Der erste Teil der Dissertation behandelt die Substanz Phenylacetaldehyd, welche im Honig ausgehend von der Aminosäure Phenylalanin als natürlicher Stoff, aber auch als Rückstand nach Einsatz als Bienenvertreibungsmittel vorliegen kann. Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass der Gehalt an Phenylalanin sowie äußere Bedingungen, denen Honige ausgesetzt sind, für die Konzentration an Phenylacetaldehyd maßgebend sind. Diese Parameter müssen mindestens bekannt sein, um entscheiden zu können, ob Phenylacetaldehyd als Rückstand im Honig vorliegt. Der zweite Teil befasst sich mit der Filtration von Honig, welche in manchen Ländern durchgeführt wird, um eine Kristallisation zu herauszuzögern. Es wurde eine Methode entwickelt, um illegale Beimischungen gefilterter Honige zu ungefilterten Honigen nachzuweisen. Dazu wird das Enzym Saccharase gelchromatographisch isoliert und diese Fraktion elektrophoretisch untersucht. Die Veränderung des Proteinspektrums lässt sich mit Hilfe einer densitometrischen Auswertung quantifizieren und zeigt gefilterten Honig auch in Mischungen bis zu einem Anteil von mindestens 15 % an.

Orientador: Prof. Dr. Wagner Alves Carvalho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência & Tecnologia - Química, 2015. / Neste trabalho estudou-se a obtenção da fragrância de jacinto a partir da acetalização do glicerol com fenilacetaldeído. A reação foi catalisada por carvões ativados comerciais e carvão de bagaço de cana, submetidos a tratamento ácido por meio de oxidação e/ou sulfonação. Avaliou-se as propriedades físicas e químicas dos diversos materiais carbonáceos tratados por meio das isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio, dessorção termo programada de amônia (TPD-NH3), infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de fotoelétrons de raios X(XPS), análise termogravimétrica (TGA), titulação de Boehm, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura com energia dispersiva por raios X(MEV-EDX). Os produtos cis- e trans-2-benzil-4-hidroximetil-1,3-dixolano e cis- e trans-4-benzil-5-hidroxi-1,3-dioxano, obtidos na acetalização do glicerol, foram identificados e quantificados por ressonância magnética nuclear de prótons (¹HRMN) e cromatografia em fase gasosa acoplado à espectrometria de massas (CG-MS). Os testes catalíticos realizados avaliaram a influência da concentração do catalisador, razão molar dos reagentes, temperatura e solvente no meio reacional, demonstrando rendimentos superiores aos obtidos com sólidos ácidos comerciais de alto custo. Os catalisadores CA-NS e CBCS forneceram valores de conversão próximos a 95% e seletividade de 80% e 20%, respectivamente para dioxolano e dioxano. Além disso, os catalisadores foram estáveis nas condições reacionais, não havendo indicação de lixiviação dos sítios ácidos inseridos na sua superfície. / In the present study it was investigated the production of hyacinth fragrance from glycerol acetalization with phenylacetaldehyde. The reaction was catalyzed by a commercial activated carbon and a carbon obtained from sugar cane bagasse. Solids were previously submitted to oxidation and/or sulfonation treatments. Physicochemical properties of the treated carbonaceous materials were evaluated by N2 adsorption/desorption isotherms, temperature programmed desorption (NH3-TPD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), thermal gravimetric analysis (TGA), Boehm titration, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy with X-ray microanalysis (SEM-EDX). The products cis and trans-2-benzyl-4-hydroxymethyl-1,3-dioxolane and cis- and trans-4-benzyl-5-hydroxy-trans-1,3-dioxane, obtained in the glycerol acetalization, were identified and quantified respectively by proton nuclear magnetic resonance (¹HRMN ) and gas chromatography coupled to mass spectrometry(GC-MS). Catalytic tests evaluated the effect of catalyst concentration, molar ratio of reactants, temperature and solvent in the reaction medium, demonstrating results better than other high-cost commercial catalysts. CA-NS and CBCS catalysts provided conversion values close to 95% and selectivities of 80% and 20%, respectively to dioxolane and dioxane. In addition, the catalysts were stable in the reaction media, with no detect able leaching of the acidic sites inserted on the solid surface.

