Os polímeros do tipo poli-hidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres bacterianos que apresentam as propriedades de termoplásticos e elastômeros biodegradáveis. A síntese deste polímero em plantas de interesse agroindustrial tem sido vista como uma área promissora dentro da biotecnologia de polímeros para a produção em grande escala com baixos custos. Contudo, esta tarefa requer o aprimoramento de diferentes metodologias bioquímicas e moleculares, além de maximizar os processos de extração destes polímeros biológicos. A produção de PHAs em peroxissomos ou no citoplasma de Saccharomyces cerevisiae, por meio da expressão de uma PHA-sintase bacteriana, pode servir como indicador e modulador do fluxo de carbonos que percorre vias biossintéticas como a síntese de novo de ácidos graxos e a β-oxidação. Esta levedura tem sido usada como eucarioto modelo para manipular as rotas envolvidas na síntese de PHAs do tipo MCL (PHA com um número médio de carbonos), um polímero menos cristalino e com menor ponto de fusão quando comparado ao PHA-SCL (PHA com um número pequeno de carbonos). A enzima PhaG (3-hidroxidecanoil-ACP-CoA transacilase) é responsável pela conexão entre a síntese de ácidos graxos e a produção de PHA-MCL em bactérias do gênero Pseudomonas, em meios de cultura contendo uma fonte de carbono nãorelacionada como gliconato, etanol ou acetato. Para tentar estabelecer esta rota metabólica em S. cerevisiae, o presente trabalho avaliou a coexpressão de PhaGPa e PhaC1Pa (PHA-sintase) de P. aeruginosa para a síntese de PHA-MCL a partir de uma fonte de carbono não-relacionada em leveduras. Contudo, a presença de PhaGPa não alterou a composição ou a quantidade de PHA-MCL em relação à cepa controle contendo apenas PhaC1Pa citoplasmática ou direcionada ao peroxissomo, independentemente da fonte de carbono utilizada (rafinose ou ácido oléico). Este resultado permite sugerir que a ligação entre a síntese de ácidos graxos e a produção de PHA-MCL em S. cerevisiae não foi estabelecida, provavelmente devido à ausência de algum passo enzimático que limita o desvio de substratos da síntese de ácidos graxos para a produção de PHA-MCL em organismos que não são capazes de acumular naturalmente este polímero quando cultivados em fontes de carbono não-relacionadas.A levedura S. cerevisiae tem sido usada como um sistema modelo para estudar a β-oxidação de ácidos graxos insaturados em peroxissomos. A produção de PHA-MCL pela expressão de PhaC1Pa em peroxissomos de cepas selvagens e mutantes nulos de S. cerevisiae para as enzimas auxiliares da β-oxidação (Eci1p, Sps19p e Dci1p), multiplicadas em meio de cultivo contendo um ácido graxo insaturado como fonte de carbono, permitiu monitorar o fluxo de carbonos que percorre as vias dependente de isomerase, redutase e di-isomerase. Desta forma, o presente estudo permitiu avaliar a β- oxidação in vivo dos ácidos graxos linoléico conjugado, 9-cis,11-trans-CLA (ácido rumênico) ou 10-cis,13-cis-nonadecadienóico, para determinar a contribuição das vias alternativas na degradação destes substratos pela utilização de cepas selvagens, mutantes nulos e linhagens contendo um plasmídio multicópia para os genes ECI1 (Δ3- Δ2-enoil-CoA isomerase), SPS19 (2,4-dienoil-CoA redutase) e DCI1 (Δ3,5-Δ2,4-dienoil- CoA isomerase). As linhagens selvagens foram capazes de sintetizar PHA-MCL quando cultivadas em ácido rumênico, mas a atividade da enzima Eci1p foi essencial para a degradação deste CLA, indicando que a via dependente de isomerase é a única rota in vivo necessária para a β-oxidação do ácido rumênico em peroxissomos de S. cerevisiae. A contribuição da enzima di-isomerase (Dci1p) para a degradação do ácido 10- cis,13-cis-nonadecadienóico foi avaliada em cepas selvagens, mutantes nulos dci1Δ e linhagens de S. cerevisiae contendo os plasmídeos multicópia. De acordo com o conteúdo e a quantidade de PHA formado, a β-oxidação de ácidos graxos cisinsaturados em um carbono ímpar é, in vivo, independente da di-isomerase. Embora este resultado possa indicar o mesmo padrão de envolvimento de Dci1p na degradação de ácidos graxos cis-insaturados em um carbono ímpar em mitocôndrias de mamíferos, esta via alternativa deve ser mais bem investigada em eucariotos superiores.

