Neste trabalho foi avaliada a degradação de alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) de água residuária de lavanderia comercial (ARLC) em reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) utilizando areia como material suporte, lodo oriundo de UASB empregado no tratamento de resíduos de suinocultura como inóculo e tempo de detenção hidráulica de 18 horas. O período de 330 dias de operação foi divido em quatro etapas: (a) etapa I, com adaptação da biomassa ao substrato sintético contendo etanol e sacarose (1:1 DQO); (b) etapa II, com adição de ARLC (18,2 ± 11,5mgLAS.L-1) ao substrato sintético mais etanol e sacarose (1:1 DQO); (c) etapa III, com adição de ARLC (25,4 ± 8,8 mgLAS.L-1) ao substrato sintético mais etanol e (d) etapa IV, com adição de ARLC (20,4 ± 5,8 mgLAS.L-1) ao substrato sintético, sem adição de fonte suplementar de carbono. Equilíbrio reacional ao longo das etapas de operação foi verificado em função da baixa concentração de ácidos orgânicos voláteis e sólidos suspensos voláteis efluente. Na etapa I, verificou-se 82,9 ± 13,6% de remoção de DQO para 683,9 ± 110,4 mgDQO.L-1 afluente. Para todas as etapas de operação, observou-se a manutenção dessa eficiência sempre superior a 88%. Verificou-se aumento da eficiência de remoção do surfactante de 51,7 ± 23,9% na etapa II na presença de etanol e sacarose (1:1 DQO) (872,3 ± 141,8 mgDQO.L-1 afluente), para 72,9 ± 18,8% na etapa III, somente com etanol (705,0 ± 155,8 mgDQO.L-1 afluente), e de 76,8 ± 16,9% na etapa IV, após a retirada das fontes suplementares de carbono (633,4 ± 156,88 mgDQO.L-1 afluente). A substituição de sacarose e etanol por somente etanol foi extremamente favorável para a remoção do LAS, isto porque foram identificadas alterações das populações microbianas de acordo com a modificação da fonte suplementar de carbono relacionadas, principalmente, ao nível taxonômico de família. Na etapa II, observou-se predomínio de representantes da família Comamonadaceae (abundância relativa de 47% no biofilme). Também para o biofilme das etapas III e IV, verificou-se decréscimo para menos de 4% da abundância relativa de representantes pertencentes à família Comamonadaceae. Todavia, verificou-se aumento da abundância relativa de representantes da família Rhodocyclaceae (18%, 88% e 77% no biofilme das etapas II, III e IV, respectivamente). O principal gênero da família Comamonadaceae identificado na etapa II foi Curvibacter, cujo crescimento pode estar associado a açúcares (abundância relativa de 28% no biofilme). Verificou-se decréscimo da abundância relativa deste gênero inferior a 0,9% nas etapas III e IV. Para os representantes da família Rhodocyclaceae foram identificados gêneros possivelmente relacionados à degradação do LAS: Dechloromonas, Georgfuchsia e Zoogloea (78%, 67% e 98% dos gêneros pertencentes à família Rhodocyclaceae identificados no biofilme das etapas II, III e IV, respectivamente). Por meio do sequenciamento massivo, 37 gêneros possivelmente relacionados à degradação do LAS foram identificados. Quarenta compostos xenobióticos, alguns tóxicos à biota aquática, foram detectados no efluente via cromatografia gasosa/espectrometria de massas. Verificou-se, por meio do índice de Bray-Curtis, maior similaridade entre a biomassa do biofilme e do separador de fases de uma mesma etapa do que entre amostras de biomassa de etapas de operação distintas, evidenciando que houve diferenciação das populações de acordo com a fonte de carbono empregada. Por meio do balanço de massa global, observou-se que somente 0,81% do LAS removido ficou adsorvido. / In the present study, the degradation of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) from laundry wastewater (LW) was investigated by using an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) with sand as support material, inoculum coming from a UASB reactor used in the treatment of swine manure, and hydraulic retention time of 18 hours. The operation time was divided into four stages: (a) stage I composed by the adaptation of the biomass in the presence of synthetic substrate containing sucrose and ethanol (1:1 COD); (b) stage II with addition of LW (18.2 ± 11.5mgLAS.L-1) plus synthetic substrate containing sucrose and ethanol (1:1 COD); (c) stage III with LW (25.4 ± 8.8 mgLAS.L-1) plus synthetic substrate containing ethanol; (d) stage IV with addition of LW (20.4 ± 5.8 mgLAS.L-1) plus synthetic substrate without supplementary carbon source. Low concentration of volatile organic acids and volatile suspended solids were observed in the reactor effluent indicating the system exhibited good stability. The COD removal efficiency was 82.9 ± 13.6% during the biomass adaptation in stage I (683.9 ± 110.4 mg.L-1 of COD influent). That removal efficiency was high throughout the operational time, exceeding 88%. The surfactant removal efficiency increased from 51.7 ± 23.9% in stage II with the presence of ethanol and sucrose (872.3 ± 141.8 mgCOD.L-1 influent) to 72.9 ± 18.8% in stage III, with only ethanol (705.0 ± 155.8 mgCOD.L-1 influent). In the stage IV, after the withdrawal of additional carbon sources, the removal efficiency was 76.8 ± 16.9% (633.4 ± 156.88 mgCOD.L-1 influent). The replacement of sucrose and ethanol by only ethanol favored the LAS efficiency removal due to the microbial community change according to the additional carbon source modification, what was mainly detected at family level. In stage II there was a predominance of representatives of Comamonadaceae family (relative abundance of 47% in the biofilm). That relative abundance decreased to less than 4% in stages III and IV. However, there was an increase in relative abundance of representatives of the Rhodocyclaceae family (18%, 88% and 77% of the biofilm in stages II, III and IV, respectively). The main genus of Comamonadaceae family identified in stage II was Curvibacter whose growth may be associated with sugars (relative abundance of 28% in the biofilm). That relative abundance was decreased to less than 0.9% in stages III and IV. For representatives of Rhodocyclaceae family, some genera possibly related to the degradation of LAS were identified: Dechloromonas, Georgfuchsia and Zoogloea (78%, 67% and 98% of the genera of the Rhodocyclaceae family identified in the biofilm from stages II, III and IV, respectively). By means of massive sequencing, 37 genera possibly related to degradation of LAS were identified. Forty xenobiotic compounds, some of them toxic to aquatic biota, were detected in the reactor effluent through gas chromatography/ mass spectrometry. According to the Bray-Curtis similarity, the samples collected in the same operation stage showed higher similarity coefficients than those collected in the same sampling site (biofilm from support material or phase separator). That result confirms the microbial community differentiation according to the carbon source employed. Through the overall mass balance, it was found that only 0.81% of LAS added was removed by adsorption.

