Neste trabalho foram estudadas a atividade e a estabilidade de lacases dos fungos Coriolus hirsutus e Trametes versicolor em meio aquoso contendo líquidos iônicos (LI) como co-solventes, com o objetivo de se obter informações sobre os efeitos desses solventes na atividade enzimática. Foi avaliado o efeito de onze LI (cátions: tetrabutilamônio, 1-butil-3-metilpiperidina e 1-alquil-3-metilimidazólios; combinados com ânions: brometo, cloreto, metilsulfato, metanossulfonato e tetrafluorborato) em diferentes frações molares em meio aquoso tamponado com ácido acético (0,1 mol L-1, pH 4,7 e 25 &#176;C). De um modo geral, a atividade inicial das lacases nos diferentes líquidos iônicos foi inferior à obtida em solução aquosa somente tamponada. O aumento da concentração dos LI também resultou no decréscimo da atividade enzimática. Tanto os resultados obtidos para atividade, como para estabilidade enzimática, se correlacionaram bem com a série de Hofmeister, que ordena os íons de acordo com suas propriedades cosmotrópicas/caotrópicas. Ânions cosmotrópicos e cátions caotrópicos estabilizam proteínas, enquanto ânions caotrópicos e cátions cosmotrópicos as desestabilizam. As lacases estudadas foram fortemente inibidas na presença dos ânions caotrópicos Br- e BF4-. Entre os LI utilizados neste trabalho, o metanossulfonato de 1-etil-3-metilimidazólio foi co-solvente mais promissor para lacase. Os dados cinéticos das reações enzimáticas em metanossulfonato de 1-etil-3-metilimidazólio e metanossulfonato de 1-butil-3-metilimidazólio, utilizando os substratos catecol e siringaldazina, revelaram que o decréscimo da atividade enzimática é resultado do aumento da constante michaeliana. Os resultados obtidos da estabilidade e temperatura de transição de desnaturação térmica da lacase em LI formado por MeSO3-, cosmotrópico, foram comparáveis aos obtidos em tampão. A ordem crescente de atividade e estabilidade da lacase em líquidos iônicos para cátions foi BuN+&#8776;BMPP+&#8776;BMIM+&#60;EMIM+, enquanto para ânions foi Br-&#8776;BF4- < MeSO4- < MeSO3-. A diminuição da eficiência catalítica da reação (Kcat/Km) em meio contendo líquido iônico foi proporcionada principalmente pelo aumento da Km. Líquidos iônicos têm se apresentado como potenciais solventes para utilização em biocatálise. As propriedades físico-químicas dos LI podem ser moduladas pela combinação de diferentes cátions e ânions, visando características diferenciais para atividade enzimática. O estudo do mecanismo catalítico e dos efeitos específicos dos íons é de fundamental importância para a utilização vantajosa desses solventes em reações enzimáticas. / In this study, the activity and stability of laccase of T. versioclor and C. hirsutus were studied in ionic liquid (IL)-containing aqueous systems to provide valuable information with regard to the effect of IL on the enzyme activity. The effect of IL on the laccase performance was investigated by comparing the activity, stability, kinetic (such as Km, Vmax) and thermal denaturation. An excessive amount of these ILs in the reaction systems resulted in decline in enzymatic activity. Both activity and stability of the enzyme correlate well with the Hofmeister series in terms of the salt\'s kosmotropic/chaotropic properties. Proteins are usually found to be stabilized by a kosmotropic anion and a chaotropic cation and destabilized by a chaotropic anion and a kosmotropic cation. Laccases strong had been inhibited presence of chaotropic anions Br- and BF4-. Among the IL used here, 1-etyl-3-methylimidazoliun methanesulfonate was the most promising IL for laccase. A detailed analysis of kinetic data in the presence of catecol and syrigadalzine as substrate revealed that the decrease in the laccase activity was a result of increase in Km. Equal stability the transition temperature for the thermal denaturation of laccase of T. versioclor in ionic liquids based in MeSO3- (kosmotropic) was comparable to that of the control sample. It was observed an ion effect on the laccase activity and stability, for cations this parameters values increased in the order BMIM+&#8776;BuN+&#8776;BMPP+ < EMIM+; while for anions the order is Br-&#8776;BF4- < MeSO4- < MeSO3-. Also an increase in Km is correlated with the decrease in the catalytic reaction efficiency (Kcat/Km) in medium containing ionic liquid. Design and use of water-mimicking IL composed of chaotropic cations and kosmotropic anions may facilitate the applications of IL in biotransformations.

Neste trabalho foram estudadas a atividade e a estabilidade de lacases dos fungos Coriolus hirsutus e Trametes versicolor em meio aquoso contendo líquidos iônicos (LI) como co-solventes, com o objetivo de se obter informações sobre os efeitos desses solventes na atividade enzimática. Foi avaliado o efeito de onze LI (cátions: tetrabutilamônio, 1-butil-3-metilpiperidina e 1-alquil-3-metilimidazólios; combinados com ânions: brometo, cloreto, metilsulfato, metanossulfonato e tetrafluorborato) em diferentes frações molares em meio aquoso tamponado com ácido acético (0,1 mol L-1, pH 4,7 e 25 &#176;C). De um modo geral, a atividade inicial das lacases nos diferentes líquidos iônicos foi inferior à obtida em solução aquosa somente tamponada. O aumento da concentração dos LI também resultou no decréscimo da atividade enzimática. Tanto os resultados obtidos para atividade, como para estabilidade enzimática, se correlacionaram bem com a série de Hofmeister, que ordena os íons de acordo com suas propriedades cosmotrópicas/caotrópicas. Ânions cosmotrópicos e cátions caotrópicos estabilizam proteínas, enquanto ânions caotrópicos e cátions cosmotrópicos as desestabilizam. As lacases estudadas foram fortemente inibidas na presença dos ânions caotrópicos Br- e BF4-. Entre os LI utilizados neste trabalho, o metanossulfonato de 1-etil-3-metilimidazólio foi co-solvente mais promissor para lacase. Os dados cinéticos das reações enzimáticas em metanossulfonato de 1-etil-3-metilimidazólio e metanossulfonato de 1-butil-3-metilimidazólio, utilizando os substratos catecol e siringaldazina, revelaram que o decréscimo da atividade enzimática é resultado do aumento da constante michaeliana. Os resultados obtidos da estabilidade e temperatura de transição de desnaturação térmica da lacase em LI formado por MeSO3-, cosmotrópico, foram comparáveis aos obtidos em tampão. A ordem crescente de atividade e estabilidade da lacase em líquidos iônicos para cátions foi BuN+&#8776;BMPP+&#8776;BMIM+&#60;EMIM+, enquanto para ânions foi Br-&#8776;BF4- < MeSO4- < MeSO3-. A diminuição da eficiência catalítica da reação (Kcat/Km) em meio contendo líquido iônico foi proporcionada principalmente pelo aumento da Km. Líquidos iônicos têm se apresentado como potenciais solventes para utilização em biocatálise. As propriedades físico-químicas dos LI podem ser moduladas pela combinação de diferentes cátions e ânions, visando características diferenciais para atividade enzimática. O estudo do mecanismo catalítico e dos efeitos específicos dos íons é de fundamental importância para a utilização vantajosa desses solventes em reações enzimáticas. / In this study, the activity and stability of laccase of T. versioclor and C. hirsutus were studied in ionic liquid (IL)-containing aqueous systems to provide valuable information with regard to the effect of IL on the enzyme activity. The effect of IL on the laccase performance was investigated by comparing the activity, stability, kinetic (such as Km, Vmax) and thermal denaturation. An excessive amount of these ILs in the reaction systems resulted in decline in enzymatic activity. Both activity and stability of the enzyme correlate well with the Hofmeister series in terms of the salt\'s kosmotropic/chaotropic properties. Proteins are usually found to be stabilized by a kosmotropic anion and a chaotropic cation and destabilized by a chaotropic anion and a kosmotropic cation. Laccases strong had been inhibited presence of chaotropic anions Br- and BF4-. Among the IL used here, 1-etyl-3-methylimidazoliun methanesulfonate was the most promising IL for laccase. A detailed analysis of kinetic data in the presence of catecol and syrigadalzine as substrate revealed that the decrease in the laccase activity was a result of increase in Km. Equal stability the transition temperature for the thermal denaturation of laccase of T. versioclor in ionic liquids based in MeSO3- (kosmotropic) was comparable to that of the control sample. It was observed an ion effect on the laccase activity and stability, for cations this parameters values increased in the order BMIM+&#8776;BuN+&#8776;BMPP+ < EMIM+; while for anions the order is Br-&#8776;BF4- < MeSO4- < MeSO3-. Also an increase in Km is correlated with the decrease in the catalytic reaction efficiency (Kcat/Km) in medium containing ionic liquid. Design and use of water-mimicking IL composed of chaotropic cations and kosmotropic anions may facilitate the applications of IL in biotransformations.

Dada la importancia del aceite de girasol en el comercio nacional e internacional, surge la necesidad de realizar investigaciones para incentivar la incorporación de alternativas tecnológicas “amigables” con el medio ambiente que logren reducir las pérdidas y perfeccionar el procesamiento. El uso de enzimas en el proceso de extracción acuosa o la utilización de enzimas como tratamiento previo a la extracción alcohólica, pueden estar consideradas dentro de las “tecnologías limpias” y puede dar como resultado una mejor calidad de los productos, un aumento en la competitividad frente a otros aceites en crecimiento y una mejora de la rentabilidad, debido a que se podría eliminar algunas etapas del refinado. Dentro de este marco se planteó como objetivo general de la presente tesis estudiar el uso de enzimas en el proceso extractivo de aceite de collets de girasol, utilizando solventes no convencionales y la obtención de otros derivados a escala laboratorio, promoviendo el desarrollo de tecnologías alternativas. Dentro de los objetivos específicos se pueden identificar dos grandes áreas en el uso de enzimas, por un lado se plantea su uso en la extracción acuosa de aceite de collets de girasol, estudiando variables operativas a través de diseño de experimentos para optimizar dicha extracción y por otro lado, el uso de enzimas como pre-tratamiento para la posterior extracción de aceite de collets de girasol con alcoholes de cadenas cortas como etanol e isopropanol. En el Capítulo 1 se presenta el complejo oleaginoso argentino y la relevancia del girasol en el mercado interno y externo. Se describe su localización en Argentina y sus productos, detallando la composición química del aceite, los subproductos y sus aplicaciones. Además, se realiza una breve reseña sobre la extracción de aceite con proceso convencional y no convencional, como la extracción acuosa, extracción asistida por enzimas y extracción alcohólica. En el Capítulo 2 se especifican los materiales y las técnicas analíticas utilizadas en el trabajo de tesis. A su vez, se detalla la caracterización de la materia prima principal utilizada y la caracterización de su aceite. En el Capítulo 3 analiza la extracción acuosa y acuosaenzimática a través de un diseño de experimentos robusto para definir variables generales del proceso extractivo. El estudio se complementa con la optimización de la extracción acuosa-enzimática empleando un diseño de experimentos más amplio y detallado que incluye otras variables necesarias, su significancia y el efecto de las interacciones entre las mismas. En el Capítulo 4 se evalúa la extracción alcohólica con pretratamiento enzimático, utilizando como solventes alternativos etanol e isopropanol. Se analiza la eficiencia del proceso extractivo para ambos alcoholes y se compara con la extracción convencional con nhexano. Además se realiza una caracterización de los aceites obtenidos según su contenido de fosfolípidos y tocoferoles. Finalmente, en el Capítulo 5, se exponen las conclusiones generales y se proponen trabajos futuros continuando las líneas de investigación de esta tesis, en base a los conocimientos adquiridos. / Given the importance of sunflower oil in national and international trade, there is a need to research for the incorporation of eco-friendly technological alternatives that reduce losses and improve processing. Use of enzymes in the aqueous extraction process or the use of enzymes as pre-treatment to alcoholic extraction, can be considered within the "clean technologies" and can result in a better quality products, an increase competitiveness compared with other growing oils and improvement in profitability, due to the fact that some stages of refining could be eliminated. Within this framework, the overall objective of this thesis was aimed to study the use of enzymes in the extractive oil process of sunflower collets, using non-conventional solvents and obtaining other derivatives at a laboratory scale, promoting the development of alternative technologies. Among specific objectives, enzyme use in the aqueous extraction of oil from sunflower collets was considered, studying operational variables through the design of experiments to optimize performance and on the other hand, its use in the pre-treatment to oil extraction from sunflower collets with short-chain alcohols such as ethanol and