Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2008 / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:59:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275389.pdf: 3136937 bytes, checksum: 8db60fa4cf0a2a81b42e9d06190468e5 (MD5) / Este trabalho teve por objetivo a obtenção de poli-hidroxialcanoatos (PHAs) biossintetizados por Chromobacterium violaceum, em diferentes condições de escala, concentração e variação de substrato, nutrientes limitantes e pH. Embora a produção de PHAs por C. violaceum tenha sido um dos motivos pelos quais este microrganismo tenha tido seu genoma completamente sequenciado por um consórcio envolvendo grupos de pesquisa de todo o país, não se tem conhecimento de nenhum estudo sistemático da produção desses poliésteres em escalas de laboratório e de bancada. As propriedades dos biopolímeros produzidos são consequência da sua composição molecular, que pode ser influenciada pelas condições de operação, assim como do(s) substrato(s) utilizado(s). Em particular, o grau de copolimerização é um parâmetro que pode interferir diretamente no tipo de aplicação do PHA produzido. Como a C. violaceum é capaz de produzir o homopolímero de poli-hidroxivalerato (PHV) e copolímeros PHBV, que incorporam unidades de 3-hidroxibutirato (3HB), isto é, P(3HB-co-3HV), este estudo concentrou seus esforços na obtenção de diferentes graus de incorporação de unidades de valerato no copolímero, visando características desejáveis para novas aplicações comerciais. Foram estudados os copolímeros de 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato (PHBV) produzidos por C. violaceum em agitador orbital de laboratório e biorreator de 4 litros, a 30°C sob limitação de nitrogênio ou de fósforo, utilizando diferentes pH (6 e 7), concentrações de glicose (10, 20 e 30 g l-1) e concentração de propionato (0 e 10 mM). Os resultados demonstraram que a concentração de substrato, o pH e a adição de propionato afetam a quantidade total dos PHAs produzidos. Um acúmulo de 70% (g.g-1) foi obtido sob limitação de nitrogênio em agitador orbital a pH 7, 10 g l-1 de glicose e sem adição de propionato. A adição de 10 mM de propionato aumentou a incorporação de unidades de valerato, mas diminuiu a quantidade de biomassa produzida. O controle do pH e da aeração nas condições de cultivo utilizando o biorreator aumentou a quantidade de biomassa formada, alcançando um máximo de 6,54 g l-1 sob limitação de fósforo, em pH 7, 20 g l-1 de glicose, sem a adição de propionato. A adição de 10 mM de propionato às culturas realizadas em biorreator, contudo, não aumentou a incorporação de 3HV ao copolímero obtido, sugerindo que o controle do pH tem influência sobre a composição do PHBV acumulado. A caracterização dos polímeros extraídos dos cultivos em biorreator demonstrou que a incorporação de unidades de valerato ao polímero diminuiu a temperatura de fusão do material em relação ao PHB puro, ficando entre 174 e 178°C. A temperatura máxima de degradação do polímero também foi influenciada pelo percentual de unidades de valerato, ficando entre 302 e 312°C, cerca de 30°C acima da temperatura de degradação do PHB puro (278°C). A pureza dos copolímeros extraídos foi superior a 95%. As características físico-químicas analisadas destes biopolímeros (temperaturas de fusão, transição vítrea, degradação inicial, degradação total, grupos funcionais, incorporação de violaceína no biopolímero, diâmetro de poros das membranas formadas) sugerem que esses materiais podem ser utilizados para o desenvolvimento de novas aplicações nas áreas biotecnológica e biomédica como, por exemplo, na produção de novos arcabouços de engenharia de tecidos.Este trabalho teve por objetivo a obtenção de poli-hidroxialcanoatos (PHAs) biossintetizados por Chromobacterium violaceum, em diferentes condições de escala, concentração e variação de substrato, nutrientes limitantes e pH. Embora a produção de PHAs por C. violaceum tenha sido um dos motivos pelos quais este microrganismo tenha tido seu genoma completamente sequenciado por um consórcio envolvendo grupos de pesquisa de todo o país, não se tem conhecimento de nenhum estudo sistemático da produção desses poliésteres em escalas de laboratório e de bancada. As propriedades dos biopolímeros produzidos são consequência da sua composição molecular, que pode ser influenciada pelas condições de operação, assim como do(s) substrato(s) utilizado(s). Em particular, o grau de copolimerização é um parâmetro que pode interferir diretamente no tipo de aplicação do PHA produzido. Como a C. violaceum é capaz de produzir o homopolímero de poli-hidroxivalerato (PHV) e copolímeros PHBV, que incorporam unidades de 3-hidroxibutirato (3HB), isto é, P(3HB-co-3HV), este estudo concentrou seus esforços na obtenção de diferentes graus de incorporação de unidades de valerato no copolímero, visando características desejáveis para novas aplicações comerciais. Foram estudados os copolímeros de 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato (PHBV) produzidos por C. violaceum em agitador orbital de laboratório e biorreator de 4 litros, a 30°C sob limitação de nitrogênio ou de fósforo, utilizando diferentes pH (6 e 7), concentrações de glicose (10, 20 e 30 g l-1) e concentração de propionato (0 e 10 mM). Os resultados demonstraram que a concentração de substrato, o pH e a adição de propionato afetam a quantidade total dos PHAs produzidos. Um acúmulo de 70% (g.g-1) foi obtido sob limitação de nitrogênio em agitador orbital a pH 7, 10 g l-1 de glicose e sem adição de propionato. A adição de 10 mM de propionato aumentou a incorporação de unidades de valerato, mas diminuiu a quantidade de biomassa produzida. O controle do pH e da aeração nas condições de cultivo utilizando o biorreator aumentou a quantidade de biomassa formada, alcançando um máximo de 6,54 g l-1 sob limitação de fósforo, em pH 7, 20 g l-1 de glicose, sem a adição de propionato. A adição de 10 mM de propionato às culturas realizadas em biorreator, contudo, não aumentou a incorporação de 3HV ao copolímero obtido, sugerindo que o controle do pH tem influência sobre a composição do PHBV acumulado. A caracterização dos polímeros extraídos dos cultivos em biorreator demonstrou que a incorporação de unidades de valerato ao polímero diminuiu a temperatura de fusão do material em relação ao PHB puro, ficando entre 174 e 178°C. A temperatura máxima de degradação do polímero também foi influenciada pelo percentual de unidades de valerato, ficando entre 302 e 312°C, cerca de 30°C acima da temperatura de degradação do PHB puro (278°C). A pureza dos copolímeros extraídos foi superior a 95%. As características físico-químicas analisadas destes biopolímeros (temperaturas de fusão, transição vítrea, degradação inicial, degradação total, grupos funcionais, incorporação de violaceína no biopolímero, diâmetro de poros das membranas formadas) sugerem que esses materiais podem ser utilizados para o desenvolvimento de novas aplicações nas áreas biotecnológica e biomédica como, por exemplo, na produção de novos arcabouços de engenharia de tecidos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-24T03:06:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336257.pdf: 2482004 bytes, checksum: a4c93532f0421c450fb8d20e728e4e74 (MD5) Previous issue date: 2015 / O poli(3-hidroxibutirato) (P(3HB)) é um biopolímero sintetizado por bactérias e acumulado intracelularmente como material de reserva energética. Esse poliéster é biodegradável e biocompatível e possui propriedades mecânicas próximas ao do polipropileno. Entretanto seu alto custo de produção em relação ao dos polímeros de origem petroquímica torna esses biopolímeros comercialmente pouco atraentes, o que levou ao desenvolvimento de estratégias de cultivo e extração do polímero, assim como a utilização de substratos de baixo custo, visando tornar o P(3HB) mais competitivo. Desse modo, o principal objetivo desse trabalho foi realizar um estudo econômico do processo de produção de P(3HB) por Cupriavidus necator, empregando carbonato de propileno como solvente e métodos mecânicos de extração, e utilizando melaço cítrico como substrato. Quatro diferentes rotas de extração foram avaliadas: tratamento térmico da biomassa seguido por extração com solvente, tratamento utilizando equipamento ultrasonificação e extração com solvente, tratamento utilizando alta pressão e extração com solvente, e somente o uso de solvente na extração do biopolímero. Foram efetuadas simulações utilizando o software comercial Aspen Plus de todas as etapas que compõem o processo para todas as alternativas avaliadas, obteve-se assim, os balanços de massa e energia e possibilitando estimar sobre o investimento em capital necessário e consumo de matérias-primas e utilidades, realizando, posteriormente a análise econômica comparativa das alternativas. Os resultados indicam vantagem das alternativas que utilizam o tratamento a alta pressão e térmico da biomassa, apresentando menores custos de produção (US$ 7,41 e US$ 7,51 por quilo de biopolímero, respectivamente) e melhores indicadores econômicos. Observou-se que a capacidade de extração do método não é determinante na seleção da melhor alternativa, de modo que deve haver uma análise conjunta da capacidade de extração e desembolsos com equipamentos e utilidades no tratamento da biomassa. A análise de sensibilidade para a melhor alternativa (alta pressão) mostrou que o aumento da capacidade de produção da planta e aumento da concentração final de biomassa no biorreator causa significativa redução do preço do produto e no investimento específico.<br> / Abstract : Poly(3-hydroxybutyrate) (P(3HB)) is a biopolymer synthesized by bacterias and intracellularly accumulated as energy reserve. This polyester is biocompatible and biodegradable and has mechanical properties comparable to polypropylene. However its high production cost in compare to the petroleum polymers makes these biopolymers commercially unattractive, which led to the development of strategies of fermentation and extraction of the polymer as well as the use of low cost substrates, in order to make P(3HB) more competitive. Thus, the aim of this study was to conduct an economic assessment of the P(3HB) production process by Cupriavidus necator, using propylene carbonate as solvent coupled with mechanical methods of extraction, and using citric molasses as substrate. Four different extraction routes have been assessed: heat treatment of the biomass followed by solvent extraction; treatment using ultrasonication equipment and solvent extraction; treatment using high pressure followed by solvent extraction; and the fourth, the use of solvent alone. Simulations were performed using the commercial software Aspen Plus, all the steps that comprise the process for all the four alternatives were evaluated, obtaining, mass and energy balances allowinga the estimation on the capital investment and consumption of raw materials and utilities, then, performing the comparative economic analysis of alternatives. The results indicate advantage of the alternative that make use of high pressure and heat to treat the biomass, showing lower production costs (US $ 7.41 and US $ 7.51 per pound biopolymer, respectively) and better economic indicators. It was observed that the methods extraction capacity is not decisive in selecting the best alternative, so that there must be the a simultaneous analysis of extractability capacity and expenditures in equipment and utilities in treating the biomass. The sensitivity analysis for the best alternative (high pressure treatment) showed that the increase of the plant's production capacity and final biomass concentration in the bioreactor leads to a significant reduction in the cost of the product and in the specific investment.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:14:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303665.pdf: 4948920 bytes, checksum: d43032a920e7aa068a24590626cff821 (MD5) / Materiais poliméricos bioabsorvíveis vêm sendo usados na medicina com maior frequência devido a sua biocompatibilidade com o corpo sem desencadear reações de corpo estranho. Estudos comprovam a eficácia dos materiais poliméricos bioabsorvíveis comparado aos materiais não-absorvíveis devido ao período de tempo em que se mantêm a fixaçãao e, ao se decompor gradualmente, possibilitam que tensões mecânicas impostas sejam progressivamente transferidas à união osso-tecido mole permitindo sua remodelação óssea. Neste trabalho, incorpora-se uma variável escalar de dano referente ao efeito da degradação química (hidrólise) acoplada ao efeito de dano mecânico (Lemaitre 1985). A formulação desenvolvida é baseada em pequenas deformações e deslocamentos na qual respeita-se um quadro termodinamicamente consistente. O modelo desenvolvido é implementado em um código de elementos finitos. Os exemplos numéricos foram analisados através de um modelo cilíndrico com entalhe e outro modelo do tipo placa também com entalhe. Os resultados obtidos apresentaram o comportamento da degradação perante o carregamento imposto ao longo do tempo. / Bioabsorbable polymeric materials have been used in medicine more often because of their biocompatibility with the body without causing foreign body reactions. Studies confirm the effectiveness to bioabsorbable polymeric materials compared to non-absorbable materials due to the length to time that keep fixation and to decompose gradually enable mechanical stresses imposed are progressively transferred to the union bone-soft tissue allowing your bone remodeling. In this work, incorporate into a scalar variable of damage on the effect of chemical degradation (hydrolysis) coupled to the effect the mechanical damage (Lemaitre 1985). The formulation presented is developed on small deformations and displacements in which respect is a thermodynamically consistent framework. The developed model is implemented in a finite element code. The numerical examples were analyzed by a notched cylindrical model and another model type plate also notched. The results showed the behavior of the degradation before loading imposed over time.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:16:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305252.pdf: 1400650 bytes, checksum: 83e4a007927147a9402a26f64b85b606 (MD5) / A utilização de materiais hidrogéis poliméricos visando ancorar células e promover a regeneração neuronal é uma abordagem atual e promissora. Neste sentido, o estudo da viabilidade e interação de células neuronais nesses biomateriais é de grande importância para engenharia de tecido neuronal. A interação das células com o material arcabouço pode definir o sucesso da formação do novo tecido. Neste trabalho foram avaliadas a viabilidade e a interação de células de gânglios da raiz dorsal de ratos Wistar em arcabouço hidrogel baseado em celulose bacteriana. Utilizou-se hidrogel de celulose bacteriana modificado com fibronectina e poli-L-lisina/laminina como arcabouço para o cultivo celular com o objetivo de avaliar a viabilidade e interação celular in vitro. Os resultados evidenciaram que houve interação entre as células e o arcabouço e que as mesmas se mantiveram viáveis e não apresentaram citotoxicidade para células neuronais, sendo que o hidrogel de superfície modificada composto de CB e poli-L-lisina/laminina manteve o maior número de células viáveis. Também, a adsorção de fibronectina e poli-L-lisina/lamina aumentou a adesão e a interação celular ao biomaterial e o tratamento enzimático hidrogel composto de CB-PL (CB-PL injetável) não apresentou citotoxicidade. No entanto ocorreu uma diminuição na viabilidade celular quando comparado ao biomaterial CB-PL sem tratamento enzimático. Portanto, o hidrogel de celulose bacteriana modificada com poli-L-lisina/laminina se apresenta como um biomaterial promissor para promover a regeneração de tecidos neurais uma vez que os mesmos potencializam a adesão celular e aumentam a sobrevida neuronal. / The use of polymeric hydrogel materials to anchor cells and to promote the neuronal regeneration is a promising current approach. In this way, the study of viability and interaction neuronal cells in these biomaterials is of great importance for neuronal tissue engineering. The cell interactions with the material scaffold can define the success of the new tissue formation. In this work was assessed the viability and interaction of ganglion cells of Wistar rat dorsal roots, hydrogel scaffold based in bacterial cellulose. It was used modified bacterial cellulose with fibronectin and poli-L-lisina/lamina as scaffold for cell culture, aiming to assess the cellular viability and interaction in vitro. The results showed that there was interaction between cells and scaffold and that ones were viable and did not present cytotoxity for neuronal cells, being that the modified surface hydrogel composed of CB and poli-L-lisina/lamina kept the highest number of viable cells. The absorption of fibronectin and poli-L-lisina/lamina also increased the cell adhesion and interaction to the biomaterial and the hydrogel enzymatic treatment compound of CD-PL (injected CB-PL) did not present cytotoxicity, however, occurred a decrease in the cell viability when compared to CB-PL biomaterial without enzymatic treatment. Therefore, the hydrogel of modified bacterial cellulose with poli-lisina/lamina present as a prosperous biomaterial to promote neuronal tissue regeneration, since they potentiate cell adhesion and increase the neuronal survival.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2012-10-21T10:43:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Polihidroxialcanoatos (PHAs) são polímeros sintetizados por vários microrganismos e armazenados na forma de reserva de energia e carbono. Sua produção se dá sob condições desfavoráveis de crescimento, como limitação de nitrogênio ou fósforo, e na presença de excesso de fonte de carbono. Polihidroxibutirato P(3HB) é o polímero mais estudado dentre os PHAs, possuindo características próximas às encontradas no polipropileno. Os PHAs chamam atenção devido à sua biodegradabilidade e possibilidade de substituição dos plásticos petroquímicos. Embora os PHAs apresentem vantagens ambientais sobre os plásticos de origem petroquímica, a sua principal desvantagem é o alto custo de produção, principalmente relativo ao substrato, recuperação e extração do polímero. A utilização de resíduos agro-industriais é uma possibilidade atrativa para a diminuição deste custo, pois o reduz com relação ao substrato. Este trabalho teve como objetivo estudar a viabilidade da utilização de melaço cítrico como substrato para a produção de PHA. Os experimentos foram conduzidos em culturas descontínuas em frascos aletados e biorreator utilizando como microrganismo produtor à bactéria Ralstonia eutropha DSM 545. O processo foi dividido em duas fases sendo a primeira um crescimento balanceado e a segunda um crescimento

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. / Made available in DSpace on 2012-10-20T11:04:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197135.pdf: 1218237 bytes, checksum: 2e286818cfdb73116aedefa3217cc82f (MD5) / Poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) [P(3HB-co-3HV)] é um biopolímero acumulado por muitos microrganismos, como reserva de carbono e energia, em condições desbalanceadas do meio. Possui propriedades termoplásticas semelhantes às dos plásticos petroquímicos e a vantagem de ser biocompatível e completamente biodegradável. Entretanto, possui custo elevado de produção frente aos plásticos convencionais, o que limita seu uso. Diversas estratégias de produção de P(3-HB-co-3HV) por Ralstonia eutropha foram estudadas, com o objetivo de aumentar a produção de polímero, visando à redução de seus custos. A alimentação do elemento limitante, fosfato, durante a fase de produção, aumentou o acúmulo de polímero. Demonstrou-se que a melhor velocidade de produção de biomassa (rx) a ser mantida na fase de produção é de 0,02 gXr.L-1h-1. O monitoramento do potencial redox indicou as mudanças metabólicas do microrganismo e sinalizou o momento da limitação da cultura. Esta sinalização facilita o processo produtivo, permitindo que as alimentações de fosfato e ácido propiônico sejam realizadas a partir do momento exato do início da fase de produção, sem desperdício de co-substrato. Estudou-se a utilização de suplementos nutricionais na produção de polímero, como o ácido linoleico e oleico, na concentração de 0,3 g.L-1, os quais mostraram-se eficientes, levando a um aumento de cerca de 11% de acúmulo de polímero. Óleos vegetais que possuem esses ácidos graxos em sua composição também foram testados, na concentração equivalente a 0,3 g ácido oleico.L-1, em frascos agitados. Os óleos de canola e oliva apresentaram os maiores aumentos de produção de polímero. Por fim, a caracterização dos polímeros produzidos em biorreator neste estudo, mostrou que suas propriedades térmicas são semelhantes às do biopolímero comercial.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-11Bitstream added on 2014-06-13T19:44:57Z : No. of bitstreams: 1 souza_jl_dr_araiq.pdf: 830092 bytes, checksum: 15318e5c2296161e5a3f83e5b265b1dd (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O PHB (poli 3-hidroxibutirato), um homopolímero importante pelas suas propriedades de biodegradabilidade e biocompatibilidade, que quando submetido aos processamentos reológicos tradicionais de extrusão e injeção o PHB sofre degradação térmica e com isso os materiais produzidos possuem propriedades mecânicas que limitam seu uso. Considerando o monômero do PHB, ácido 3- hidroxibutírico, foi proposto o estudo da interação dos ácidos málico, glicólico, tartárico e mandélico que possuem os grupos funcionais hidroxila e carboxila em suas estruturas. Estes hidroxiácidos podem ser obtidos a partir de fontes naturais e assim pode-se obter um novo material polimérico com as mesmas propriedades de biodegradabilidade e biocompatibilidade do PHB4V% (poli 3-hidroxibutirato contendo 4% do monômero 3-hidroxivalerato), porém com maior potencial de aplicação. Por meio de estudo de comportamento térmico empregando as técnicas de TG-DTA e DSC foi possível definir qual das amostras de filmes apresentaram menor temperatura de fusão cristalina, transição vítrea e por outro lado maior temperatura de cristalização e maior estabilidade térmica. A partir de estudo cinético foi determinado o fator pre exponencial de Arrhenius (A) e energia de ativacao (E) da reação de cristalizacao analisada por DSC, no qual foi observado que o ácido tartárico interagiu com as cadeias do PHBV4%, enquanto que o ácido málico apresentou-se como um aditivo no filme. Amostras dos filmes de PHBV4% com hidroxiácidos derivatizados com álcool isoamílico foram analisadas por GC-FID para identificação e quantificação monomérica. Aplicando a metodologia validada foi possível analisar amostras dos filmes com segurança analítica simultaneamente os derivados dos ácidos 3-hidroxibutírico, málico, glicólico, mandélico e tartárico, nos... / PHB (poly 3-hydroxybutyrate) homopolymer is an important biocompatible and biodegradable material, however when it is processed using the typical extrusion and injection rheological techniques the PHB is thermally unstable and thus the obtained materials have limited mechanical properties. Considering the monomer in the PHB chain, the 3-hydroxybutyric acid it has been proposed to study the interaction with malic, glycolic, tartaric and mandelic acid with PHB. Those hydroxyacids have hydroxyl and carboxyl functional groups in their structures, so it was expected some physical and chemical interactions. The hydroxyacids production is based on natural process and then a new polymeric material will maintain the same properties of biodegradability and biocompatibility presented by PHB4V% (poly 3-hydroxybutyrate containing 4% of 3-hydroxyvalerate monomer), nevertheless with better potential for its applications. The thermal behavior study, using the TG-DTA and DSC techniques were important to define which of the sample films showed lower melting point, glass transition and on the other hand higher crystallization temperature with higher thermal stability. From the kinetic study we determined the Arrhenius´s ... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Eduardo René Pérez González / Banca: Alvicler Magalhães / Banca: Luiz Carlos da Silva Filho / Resumo: O presente trabalho descreve modificações estruturais feitas na cadeia lateral do polímero quitina-quitosana mediante a N-alquilação com um aldeído aromático, a qual origina a base de Schiff como produto intermediário, seguido de uma redução com cianoborohidreto de sódio (NaBH3CN) para a formação do composto N-Benzilquitosana. Subsequentemente, reações de acoplamento entre o produto sintetizado e diferentes sais de diazônio foram realizadas para produzir uma nova classe de compostos poli-azóicos a partir deste polímero. Estas modificações são importantes pela síntese de novos derivados com potencial aplicação como materiais orgânicos. Pela técnica de ressonância magnética nuclear de próton em solução, determinou-se o grau de desacetilação do polímero que foi de 68 %. O grau de substituição do derivado N-Benzilquitosana também foi determinado por RMN de 1H e o valor encontrado foi de 46 %. Todos os compostos foram caracterizados por espectroscopia de absorção na região do infravermelho e ressonância magnética nuclear em solução e no estado sólido, que confirmaram a síntese dos derivados poliméricos. Devido ao alto peso molecular do polímero e seus derivados, estes foram hidrolisados e os oligômeros formados foram estudados por espectrometria de massas com ionização por eletrospray. Além de confirmar a formação do composto N-Benzilquitosana, constatou-se uma reação de substituição nucleofílica aromática do átomo de bromo e do grupo nitro pelo átomo de cloro promovido pela alta concentração de íons cloretos no meio reacional. Entretanto, a técnica não se mostrou adequada para a caracterização dos poli-azo-compostos, pois a reação de hidrólise ácida leva a uma degradação dos mesmos. A espectroscopia de UV-VIS permitiu identificar as bandas de absorção dos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present work describes the structural modifications made in the side chain of the polymer chitin-chitosan by N-alkylation with an aromatic aldehyde, which forms the Schiff base as an intermediate, followed by reduction with sodium cyanoborohydride (NaBH3CN) to form the N-Benzyl chitosan compound. Subsequently, coupling reactions between the synthesized product and different diazonium salts were made to produce a new class of poly-azo-compounds from this polymer. These changes are important for the synthesis of new derivatives with potential use as organic materials. By proton nuclear magnetic resonance, it was determined the degree of deacetylation of the polymer, which was 68%. The degree of substitution of N-Benzyl chitosan derivative was also determined by 1H NMR and the value was 48%. All compounds were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance, which confirmed the synthesis of polymeric derivatives. Due to the high polymer molecular weight and its derivatives, they were hydrolysed and the oligomers formed were analyzed by mass spectrometry with electrospray ionization. In addition to confirm the formation of the compound N-Benzyl chitosan, there was a nucleophilic aromatic substitution reaction of the bromine atom and the nitro group by chlorine atom promoted by high concentration of chloride ions in the reaction medium. However, the technique was not suitable for the characterization of poly-azo-compounds because the reaction of acid hydrolysis leads to their degradation. The UV-VIS spectroscopy allowed the identification of the absorption bands of poly-azo-compounds and showed that the substituents influence the absorption causing an batocromic effect to a longer wavelength. Finally, it was studied the thermal behavior of the polymer chitin-chitosan and its derivatives by thermogravimetry... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Valquíria Campos / Banca: Isaac Jamil Sayeg / Banca: Natan de Jesus Pimentel Filho / Resumo: O ácido γ-poliglutâmico (γ-PGA) é uma homopoliamida composta por unidades de D- e L- de ácido glutâmico. Trata-se de biopolímero aniônico que possui propriedades como solubilidade em água, atoxicidade, além de ser comestível e biodegradável. Devido a estas propriedades, possui muitas aplicações ambientais, dentre elas, o uso como incremento ao processo de floculação, no tratamento de água. O ácido γ-poliglutâmico pode ser produzido, através da fermentação da soja utilizando-se da bactéria Bacillus subtilis encontrada em alimentos como o natto, consumido como iguaria no Japão. Grande parte das aplicações de biopolímeros está diretamente envolvida com seu potencial de resposta às alterações do meio em que se encontram dissolvidos. Uma abordagem voltada ao entendimento das alterações estruturais, conformações e associações de cadeias poliméricas apresenta alto interesse científico, assim como aplicações práticas. O objetivo deste trabalho volta-se pela extração e quantificação do ácido γ-poliglutâmico de produtos comerciais, natto e PGα21Ca, para estudos como agente floculante. Observou-se diferença expressiva, na produção de ácido γ-poliglutâmico, em marcas distintas de natto. A metodologia de extração γ-PGA que representou maior eficiência foi através do uso de metanol refrigerado como agente de precipitação, onde em apenas uma extração obteve-se o biopolímero com atividade floculante, quando comparado à extração com o álcool etílico e acetona. Quanto ao método de extração de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The γ-polyglutamic acid (γ-PGA) is a homopolyamide composed of D- and L- units of glutamic acid. It is anionic biopolymer that has properties such as water solubility, no toxicity, in addition to being edible and biodegradable. Due to these properties, it has many environmental applications, among them, the use as an increment to the flocculation process, in the treatment of water. γ-polyglutamic acid can be produced by fermenting soybeans using Bacillus subtilis bacteria found in foods such as natto, consumed as a delicacy in Japan. Most applications of biopolymers are directly involved with their potential to respond to changes from the environment in which they are dissolved. An approach aimed at understanding the structural changes, conformations and associations of polymer chains presents a high scientific interest, as well as practical applications. The objective of this work is the extraction and quantification of γ-polyglutamic acid from commercial products, natto and PGα21Ca, for studies as a flocculating agent. There was an expressive difference in the production of γ-polyglutamic acid in different natto brands. The methodology of γ-PGA extraction that represented greater efficiency was through the use of cooled methanol as a precipitation agent, where in only one extraction was obtained the biopolymer with flocculating activity, when compared to the extraction with ethyl alcohol and acetone. As for the γ-PGA extraction method of PGα21Ca, the ethyl alcohol extraction was efficient in the separation of the γ-polyglutamic acid, with only small residual of calcium being observed / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-04-02Bitstream added on 2014-06-13T19:11:28Z : No. of bitstreams: 1 higuita_dmc_me_sjrp.pdf: 1314376 bytes, checksum: 113ac895bfef84e8ca1b85cff85fb753 (MD5) / A cúrcuma (Cúrcuma longa L.), também conhecida como açafrão, é uma planta originária do sudeste asiático, pertencente à família das Zingiberaceae. Depois de secos, os rizomas da cúrcuma podem ser submetidos a processos de extração, dando origem a óleos essenciais ou ao seu principal pigmento, a curcumina, um corante amarelo usado na indústria de alimentos para conferir cor e sabor e, na indústria farmacêutica, por seu caráter anticancerígeno e antioxidante. A curcumina é solúvel em etanol e em outros solventes orgânicos, porém é insolúvel em meio aquoso, além de apresentar instabilidade em relação a diversos fatores físicos e ambientais, como exposição à luz, pH básico e altas temperaturas. Com o duplo proposito de aumentar a estabilidade do pigmento e de suas propriedades funcionais, seja durante seu armazenamento ou durante a vida de prateleira dos alimentos nos quais seja utilizado como ingrediente, bem como facilitar sua utilização em meios aquosos, os objetivos deste projeto de pesquisa foram: estudar o processo de microencapsulação da oleoresina de cúrcuma através do seu recobrimento por uma matriz polimérica solúvel em água, à base de misturas binárias ou ternárias de goma arábica (GA), maltodextrina(MD) e amido modificado(AM), avaliar as propriedades físico-químicas e funcionais das microcápsulas obtidas e estudar a estabilidade do pigmento microencapsulado frente à luz, pH e temperatura. