Francisco Felipe Maia da Silva. Síntese, caracterização estrutural e avaliação do potencial antibacteriano e antioxidade de derivados do Eugenol e processos biocatalíticos usando casca da laranja. 2017. 182 f. Tese (Doutorado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by José Orlando Soares de Oliveira (orlando.soares@bol.com.br) on 2017-09-13T12:00:58Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_FFMSILVA.pdf: 6282833 bytes, checksum: 7f5dbf85caa54f420d0e55976e6f9827 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-09-26T23:43:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_FFMSILVA.pdf: 6282833 bytes, checksum: 7f5dbf85caa54f420d0e55976e6f9827 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-26T23:43:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_FFMSILVA.pdf: 6282833 bytes, checksum: 7f5dbf85caa54f420d0e55976e6f9827 (MD5) Previous issue date: 2017 / The use of natural products as a therapeutic source still consists of the main means to obtain drugs that are used in the fight against various diseases that affect man and other living things. Eugenol is a natural substance that has aroused the interest of several researchers in the world to present a diversity of biological properties, including: Antioxidant, antimicrobial, anesthetic, analgesic, hepatoprotective, anticoagulant among others. With this, the present work aimed at the synthesis of eugenol derivatives with subsequent analysis of its antioxidant and antibacterial activities. A study was also carried out aiming at increasing the number of derivatives produced by applying enzymes present in the orange peel (Citrus Sinensis), immobilized in a calcium alginate matrix as a biocatalyst in hydrolysis and esterification reactions. The work resulted in the synthesis, characterization and purification of twenty-one eugenol derivatives, characterized using hydrogen and carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy, gas chromatography coupled to mass spectrometry and flame ionization detector, as well as high performance liquid chromatography. In the antibacterial activity it was observed that ten [4-allyl-2-methoxyphenyl 4-bromobenzoate (8); 4-allyl-3-methoxyphenyl 4-nitrobenzoate (9); 4-allyl-2-methoxyphenyl cinnamate (10); 4-(2-hydroxypropyl) -2-methoxyphenyl (12); 1- (4-acetoxy-3-methoxyphenyl) propano-2-yl acetate (13); 3-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)propane-1,2-diol (14); 3-(4-acetoxy-3-methoxyphenyl) propane-1,2-diyl diacetate (15); 2-methoxy-4-(oxiran-2-ylmethyl) phenol (16); 2-methoxy-4-(oxiran-2-ylmethyl)-phenyl acetate (17); 4-((2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl)methyl)-methoxyphenol (18)] of the twenty-one derivatives showed antimicrobial activity, including against strains that the eugenol molecule was inactive, thus amplifying the spectrum of antibacterial action, and the derivatives with lower Minimal Inhibitory Concentration (500 μg / mL) were substances 8 and 16. As for the antioxidant activity, it was observed that all derivatives that were produced from the acylation reaction of the phenolic hydroxy group resulted in substances with a much lower antioxidant action (IC50˃200μg / mL) than eugenol (IC50 4.38μg / mL ), demonstrating that the phenol group is fundamental for the molecule to have the capacity to capture free radicals. On the other hand, the modification of the double bond by addition reaction in the alug group of eugenol, although slightly reducing the antioxidant capacity of the same (IC50 4.38 μg / mL for IC50 20 μg/mL in the hydration product), the effect is much lower than that of the structural change of the hydroxyl group, showing that even though it exerts some importance factor in the radical inhibition capacity, the allyl group is not as decisive for this activity as the hydroxyl group. The enzymatic extract from the orange peels immobilized on calcium alginate support was active both in hydrolysis reactions and in acetylation reactions, presenting enantiomeric excesses (ee) above 98% and chemoselectivity to hydroxy groups belonging to the alcohol function in detriment of the phenol, as well as regioselectivity for hydrolysis of acetoxy groups, maintaining intact benzoate groups. Orange peel enzymes have also been shown to be effective in ester synthesis reactions derived from primary alcohols (benzyl acetate) and poorly effective against cyclic alcohols. It was also verified the ability of the biocatalyst to work at different temperatures (30, 35 and 40 °C), good condition of reuse of the biocatalyst, besides the possibility of storage of the same. Orange peel enzymes have also been shown to be effective in ester synthesis reactions derived from primary alcohols (benzyl acetate) and poorly effective against cyclic alcohols. It was also verified the ability of the biocatalyst to work at different temperatures (30, 35 and 40 ° C), good condition of reuse of the biocatalyst, besides the possibility of storage of the same. / O uso de produtos naturais como fonte terapêutica ainda consiste no principal meio para obtenção de fármacos que são utilizados no combate de várias enfermidades que atinge o homem e outros seres vivos. O eugenol, é uma substância natural que tem despertado o interesse de vários pesquisadores no mundo por apresentar uma diversidade de propriedades biológicas, incluindo: Antioxidante, antimicrobiano, anestésico, analgésico, hepatoprotetor, anticoagulante entre outras. Com isso, o presente trabalho objetivou a síntese de derivados do eugenol com posterior análise de suas atividades antioxidantes e antibacterianas. Também foi realizado estudo visando ampliar o número de derivados produzidos aplicando enzimas presentes na casca da laranja (Citrus Sinensis), imobilizadas em matriz de alginato de cálcio como biocatalisador em reações de hidrólise e esterificação. O trabalho resultou na síntese, caracterização e purificação de vinte e um derivados do eugenol, caracterizados utilizando espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio e carbono, cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas e detector de ionização em chama, além de cromatografia líquida de alta eficiência. Na atividade antibacteriana foi observado que dez [4-bromobenzoato de 4-alil-2-metóxifenila (8); 4-nitrobenzoato de 4-alil-3-metóxifenila (9); cinamato de 4-alil-2-metóxifenila (10); 4-(2-hidróxipropil)-2-metóxifenil (12); acetato de 1-(4-acetóxi-3-metóxifenil)propano-2-il (13); 3-(4-hidróxi-3-metóxifenil)propano-1,2-diol (14); diacetato de 3-(4-acetóxi-3-metóxifenil)propano-1,2-di-ila (15); 2-metóxi-4-(oxiran-2-ilmetil)fenol (16); acetato de 2-metóxi-4-(oxiran-2-ilmetil)fenila (17); 4-((2,2-dimetil-1,3-dioxolan-4-il)metil)-metóxifenol (18)] dos vinte e um derivados apresentaram atividade antimicrobiana, inclusive frente a cepas que a molécula do eugenol se mostrou inativa, ampliando com isso o espectro de ação antibacteriano, sendo que os derivados que apresentaram menores Concentração Mínima Inibitória (500µg/mL) foram as substâncias 8 e 16. Quanto a atividade antioxidante, foi observado que todos os derivados que foram produzidos a partir da reação de acilação do grupo hidroxi fenólico resultaram em substâncias com ação antioxidante muito inferior (IC50˃200µg/mL) a do eugenol (IC 50 4,38µg/mL), demostrando que o grupo fenol é fundamental para que a molécula apresente a capacidade de captura de radicais livres. Por outro lado, a modificação da ligação dupla através de reação de adição no grupo alila do eugenol, apesar de reduzir um pouco a capacidade antioxidante do mesmo (IC 50 4,38µg/mL para IC 50 20 µg/mL no produto de hidratação), o efeito é bem inferior ao da mudança estrutural do grupo hidróxi, mostrando que mesmo exercendo algum fator de importância na capacidade de inibição radicalar, o grupo alila não é tão decisivo para essa atividade como grupo hidróxi. O extrato enzimático das cascas da laranja imobilizadas em suporte de alginato de cálcio mostrou-se ativo tanto em reações de hidrólise como em reações de acetilação, apresentando excessos enantioméricos (ee) superiores a 98% e quimiosseletividade para grupos hidroxi pertencente a função álcool em detrimento do fenol, bem como regiosseletividade para hidrólise de grupos acetóxi, mantendo grupos benzoatos intactos. As enzimas da casca da laranja também se mostraram efetivas em reações de síntese de ésteres derivados de álcoois primários (acetato de benzila) e pouco efetiva frente a álcoois cíclicos. Também foi verificado a capacidade de ação do biocatalisador em diferentes temperaturas (30, 35 e 40°C), boa condição de reuso do biocatalisador além de possibilidade de armazenamento do mesmo. Com isso o presente trabalho resultou na síntese de derivados com efeitos antibacterianos superiores ao produto de partida, ampliando as possibilidades de uso onde já são relatados efetivos uso do eugenol. Além de um método eficiente e econômico de preparação de um biocatalisador a partir de um resíduo industrial que são as cascas das laranjas.

Este trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar uma matriz híbrida estável de poli(estireno-co-divinilbenzeno) magnetizado pela adição de magnetita (Fe3O4) e avaliar seu potencial como suporte para a imobilização de lipases. A matriz híbrida foi sintetizado pela técnica de polimerização em suspensão utilizando dos monômeros de estireno e divinilbenzeno e ao qual foram adicionadas partículas de magnetita preparadas por coprecipitação dos íons Fe+2 e Fe+3. A caracterização foi realizada pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difratometria de raios-X (DRX) e magnetização de amostra vibrante (VSM), comparando os materiais magnetizados e não magnetizados. Os biocatalisadores foram preparados pela imobilização da lipase de Candida rugosa (LCR) e lipase PS Burkholderia cepacia (LPS) via adsorção física e foram caracterizados em função da influência de pH e temperatura na atividade hidrolítica, parâmetros cinéticos, estabilidade térmica, estabilidade operacional e estabilidade de estocagem. O derivado de LCR foi aplicado em reações de esterificação e o derivado de LPS em reações de transesterificação. Os resultados obtidos pelas análises de FTIR, DRX e VSM confirmaram que a magnetita foi incorporada ao polímero, gerando atração das partículas por um campo magnético externo. A caracterização bioquímica indicou forte influência do pH na atividade hidrolítica, apresentando ponto ótimo próximo a 8,0 tanto para as lipases livres quanto imobilizadas. Os biocatalisadores magnetizados preparados apresentaram bom desempenho em todos os aspectos, o derivado da lipase de Candida rugosa alcançou conversões entre 89-94% nas reações de esterificação, revelando tempo de meia vida de t1/2=52 dias na estabilidade operacional. O derivado de Burkholderia cepacia atingiu rendimentos próximos a 80% nas reações de transesterificação com t1/2=40 dias. A imobilização aumentou a estabilidade térmica das lipases em 50 vezes no caso da LCR e em 2,3 vezes para a LPS. Estes resultados indicam que o material híbrido magnetizado sintetizado possui grande potencial para ser utilizado como suporte na imobilização de enzimas com aplicação em reações de interesse industrial. / This study aimed to synthesize and characterize a stable hybrid matrix of poly (styrene-codivinylbenzene) magnetized by the addition of magnetite (Fe3O4) and evaluate its potential for application in the immobilization of lipases, by characterization of the prepared biocatalysts. The support was synthesized by the suspension polymerization technique by applying styrene and divinylbenzene monomers and adding magnetite particles synthesized by co-precipitation of Fe + 2 and Fe + 3. The characterization of the material was performed by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetization (VSM), by comparison of the magnetized and the not magnetized particles. The biocatalysts were prepared by immobilization of lipase from Candida rugosa (CRL) and lipase from Burkholderia cepacia (Lipase PS) via physical adsorption and they were characterized according to the influence of pH and temperature on the hydrolytic activity, kinetic parameters, thermal stability, operational stability and storage stability. The CRL derivative was applied in esterification reactions and the lipase PS derivative was applied in transesterification reactions. The results obtained by the analysis FTIR, XRD and VSM confirmed the magnetite was successfully incorporated into the polymer and generated the atraction for an external magnetic field. Biochemical characterization indicated a strong influence of pH on the hydrolytic activity, showing better results on pH around 8,0 for free and both immobilized lipases. The magnetized biocatalysts prepared had good performance in all respects, derivative from Candida rugosa lipase reached 89-94% conversion in esterification reactions showing half-life of operational stability t1 / 2 = 52 days. The immobilized lipase from Burkholderia cepacia reached yields close to 80% in transesterification reactions presenting t1/2 = 40 days. Immobilization increased the thermal stability of lipase by 50 times in the case of CRL and 2,3 times for Lipase PS. These results indicate that the magnetized hybrid material synthesized has great potential to be used as a support for the immobilization of enzymes for use in reactions of industrial interest.

Este trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar uma matriz híbrida estável de poli(estireno-co-divinilbenzeno) magnetizado pela adição de magnetita (Fe3O4) e avaliar seu potencial como suporte para a imobilização de lipases. A matriz híbrida foi sintetizado pela técnica de polimerização em suspensão utilizando dos monômeros de estireno e divinilbenzeno e ao qual foram adicionadas partículas de magnetita preparadas por coprecipitação dos íons Fe+2 e Fe+3. A caracterização foi realizada pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difratometria de raios-X (DRX) e magnetização de amostra vibrante (VSM), comparando os materiais magnetizados e não magnetizados. Os biocatalisadores foram preparados pela imobilização da lipase de Candida rugosa (LCR) e lipase PS Burkholderia cepacia (LPS) via adsorção física e foram caracterizados em função da influência de pH e temperatura na atividade hidrolítica, parâmetros cinéticos, estabilidade térmica, estabilidade operacional e estabilidade de estocagem. O derivado de LCR foi aplicado em reações de esterificação e o derivado de LPS em reações de transesterificação. Os resultados obtidos pelas análises de FTIR, DRX e VSM confirmaram que a magnetita foi incorporada ao polímero, gerando atração das partículas por um campo magnético externo. A caracterização bioquímica indicou forte influência do pH na atividade hidrolítica, apresentando ponto ótimo próximo a 8,0 tanto para as lipases livres quanto imobilizadas. Os biocatalisadores magnetizados preparados apresentaram bom desempenho em todos os aspectos, o derivado da lipase de Candida rugosa alcançou conversões entre 89-94% nas reações de esterificação, revelando tempo de meia vida de t1/2=52 dias na estabilidade operacional. O derivado de Burkholderia cepacia atingiu rendimentos próximos a 80% nas reações de transesterificação com t1/2=40 dias. A imobilização aumentou a estabilidade térmica das lipases em 50 vezes no caso da LCR e em 2,3 vezes para a LPS. Estes resultados indicam que o material híbrido magnetizado sintetizado possui grande potencial para ser utilizado como suporte na imobilização de enzimas com aplicação em reações de interesse industrial. / This study aimed to synthesize and characterize a stable hybrid matrix of poly (styrene-codivinylbenzene) magnetized by the addition of magnetite (Fe3O4) and evaluate its potential for application in the immobilization of lipases, by characterization of the prepared biocatalysts. The support was synthesized by the suspension polymerization technique by applying styrene and divinylbenzene monomers and adding magnetite particles synthesized by co-precipitation of Fe + 2 and Fe + 3. The characterization of the material was performed by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetization (VSM), by comparison of the magnetized and the not magnetized particles. The biocatalysts were prepared by immobilization of lipase from Candida rugosa (CRL) and lipase from Burkholderia cepacia (Lipase PS) via physical adsorption and they were characterized according to the influence of pH and temperature on the hydrolytic activity, kinetic parameters, thermal stability, operational stability and storage stability. The CRL derivative was applied in esterification reactions and the lipase PS derivative was applied in transesterification reactions. The results obtained by the analysis FTIR, XRD and VSM confirmed the magnetite was successfully incorporated into the polymer and generated the atraction for an external magnetic field. Biochemical characterization indicated a strong influence of pH on the hydrolytic activity, showing better results on pH around 8,0 for free and both immobilized lipases. The magnetized biocatalysts prepared had good performance in all respects, derivative from Candida rugosa lipase reached 89-94% conversion in esterification reactions showing half-life of operational stability t1 / 2 = 52 days. The immobilized lipase from Burkholderia cepacia reached yields close to 80% in transesterification reactions presenting t1/2 = 40 days. Immobilization increased the thermal stability of lipase by 50 times in the case of CRL and 2,3 times for Lipase PS. These results indicate that the magnetized hybrid material synthesized has great potential to be used as a support for the immobilization of enzymes for use in reactions of industrial interest.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-05-12T15:48:30Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ismail Es - 2015.pdf: 2836759 bytes, checksum: cf319655f2dc3d3d3163758c27aa8a40 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-05-12T15:50:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ismail Es - 2015.pdf: 2836759 bytes, checksum: cf319655f2dc3d3d3163758c27aa8a40 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-12T15:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ismail Es - 2015.pdf: 2836759 bytes, checksum: cf319655f2dc3d3d3163758c27aa8a40 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Production of a starch-degrading cyclodextrin glicosiltransferase (CGTase, EC 2.4.1.19) on solid-state culture and batch fermentation was evaluated by free and immobilized alkalophilic Bacillus sp on polymeric chitosan matrix. Immobilization procedure was performed by mixing bacterial cells with low molecular weight chitosan dissolved in HCl. Structure of free bacterial cell, polymeric chitosan matrix and immobilized cells were visualized by scanning electron microscopy (SEM). The images obtained from SEM showed that the procedure used for immobilization was easy, cheap and effective. Three different starch sources as substrate were used: potato, corn and cassava. Qualitative analysis of CGTase production was determined by colorless area formation on solid culture containing phenolphthalein. Enzymatic indices, which indicated the production of CGTase on solid culture, were calculated for both free and immobilized cells on different starch sources. Enzyme activity of CGTase was determined before and after each purification step: ammonium sulfate precipitation, starch adsorption and dialysis. Biomass growth and substrate consumption were analyzed by Flow cytometry and modified phenol-sulfuric acid assay, respectively. Free cells reached very high numbers (2.5 × 107 ml-1) during batch culture, besides; immobilized cells maintained initial inoculum concentration (2.5 × 105 ml-1) during enzyme production. The maximum enzyme activity achieved by free cells was 21.25 U (35 h), 14.65 U (40 h) and 19.16 U (33 h) on cassava, potato and cornstarch, respectively. During batch culture, immobilized cells produced CGTase with the enzyme activity of 24.375 U (16 h) for cassava, 24.375 U (9 h) for potato starch and 21.25 U (8.5 h) for cornstarch in a shorter cultivation time. Consequently, immobilization decreased the production time and increased enzyme activity of CGTase. / A produção e atividade enzimática da “Ciclodextrina glicosiltransferase” (CGTase, EC 2.4.1.19) em cultura sólida e fermentação por batelada por bactérias alcalifílicas livres e imobilizadas em matriz polimérica de quitosana foi avaliada. O procedimento de imobilização foi realizado através da mistura das células bacterianas com quitosana de baixa massa molecular dissolvida em HCl. A estrutura da célula bacteriana livre, a matriz polimérica de quitosana e as células imobilizadas foram visualizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As imagens obtidas por MEV mostraram que o procedimento utilizado para a imobilização foi realizado com sucesso e pode ser considerado como um procedimento simples, barato, rápido e eficaz. Foram utilizados três diferentes fontes do amido como substrato: mandioca, batata e milho. A análise qualitativa da produção da CGTase foi determinada pela formação de área amarela em cultura sólida contendo fenolftaleína. Índices enzimáticos, que indicam a produção da CGTase pelas colônias bacterianas em cultura sólida, foram calculados para ambas as células livres e imobilizadas em diferentes fontes de amido. A atividade enzimática da CGTase foi determinada antes e depois de cada passo de purificação: precipitação com sulfato de amônio, adsorção no amido e diálise. O crescimento da biomassa e consumo do substrato foram analisados por citometria de fluxo e ensaio modificado de fenol - ácido sulfúrico, respectivamente. Células livres atingiram concentrações muito elevadas (2.5 × 107 ml-1) durante a fermentação por batelada, porém as células imobilizadas continuaram com a concentração do inóculo inicial (2.5 × 105 ml-1) durante a produção da enzima. A atividade máxima da enzima obtida por células livres foi 21.25 U (35 h), 14.65 U (40 h) e 19.16 U (33 h) utilizando amido de mandioca, batata e milho, respectivamente. Durante a fermentação batelada, as células imobilizadas produziram a CGTase com a atividade enzimática de 24.375 U (16 h) para a mandioca, 24.375 U (9 h) para fécula de batata e 21.25 U (8.5 h) para o amido de milho. Consequentemente, a imobilização diminuiu o tempo de produção e aumentou a atividade da CGTase.

Orientador: Glaucia Maria Pastore / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-07T18:42:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pace_LuizWanderleyBratfisch_D.pdf: 1299912 bytes, checksum: 1fd286322b5f78c4d7eae6e8c0a42f42 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A síntese de ésteres utilizando biocatalisadores está se tornando técnica e economicamente viável, devido aos benefícios apresentados pelo uso destes catalisadores, aos constantes investimentos no desenvolvimento de enzimas com maior rendimento, estabilidade e atividade enzimática e ao surgimento de enzimas imobilizadas que possibilitam o reuso várias vezes. Considerando o grande potencial das enzimas como biocatalisadores e apesar de já existerem no mercado algumas aplicações definidas, existe necessidade de estudo e aprimoramento dos processos enzimáticos nesta área, principalmente para estabelecer os processos em escala industrial. Neste trabalho foi estudada a síntese de quatro ésteres de poliglicóis, com propriedade surfactante e antiespumante, utilizando lipases e esterases como biocatalisadores. Foram avaliadas nove enzimas comerciais de diferentes fornecedores e selecionado três; as quais se apresentaram mais adequadas para os ésteres a serem obtidos e nas condições de processo que possibilitem a produção dos mesmos em escala industrial. A seleção das enzimas e condições reacionais foram baseadas nos resultados obtidos das 227 reações realizadas em laboratório e 2 reações em escala piloto. Três ésteres foram obtidos com sucesso por biocatálise, sendo dois com propriedades de surfactante e um com propriedades de antiespumante, igual ou superior aos produtos obtidos por processo químico. Todos os produtos obtidos por biocatálise apresentaram coloração mais clara, indicando menor oxidação, quando comparados com os produtos obtidos pelo processo químico, no qual é utilizado catalisador ácido e altas temperaturas. Nos estudos realizados foi possível comprovar a seletividade da esterase avaliada como biocatalisador, ao alterar um dos componentes do substrato. As esterificações foram realizadas em diferentes temperaturas, concentrações de enzimas e tempos de reação, visando obter condições de processo que permitam a produção dos ésteres em escala industrial. O acompanhamento das reações foi realizado através de análise titulométrica e espectrometria no infravermelho. A identidade dos ésteres obtidos por biocatálise frente aos ésteres obtidos por processo químico, foi realizada através das técnicas de espectrometria no infravermelho, cromatografia em camada delgada e cromatografia líquida de alta eficiência. A faixa de temperatura ideal para a obtenção dos ésteres estudados foi de 70 ¿ 75º C, com tempo de reação entre 8 e 10 horas e porcentagem de esterificação de até 95%. Os resultados obtidos comprovam que lipases e esterases podem ser utilizadas, na síntese de ésteres de poliglicóis, em substituição aos catalisadores utilizados nos processos químicos, permitindo a redução da temperatura e pressão do processo. Com isso, aumenta a segurança do processo e reduz os impactos ambientais, pela redução do consumo de energia e uso de catalisadores menos agressivos ao meio ambiente. Salientamos que as enzimas são produzidas com insumos renováveis e processos que causam mínimos impactos ao meio ambiente / Abstract: The ester biocatalyst synthesis is becoming technical and economically viable, based on the associated benefits by the use of these catalyst, the constant investiments in enzymes development with high yield, stability, enzymatic activity and new immobilized enzymes that allow multiple uses of the same material. Considering the great potential of enzymes as biocatalysts and although there is already in the market some defined applications, there is still the need to study and improve the enzymatic processes in this area, mainly to establish processes on industrial scale. In this paper, the synthesis of four polyglycol esters with defoamer and surfactant properties, using lipases and esterases as biocalyst, were studied. Nine commercial enzymes coming from different suppliers were evaluated and three were selected; which showed to be more adequate for the esters to be obtained and for the conditions of the process to allow their use on industrial scale. The selection of enzymes and the reacting conditions were based on the results obtained from the 227 reactions runned in the laboratory and 2 reactions in pilot scale. Three esters were successfully obtained by biocatalysis, two with surfactant properties and one with defoamer properties, with the same or better performance than the products obtained by the chemical process. All products obtained by biocatalyst process presented light color, indicating less oxidation, when compared with products obtained by chemical process, where an acid catalyst and high temperatures are used. Esterase biocatalyst selectivity was demonstrated when one component of the substrate was changed. Esterification was carried out in different temperatures, enzymes concentrations, and reaction times, in order to obtain adequate process conditions that allowed the production of esters on industrial scale. Reaction tracking was done using titration analysis and infrared spectrometry. The identity of esters obtained by biocatalysis in relation to esters obtained by chemical process was established through infrared spectrometry techniques, thin layer chromatography, and high performance liquid chromatography. The ideal temperature range to obtain the esters studied was 70 ¿ 75º C, with a reaction time between 8 to 10 hours and esterification percentage up to 95%. The results obtained prove that lipases and esterases can be used in the synthesis of polyglycol esters in substitution to catalysts used in chemical processes, allowing temperature and pressure reduction in the process. Thus, the process safety increases and environmental impacts are reduced, by the reduction of energy consumption and the use of less aggressive catalyst to the environment. It is important to point out that the enzymes are produced with renewable materials and processes that cause minimum impact to the environment / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Submitted by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2018-06-06T14:01:03Z No. of bitstreams: 1 ThaisDuarteCostaDissertacao2018.pdf: 3076865 bytes, checksum: 13af7d694f07d7e2dcc9281907285b62 (MD5) / Approved for entry into archive by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2018-06-06T14:01:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ThaisDuarteCostaDissertacao2018.pdf: 3076865 bytes, checksum: 13af7d694f07d7e2dcc9281907285b62 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T14:01:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThaisDuarteCostaDissertacao2018.pdf: 3076865 bytes, checksum: 13af7d694f07d7e2dcc9281907285b62 (MD5) Previous issue date: 2018-04-03 / Polyethylene terephthalate (PET) based plastics are serious environmental problem due to long decomposition periods and petroleum-dependent origin. Therefore, bioplastics are a promising alternative as their synthesized by the polimerization of renewable raw materials, yeilding biodegradable and environmental-friendly products. One of the most relevant polymers in this scenario is the poly lactic acid (PLA) formed from lactic acid monomers. The main characteristics of PLA are low toxicity to humans due to high biocompatibility, for example in biomedical materials, and biodegradability, which reduces their time in landfills due to the faster decomposition process. These properties provide wide applicability of this polymer in various areas such as packaging, textiles and biomedical materials. Commonly, the chemical polymerization process of PLA can be carried out in two ways, (1) ring opening for further polymerization or (2) condensation of the lactic acids. In both cases, the presence of metal catalysts such as zinc, aluminum and magnesium is required. These, in addition to being toxic, hinder the use of the polymer, for instance, in the biomedical area, for generating metallic waste. An alternative to such catalysts is the use of biocatalysts. Polyhydroxyalkanoate synthase (phaC) has been previously used for the polymerization of lactic acid produced in recombinant strains of Escherichia coli. Thus, within the lactic acid production platform in recombinant Komagataella phaffi strains, the objective of this work is to produce the phaC enzyme with point mutations at the S325N and Q481I sites. These residue changes provide a greater specificity of the enzyme-substrate complex to act as a biocatalyst in the polymerization of lactic acid in Komagataella phaffi. In this study, three cloning strategies were performed between the phaCPs insert and pGAPZ??B vector. To date, there have been no transformants in any of the strategies. However, Strategy C has not yet been fully implemented, which also results in the possibility of cloning between phaCPs insert and pGAPZ??B expression vector with the correct sequence. It is expected that successful cloning, recombinant DNA sequencing and plasmid insertion into Komagataella phaffii genome can be performed to conclude this study. / Os problemas ambientais gerados por pl??sticos ?? base de tereftalato de polietileno (PET) se devem ao extenso tempo de decomposi????o desses materiais no meio ambiente e a sua fonte de origem que ?? dependente de petr??leo. Diante disso, biopl??sticos t??m sido uma alternativa promissora devido ao fato de serem biologicamente degrad??veis, al??m de terem como origem mat??rias-primas renov??veis, o que os tornam sustent??veis. Um dos pol??meros mais relevantes desse cen??rio ?? o poli (??cido l??tico) (PLA) formado a partir de mon??meros de ??cido l??tico. As principais caracter??sticas do PLA s??o baixa toxicidade aos humanos devido ?? alta biocompatibilidade, como por exemplo em mat??rias biom??dicos, e biodegradabilidade, o que reduz seu tempo em aterros devido ao processo mais r??pido de decomposi????o. Essas propriedades proporcionam uma ampla aplicabilidade deste pol??mero em diversas ??reas como embalagens, ??reas t??xteis e materiais biom??dicos. Comumente, o processo qu??mico de polimeriza????o do PLA pode ser realizado por meio de duas formas, (1) abertura do anel para posterior polimeriza????o ou (2) por condensa????o dos ??cidos l??ticos. Nos dois casos, ?? necess??ria a presen??a de catalisadores met??licos como zinco, alum??nio e magn??sio. Estes, al??m de serem t??xicos atrapalham na utiliza????o do pol??mero, por exemplo, na ??rea biom??dica, por gerar res??duos met??licos. Uma alternativa a esses catalisadores ?? a utiliza????o de biocatalisadores, como a polihidroxialcanoato sintase (phaC), j?? foi previamente utilizada para polimeriza????o de ??cido l??tico produzido em cepas recombinantes de Escherichia coli. Assim, dentro da plataforma de produ????o de ??cido l??tico, em cepas de Komagataella phaffii recombinantes, o objetivo deste trabalho ?? referente ?? produ????o da enzima phaC com muta????es pontuais nos s??tios S325N e Q481I, pois essas altera????es proporcionam uma maior especificidade do complexo enzima-substrato, para que atue como biocatalisador na polimeriza????o de ??cido l??tico em Komagataella phaffi. Neste estudo, foram realizadas tr??s estrat??gias de clonagem entre o inserto phaCPs e vetor pGAPZ??B. At?? o presente, n??o houve transformantes em nenhuma das estrat??gias. Entretanto, a Estrat??gia C ainda n??o foi executada completamente, o que resulta ainda na possibilidade de clonagem entre inserto phaCPs e vetor de express??o pGAPZ??B com a sequ??ncia correta. A expectativa deste estudo ?? a conclus??o da clonagem, verifica????o da sequ??ncia correta do DNA recombinante atrav??s do resultado do sequenciamento e inser????o do plasm??deo ao genoma da levedura Komagataella phaffii.