fixo: tempo espacial e razão molar óleo:álcool. Na primeira etapa de trabalho, a biomassa imobilizada em pH 5,5 a 35 ºC em 96 h e com 100 cubos de suporte EPU3 foi a que apresentou resultados de conversão mais elevados no sistema não contínuo (98%). Esta condição foi utilizada para definir os parâmetros da produção de biodiesel em reator de leito fixo e regime de fluxo contínuo. Inicialmente utilizou-se um reator com 44 mm de diâmetro e 56 mm de altura. Com este reator o melhor resultado em termos de rendimento foi da ordem de 64 ± 1,66 % obtido com um tempo espacial de 86 h e razão molar óleo:álcool de 1:6 com 120 cubos de biomassa imobilizada. Outras geometrias de suporte foram analisadas, mas o formato cúbico foi o mais estável, mantendo o rendimento durante o período analisado, apresentando uma perda de biomassa de 2% e produtividade de 5,68 ± 0,15 mg éster g-1 meio h-1. Visando aumentar o rendimento e a produtividade do sistema contínuo, utilizou-se uma segunda configuração de reator com 30 mm de diâmetro e 420 mm de altura. Utilizando os parâmetros já definidos e a nova configuração de reator, obteve-se um rendimento médio de 86 ± 3,53 % a partir do primeiro tempo espacial. A reação foi conduzida por um período máximo de 30 dias. O resultado apresentado em termos de produtividade foi de 7,57 ± 0,31 mg éster g-1 meio h-1 e a perda da biomassa de 44,55 ± 2,40 %. Os resultados de rendimento e produtividade apresentados pelo reator de razão diâmetro:altura de 1:14 foram superiores aos do primeiro reator utilizado que possuía essa razão de 1:1,3. Todavia, grande perda de biomassa foi observada. De forma geral, os resultados encontrados foram promissores para a utilização das células íntegras de Mucor circinelloides imobilizadas em espuma de poliuretano EPU3 para produção de biodiesel em reator de leito fixo operando em fluxo contínuo. Alguns ajustes ainda são necessários, como reduzir a vazão de alimentação inicial para estabilização do leito, visando uma menor perda de biomassa para obtenção de resultados ainda mais relevantes. / Biodiesel has a great potential to replace traditional diesel in the energy matrix and has been widely studied by enzymatic route, whose biocatalyst can be used in two main forms: extra and intracellular. The intracellular is considered more advantageous to avoid complex processes of isolation, purification and immobilization, reducing the effective cost of the enzymes which can also be reduced by immobilization of such biocatalysts on suitable matrix. This study aimed the synthesis and characterization of polyurethanes foams with different recipes and to verify the influence of the variables temperature, pH, cultivation time and mass amount of support in the growth in situ of Mucor circinelloides URM 4182 microbial biomass in the synthetized polyurethane foams, for application in noncontinuous and continuous production process of ethyl biodiesel from babassu oil. After the best growing conditions were defined, the focuses of this work changed to the optimization of the parameters of continuous production system in a fixed bed reactor: space time and molar ratio oil: alcohol. In the first stage of the work, the biomass immobilization in 100 cubes of support EPU3 at pH 5.5 and 35 °C in a period of 96h showed the highest conversion results in non-continuous system (98%). This condition was used to define the parameters of biodiesel production in a continuous flow fixed bed reactor. Initially, a 45 mm diameter and 55 mm height reactor was used. The best yield result with this reactor was approximately 64 ± 1.66% with a space-time of 86 h and the molar ratio oil: alcohol of 1:6 with 120 cubes of immobilized biomass. Different geometries of support were also analyzed, but the cuboid was the most stable, maintaining stable during the period analyzed, with a loss of 2% of biomass and productivity of 5.68 ± 0.15 mg ester. g-1 medium. h-1. In order to increase the yield and productivity in the continuous system, we used a second configuration of reactor: 30 mm in diameter and 420 mm height. It was obtained an average yield of 86 ± 3.53% from the first residence time using the parameters defined and the new configuration of the reactor. The reaction was carried for a period of 30 days. The productivity of was 7.57 ± 0.31 mg ester g-1 medium. h-1 and the biomass loss 44.55 ± 2.40%. The yield and productivity results presented with the second reactor, which diameter:height ratio was 1:14 was higher than that used in the first reactor which the diameter:height ratio was 1:1.3. However, great loss of biomass was observed. Overall, the results were promising for the use of whole cells of Mucor circinelloides immobilized in polyurethane foam EPU3 for biodiesel production in fixed bed reactor operating in continuous flow. Some adjustments are still needed, as the reduction the initial flow feed to stabilize the bed, in order to decrease biomass loss.

Lipases ativas em temperaturas frias estão amplamente distribuídas em micro-organismos que sobrevivem em temperaturas baixas, neste contexto, o isolamento de fungos de ambiente antártico pode ser considerado estratégico para obtenção de lipases a baixas temperaturas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de lipases e a diversidade de fungos filamentosos isolados de amostras do ambiente Antártico. Um total de 253 isolados foi recuperado a partir de 10 amostras marinhas e quatro terrestres, dos quais 68 apresentaram resultados positivo e foram submetidos aos experimentos de avaliação da produção de lipase e caracterização da biodiversidade. Os fungos lipolíticos foram identificados como pertencentes aos gêneros: Geomyces, Penicillium, Cosmospora, Thelebolus, Chaetomium, Hypocrea, Antarctomyces, Mortierella e Cadophora. Em adição, alguns isolados de um mesmo ribotipo foram afiliados à ordem Mucorales e, outro, revelou ser uma potencial nova espécie pertencente ao filo Basidiomycota. O fungo Geomyces pannorum. AL1-1B foi selecionado como o melhor produtor de lipase e apresentou atividade de 761,68 U/L no 5° dia de cultivo em pH 8,0 a 15 °C, evidenciando o potencial biotecnológico na produção de lipase a baixas temperaturas. / Cold-active lipases are widely distributed in micro-organisms which survive in low temperatures, in this context; fungal isolation from Antarctic environment can be considered strategic for obtaining lipases at low temperatures. The present work aimed to assess the production of lipases and diversity of filamentous fungi isolated from samples of the Antarctic environment. A total of 253 isolates were retrieved from 10 marine and four terrestrial samples collected on the Antarctic continent, amongst then 68 presented positive results and were subjected to the experiments of lipase production evaluation and biodiversity characterization. Lipolytic fungi were identified as representatives of the genera: Geomyces, Penicillium, Cosmospora, Thelebolus, Chaetomium, Hypocrea, Antarctomyces, Mortierella and Cadophora. In addition, some isolates of the same ribotype were affiliated to the order Mucorales, and another one, showed to be a putative new species from phylum Basidiomycota. The fungus Geomyces pannorum AL1-1B was selected as the lipase best producer and showed activity of 761.68 U/L in the 5th day of cultivation at pH 8.0 at 15 °C, highlighting the biotechnological potential for lipase production at low temperatures.

O presente trabalho teve como objetivo aprimorar a síntese de biodiesel por via enzimática empregando óleo de babaçu pela rota etílica. A motivação do uso do óleo de babaçu é referente ao seu forte potencial para a produção de combustível, tendo em vista que é de baixo custo e abundante em localidades carentes de fontes de energia, o que estimula a realização de pesquisas nesta área, procurando benefícios ambientais, energéticos e econômicos. Para atingir o objetivo proposto, teve-se como proposta a transesterificação do óleo de babaçu com etanol mediada pela enzima lipase em fluxo contínuo empregando reator de leito fixo. A enzima selecionada para condução dos experimentos foi a lipase microbiana de Burkholderia cepacia (lipase PS) imobilizada covalentemente em matriz híbrida sílica-PVA com comprovada eficiência na síntese de biodiesel a partir de diferentes matérias-primas lipídicas. Todos os experimentos foram efetuados na ausência de solventes a 50?C. A parte experimental foi iniciada pelos testes comparativos de desempenho da montagem experimental proposta utilizando a preparação de lipase previamente selecionada e a lipase Novozym® 435 disponível comercialmente na forma imobilizada, de comprovada eficiência para utilização em reatores de leito fixo. Os resultados indicaram que ambas as preparações de lipase são adequadas para catalisar a síntese de biodiesel em regime contínuo, entretanto a grande limitação de operação do reator está relacionada com a elevada composição em ácidos graxos saturados (? 83%) na matéria-prima lipídica, que acarreta entupimentos nas conexões e obstrução do leito. Para contornar as limitações identificadas foi proposto um sistema de aquecimento para manter constante a temperatura na faixa requerida (45-50?C) em todo o aparato experimental. O desempenho do reator (diâmetro interno X altura: 15 mm X 210 mm) foi avaliado para substratos constituídos de óleo de babaçu e etanol em duas razões molares (1:7 e 1:12), definindo os limites de operação em termos de vazão do substrato. Foi quantificado o desempenho do sistema para 4 diferentes vazões volumétricas correspondendo a tempos espaciais entre 7 a 13h e determinadas para cada condição a influência do tempo espacial na concentração de ésteres de etila formados, rendimentos de transesterificação e produtividade. A razão molar entre os materiais de partida interferiu de maneira marcante no alcance de elevadas conversões dos ácidos graxos presentes no óleo de babaçu em seus ésteres de etila correspondentes, sendo o sistema maximizado para substratos contendo maior excesso de etanol (razão molar óleo: etanol de 1:12). Nessas condições, o funcionamento do sistema foi comprovado quantitativamente para tempos espaciais no reator iguais ou superiores a 11h, fornecendo rendimentos de transesterificação médios de 95,00 ? 4,68 % e produtividade de 54,80 ? 2,70 mgéster.gmeio-1.h-1. A lipase PS imobilizada em SiO2-PVA foi estável quanto a suas características morfológicas e catalíticas revelando tempo médio de meia-vida (t1/2) de 40 dias, sendo ainda possível sua reutilização em um novo ensaio. As características globais do desempenho do sistema contínuo proposto tornam atrativo a continuidade dos estudos em escala ampliada de processo, entretanto recomenda-se a utilização de óleos vegetais com menor teor de ácidos graxos saturados. / The purpose of this work was to enhance the enzymatic synthesis of biodiesel from babassu oil by ethanolic route. Babassu oil was chosen as a feedstock due to its potential for fuel production, including low cost and availability in regions where energy sources are needed; stimulating the developing of research projects looking for environmental, energetic and economical benefits. To attain this purpose, the transesterification reaction of babassu oil with ethanol was mediated by the enzyme lipase on packed bed reactor running on continuous mode. The selected enzyme was the microbial lipase from Burkholderia cepacia (lipase PS) covalent immobilized on hybrid matrix silica-PVA (SiO2-PVA) which showed already satisfactory performance in the biodiesel synthesis from different lipidic feedstocks. The experiments were carried out in solvent free system at 50°C. The experimental work was started by performing comparative tests of the proposed experimental assembly, using the previously selected lipase preparation and a commercial available immobilized lipase Novozym® 435, which has consistent high performance to be used on fixed packed reactors. The results indicated that both lipase preparations are able to catalyze the biodiesel synthesis under continuous operation; however limitations were found to maintain stable operation. This was related to the high concentration of saturated fatty acids (83%) present in the feedstock, which blocked the tube connections and led to bed obstruction. To overcome these limitations, a warming system was proposed to ensure constant the temperature at the required range (45-50°C) in the entirely experimental apparatus. The performance of the reactor (inner diameter X height: 15 mm X 210 mm) was evaluated for substrates composed by babassu oil and ethanol in two molar ratios (1:7 e 1:12), determining its operation limits in terms of substrate flow rate. The system performance was quantified for four different flow rates corresponded to spatial times between 7 and 13 h. For each condition, the influence of spatial times in the ethyl esters formation, transesterification yields and productivities were determined. The raw materials molar ratio interfered, in a remarkable way, the conversion of babassu oil into the correspondent ethyl esters and the system was optimized for the substrates containing high excess of ethanol (oil-to-ethanol molar ratio of 1:12). In these conditions, the reactor operation was demonstrated for spatial times higher than 11h, attaining transesterification yields of 95,00 ? 4,60% and productivities of 54,80 ? 2,70 mgesters.gmedium-1.h-1The lipase PS immobilized on SiO2-PVA was found to be stable regarding its morphological and catalytic characteristics, showing half-life time (t1/2) of 40 days. The immobilized enzyme can be also reused in a new run and the presence of substrate containing high ethanol levels did not affected the lipase stability. The performance characteristics of the proposed continuous system made attractive to develop further studies aiming at scaling up the process, however it is recommended to use vegetable oils having lower saturated fatty acids levels.