isopropanol Chapter 1 presents the Argentine oilseed complex and the relevance of sunflower in the internal and external market. Its location in Argentina and its products are described, detailing the chemical composition of the oil, the by-products and their applications. In addition, a brief review is made on the conventional and non conventional oil extraction process, such as aqueous extraction, enzyme-assisted extraction and alcoholic extraction. Chapter 2 specifies the materials and analytical techniques used in the thesis work. At the same time, the characterization of the main raw material used and the characterization of its oil are detailed. In Chapter 3, it analyzes aqueous extraction and enzyme-aided aqueous extraction through a robust design of experiments to define general variables of the extractive process. The study is complemented with the optimization of the enzyme-aided aqueous extraction using a broader and more detailed design of experiments that includes other necessary variables, their significance and the effect of the interactions among them. In Chapter 4, alcohol extraction with enzymatic pretreatment is evaluated, using ethanol and isopropanol as alternative solvents. The efficiency of the extractive process for both alcohols is analyzed and compared with conventional extraction with nhexane. In addition, a characterization of the oils obtained according to their content of phospholipids and tocopherols is carried out. Finally, Chapter 5 presents overall conclusions and future studies are proposed continuing the research lines of this thesis, based on the knowledge acquired.

Dióxido de carbono supercrítico (scCO2) é um solvente pouco eficiente para substâncias polares em geral. Uma maneira interessante de superar esta limitação e explorar todo o seu potencial como solvente verde, possível substituto para os solventes orgânicos voláteis comuns, é a introdução de tensoativos específicos para scCO2 no sistema. No presente trabalho, foram sintetizadas três novas séries de tensoativos oxigenados para scCO2. As moléculas possuem cabeças CO2-fóbicas mono e poli-hidroxiladas, em sua maioria à base de açúcares, e três tipos de cadeias CO2-fílicas, duas delas perfluoradas (-C7F15 e -C9F19) e uma peracetilada (derivada do ácido D-glucônico). Foram investigadas as suas solubilidades e comportamentos de fase em CO2 e em sistemas ternários (água-CO2-tensoativo), bem como a atividade na interface CO2-água. Todos eles dispersaram água em scCO2 com [água] / [tensoativo] (W) igual a 10, exibindo pressões de névoa comparáveis àquelas do sistema \"a seco\". Adicionalmente, os tensoativos reduziram a tensão interfacial CO2-água. O efeito das cabeças CO2-fóbicas e cadeias CO2-fílicas nessa redução pôde ser analisado separadamente. Os resultados dos experimentos de tensão interfacial dinâmica sugerem que tanto a difusão das moléculas da fase contínua para a subinterface, quanto a sua inserção e migração na interface contribuem para o decaimento das tensões interfaciais. / Supercritical carbon dioxide (scCO2) is a poor solvent for polar substances in general. An interesting way to overcome this limitation and fulfill its potential as a green solvent, a possible substitute for common volatile organic solvents, is the introduction of scCO2-suitable surfactants in the system. In the present work, three series of novel oxygenated surfactants for scCO2 were synthesized. The amphiphiles contain mono and poly-hydroxylated CO2-phobic heads, most of them sugar-based, as well as three types of CO2-philic tails, two of them perfluorinated (-C7F15 and -C9F19) and one peracetylated (D-gluconic acid derivative). Their solubilities and phase behaviors in CO2 and in ternary systems (water-CO2-surfactant), as well as their activities at the CO2-water interface, were investigated. All of them dispersed water in scCO2- with water-to-surfactant ratio (W) of 10, exhibiting cloud pressures comparable to those of \"dry\" systems. Also, the surfactants reduced the CO2-water interfacial tension. The effect of both the CO2-phobic heads and the CO2-philic tails could be analyzed separately. Dynamic interfacial tension results suggest that both diffusion from bulk CO2 to subinterface and insertion and migration of molecules within the interface contribute to the time-dependent decay of the interfacial tensions.

Dióxido de carbono supercrítico (scCO2) é um solvente pouco eficiente para substâncias polares em geral. Uma maneira interessante de superar esta limitação e explorar todo o seu potencial como solvente verde, possível substituto para os solventes orgânicos voláteis comuns, é a introdução de tensoativos específicos para scCO2 no sistema. No presente trabalho, foram sintetizadas três novas séries de tensoativos oxigenados para scCO2. As moléculas possuem cabeças CO2-fóbicas mono e poli-hidroxiladas, em sua maioria à base de açúcares, e três tipos de cadeias CO2-fílicas, duas delas perfluoradas (-C7F15 e -C9F19) e uma peracetilada (derivada do ácido D-glucônico). Foram investigadas as suas solubilidades e comportamentos de fase em CO2 e em sistemas ternários (água-CO2-tensoativo), bem como a atividade na interface CO2-água. Todos eles dispersaram água em scCO2 com [água] / [tensoativo] (W) igual a 10, exibindo pressões de névoa comparáveis àquelas do sistema \"a seco\". Adicionalmente, os tensoativos reduziram a tensão interfacial CO2-água. O efeito das cabeças CO2-fóbicas e cadeias CO2-fílicas nessa redução pôde ser analisado separadamente. Os resultados dos experimentos de tensão interfacial dinâmica sugerem que tanto a difusão das moléculas da fase contínua para a subinterface, quanto a sua inserção e migração na interface contribuem para o decaimento das tensões interfaciais. / Supercritical carbon dioxide (scCO2) is a poor solvent for polar substances in general. An interesting way to overcome this limitation and fulfill its potential as a green solvent, a possible substitute for common volatile organic solvents, is the introduction of scCO2-suitable surfactants in the system. In the present work, three series of novel oxygenated surfactants for scCO2 were synthesized. The amphiphiles contain mono and poly-hydroxylated CO2-phobic heads, most of them sugar-based, as well as three types of CO2-philic tails, two of them perfluorinated (-C7F15 and -C9F19) and one peracetylated (D-gluconic acid derivative). Their solubilities and phase behaviors in CO2 and in ternary systems (water-CO2-surfactant), as well as their activities at the CO2-water interface, were investigated. All of them dispersed water in scCO2- with water-to-surfactant ratio (W) of 10, exhibiting cloud pressures comparable to those of \"dry\" systems. Also, the surfactants reduced the CO2-water interfacial tension. The effect of both the CO2-phobic heads and the CO2-philic tails could be analyzed separately. Dynamic interfacial tension results suggest that both diffusion from bulk CO2 to subinterface and insertion and migration of molecules within the interface contribute to the time-dependent decay of the interfacial tensions.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Aromatic hydrocarbons are chemical compounds of great interest in the petrochemical industry. These are commonly derived from reformed naphtha, which are in multicomponent mixtures with aliphatic hydrocarbons. The separation of these components is realized, generally, the liquid-liquid extraction process. In this process, the sulfolane is the most widely used solvent. However, this has some disadvantages such as high cost. For this reason, many studies are developed by the academic community in order to propose alternative solvents to replace the exclusive use of sulfolane by compounds that are important features like good selectivity, easy recoverability and low costs. Given the above, this study main aims to determine liquid-liquid equilibrium data (LLE) to study the ability of solvents [diethylene glycol (DEG), triethylene glycol (TEG), glycerol and 2-hydroxyethyl amine format (2-HEAF)] in extracting aromatic mixtures with aliphatic. The physical properties also of great importance in the understanding of the behavior and interactions that occur in liquid mixtures. Thus, in this study were also studied the density and viscosity of solvent extractors aromatic. The experimental methodology for the determination of LLE data was initially validated by reproducing the literature, and the results showed good agreement between these data. After the method has been validated, solubility curves and tie-lines were constructed for systems containing decane + toluene + DEG (+ TEG, + glycerol, + 2-HEAF, + sulfolane) at T = (303.15 and 333.15) K. The composition data of tie-lines, obtained experimentally, were used to calculate the selectivity parameter and the distribution coefficient. With this data, it can be concluded that all the solvents studied have a good capacity for toluene extraction from mixtures with decane. However, the glycerol has presented as the most promising solvent for aromatics extraction. Finally, the experimental data were correlated through the thermodynamic activity coefficient models, NRTL and UNIQUAC. The results were considered satisfactory, noting that the NRTL was the model that presented minor deviations in compositions. Thus, best represented the LLE data for the systems studied. / Os hidrocarbonetos aromÃticos sÃo compostos quÃmicos de grande interesse na indÃstria petroquÃmica. Estes sÃo comumente originados da nafta reformada, onde encontram-se em misturas multicomponentes com hidrocarbonetos alifÃticos. A separaÃÃo destes componentes à realizada, em sua grande maioria, pelo processo de extraÃÃo lÃquido-lÃquido. Nesse processo, o sulfolano à o solvente mais utilizado. No entanto, este apresenta algumas desvantagens, tais como alto custo. Por esse motivo, inÃmeros estudos sÃo realizados pela comunidade acadÃmica a fim de propor solventes alternativos que substituam o uso exclusivo do sulfolano por compostos que tambÃm apresentem caracterÃsticas importantes, como boa seletividade, boa recuperabilidade e baixos custos. Diante do exposto, o presente trabalho tem como principal objetivo determinar dados de equilÃbrio lÃquido-lÃquido (ELL) para estudar a capacidade dos solventes [dietilenoglicol (DEG), trietilenoglicol (TEG), glicerina e 2-hidroxietilamina formato (2-HEAF)] em extrair aromÃticos das misturas com alifÃticos. As propriedades fÃsicas tambÃm assumem extrema importÃncia no conhecimento do comportamento e das interaÃÃes que ocorrem nas misturas de lÃquidos. Deste modo, neste trabalho foram estudados a densidade e a viscosidade de solventes extratores de aromÃticos. A metodologia experimental para obtenÃÃo dos dados de ELL foi inicialmente validada reproduzindo dados da literatura, e os resultados mostraram uma boa concordÃncia entre estes dados. ApÃs a metodologia ter sido validada foram construÃdas curvas de solubilidade e tie-lines para os sistemas contendo decano + tolueno + DEG (+ TEG, + glicerina, + 2-HEAF, + sulfolano) a T = (303,15 e 333,15) K. Os dados de composiÃÃo das tie-lines, obtidos experimentalmente, foram utilizados para calcular o parÃmetro de seletividade e o coeficiente de distribuiÃÃo. De posse desses dados, pode-se concluir que todos os solventes estudados apresentam boa capacidade para extraÃÃo de tolueno a partir de misturas com decano. No entanto, a glicerina destacou-se como o solvente mais promissor para a extraÃÃo de aromÃticos apresentando os maiores valores para seletividade. Finalmente, os dados experimentais foram correlacionados atravÃs dos modelos termodinÃmicos de coeficiente de atividade, NRTL e UNIQUAC. Os resultados foram considerados satisfatÃrios, observando-se que o NRTL foi o modelo que apresentou os menores desvios na composiÃÃo. Dessa forma, representou melhor os dados de ELL para os sistemas estudados.