FIGUEREDO-SOBRINHO, Francisco de Assis Avelino. Poliuretanos à base de lignina do endocarpo do coco seco como potencial sistema de liberação controlada de fertilizantes. 2017. 160 f. Dissertação (Mestrado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza,2017. / Submitted by Celia Sena (celiasena@dqoi.ufc.br) on 2017-06-20T20:50:29Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_faafsobrinho.pdf: 4472087 bytes, checksum: 5de036ebe48f078c20d5ee74565972e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-06-27T22:01:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_faafsobrinho.pdf: 4472087 bytes, checksum: 5de036ebe48f078c20d5ee74565972e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-27T22:01:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_faafsobrinho.pdf: 4472087 bytes, checksum: 5de036ebe48f078c20d5ee74565972e6 (MD5) Previous issue date: 2017 / The uncontrolled increase in fertilizer consumption coupled with the low efficiency of nitrogen fertilizers has caused an increase in air and water pollution and the costs related to the applications and imports of these products. An alternative to this problem is the use of biodegradable polymers to coat fertilizers and release them in a controlled manner. Therefore, the aim of this work was to evaluate the use of (NH4)2SO4 coated with lignin based PUs as controlled release systems, through preliminary kinetics studies of their release. The lignin obtained in the optimized condition (LCO) was characterized by FTIR, GPC, NMR 1H and 13C, TGA/DTG, DSC and quantitatively in relation to their functional groups. In the formulations of the LCO-based PUs a CCDR 22 was employed. The PUs obtained were characterized by FTIR, TGA/DTG, DSC, SEM, diametrical compression tests, swelling tests and biodegradability assays. The (NH4)2SO4 coated with the selected formulations were subjected to NH4+ and SO42-release in water and in water-saturated sílica percolation columns. The extraction condition that produced a more suitable lignin to be used as input in the synthesis of PUs was at 130 °C for 73 minutes, which was confirmed by its characterization. Among the PUs obtained in the experimental design, the highest (PU 1, 98 %) and lowest porosity (PU E9, 79 %) were chosen, which presented lowest (89 %) and highest (95 %) degree of crosslinking, respectively, to be characterized and subsequently used in the (NH4)2SO4 coating. The characterization of these PUs showed that the thermal, mechanical, swelling and biodegradability properties were dependent on the lignin content used in the formulations. Controlled release assays of (NH4)2SO4 coated with LCO-based PUs in water and in water-saturated sílica percolation columns showed that the porosity and degree of swelling of the PUs influenced the kinetics and the amount of nutrients released in both cases, which it was always observed that the release of SO42-in greater quantity than NH4+. Moreover, it was also observed that the release medium influences the kinetics and the amount of nutrients released, since the rates of release of NH4+ and SO42-in the water-saturated sílica percolation columns were lower than in water. It is possible conclude that the proposed controlled release systems were efficient since they were in accordance with the standards required by CEN for controlled release fertilizers. / O aumento desenfreado no consumo de fertilizantes aliado à baixa eficiência dos pertencentes à categoria dos nitrogenados tem causado um aumento da poluição atmosférica e aquática e dos custos relacionados às aplicações e às importações desses produtos. Uma alternativa a esse problema é a utilização de polímeros biodegradáveis para revestir fertilizantes e liberá-los controladamente. Esse trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de PUs à base de lignina do ECS como revestimentos do fertilizante (NH4)2SO4, através de estudos preliminares da cinética de sua liberação. Na otimização da extração de lignina do pó do ECS, empregou-se um delineamento composto central rotacional (DCCR) 22. A lignina obtida na condição adequada (LCA) foi caracterizada por FTIR, GPC, RMN 1H e 13C, TGA/DTG, DSC e quantitativamente em relação aos seus grupos funcionais. Nas formulações dos PUs à base de LCA, empregou-se um DCCR 22. Os PUs obtidos foram caracterizados por FTIR, TGA/DTG, DSC, MEV, ensaios de compressão diametral, grau de inchamento e biodegradabilidade. Os sistemas de (NH4)2SO4 recobertos com as formulações de PU selecionadas foram submetidos à liberação dos nutrientes NH4+ e SO42- em água e em colunas de percolação preenchidas com sílica saturada com água. A condição de extração que produziu uma lignina adequada para ser utilizada como insumo na síntese de PUs foi a 130 °C por 73 minutos, o que foi confirmado pela caracterização dessa lignina. Dos PUs obtidos no delineamento, escolheu-se os de maior (PU 1, 98 %) e menor porosidade (PU 9/10/11, 79 %) e, os quais apresentaram menor (89 %) e maior graus de reticulação (95 %), respectivamente, para serem caracterizados e posteriormente utilizados no recobrimento do (NH4)2SO4. A caracterização desses PUs mostrou que as propriedades térmicas, mecânicas, de inchamento e de biodegradabilidade foram dependentes do teor de lignina utilizado nas formulações. Os ensaios de liberação controlada de (NH4)2SO4 recobertos com os PUs em água e em colunas de percolação preenchidas com sílica saturada com água mostraram que a porosidade e o grau de inchamento dos PUs influenciaram a cinética e a quantidade de nutrientes liberados para ambos os casos, sendo observado sempre a liberação do SO42- em maior quantidade em relação ao NH4+. Observou-se também que o meio da liberação influencia na cinética e na quantidade de nutrientes liberados, já que as taxas de liberação de NH4+ e SO42- nas colunas de percolação foram menores do que em água. Conclui-se que os sistemas de liberação controlada propostos foram eficientes, visto que estavam em conformidade com os padrões exigidos pelo CEN para fertilizantes de liberação controlada.