A proposta desse trabalho foi avaliar meios de cultivo para produção de lipase por Penicillium roqueforti e utilizá-la na forma bruta em um processo industrial em escala de bancada de síntese de aroma de queijo, procurando, desta forma, contribuir na busca por processos biotecnológicos viáveis para síntese de aroma natural desse produto que participa da formulação de muitos produtos alimentício, o aroma de queijo. Para tanto, estudou-se a produção de lipase pelo fungo em fermentação submersa, utilizando dez diferentes meios de cultivo, na presença e na ausência de óleo de oliva. Os extratos obtidos foram avaliados quanto à atividade de lipase, protease e quantificação de biomassa. O meio denominado H+óleo induziu a maior atividade lipolítica em 96 h (7,5 U/mL) e foi, portanto, selecionado para aplicação no processo industrial em escala de bancada. A produção da enzima foi realizada utilizando o fungo Penicillium roqueforti em meio H+óleo, sendo esta denominada extrato enzimático bruto, apresentando atividade lipolítica de 10,97 U/mL e atividade específica de 2184,07 U/mg. A atividade proteolítica desse extrato foi 166,30 U/mL e seu perfil eletroforético apresentou 7 bandas proteicas de massas molares variando entre 122,2 kDa e 11,9 kDa. Após a determinação das atividades enzimáticas, este extrato enzimático bruto foi aplicado no processo na indústria através de um planejamento fatorial completo avaliando a influência da temperatura, tempo de reação e pH sobre a intensificação de sabor e odor de queijo, sendo esta determinada através de análise sensorial utilizando Teste de Comparação Múltipla, definindo como padrão o aroma produzido por este processo nas condições realizadas pela empresa. O mesmo planejamento fatorial foi aplicado para este processo avaliando uma enzima comercial. O extrato enzimático aplicado nas condições de temperatura de 50°C, tempo de reação de 24 h e pH 5,0 levou a síntese de um aroma de queijo mais intenso, sendo este o preferido pelos provadores quando avaliado juntamente com o aroma padrão da empresa e o aroma mais intenso resultante do planejamento utilizando a enzima comercial, em análise sensorial utilizando teste de preferência. Esses resultados evidenciam a potencialidade do uso desse extrato enzimático na obtenção de aroma natural de queijo. / Not avaliable.

As enzimas lipolíticas vêm atraindo atenção no mercado global devido ao enorme potencial biotecnológico, como: na formulação de detergentes; na indústria de couro; produção de cosméticos, fármacos, aromas, biodiesel, etc. O objetivo deste trabalho foi prospectar genes codificadores de enzimas lipolíticas em biblioteca metagenômica de um consórcio microbiano degradador de óleo diesel. A seleção foi feita pela atividade lipolítica através do cultivo dos clones em placa de petri e a avaliação foi pela observação de halo ao redor da colônia, sendo positiva para 30 clones dentre os quais dois se destacaram. Estes dois clones foram selecionados e subclonados. Os DNAs das sub-bibliotecas foram sequenciados, gerando um contig completo para cada clone. Através do ORF Finder foi identificado cinco ORFs de esterase/lipase, dentre as quais uma alcançou 58% de identidade com uma bactéria não cultivável. As árvores filogenéticas indicam que duas ORFs são similares à família IV das enzimas lipolíticas, enquanto que as outras três ORFs à família V. / Lipolytic enzymes have been attracting global market attention because they show enormous biotechnological potential. The present work was done as an attempt to find genes which codify lipolytic enzymes in a metagenomic library composed of diesel oil degradation microbe consortia. Clones were selected according to lipolytic activity and were then evaluated after cultivation in Petri dishes by observation of halo formation around the colonies. 30 clones produced halo formations and were identified as positives, two of which showed prominent results. These two were then selected and sub cloned. DNA from the sub libraries was sequenced, generating a complete contig for each clone. Using the ORF Finder five esterase/lipase ORFs were identified, with one of these attaining 58% of identity to a non cultivatable bacteria species. Assessment of the cladograms showed that two ORFs were similar to lipolytic enzyme family IV, while the other three ORFs were similar to family V.