Orientadores: Paulo Frazão São Pedro, Jaime Aparecido Cury / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-24T16:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amaral_RegianeCristinado_D.pdf: 2427650 bytes, checksum: 0d135e1d4551aaf63fae253423247c32 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Objetivos: Comparar as medidas indiretas de consumo de açúcares extrínseco, por meio de um instrumento autorreferido e por meio de três R24h (recordatório de dieta de 24 h), utilizando como método de referência a média de 3 R24h e comparar as medidas diretas (por meio de medidas bioquímicas) e medidas indiretas (por meio do R24h) de consumo de açucares a fim de verificar possível correlação entre tais medidas. Materiais e métodos: Foi conduzido um estudo observacional transversal, em uma amostra intencional composta por 87 adolescentes (13 a 16 anos), residentes no município de Piracicaba em 2011. Os adolescentes foram identificados conforme os tercis de ingestão de açúcar e os mesmos responderam a três R24h (com intervalo de 15 dias entre cada aplicação) e um instrumento autorreferido contendo questões sobre a frequência e ingestão de açúcar ao qual foram expostos, além do momento em que ingeriram. Os alimentos descritos nos R24h foram convertidos em energia (Kcal), como energia e carboidratos pelo programa Dietwin e a quantidade em gramas de açucares foram convertidas pelo programa USDA. Foram ainda coletados saliva dos voluntários a fim de que fosse realizada análise bioquímica da enzima sacarase saliva e biofilme dental para analises dos íons Ca, Pi e F presentes neste biofilme.Os adolescentes foram ainda pesados e medidos a fim de se verificar o Índice de Massa Corpórea (IMC) dos voluntários. Resultados: Ao se comparar os R24h com o instrumento autorreferido verfica-se que os valores médios obtidos por meio do instrumento são sempre superiores aos relatados na média de ingestão dos R24h, com diferença estatisticamente significativa para maioria dos itens (teste de Wilcoxon p<0,05). Em relação ao momento de ingestão, não houve uma tendência clara de superestimação, sendo que para 6 dos 11 itens avaliados, as estimativas produzidas pelos métodos não foram significativamente diferentes (teste de McNemar). Ao se comparar os R24 com as medidas bioquímicas, verifica-se que foram encontradas correlações estatisticamente significativas entre frequência/quantidade e Energia; frequência/quantidade e Carboidrato. Contudo, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre a frequência e a quantidade de consumo de açúcar e as medidas bioquímicas (teste de correlação de Kendall). Conclusões: As estimativas relativas ao comportamento alimentar referidas por adolescentes devem por meio de instrumento autorreferido ser consideradas com cautela. Ao se comparar as medidas indiretas (R24h) e diretas (medidas bioquímicas), observa-se que em nível populacional as medidas bioquímicas não refletem a variação da ingestão de açúcares estimada pelos R24h / Abstract: Objective: To compare the use of indirect measures of extrinsic sugars consumption, through an instrument of self-reported and through three R24h (diet recall 24 h), using as a reference method the R24h and to compare the direct measures (by measures biochemical ) and indirect measure (by R24h) of consumption of sugars in order to verify a possible correlation between these measures. Materials and methods: An cross-sectional observational study was conducted in a purposive sample of 87 adolescents (13-16 years) residing in the city of Piracicaba in 2011. The adolescents were identified according to tertiles of sugar intake and they answered three R24h (with an interval of 15 days between each application), and a self-reported instrument containing questions about intake, frequency of sugar and moment with which they were exposed. The foods described in the R24h were converted into energy (Kcal), with carbohydrates and energy using the Dietwin program and the amount of the sugar consumed was converted by the USDA program. Were collected saliva of volunteers to analysis of sucrase enzyme and biofilm to analysis of Ca, Pi and F present in this biofilm. Results: Comparing the R24h with the self-reported instrument in mean the values obtained from the instrument are always higher than those reported in the average intake of R24h, with a statistically significant difference for most items (Wilcoxon test p < 0 05). Regarding the time of intake, there was not a clear trend of overestimation, being that 6 of the 11 items assessed, the estimates produced by the methods were not significantly different (McNemar test). Comparing the R24h with biochemical measures, statistically significant correlations between frequency / quantity and Energy were found; frequency / quantity and Carbohydrate. However, no statistically significant differences between the frequency and the amount of sugar intake and biochemical measures (Kendall¿s correlation test) were found. Conclusions: The estimates of feeding behavior reported by the adolescent in a self-reported instrument should be considered with caution. Comparing indirect measures (R24h) and direct measure (biochemical measures), it is observed that the biochemical measures in the population level do not reflect the variation in intake of sugars estimated by R24h / Doutorado / Saude Coletiva / Doutora em Odontologia