Orientador : Prof. Dr. Marcelo Müller dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências : Bioquímica. Defesa: Curitiba, 25/08/2014 / Inclui referências / Resumo: Estudos com a finalidade de produzir bioplásticos, como polihidróxialcanoatos (PHA), têm crescido nas últimas décadas por ser uma alternativa sustentável para a produção de plásticos biodegradáveis e, portanto, uma alternativa ambientalmente viável para a substituição dos processos petroquímicos utilizados massivamente nos dias de hoje. Herbaspirillum seropedicae tem um grande potencial biotecnológico quanto à produção de PHA, sendo que essa capacidade já foi reportada sobdiferentes condições de cultivo. O objetivo principal do presente estudo foi avaliar a produção de PHB na estirpe parental H. seropedicae SmR1 e no seu mutante ntrC, defectivo na expressão de NtrC, um importante regulador do metabolismo de nitrogênio em diversas bactérias. A estratégia desenhada nos permitiu avaliar a produção em alta e baixa relação carbono/nitrogênio (C/N) utilizando NH4Cl como fonte de nitrogênio e monossacarídeos ou ácidos carboxílicos como fontes de carbono. Entre os ácidos carboxílicos avaliados, o citrato se mostrou o mais promissor, já que a produção de polihidroxibutirato atingida foi de 47,1% de PHB/psc para H. seropedicae SmR1 e 76% de PHB/psc para o mutante ntrC. Entre os monossacarídeos testados, a D-frutose se destacou como a melhor fonte de carbono deste grupo, atingindo produções de 30,5% e 65,8% de PHB para SmR1 e o mutante ntrC, respectivamente. Interessantemente, a fonte de carbono em que H. seropedicae teve o melhor desempenho quanto a produção de PHB foi o glicerol. As produções de PHB atingidas foram de 74,4% e 78% para H. seropedicae SmR1 e mutante ntrC, respectivamente. De modo geral, observou-se que independente da fonte de carbono utilizada, as maiores produções de PHB foram obtidas quando as concentrações de amônio no meio eram menores que 5mM/L, o que indica que altas relações C/N favorecem a síntese de PHB em H. seropedicae. O mutante ntrC demonstrou em todas as condições avaliadas produzir entre 20 a 100% mais PHB do que a estirpe parental SmR1. A complementação do mutante ntrC com uma cópia integra do gene ntrC de H. seropedicae SmR1 reverteu sua maior produção de PHB, retornando aos níveis da estirpe SmR1. Este resultado indica que a proteína NtrC está regulando o processo de síntese de PHB em H. seropedicae. As principais conclusões deste trabalho são: (i) a produção de PHB depende da natureza da fonte de carbono e provavelmente da sua via de metabolização e da produção de metabólitos como acetil-CoA e equivalentes reduzidos(NADPH e NADH); (ii), o mutante ntrC em todas as condições testadas apresentou maior produção de PHB, indicando que a ausência de NtrC pode afetar o balanço metabólico em H. seropedicae favorecendo a produção de PHA. Palavras chaves: Herbaspirillum seropedicae, Pohidroxibutirato (PHB), razão carbono/nitrogênio, sistema NTR, ntrC. / Abstract: Studies aiming to produce bioplastics such as polyhydroxyalkanoates (PHA) has grown in recent decades to be a sustainable alternative for production of biodegradable plastics is therefore an environmentally feasible alternative to the substitution of petrochemical processes use in massively days today. Herbaspirillum seropedicae has great biotechnological potential for the production of PHA, and this ability has been reported under different culture conditions. The main objective of this study was to evaluate the production of PHB in the parental strain H. seropedicae SmR1 and its ntrC mutant, defective in the expression of NtrC, an important regulator of nitrogen metabolism in various bacteria. The strategy allowed us to evaluate the production in high and low carbon/nitrogen (C/N) using NH4Cl as a nitrogen source and monosaccharides or carboxylic acids as carbon sources compared. Among the tested monosaccharides, D-fructose emerged as the best source of carbon this group, reaching yields of 30.5% and 65.8% PHB for SMR1 and ntrC, respectively. Interestingly, the carbon source that seropedicae H. had the best performance as PHB production was glycerol. The PHB production was achieved of 74.4% and 78% for H. seropedicae SMR1 and mutant ntrC, respectively. In general, it was observed that independent of the carbon source used, the highest production of PHB were obtained when the concentration of ammonia in the medium were lower than 5mM / L, indicating that high C/N ratios favoring the synthesis of PHB H. seropedicae. The ntrC mutant demonstrated in all conditions evaluated to produce between 20 and 100% higher than PHB SMR1 parental strain. The complementation of mutant ntrC integrates with a copy of the ntrC gene of H. seropedicae SmR1 reversed its largest production of PHB, returning to levels of strain SmR1. The complementation of mutant ntrC integrates with the copy of the ntrC gene of H. seropedicae SmR1 reversed its largest production of PHB, returning to levels of strain SmR1. This result indicates that indeed the NtrC protein is regulating the process of synthesis of PHB in H. seropedicae. The main conclusions are: (i) the production of PHB depends on the nature of the carbon source and probably its route of metabolism and the production of metabolites such as acetyl-CoA and reduced equivalnetes (NADPH and NADH); (ii) the ntrC mutant under all conditions tested showed higher production of PHB, indicating that the absence of NtrC can affect the metabolic balance in H. seropedicae favoring the production of PHA. Key words: Herbaspirillum seropedicae, Pohidroxibutirato (PHB), carbon/nitrogen ratio, NTR system, ntrC. XIII

Os polímeros do tipo poli-hidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres bacterianos que apresentam as propriedades de termoplásticos e elastômeros biodegradáveis. A síntese deste polímero em plantas de interesse agroindustrial tem sido vista como uma área promissora dentro da biotecnologia de polímeros para a produção em grande escala com baixos custos. Contudo, esta tarefa requer o aprimoramento de diferentes metodologias bioquímicas e moleculares, além de maximizar os processos de extração destes polímeros biológicos. A produção de PHAs em peroxissomos ou no citoplasma de Saccharomyces cerevisiae, por meio da expressão de uma PHA-sintase bacteriana, pode servir como indicador e modulador do fluxo de carbonos que percorre vias biossintéticas como a síntese de novo de ácidos graxos e a β-oxidação. Esta levedura tem sido usada como eucarioto modelo para manipular as rotas envolvidas na síntese de PHAs do tipo MCL (PHA com um número médio de carbonos), um polímero menos cristalino e com menor ponto de fusão quando comparado ao PHA-SCL (PHA com um número pequeno de carbonos). A enzima PhaG (3-hidroxidecanoil-ACP-CoA transacilase) é responsável pela conexão entre a síntese de ácidos graxos e a produção de PHA-MCL em bactérias do gênero Pseudomonas, em meios de cultura contendo uma fonte de carbono nãorelacionada como gliconato, etanol ou acetato. Para tentar estabelecer esta rota metabólica em S. cerevisiae, o presente trabalho avaliou a coexpressão de PhaGPa e PhaC1Pa (PHA-sintase) de P. aeruginosa para a síntese de PHA-MCL a partir de uma fonte de carbono não-relacionada em leveduras. Contudo, a presença de PhaGPa não alterou a composição ou a quantidade de PHA-MCL em relação à cepa controle contendo apenas PhaC1Pa citoplasmática ou direcionada ao peroxissomo, independentemente da fonte de carbono utilizada (rafinose ou ácido oléico). Este resultado permite sugerir que a ligação entre a síntese de ácidos graxos e a produção de PHA-MCL em S. cerevisiae não foi estabelecida, provavelmente devido à ausência de algum passo enzimático que limita o desvio de substratos da síntese de ácidos graxos para a produção de PHA-MCL em organismos que não são capazes de acumular naturalmente este polímero quando cultivados em fontes de carbono não-relacionadas.A levedura S. cerevisiae tem sido usada como um sistema modelo para estudar a β-oxidação de ácidos graxos insaturados em peroxissomos. A produção de PHA-MCL pela expressão de PhaC1Pa em peroxissomos de cepas selvagens e mutantes nulos de S. cerevisiae para as enzimas auxiliares da β-oxidação (Eci1p, Sps19p e Dci1p), multiplicadas em meio de cultivo contendo um ácido graxo insaturado como fonte de carbono, permitiu monitorar o fluxo de carbonos que percorre as vias dependente de isomerase, redutase e di-isomerase. Desta forma, o presente estudo permitiu avaliar a β- oxidação in vivo dos ácidos graxos linoléico conjugado, 9-cis,11-trans-CLA (ácido rumênico) ou 10-cis,13-cis-nonadecadienóico, para determinar a contribuição das vias alternativas na degradação destes substratos pela utilização de cepas selvagens, mutantes nulos e linhagens contendo um plasmídio multicópia para os genes ECI1 (Δ3- Δ2-enoil-CoA isomerase), SPS19 (2,4-dienoil-CoA redutase) e DCI1 (Δ3,5-Δ2,4-dienoil- CoA isomerase). As linhagens selvagens foram capazes de sintetizar PHA-MCL quando cultivadas em ácido rumênico, mas a atividade da enzima Eci1p foi essencial para a degradação deste CLA, indicando que a via dependente de isomerase é a única rota in vivo necessária para a β-oxidação do ácido rumênico em peroxissomos de S. cerevisiae. A contribuição da enzima di-isomerase (Dci1p) para a degradação do ácido 10- cis,13-cis-nonadecadienóico foi avaliada em cepas selvagens, mutantes nulos dci1Δ e linhagens de S. cerevisiae contendo os plasmídeos multicópia. De acordo com o conteúdo e a quantidade de PHA formado, a β-oxidação de ácidos graxos cisinsaturados em um carbono ímpar é, in vivo, independente da di-isomerase. Embora este resultado possa indicar o mesmo padrão de envolvimento de Dci1p na degradação de ácidos graxos cis-insaturados em um carbono ímpar em mitocôndrias de mamíferos, esta via alternativa deve ser mais bem investigada em eucariotos superiores.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-10-13T15:43:26Z No. of bitstreams: 1 2016_JanaíneMônicadeOliveira.pdf: 2911863 bytes, checksum: 95541ce450b0f025cfbc84ccd1d90e0c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-09T15:55:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JanaíneMônicadeOliveira.pdf: 2911863 bytes, checksum: 95541ce450b0f025cfbc84ccd1d90e0c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-09T15:55:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JanaíneMônicadeOliveira.pdf: 2911863 bytes, checksum: 95541ce450b0f025cfbc84ccd1d90e0c (MD5) / Com o advento da tecnologia moderna, ocorreu um aumento descontrolado no uso das reservas naturais, o que tem causado efeitos negativos ao meio ambiente provocados pela utilização de forma destrutiva dos recursos pelos homens. Nos últimos anos a busca por tecnologias que possibilitem a utilização de produtos com menor impacto ambiental tem crescido significativamente, dentro disto o equilíbrio entre o homem e a natureza passou a ter uma consideração especial no desenvolvimento de produtos. Em busca de solucionar este problema, várias pesquisas e trabalhos foram e estão sendo realizados nesta área, e uma alternativa aos polímeros convencionais são os compósitos poliméricos de matriz biodegradável reforçados com fibras naturais. O presente trabalho estuda as características mecânicas, térmicas e morfológicas de compósitos de PLA reforçados com fibras de curauá. Foram avaliados compósitos com dois teores diferentes de fibra de curauá, 10 e 20% m/m, puras ou tratadas superficialmente. A fim de melhorar a interface entre matriz e reforço, as fibras de curauá foram submetidas a duas rotas de tratamento, a primeira consistiu em uma lavagem da fibra com água a 80°C por 2 horas e sua posterior mercerização com solução de NaOH 5% m/v. A segunda rota de tratamento consistiu na lavagem da fibra de curauá com NaClO em temperatura ambiente por 5 horas e sua posterior mercerização em solução de NaOH 5% m/v. Os compósitos foram processados em extrusora e os corpos de prova de tração, flexão e impacto foram injetados. Foram produzidos compósitos de PLA/Curauá com a fibra in natura, com a fibra resultante da rota de tratamento com água e mercerização e com a fibra resultante da rota de tratamento com NaClO e mercerização. As fibras de curauá in natura e após cada etapa de tratamento foram avaliadas quanto aos teores lignocelulósicos, cristalinidade, morfologia e comportamento térmico por meio das técnicas de Termogravimetria (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raio-x (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). O comportamento térmico e cristalinidade dos compósitos foram obtidos por meio das técnicas TGA e DSC e o comportamento mecânico avaliado por meio de ensaios de tração, flexão e impacto. Foi determinado o índice de fluidez para o compósito e a seção de ruptura dos corpos de prova de tração foram estudadas por meio de micrografias de MEV. Os resultados mostraram que a lavagem da fibra com água não retira componentes estruturais da fibra de curauá, enquanto que com a lavagem da fibra com NaClO ocorre a retirada de componentes estruturais. A maior cristalinidade das fibras foi obtida para as fibras lavadas com NaClO. A adição da fibra na matriz de PLA causou uma pequena diminuição na estabilidade térmica do material. O compósito de PLA/curauá lavado com água e mercerizado (20% m/m) apresentou o melhor resultado no comportamento mecânico, tanto nos ensaios de tração quanto flexão. Este compósito aumentou em 57% no módulo de elasticidade e 29% da resistência à tração em relação ao polímero puro. ___________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / With the advent of modern technology, there was an uncontrolled increase in the use of natural resources, which has caused negative effects to the environment by the use of resources in a destructive way by men. In recent years the search for technologies that enable the use of products with less environmental impact has grown considerably within this balance between man and nature have been given special consideration in product development. In seeking to solve this problem, various researches and studies have been and are being conducted in this area, and an alternative to conventional polymers are biodegradable polymeric matrix composites reinforced with natural fibers. This paper studies the mechanical, thermal and morphological properties of PLA composites reinforced with fibers curauá. Composites were evaluated with two different curauá fiber content, 10 and 20% wt pure or surface treated. In order to improve the interface between matrix and reinforcement, the curauá fibers were subjected to two treatment routes, the first consisted of a fiber water wash at 80 ° C for 2 hours and subsequent mercerizing with NaOH 5% w/v. The second treatment route consisted of curauá fiber washing with NaClO at room temperature for 5 hours and subsequent mercerization NaOH solution 5% w/v. The composites were processed in twin screw corrotating extruder and tensile, bending and impact test specimens were injection molded into mini-injector. Composites were prepared with the fiber in nature, with the resulting fiber treatment with water and mercerizing and the resulting fiber treatment with NaClO and mercerizing. The fibers curauá in natura and after each treatment step were evaluated for lignocellulosic content, crystallinity, morphology and thermal behavior by means of Thermogravimetry techniques (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The thermal behavior and crystallinity of the composites were obtained by the TGA and DSC techniques and the mechanical behavior evaluated through tensile, bending and impact. It was determined the melt flow index for the composite and the break section of the tensile test specimens were studied by SEM micrographs. The results showed that the fiber of the water wash does not remove structural components of curauá fiber, while with the fiber washing with NaClO removes structural components. The higher crystallinity of the fibers was obtained for the fibers washed with NaClO, because these showed lower levels of amorphous components. The addition of fiber in the PLA matrix caused a small decrease in thermal stability of the material. The composite PLA/curauá washed with water and mercerized (20% w/w) showed the best result in the mechanical behavior, both in tensile and bending tests. All composites showed an improvement in mechanical properties compared to pure polymer. The simplest surface treatment has increased the strength and crystallinity to the composite.

Os polímeros do tipo poli-hidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres bacterianos que apresentam as propriedades de termoplásticos e elastômeros biodegradáveis. A síntese deste polímero em plantas de interesse agroindustrial tem sido vista como uma área promissora dentro da biotecnologia de polímeros para a produção em grande escala com baixos custos. Contudo, esta tarefa requer o aprimoramento de diferentes metodologias bioquímicas e moleculares, além de maximizar os processos de extração destes polímeros biológicos. A produção de PHAs em peroxissomos ou no citoplasma de Saccharomyces cerevisiae, por meio da expressão de uma PHA-sintase bacteriana, pode servir como indicador e modulador do fluxo de carbonos que percorre vias biossintéticas como a síntese de novo de ácidos graxos e a β-oxidação. Esta levedura tem sido usada como eucarioto modelo para manipular as rotas envolvidas na síntese de PHAs do tipo MCL (PHA com um número médio de carbonos), um polímero menos cristalino e com menor ponto de fusão quando comparado ao PHA-SCL (PHA com um número pequeno de carbonos). A enzima PhaG (3-hidroxidecanoil-ACP-CoA transacilase) é responsável pela conexão entre a síntese de ácidos graxos e a produção de PHA-MCL em bactérias do gênero Pseudomonas, em meios de cultura contendo uma fonte de carbono nãorelacionada como gliconato, etanol ou acetato. Para tentar estabelecer esta rota metabólica em S. cerevisiae, o presente trabalho avaliou a coexpressão de PhaGPa e PhaC1Pa (PHA-sintase) de P. aeruginosa para a síntese de PHA-MCL a partir de uma fonte de carbono não-relacionada em leveduras. Contudo, a presença de PhaGPa não alterou a composição ou a quantidade de PHA-MCL em relação à cepa controle contendo apenas PhaC1Pa citoplasmática ou direcionada ao peroxissomo, independentemente da fonte de carbono utilizada (rafinose ou ácido oléico). Este resultado permite sugerir que a ligação entre a síntese de ácidos graxos e a produção de PHA-MCL em S. cerevisiae não foi estabelecida, provavelmente devido à ausência de algum passo enzimático que limita o desvio de substratos da síntese de ácidos graxos para a produção de PHA-MCL em organismos que não são capazes de acumular naturalmente este polímero quando cultivados em fontes de carbono não-relacionadas.A levedura S. cerevisiae tem sido usada como um sistema modelo para estudar a β-oxidação de ácidos graxos insaturados em peroxissomos. A produção de PHA-MCL pela expressão de PhaC1Pa em peroxissomos de cepas selvagens e mutantes nulos de S. cerevisiae para as enzimas auxiliares da β-oxidação (Eci1p, Sps19p e Dci1p), multiplicadas em meio de cultivo contendo um ácido graxo insaturado como fonte de carbono, permitiu monitorar o fluxo de carbonos que percorre as vias dependente de isomerase, redutase e di-isomerase. Desta forma, o presente estudo permitiu avaliar a β- oxidação in vivo dos ácidos graxos linoléico conjugado, 9-cis,11-trans-CLA (ácido rumênico) ou 10-cis,13-cis-nonadecadienóico, para determinar a contribuição das vias alternativas na degradação destes substratos pela utilização de cepas selvagens, mutantes nulos e linhagens contendo um plasmídio multicópia para os genes ECI1 (Δ3- Δ2-enoil-CoA isomerase), SPS19 (2,4-dienoil-CoA redutase) e DCI1 (Δ3,5-Δ2,4-dienoil- CoA isomerase). As linhagens selvagens foram capazes de sintetizar PHA-MCL quando cultivadas em ácido rumênico, mas a atividade da enzima Eci1p foi essencial para a degradação deste CLA, indicando que a via dependente de isomerase é a única rota in vivo necessária para a β-oxidação do ácido rumênico em peroxissomos de S. cerevisiae. A contribuição da enzima di-isomerase (Dci1p) para a degradação do ácido 10- cis,13-cis-nonadecadienóico foi avaliada em cepas selvagens, mutantes nulos dci1Δ e linhagens de S. cerevisiae contendo os plasmídeos multicópia. De acordo com o conteúdo e a quantidade de PHA formado, a β-oxidação de ácidos graxos cisinsaturados em um carbono ímpar é, in vivo, independente da di-isomerase. Embora este resultado possa indicar o mesmo padrão de envolvimento de Dci1p na degradação de ácidos graxos cis-insaturados em um carbono ímpar em mitocôndrias de mamíferos, esta via alternativa deve ser mais bem investigada em eucariotos superiores.

Made available in DSpace on 2018-08-01T22:35:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10120_Resumo Final de Dissertação - Yanne Boaventura Nobre. pdf20170919-103059.pdf: 11621 bytes, checksum: 30ce3b21acd5a0ae49544b182b88db08 (MD5) Previous issue date: 2017-07-27 / A indústria de alimentos é responsável por 68% do volume das embalagens plásticas consumidas no mundo, sendo os polímeros sintéticos a principal fonte desta produção. Porém, estes materiais geram impactos negativos ao meio ambiente uma vez que apresentam pequena degradabilidade quando expostos a fatores naturais. Como alternativa, o uso de biopolímeros vem sendo explorado para o desenvolvimento de embalagens biodegradáveis. Polissacarídeos de grande interesse da indústria de fármacos e alimentos, quitosana e pectina, foram utilizados na elaboração de blendas poliméricas para a produção de filmes biodegradáveis e ativos. Os filmes compostos por quitosana:poli(álcool vinílico) (70:30 e 60:40) e pectina:poli(álcool vinílico) (30:70 e 20:80), adicionados de sorbato de potássio, foram elaborados e caracterizados por técnicas de MEV, FTIR e DSC, aspectos visuais, afinidade com a água, biodegradabilidade e quanto as suas propriedades mecânicas. Posteriormente foram aplicados sobre as massas de pastel e estas foram caracterizadas quanto aos aspectos físico-químicos e microbiológicos. Os filmes de QUI70, QUI60 apresentaram caráter hidrofóbico. Já os filmes de pectina, destacaram-se quanto aos bons aspectos de elasticidade e rasgabilidade dos filmes. Ambos os filmes apresentarm bons aspectos de cor e transparência, e boa biodegradabilidade, cerca de 35%. Quanto ao controle microbiano, os filmes ativos de QUI70 e QUI60 apresentaram alta efetividade no controle de mesófilos, reduzindo até 2,5 ciclos log. Os aspectos físico-químicos das massas intercaladas por filmes ativos de QUI70, QUI60, PEC30 e PEC20 foram capazes de manter a estabilidade físico química e qualidade do produto. Os aspectos de textura equipararam-se a massa comercial. Concluíu-se portanto, que o desenvolvimento de filmes a partir de blendas de quitosana:PVA e pectina:PVA por método de casting é viável e possui potencias aplicações para a indústria de massas frescas tipo pastel.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nos últimos 20-30 anos polímeros biodegradáveis vêm sendo estudados e desenvolvidos e atualmente já são comercializados. Contudo, o custo, a processabilidade e algumas propriedades ainda dificultam a penetração desses polímeros no mercado e a competição com as chamadas commodities. Não são poucos os autores que se dedicam a desenvolver aditivos e formulações para superar essas limitações. Desta forma, esta Tese se dedicou ao desenvolvimento de compósitos de Ecobras, fabricado pela Basf e comercializado pela Corn Products, utilizando como carga mineral resíduo da extração da bauxita, no município de Santa Luzia/PB, o qual consiste em sua totalidade de vermiculita. Esta vermiculita foi quimicamente modificada com sais de alquil fosfônio para melhorar a compatibilidade com a matriz polimérica e também espaçar as camadas de aluminossilicato. De fato, a modificação com o brometo de hexadecil tributil fosfônio resultou na esfoliação da vermiculita tornando-a potencialmente apropriada para a obtenção de nanocompósitos. A preparação dos compósitos foi realizada pelo método de intercalação no estado fundido e foram comparadas a utilização da câmara interna de mistura e da mini extrusora de dupla rosca, sendo esta última mais eficaz na dispersão da vermiculita, conforme revelado pela microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e reometria de placas. O grau de dispersão também foi influenciado pela estrutura química do modificador da vermiculita e pelo teor dessa carga incorporada à matriz. Teores mais elevados levaram a formação de aglomerados, enquanto a modificação da carga implicou na formação de micro e nanocompósitos. Ainda houve alterações das propriedades térmicas com aumento dos valores da temperatura de transição vítrea, de cristalização e fusão, embora o grau de cristalinidade tenha sido mantido. Nitidamente, foram obtidos materiais mais rígidos, com maior módulo e menor capacidade de deformação. Cerca de 58% de perda de massa foi observada para os micro e nanocompósitos obtidos após 17 semanas de enterro em solo simulado para avaliação da biodegradabilidade, valor bem próximo ao Ecobras puro. De modo geral, a incorporação das diferentes vermiculitas retardou nas primeiras semanas a biodegradação, provavelmente em função de modificações na estrutura cristalina, conforme sugerido pelos maiores valores de temperatura de fusão observados durante o acompanhamento do processo de biodegradação. No entanto, após 7 semanas os perfis de biodegradação dos micro e nanocompósitos se aproximaram bastante do Ecobras puro. Desta forma, foi possível nesta Tese obter um nanocompósito de Ecobras com vermiculita modificada com brometo de hexadecil fosfônio utilizando ferramentas comuns de processamento no estado fundido com biodegradabilidade próxima ao polímero de partida, porém mais rígido e menos deformável / In the last 20-30 years biodegradable polymers have been studied and developed and currently are already commercialized. However, cost, processability and some properties still avoid the penetration of such polymers on the market and the competition with the so-called commodity. There are few authors who are dedicated to developing additives and formulations to overcome these limitations. Thus, this thesis is devoted to the development of Ecobras composites, blend of PBAT and starch manufactured by BASF and commercialized by Corn Products, using as mineral filler a residue of bauxite extraction from Santa Luzia / PB, which consists entirely of vermiculite. The vermiculite was chemically modified with alkyl phosphonium salts to improve compatibility with the polymer matrix, and also to increase the space between aluminosilicate layers. In fact, its modification with hexadecyl tributyl phosphonium bromide promoted the exfoliation of vermiculite making it potentially suitable for obtaining a nanocomposite. The preparation of the composites was performed by the melt intercalation technique. Internal mixing chamber and a twin screw mini-extruder were compared as processing tool, the latter was more effective in dispersing the vermiculite, as revealed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and plate rheometry. The degree of dispersion was also influenced by the amount and chemical structure of the vermiculite. Higher filler levels led to formation of agglomerates, while filler modification led to formation of micro and nanocomposites. There were changes in the thermal properties with increasing temperature values of glass transition, crystallization and melting, although the degree of crystallinity has been retained. Clearly, stiffer materials were obtained, with a higher modulus and low strain capacity. About 58% of weight loss was observed for micro and nanocomposites after 17 weeks of burial in simulated soil for evaluation of biodegradability, very close to pure Ecobras value. Generally, the incorporation of different vermiculite delayed biodegradation in the first weeks, probably due to changes in crystalline structure as suggested by the higher melting temperature values observed during the monitoring of the biodegradation process. However, after seven weeks of the micro and nanocomposites biodegradation profiles approached quite to pure Ecobras. Thus, it was possible in this work obtain a Ecobras nanocomposite with hexadecyl tetrabutyl phosphonium bromide modified vermiculite prepared by melt intercalation technique using common processing tools and with biodegradability close the starting polymer, but more rigid and less deformable

Estágio realizado na .. e orientado pelo Eng.º / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de Doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012