Les années 1990 ont été marquées par le développement de la Chimie Verte avec les premiers travaux sur le sujet et l’introduction des Douze Principes. Depuis, le nombre de recherches sur la Chimie Verte n’a cessé de croître. Ces travaux de thèse portent sur le développement de méthodes de déshydratation dans le but de former des molécules à haute valeur ajoutée en utilisant les Douze Principes de la Chimie Verte en tant que ligne directrice. Deux molécules cibles ont été sélectionnées : (i) le phénylacétaldéhyde, obtenu par déshydratation du 1-phényléthane-1,2-diol, qui est utilisé dans la composition de parfums, de médicaments, d’insecticides, etc., ou en tant qu’intermédiaire réactionnel ; et (ii) le furfural, formé par la triple déshydratation du D-xylose (monomère principal des hémicelluloses), qui peut être utilisé comme solvant sélectif ou comme molécule plateforme pour produire une large gamme de composés d’intérêt. Plusieurs points-clés ont été identifiés pour concevoir des procédés de déshydratation verts: le solvant (l’eau ou le solvant éco-compatible CPME), la méthode d’activation (utilisation d’irradiation micro-ondes ou d’un réacteur en flux continu) et le catalyseur (chlorures de métaux ou résine échangeuse d’ions). / The 1990s have witnessed the development of Green Chemistry with the first researches on the subject and the introduction of the Twelve Principles. Since then, the number of scientific works on Green Chemistry has continuously grown. This PhD work focus on the development of dehydration methods to form high added value molecules by using the Twelve Principles of Green Chemistry as a guiding framework. Two target molecules were selected: (i) phenylacetaldehyde, obtained by the dehydration 1-phenylethane-1,2-diol, which is used in perfume compositions, for the preparation of pharmaceuticals, insecticides, etc., or as a chemical intermediate; and (ii) furfural, formed thanks to the triple dehydration of D-xylose (the main sugar unit of hemicellulose), which can be used as a selective solvent or as a platform molecule to produce a wide range of high-value chemicals. The optimisation of green production processes was focused on several key points: solvents (water and the eco-friendly CPME), activation method (microwave irradiation and continuous flow) and catalysis (metal chlorides and ion-exchange resin).

Peu d’enzymes de synthèse de composés odorants sont connues chez le genre Rosa. Ce travail de thèse a permis l’identification de quelques-unes de ces protéines grâce à la technologie des puces à ADN, à l’analyse de l’expression des gènes par RT-PCR quantitative en temps réel (qPCR) et à l’analyse des parfums par chromatographie en phase gazeuse (CPG). Une puce confrontant les ADNc d’une rose parfumée à ceux d’une rose non parfumée a permis de corréler l’expression d’un gène, codant pour une Nudix hydrolase, très fortement exprimé dans la rose parfumée, avec la présence des monoterpènes dans le parfum de nombreux cultivars de rosiers. La caractérisation d’un rosier dont l’expression de ce gène est fortement réduite par ARN interférants, a permis de confirmer le rôle de celui-ci dans la synthèse des monoterpènes. La phénylacétaldéhyde synthase (PAAS) est une autre enzyme participant à la synthèse du parfum. Trois allèles de cette protéine ont précédemment été mis en évidence. Les résultats de qPCR et de CPG dans une population hybride ont permis de montrer que l’allèle a1 est le seul à pouvoir induire la synthèse et l’émission de 2-phényléthanol. Les activités respectives des différentes isoformes ont été testées in vitro chez la levure et in planta dans des feuilles de tabac et des cals de rosier : ces expériences montrent que les trois isoformes ont des activités comparables. L’absence de synthèse de 2-phényméthanol chez les plantes présentant les isoformes a2 et a3 réside donc dans la très faible expression de leurs allèles, induisant probablement une faible concentration de l’isoforme dans les cellules / Very few enzymes responsible for the biosynthesis of scent compounds in the genus Rosa are known so far. This PhD thesis aims to identify some of these proteins with DNA microarray technology, gene expression analysis by real-time quantitative PCR (qPCR) and scent analysis by gas chromatography (GC). An array comparing cDNA from a scented rose to those of a non-scented one, showed a correlation between expression of a yet-unknown gene, encoding a Nudix hydrolase, highly expressed in the scented rose, and the presence of monoterpenes in the scent of many rose cultivars. Characterization of a rose cultivar, in which expression of this gene has been decreased by RNA interference, confirmed its role in monoterpene synthesis. The phenylacetaldehyde synthase (PAAS) is another enzyme implicated in scent biosynthesis. Three alleles of this protein had been previously described. qPCR and GC experiments in a hybrid population showed that the a1 allele is the only one able to induce 2-phenylethanol biosynthesis. The respective activities of the different isoforms were tested in vitro in yeast, and in planta in tobacco leaves and rose calli: these experiments showed that the three isoforms have comparable activities. The lack of 2-phenylethanol production in plants having a2 and a3 isoforms is thus due to the very low expression of their respective alleles, probably inducing very low isoform concentration in cells

Der erste Teil der Dissertation behandelt die Substanz Phenylacetaldehyd, welche im Honig ausgehend von der Aminosäure Phenylalanin als natürlicher Stoff, aber auch als Rückstand nach Einsatz als Bienenvertreibungsmittel vorliegen kann. Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass der Gehalt an Phenylalanin sowie äußere Bedingungen, denen Honige ausgesetzt sind, für die Konzentration an Phenylacetaldehyd maßgebend sind. Diese Parameter müssen mindestens bekannt sein, um entscheiden zu können, ob Phenylacetaldehyd als Rückstand im Honig vorliegt. Der zweite Teil befasst sich mit der Filtration von Honig, welche in manchen Ländern durchgeführt wird, um eine Kristallisation zu herauszuzögern. Es wurde eine Methode entwickelt, um illegale Beimischungen gefilterter Honige zu ungefilterten Honigen nachzuweisen. Dazu wird das Enzym Saccharase gelchromatographisch isoliert und diese Fraktion elektrophoretisch untersucht. Die Veränderung des Proteinspektrums lässt sich mit Hilfe einer densitometrischen Auswertung quantifizieren und zeigt gefilterten Honig auch in Mischungen bis zu einem Anteil von mindestens 15 % an.