Orientador: Nelci Fenalti Höehr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-19T02:59:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Duarte_MarcellaOmenadeOliveira_M.pdf: 1239210 bytes, checksum: 7fe6d12625990e91b719a6a57de600c9 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A obesidade é uma doença crônica, multifacetada e de genética complexa que, associada às suas co-morbidades, conduz a um aumento no risco de mortalidade. Essa patologia provém do balanço energético positivo entre a ingestão e gasto calórico, e é um dos principais componentes da síndrome metabólica. A preocupação com a incidência dessa doença influenciou o consumo de produtos com adição de adoçantes que, sem a devida orientação nutricional, podem não suprir adequadamente as necessidades energéticas e, ao invés de prevenir ou regredir a obesidade, podem contribuir para o aparecimento da mesma. Explorando a hipótese de que a resistência à ação central da insulina pode ser o elo entre a obesidade e demais condições clínicas, este estudo investiga os efeitos da adição, na dieta de ratos, da sacarose e dos edulcorantes: ciclamato e sacarina, na via de sinalização hipotalâmica da insulina, e sua possível influência em aspectos fisiológicos, tais como volume de ingestão, ganho de peso, taxa de desaparecimento da insulina (Kitt) e peso do tecido adiposo epididimal; bem como em aspectos moleculares, verificando a expressão de proteínas da via de sinalização de insulina, tais como IR, IRS 1 e Akt. Foram analisados dados obtidos a partir do tratamento de ratos Wistar machos divididos em quatro grupos, tendo sido cada grupo submetido, por quarenta dias, a uma das seguintes dietas: somente ração (controle), ração com adição de sacarose em solução aquosa a 30%, ração com adição de sacarina associada a ciclamato de sódio em solução aquosa a 30%, e ração com adição de sacarina em solução aquosa a 30%. Para avaliação da ingestão espontânea em doze horas, os animais foram submetidos à estereotaxia do ventrículo cerebral para possibilitar a injeção, de forma aguda, de insulina em quantidades pré-determinadas. O estudo mostrou que os animais submetidos às dietas estudadas apresentaram maior ganho de peso e no volume de ingestão e uma redução na sensibilidade à ação periférica da insulina em relação ao grupo tratado com sacarose. Também se verificou que os grupos tratados com dietas acrescidas de edulcorantes tiveram uma expressão reduzida das proteínas da via de sinalização da insulina, quando comparados ao grupo controle, indicando um risco aumentado de desenvolvimento de resistência central à ação da insulina nesses animais. Assim, concluímos que a adição desses edulcorantes à dieta de ratos supõe-se refletir em menor ação do hormônio, nesses animais, em tecidos periféricos / Abstract: Obesity is a chronic, multifaceted and genetically complex disease which, associated to its co-morbidities, leads to an increased risk of mortality. This disease is a major component of the Metabolic Syndrome and comes from the positive energy balance between caloric intake and expenditure. Concern about the incidence of this disease influenced the consumption of products with the addition of sweeteners that, without proper nutritional guidance, may not adequately supply the energy needs and, instead of preventing or reversing the obesity, may contribute to the appearance of the same. Exploring the hypothesis that Resistance to Insulin may be the link between obesity and other medical conditions, this study investigates the effects of the addition, in the diet of rats, of sucrose and the sweeteners: cyclamate and saccharin, on the signaling pathway of hypothalamic insulin, and also its effects on physiological aspects, such as intake volume, weight gain, insulin decay rate (Kitt) and epididymal adipose tissue weight; as well as on molecular aspects, verifying the expression of proteins related to the insulin signaling pathway, such as IR, IRS 1 and Akt. We analyzed data obtained from the treatment of male Wistar rats divided into four groups, each group having been subjected for forty days of one of the following diets: ration only (control group), ration with addition of sucrose in aqueous solution at 30%, ration with addition of associated saccharin and sodium cyclamate in aqueous solution at 30%, and ration with the addition of saccharin in aqueous solution at 30%. To assess the spontaneous intake volume in twelve hours, animals underwent cannulation of the cerebral ventricle to enable the injection, acutely, of insulin in predetermined amounts. The study indicated that animals fed with the diets studied showed greater weight gains, higher intake volume and a reduction in peripheral sensitivity to insulin action compared to the group treated with sucrose. We also found that groups treated with ration containing sweeteners had a reduced expression of proteins of the insulin signaling pathway when compared to the control group, indicating an increased risk of developing resistance to the central action of insulin in these animals.Thus, we conclude that the addition of sweeteners to the diet of rats it is assumed to reflect on a reduced action of this hormone in the peripheral tissues of these animals / Mestrado / Ciencias Biomedicas / Mestre em Ciências Médicas

Orientador : Rosiane Lopes da Cunha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T02:33:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Takeuchi_KatiuchiaPereira_M.pdf: 1779769 bytes, checksum: 68792b5cd7f6aee9eaab0bdb1c4181d4 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho, as interações entre as proteínas do leite-carragena-sacarose em meio aquoso foram estudadas em sistemas mantidos em pH 6,7 e submetidos a tratamento térmico de 70ºC por 30 minutos. Estas interações foram estudadas através da avaliação do comportamento reológico em cisalhamento sob regime oscilatório da mistura dos biopolímeros e sacarose, durante e após a gelificação. As propriedades mecânicas dos produtos gelificados foram analisadas em ensaios a altas deformações sob compressão uniaxial, possibilitando um estudo das características de rigidez e elasticidade dos géis formados. As propriedades reológicas foram fortemente influenciadas pela carragena, que mostrou interação com as proteínas do leite e favoreceu a característica elástica dos sistemas. O isolado protéico de soro (IPS) promoveu o fortalecimento da rede, enquanto que o caseinato de sódio pareceu diminuir a rigidez da rede do gel, pois beneficiou a característica viscosa dos sistemas. A sacarose favoreceu a interação do IPS com a carragena levando à formação de uma rede mais interconectada, portanto mais elástica e resistente à ruptura. As interações entre as proteínas do leite-carragena-sacarose também foram avaliadas através da medida do estado da água nestes sistemas por meio de calorimetria diferencial de varredura, com a determinação da fração de água livre e não-congelável e a temperatura de início de fusão. A quantidade de água não-congelável e a temperatura de início de fusão foram fortemente influenciadas pela sacarose, provavelmente pelo favorecimento de interações entre as proteínas e destas com a água. O tratamento térmico (70ºC por 30 min) permitiu a interação das proteínas do soro com as frações hidrofílicas da caseína e sua interação com a carragena. As interações que ocorreram entre as proteínas do leite após o tratamento térmico, relacionadas à agregação intermolecular ou intramolecular, foram analisadas através de eletroforese de gel de poliacrilamida. Essa análise permitiu verificar que as concentrações das proteínas presentes no sistema influenciam na quantidade das unidades livres em solução, possibilitando a interação delas com os outros componentes do sistema, como a água e a carragena / Abstract: Interactions among milk proteins-carrageenan-sucrose in aqueous medium were studied in systems at pH 6.7 and submitted to thermal treatment at 70ºC for 30 min. These interactions were studied by evaluation of rheological behavior under oscillatory and steady shear of biopolymers mixture and sucrose during and after gelation. The mechanical properties of gelified products were determined in studies under uniaxial compression at high deformations, allowing a study of the characteristics of rigidity and elasticity of formed gels. The rheological properties were strongly influenced by carrageenan, wich showed interactions with milk proteins and favored the elasticity characteristic of the systems. Whey protein isolate (WPI) favored the formation of a more strength network, while sodium caseinate seemed decrease the rigidity of the gel network, since improved the viscous characteristic of the systems. Sucrose enhanced the interaction between WPI and carrageenan causing the formation of a more elastic network and resistant to the rupture. The interactions among milk proteins-carrageenan-sucrose were evaluated by quantification of state of water in these systems using a differential scanning calorimetry, with determination of free and unfreezable water fractions and the melting temperature onset. The unfreezable water (UFW) and temperature onset were strongly influenced by sucrose, probably by the enhancement of interactions protein-protein and protein-water. The thermal treatment (70ºC for 30 min) supported the interactions between the whey protein with the hydrophilic fractions of casein and their interactions with carrageenan. The interactions between milk proteins after thermal treatment were analysed by polyacrylamide gel electrophoresis related to intermolecular and intramolecular aggregation. This analysis allowed to verify that the protein concentration of the system had an effect on the amount of the free units in solution, making possible the interactions of them with the other systems components, as water and carrageenan / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Isabel Felisberti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T10:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camilo_AnaPaulaRodrigues_D.pdf: 5133828 bytes, checksum: 99ef787814cdea2e327eb67879a8eec7 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho foram sintetizados copolímeros anfifílicos dibloco baseados em 1¿-O-metacrilato de sacarose (SMA) e metacrilato de metila (MMA) por RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) e ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) com diferentes composições (balanço hidrofílico/hidrofóbico diferenciado). O MMA é um monômero hidrofóbico, enquanto, o SMA apresenta caráter fortemente hidrofílico. Primeiramente, foi realizado um estudo referente aos parâmetros reacionais utilizados na síntese do bloco de MMA, tanto via RAFT quanto ATRP. Para a polimerização RAFT, avaliou-se a influência da razão molar entre os reagentes, da temperatura e do solvente sobre a eficiência na polimerização. Na polimerização ATRP estudou-se sistemas reacionais contendo diferentes iniciadores, ligantes e catalisadores. A partir desse estudo, adotou-se os sistemas catalisador/iniciador, brometo de cobre (I)/ 2,2,2-tribrometanol (CuBr/TriBrEt), e agente de transferência/iniciador, ditiobenzoato de 2-cianopropila/2,2?-azoisobutironitrila (CPDB/AIBN), para a polimerização ATRP e RAFT, respectivamente. Estes sistemas mostraram ser eficazes tanto para a obtenção do homopolímero PMMA, quanto para os copolímeros em bloco P(MMA-b-SMA), com polidispersidade controlada. Os homopolímeros (PMMA) e os copolímeros dibloco P(MMA-b-SMA) foram caracterizados estruturalmente por ressonância magnética nuclear de 13C (RMN 13C) e cromatografia de permeação em gel (GPC). As propriedades físico-químicas dos copolímeros no estado sólido foram avaliadas por análise termogravimétrica (TGA), análise dinâmico-mecânica (DMA), difratometria de raios-X de alto ângulo (DRX) e espalhamento de raios-X de baixo ângulo (SAXS). A morfologia foi estudada por microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). O comportamento de soluções dos copolímeros em DMF foi estudado por SAXS. Todos os polímeros sintetizados se apresentaram solúveis em DMF, evidenciando que tratam-se de macromoléculas não-reticuladas, revelando que o caráter anfifílico é fortemente dependente da composição, tal como era esperado. As propriedades físico-químicas dos copolímeros sólidos e em solução, assim como a morfologia, mostraram-se dependentes da composição. A combinação dos resultados das análises de RMN 13C, DMA, AFM e TEM, para os copolímeros, permitiu concluir que o bloco de PMMA constitui-se a fração majoritária, que os blocos PSMA e PMMA são imiscíveis, e que a morfologia é a de uma matriz constituída predominantemente por PMMA, na qual a fase PSMA minoritária encontra-se dispersa, respectivamente. Resultados de estudos por RMN 13C e SAXS mostraram que, dependendo da composição, os copolímeros tendem a se organizar em solução ou na forma sólida. Os resultados de SAXS e de AFM de filmes dos copolímeros também indicaram que a dispersão da fase PSMA na matriz de PMMA ocorre de forma distinta, de acordo com o solvente utilizado no processo casting / Abstract: In this work, amphiphilic diblock copolymers based on sucrose 1'-O-methacrylate (SMA) and methyl methacrylate (MMA) with different compositions (differentiated hydrophilic/hydrophobic balance) were synthesized by RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) and ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization). Methyl methacrylate (MMA) is a hydrophobic monomer, while the 1'-O-sucrose methacrylate (SMA) is strongly hydrophilic. The first step of the studies concerned the influence of the reaction parameters on the synthesis of the MMA block, using both RAFT and ATRP. For RAFT polymerization, the influence of the molar ratio between the reactants, temperature and solvent on the efficiency of polymerization was evaluated. For the ATRP polymerization four different combinations of initiators/ligants/catalysts were studied and their efficiency were compared. From this study, systems catalyst/initiator, copper (I) bromide/2,2,2-tribromethanol (CuBr/TriBrEt), and transfer agent/initiator, (2-cyanopropyl) dithiobenzoate/2,2?-azobis(2-methylpropionitrile) (CPDB/AIBN), were used for ATRP and RAFT polymerization, respectively. These systems showed to be effective to obtain PMMA homopolymer and block copolymers P(MMA-b-SMA) with controlled polydispersity. The homopolymers (PMMA) and diblock copolymers P(MMA-b-SMA) were structurally characterized by 13C nuclear magnetic ressonance (13C NMR) and gel permeation chromatography (GPC). The physico-chemical properties of the copolymers in the solid state was evaluated by thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA), X-ray diffraction (XRD) and small-angle X-ray scattering (SAXS). The morphology was studied by atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). The behavior of copolymers in solutions of the DMF was studied by SAXS. All copolymers were soluble in DMF, showing that they are non-crosslinked macromolecules, revealing that the amphiphilic character is strongly dependent of the composition, as expected. From 13C NMR, DMA, AFM and TEM analysis of the copolymers it was possible conclude that PMMA block is a majority component, PSMA and PMMA blocks are miscible and the morphology is predominantly composed of a PMMA matrix, in which the minority PSMA phase is dispersed, respectively. The results of studies by 13C NMR and SAXS showed that some compositions of the copolymers are self-organized in solution and in solid state. The results of SAXS and AFM indicated that the dispersion of the PSMA phase in the PMMA matrix occurs differently, according with the solvent used in the casting process / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências

Atualmente, as cepas de S. cerevisiae utilizadas na produção industrial de álcool combustível no Brasil são leveduras diplóides que metabolizam a sacarose através da sua hidrolise extracelular pela invertase periplasmática, seguida pelo transporte para o interior da célula das moléculas de glicose e frutose formadas, e posterior metabolização pela glicólise. Neste trabalho, utilizando técnicas de engenharia genética e posteriores cruzamentos, foram desenvolvidas cepas diplóides de S. cerevisiae capazes de consumir este açúcar por meio da sua captação direta pelo transportador codificado pelo gene AGT1, e hidrólise intracelular pela invertase citoplasmática codificada por uma versão modificada do gene SUC2. Estas modificações permitiram alcançar um rendimento 10% maior na produção de etanol, além de aumentar a velocidade de consumo da sacarose e diminuir a quantidade de açúcares residuais ao final do processo. Estes resultados abrem novos horizontes para tornar a produção de etanol no Brasil mais eficiente. / Currently, the S. cerevisiae strains used in industrial production of fuel alcohol in Brazil are diploid yeasts that of metabolize sucrose through its extracellular hydrolysis by the periplasmic invertase, followed by the transport of the formed glucose and fructose into the cells, and further metabolism through glycolysis. In this study, utilizing genetic engineering techniques and further crosses, diploid strains of S. cerevisiae were developed that are able to consume this sugar through its direct uptake by the transporter encoded by the AGT1 gene, and intracellular hydrolysis by the cytoplasmic invertase encoded by a modified version of the SUC2 gene. These modifications allowed achieving a 10% higher yield in the production of ethanol, besides increasing the sucrose consumption rate and decreasing the amount of residual sugars at the end of the process. These results open new horizons to turn ethanol production in Brazil more efficient.