O efeito de diferentes agentes antioxidantes naturais lipossolúveis (óleo de copaíba, manteiga de tucumã, manteiga de cacau, óleo de buriti e especiarias como orégano, tomilho branco, alecrim, sálvia sclarea, cravo talo e cananga) foi determinado na síntese enzimática de monoglicerídeos (MAG) a partir da glicerólise do óleo de babaçu, tomando como parâmetro de comparação os resultados alcançados na reação isenta de estratégia antioxidante (controle negativo) e sob atmosfera inerte (controle positivo). As reações foram conduzidas em reatores operando em regime descontínuo e contínuo usando a lipase de Burkholderia cepacia imobilizada em SiO2-PVA como catalisador. O melhor desempenho em reatores descontínuos foi obtido usando N2 no meio reacional (60 % MAG) seguido do óleo de buriti (57,6 % MAG) e manteiga de cacau (56,6 % MAG). Entretanto, a incorporação do óleo de buriti no meio reacional alterou o perfil de formação de monoglicerídeos, ocasionando elevada concentração de monoleina. Tomando por base esses resultados, selecionou-se a manteiga de cacau como agente antioxidante para a condução dos testes em fluxo contínuo. Nesse contexto, visando estabelecer maior homogeneidade do meio reacional e alcançar rendimentos elevados de MAGs, foram realizados testes em reator de leito fixo em fluxo contínuo, sob atmosfera inerte, variando-se a proporção entre óleo e glicerol no meio de alimentação. Os resultados obtidos nesta série de experimentos demonstraram forte influencia da razão molar dos materiais de partida na síntese de MAGs e o melhor desempenho foi obtido empregando a razão molar intermediária (1:9), que proporcionou a formação de 31,5 % de MAGs e produtividade de 52,2 mgMAGs/gamostra.h. Testes empregando manteiga de cacau como agente antioxidante foram efetuados e desempenhos similares daqueles obtidos em atmosfera inerte foram obtidos, confirmando o efeito benéfico da utilização da manteiga de cacau no meio de alimentação como agente antioxidante. Isto sugere que a manteiga de cacau inibiu ou reduziu a oxidação do óleo de babaçu durante a síntese de MAGs, indicando a possibilidade de substituição da atmosfera inerte (N2) na reação. Análises espectrofotométricas dos produtos de oxidação primários (hidroperóxidos e dienos conjugados) e secundários (aldeídos e cetonas) validaram a eficiência da manteiga de cacau como agente antioxidante da matéria-prima lipídica durante todo o processo contínuo. / The effects of several natural antioxidants (copaiba oil, buriti oil, cocoa butter, tucuman butter, oregano, white thyme, rosemary, salvia sclarea, carnation stem and cananga) were assessed in the enzymatic synthesis of monoglycerides (MAG) from the glycerolysis of babassu oil. The reactions were catalyzed by Burkholderia cepacia lipase immobilized on SiO2-PVA and the assays carried out in batch and continuous runs. Results were compared with those attained in the control reactions (without any strategy to avoid oxidation and under inert atmosphere), and the best approach was tested in a continuous packed bed reactor. The best performance was achieved using N2 in the reaction medium (60 % of MAG) followed by buriti oil (57.6 % of MAG) and cocoa butter (56.6 % of MAG), preventing the oxidation of babassu oil in batch reaction. However, the incorporation of buriti oil in the medium influenced the MAG profile, leading to the largest formation of monoolein, unlike other runs. Based on these results, cocoa butter was chosen as antioxidant agent to carry out the assays under continuous flow. Therefore, aiming to establish greater homogeneous reaction media and to attain high MAGs yields, assays were performed in packed bed reactor under continuous flow, in inert atmosphere, varying the proportional of babassu oil and glycerol in the feed media. The results obtained in this set of runs demonstrated a strong influence of molar ratio between starting materials in the synthesis of MAGs and the best performance was achieved using the intermediate molar ratio (1:9), which afforded the formation of 31.5% of MAGs and productivity of 52.2 mgMAGs/gsample.h. Tests using cocoa butter as antioxidant were made and similar results were attained, confirming the beneficial effect of using cocoa butter in the feed medium as an antioxidant agent. This suggests that the cocoa butter inhibited or reduced babassu oil oxidation during synthesis of MAGs, indicating the possibility of replacing the inert atmosphere (N2) in the reaction. Spectrophotometric analysis of the primary oxidation products (conjugated dienes and hydroperoxides) and secondary (aldehydes and ketones) validated the efficiency of cocoa butter as an antioxidant agent of lipid a continuous process. Thereby, among the nine tested antioxidant agents, cocoa butter was the most effective in both systems, since it not interfere in the MAG profile and also reduced the cost of the process.