A levedura S. cerevisiae é empregada na produção do etanol combustível brasileiro, fermentando sacarose por duas vias: hidrólise extracelular e metabolização dos monossacarídeos formados; e transporte ativo da sacarose para o interior das células e posterior hidrólise por ação de enzimas intracelulares. A hidrólise extracelular resulta em perdas no rendimento da produção industrial de etanol, enquanto que o transporte ativo constitui uma alternativa interessante, pois as células produziriam mais etanol para suprir a perda de energia gerada pelo transporte do açúcar. Linhagens de S. cerevisiae, engenhadas na forma de utilização da sacarose, foram utilizadas para analisar o consumo e fermentação desse dissacarídeo. Os resultados demonstraram que as linhagens modificadas por engenharia genômica melhoraram a fermentação da sacarose, e portanto constituem uma estratégia interessante para ser implementada no processo industrial, permitindo à cadeia produtiva obter mais etanol combustível, sem necessitar ampliar o plantio da cana-de-açúcar. / The yeast S. cerevisiae is used in Brazilian fuel ethanol production, fermenting sucrose by two pathways: extracellular hydrolysis and utilization of the formed monosaccharides; and active sucrose transport into the cells and further hydrolysis by intracellular enzymes. Extracellular hydrolysis results in loses in the industrial ethanol production yield, while the active transport is an interesting alternative because more ethanol would be produce by the cells to supply the energy lost due to sugar uptake. Strains of S. cerevisiae, engineered in the form of sucrose utilization, were used to analyze the consumption and fermentation of this disaccharide. The results showed that the strains modified by genomic engineering improved the fermentation of sucrose, and thus constitute an interesting strategy to be implemented in the industrial process, allowing the productive chain to obtain more fuel ethanol, without expanding sugarcane planting.

Durante o crescimento da levedura Saccharomyces cerevisiae em meios contendo sacarose, a enzima invertase hidrolisa a sacarose no ambiente extracelular em glicose e frutose, as quais são posteriormente captadas pelas células por difusão facilitada. Num trabalho prévio, a localização da enzima invertase foi modificada nesta levedura, eliminando-se a forma extracelular e superexpressando-se a forma intracelular da enzima (Stambuk et al., 2009). Como resultado, a captação de sacarose por esta linhagem modificada (iSUC2) é realizada pelo co-transporte ativo com íons H+, implicando no gasto de 1 mol de ATP para cada mol de H+ extrudado pelas células para manutenção do pH intracelular. Como forma de compensar este gasto energético, espera-se que a linhagem iSUC2 desvie uma maior parte do fluxo de carbono para a geração de energia e, consequentemente, para a formação de etanol, em relação a uma linhagem selvagem. No presente trabalho, uma avaliação fisiológica quantitativa de uma linhagem com esta modificação genética foi realizada tanto em quimiostatos limitados por sacarose, como em cultivos descontínuos com sacarose como única fonte de carbono. Os dados obtidos em quimiostatos anaeróbios demonstram que na linhagem iSUC2 a enzima invertase ficou retida no ambiente intracelular e apresentou atividade absoluta total cerca de duas vezes maior que na linhagem-referência (SUC2). Além disto, verificou-se um aumento de 4% no fator de conversão de sacarose a etanol (Y ETH/S), em relação à linhagem SUC2. No entanto, como foi observado que cerca de 8 % da sacarose não foi consumida pelas células da linhagem iSUC2 durante o estado-estacionário dos quimiostatos anaeróbios, decidiu-se melhorar a capacidade do transporte ativo deste dissacarídeo nesta linhagem através de uma estratégia de engenharia evolutiva caracterizada pelo cultivo destas células em quimiostatos longos limitados por sacarose, em anaerobiose. Obteve-se assim, após cerca de 60 gerações, uma linhagem mutante (iSUC2 evoluída) com atividade de transporte de sacarose 20 vezes superior à linhagem iSUC2, sendo capaz de consumir toda a sacarose do meio de cultivo. Esta linhagem apresentou um aumento de 11% no YETH/S e uma diminuição de 27% no fator de conversão de sacarose a células (YX/S), quando comparada à linhagem-referência. A análise do transcriptoma revelou o aumento da expressão de vários genes codificadores de transportadores de hexoses, bem como genes relacionados ao metabolismo de maltose, incluindo o gene do transportador de alta-afinidade para alfa-glicosídeos AGT1, quando a linhagem iSUC2 evoluída foi comparada à linhagem iSUC2. Detectou-se que a evolução em quimiostato resultou na duplicação do gene AGT1, sem que houvesse mutação neste gene. Através da superexpressão do gene AGT1 na linhagem iSUC2, conseguiu-se gerar uma linhagem que apresentou YETH/S muito próximo ao da linhagem iSUC2 evoluída. No entanto, outros parâmetros fisiológicos, foram diferentes nestas duas linhagens, indicando que a duplicação do gene AGT1 não foi a única mutação que ocorreu durante o processo de evolução em quimiostato. Este trabalho ilustra o potencial da combinação entre engenharia metabólica e engenharia evolutiva para a obtenção de linhagens de levedura melhoradas, para aplicação na produção industrial de etanol combustível a partir de meios contendo sacarose. / When growing on sucrose-containing substrates, Saccharomyces cerevisiae secretes invertase that hydrolyses sucrose into glucose and fructose, which are subsequently assimilated by facilitated diffusion. In a previous work, the cellular location of invertase in yeast was modified, by eliminating the extracellular form of the enzyme and over-expressing the intracellular one (Stambuk et al., 2009). As a result, sucrose uptake by this modified strain (iSUC2) occurs by an active H+-sucrose symport system, in which 1 ATP needs to be used by the cells to extrude the proton co-transported. In order to compensate for this, it is expected that these cells will deviate a higher proportion of the carbon flow towards energy generation, and consequently to ethanol formation, in comparison with the wild-type phenotype (SUC2). In the present work, a quantitative physiological evaluation of the iSUC2 strain was performed in both batch and chemostat cultures. Cells from the iSUC2 strain harvested from steady-state anaerobic sucrose-limited chemostats retained all invertase intracellularly and showed a 2-fold higher total invertase activity, when compared to the SUC2 strain grown under identical conditions. Besides this, the ethanol yield on sucrose in the former cells was 4% higher than in the latter case. However, due to the high levels of residual sucrose during these cultivations with the iSUC2 strain, we attempted to improve the transport capacity in the iSUC2 strain by evolutionary engineering. After 60 generations of cultivation in an anaerobic sucrose-limited chemostat, an evolved strain was selected, which presented a 20-fold increase in the sucrose transport capacity, when compared with the parental strain (iSUC2), leading to almost no residual sucrose. During growth of this evolved strain in anaerobic sucrose-limited chemostats, the ethanol yield on sucrose was 11% higher and the biomass yield on sucrose was 27% lower, when compared with the SUC2 strain. Transcriptome analysis revealed an increase in the expression level of several hexose transporters, as well as many MAL-related genes, including the gene for the high-affinity permease AGT1. Indeed, it was verified that this gene was duplicated during the evolution experiment, but no point mutation was detected. By over-expressing the AGT1 gene in the iSUC2 strain, it was possible to attain a similar ethanol yield on sucrose, when compared to the evolved iSUC2 strain. However, several other physiological parameters were different in both strains, indicating that the AGT1 gene duplication was not the only mutation that occurred during evolution in the chemostat. To conclude, this work illustrates that the combination of metabolic and evolutionary engineering is a powerful strategy to obtain improved sucrose-fermenting yeast strains.

Orientador: Mauricio Boscolo / Banca: Mario Henrique Gonzalez / Banca: Odair Aparecido Fernandes / Resumo: Ésteres de sacarose ou sucroésteres derivados de ácidos graxos são conhecidos por serem surfactantes não iônicos biodegradáveis e bons emulsificantes muito utilizados nas indústrias alimentícia, farmacêutica, cosmética e agrícola. Alguns sucroésteres derivados de ácidos graxos são considerados uma nova classe de biopesticidas, pois são produzidos a partir de matérias primas de fontes renováveis e não apresentam toxicidade para mamíferos e flora, não possuem odor nem sabor e são compatíveis com a pele humana. Devido a isso, os sucroésteres sintetizados em processos livres de solventes são ótimos candidatos a biopesticidas que podem ser empregados na agricultura orgânica e no manejo integrado de pragas. Nesse trabalho foram sintetizados sucroésteres derivados de óleo de soja em processo livre de solvente utilizando-se óxido de cálcio, óxido de magnésio, metóxido de sódio e\ carbonato de potássio como catalisadores, com tempos de reação de 24, 48 e 72 horas. Alguns parâmetros como a viscosidade e estabilidade de emulsão das misturas de sucroésteres foram avaliados e as misturas também foram caracterizadas por espectroscopia vibracional no infravermelho e cromatografia em camada delgada. Bioensaios com ácaros da espécie Calacarus heveae Feres foram realizados e resultaram em mortalidade de aproximadamente 95% dos indivíduos utilizando 5 g L-1 das misturas de sucroésteres em solução aquosa / Abstract: Sucrose esters or sucroesters derived from fatty acids known as biodegradable non-ionic surfactants and good emulsifiers very used in food, drugs and agriculture industries. Some of the sucroesters derived from fatty acids are considered a new class of biopesticides because it is produced from renewable sources and it does not show toxicity to mammals and flora. In addition, sucroesters are odorless, flavorless and are skin compatible. Due to these chracteristics, sucroesters produced by transesterification without solvents are great candidates for biopesticides in organic agriculture and integrated pest management. In this work we synthetized sucroesters derived from soy oil with solvent free process using four different catalysts. The time of reactions were 24, 48 and 72 hours. Some parameters as viscosity and emulsion stability were evaluated and the mixtures were characterized by infrared spectroscopy and thin layer chromatography. Bioassays with mites (Calacarus heveae Feres) were performed and resulted in 95% approximately of mortality using aqueous solutions of 5 g L-1 of the sucroesters mixtures / Mestre

[pt] A hidroxiapatita está entre os biomateriais cerâmicos de maior interesse na área médica, pois, além da sua semelhança com a fase inorgânica dos ossos e dentes, apresenta exelente biocompatibilidade e bioatividade. Devido a sua ampla aplicação e aos gastos inerentes a utilização de implantes em processos cirúrgicos, torna-se necessário o desenvolvimento de processos mais viáveis encomonicamente e de materiais com melhores propriedades, com isso, este trabalho teve como objetivo a síntese de hidroxiapatita (HAp) pelo método de precipitação utilizando cascas de ovos de galinha como fonte de cálcio na presença de diferentes concentrações de sacarose, para avaliar sua influência nas características dos materiais sintetizados. A utilização da casca de ovo surge como um insumo atrativo, uma vez que é composta majoritariamente por carbonato de cálcio, um material abundante e barato. A casca de ovo foi calcinada à 1000 graus Celsius para obtenção do CaO que foi hidrolisado para a obtenção do Ca(OH)2.Os materiais foram obtidos pela reação de precipitação entre o Ca(OH)2 e H3PO4 a temperatura ambiente e com controle de pH, utilizando diferentes quantidades de sacarose. Os materiais obtidos foram caracterizados pelos métodos de Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura com emissão de campo (MEV-FEG), adsorção de N2 a 77K (BET), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TG) e Fluorescência de Raios X (FRX). Os resultados de DRX confirmaram a formação da HAp. O FTIR apresentou as bandas correspondentes a HAp, corroborando os resultados de DRX, identificando também bandas de carbonato. Os resultados de EDXS confirmaram a composição química das amostras, sendo esta de P, O e Ca. A caracterização por MEV permitiu a avaliação da mudança da morfologia com o para as diferentes da quantidade de sacarose utilizada, sendo observada uma tendência a formação de partículas esferoidais. Os resultados de BET evidenciaram um aumento de superfície específica com o aumento da quantidade de sacarose, passando de 36 para 93 m2/g, decorrente do aumento de porosidade e diminuição do tamanho de partícula, resultado confirmado pelo MET, com tamanho de partícula passando 50 nm para valores em torno de 10-20 nm. Para avaliação da citotoxicidade foi realizado o ensaio da redução da resazurina para o período de 24h. Os resultados obtidos indicaram que as amostras são não citotóxicas. O ensaio de bioatividade foi realizado em meio McCoy para o período de 3 e 7 dias, apresentando resultados de dissolução das amostras compatíveis com caracteríticas de superfícies bioativas, porém, para o período de da análise, não foi observada a formação da camada bone like apatite. Os materiais sintetizados apresentaram propriedades semelhantes aos obtidos a partir de fontes de cálcio comerciais, apresentando promissor potencial em aplicações da engenharia de tecido ósseo, além de contribuir para a reciclagem desses bio-resíduos que é a casca de ovo. Os resultados obtidos indicam que a sacarose pode alterar as características do material, sendo um promissor aditivo/template de fácil obtenção e baixo custo, proporcionando materiais com elevada superfície específica e redução do tamanho de partícula. / [en] Hydroxyapatite is among the ceramic biomaterials of greatest interest in the medical field, because, in addition to its similarity with the inorganic phase of bones and teeth, it presents excellent biocompatibility and bioactivity. Due to its wide application and the expensive surgical processes, it is necessary to develop more viable processes and materials with better properties, therefore, the work aimed the hydroxyapatite synthesis (HAp) by precipitation method using hen’s eggshells as a calcium source in the presence of different sucrose concentrations, to evaluate its effect on the characteristics of the synthesized materials. A comparative study was also carried out with HAp samples obtained without sucrose and with commercial Ca(OH)2. The use of eggshells appears as an attractive raw material since it is mainly composed of calcium carbonate and because it is an abundant and cheap material. The eggshell was calcined at 1000 Celsius to obtain CaO, which was hydrolyzed to obtain Ca(OH)2. The materials were obtained by the precipitation reaction between Ca(OH)2 and H3PO4 at room temperature with pH control, using different amounts of sucrose. The obtained materials were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy with field emission (SEM-FEG), N2 to 77K adsorption (BET), Transmission Electron Microscopy (TEM), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), thermogravimetric analysis (TG) and X-Ray Fluorescence (XRF). The XRD results confirmed the formation of HAp. The FTIR showed the bands corresponding to HAp, corroborating the results of DRX, in addition to the presence of carbonate bands. The results of EDXS confirmed the composition of the samples, being of P, O and Ca. The SEM characterization allowed the evaluation of the morphology changes for the different amounts of the sucrose used, forming spheroidal particles. The BET results showed an increase in specific surface area with the rise in the sucrose amount, from 36 to 93 m2/g, due to the rise in porosity and decrease in particle size, a result confirmed by TEM, with particle size changing from 50 nm to values around 10-20 nm. The resazurin reduction assay was performed for the 24h period to evaluate of cytotoxicity. The results obtained indicate that the samples were non-cytotoxic. The bioactivity assay was carried out in McCoy medium for 3 and 7 days, showing dissolution results of the samples compatible with characteristics of bioactive surfaces. The formation of the bone-like apatite layer was not observed for the analysis period. The synthesized materials showed properties similar to those obtained from synthetic calcium sources. Therefore, it presents promising potential in bone tissue engineering applications, besides contributing to the recycling of this bio-residue, the eggshell. The high specific surface area and small particle size results obtained indicate that sucrose can be a promising additive/template that is easy to obtain at low cost.