Neste trabalho, foi avaliada a resolução cinética de ésteres carboxílicos β-borilados, catalisada por lipases, através de hidrólise e transesterificação. Foram sintentizados ésteres contendo diferentes cadeias carbônicas. A hidrólise enantiosseletiva catalisada por CAL-B forneceu o correspondente ácido carboxílico β-borilado com excesso enantiomérico moderado (e.e. 62%), enquanto os ésteres β-borilados metílico e etílico foram recuperados com excelente pureza enantiomérica (e.e.>99%). A reação de transesterificação enantiosseletiva entre ésteres carboxílicos β-borilados e álcoois, catalisada por CAL-B, demonstrou uma alta seletividade somente quando etanol e (β-pinacolilboronato)-butanoato de metila foram usados como substratos, levando a formação de (β-pinacolilboronato)-butanoato de etila enantioenriquecido (e.e.>99%). Entretanto, ésteres contendo longas cadeias carbônicas ligadas à carboxila não sofreram as reações desejadas, mesmo em temperaturas mais elevadas. Adicionalmente, foi investigada a reação de aminação redutiva assimétrica, catalisada por ω-transaminases, de cetonas pró-quirais contendo grupos borônicos (ácido, éster ou trifluoroborato de potássio). Após as sínteses de cetonas aromáticas e alifáticas, os melhores resultados para a biotransformação foram obtidos com ω-transaminases (R)-seletivas de Arthrobacter sp. e Aspergillus terreus e (S)-seletiva de Chromobacterium violaceum. Sob as condições otimizadas, foram obtidas altas conversões (94%) com perfeitas enantiosseletividades (e.e.>99%), proporcionando assim uma nova via de acesso a aminas (R) ou (S) contendo boro em condições reacionais suaves. / In this work, the kinetic resolution of β-borylated carboxylic esters via lipase-catalyzed hydrolysis and transesterification reactions was evaluated. Esteres with different carbon chains were synthesized. The enantioselective hydrolysis catalyzed by CAL-B furnished the corresponding β-borylated carboxylic acid with reasonable enantiomeric excess (ee 62%), while both methyl and ethyl β-borylated carboxylic esters were recovered with excellent enantiomeric purity (ee>99%). The enantioselective transesterification reaction of β-borylated carboxylic esters and several alcohols, catalyzed by CAL-B, only indicated a high selectivity when ethanol and methyl-(β-pinacolylboronate)-butanoate were used as substrates, which gave the enantioenriched ethyl-(β-pinacolylboronate)-butanoate (ee >99%). However, esters with longer carbon chains or steric hindrance at the carboxyl group did not undergo the desired reactions, even at high temperatures. Additionally, the asymmetric reductive amination ω-transaminase catalyzed of boron-containing (acid, ester or potassium trifluoroborate) prochiral ketones was investigated. After the syntheses of aromatic and aliphatic ketones, the best results of biotransformation were obtained with (R)-selective ω-transaminases from Arthrobacter sp. and Aspergillus terreus and (S)-selective one from Chromobacterium violaceum. Under the optimized conditions, high conversions (94%) with perfect enantioselectivities (ee >99%) were found, providing a new access to (R) or (S) boron-containing amines under mild reaction conditions.

O presente trabalho teve como objetivos principais utilizar reações enzimáticas para a degradação de resíduos de laboratório e na síntese de álcoois quirais. Na primeira parte foi realizada uma triagem de microrganismos e enzimas hidrolíticas, objetivando a biorreciclagem de hexano presente no resíduo contendo uma mistura hexano-acetato de etila. Esta mistura é largamente utilizada para purificação de compostos químicos por cromatografia líquida. O método de biorreciclagem consistiu na hidrólise enzimática do acetato de etila, viabilizando, dessa forma, a recuperação do hexano puro de forma simples e rápida, pois os produtos dessa reação são altamente solúveis na fase aquosa. Na segunda parte do trabalho, avaliamos o potencial catalítico de diversas plantas comestíveis em reações orgânicas de óxido-redução visando à síntese enantiosseletiva de álcoois quirais. As reações escolhidas, para tal propósito, foram a redução de cetonas pró-quirais e a resolução cinética de álcoois via oxidação enantiosseletiva. Em muitos casos, os enantiômeros foram obtidos, separadamente, com pureza enantiomérica de até 99% dependendo da planta utilizada como biocatalizador. / The present work had as main goals the use of enzymatic reactions to degrade laboratory residues and to synthesize chiral alcohols. In the first part, it was carried out a screening of microorganisms and hydrolytic enzymes aiming the biorecycling of hexane from laboratory residues (a mixture of hexane-ethyl acetate). This misture is widely employed to purify chemicals by liquid chromatography. The biorecycling consists of enzymatic hydrolysis of ethyl acetate in a biphasic system. Due to the high solubility of the undesired products from this reaction in the aqueous phase, the hexane was easily recovered. To evaluate the possibility of treatment of effluents in a high amount, we carried out the biorecycling in a continuous system with tubular reactor using immobilized lipase (Novozyme 435). By the use of this system, the hydrolysis ratio was around 70% with no lost of enzyme stability along 6 hours work. In the second part of the work, we evaluated the catalytic potential of several edible plants in oxido-reduction reactions aiming the enantioselective synthesis of chiral alcohols. The chosen reactions were the reduction of prochiral ketones and the kinetic resolution by enantioselective oxidation. In several cases, depending of the plant employed as biocatalyst, the (R) or (S)- enantiomer were obtained in high enantiomeric purity (up to 99%). For example, the Arracacia xanthorrhiza B. (mandioquinha) performed an efficient enantioseletive reduction of 1-(4-bromophenyl)ethanone to the (S)-1-(4-bromophenyl)ethanol with 98% e.e. (enantiomeric excess), while the a Manihot esculenta (mandioca) gave the (R)-1-(4-bromophenyl)ethanol with 90% e.e. Some plants showed a good oxidative performance. For example, Coriandrum sativum L. (coentro) gave the quantitative oxidation of 1-(4-methyphenyl)ethanol to the 1-(4-metilphenyl)ethanona.

Enzimas lipolíticas possuem enorme potencial biotecnológico. O objetivo foi prospectar genes para a codificação de enzimas lipolíticas em biblioteca metagenômica com 4224 clones. A atividade lipolítica foi avaliada pela formação de halo ao redor das colônias através do cultivo dos clones em meio de cultura suplementado com tributirina, sendo positiva para 30 clones, e dois foram selecionados e tiveram o DNA sub-clonado. Os DNAs das sub-bibliotecas foram sequenciados, gerando um contig completo para o clone PL28.F10, que foi comparado com as sequências do banco NCBI. Uma ORF codificadora de esterase/lipase de 303 aminoácidos e 61% de identidade com micro-organismo não cultivável foi encontrada. Árvores filogenéticas indicam que o clone possui a ORF15 mais próxima da família IV das esterases/lipases. Foi possível identificar os sítios ativos representativos da família, confirmando o resultado das árvores filogenéticas. Com sequências já patenteadas, a ORF15 é um grupo irmão das sequências de esterases/lipases da BASF e de uma proteína não identificada da CAMBIA. / Lipolytic enzymes have show enormous biotechnological potential. The work was done to find genes which codify lipolytic enzymes in a metagenomic library with 4224 clones. Clones were selected according to lipolytic activity and were assessed by cultivation in medium supplemented with tributyrin. Assessment was done by observation of halos formed around the colonies, with 30 clones producing halos. Of these, two were selected. DNA from the sub libraries was sequenced, generating a complete contig for clone PL28.F10 that was compared to sequences from the NCBI. An ORF of 303 amino acids with 61% of identity with uncunturable microorganism were found. The clone presented the ORF15 similar to that of lipolytic enzyme family IV. The alignments made possible the identification of active sites which represent the family, confirming the results obtained with the construction of the cladograms. The ORF15 showed similarities to patented BASF esterase/lipase and an unnamed protein of CAMBIA.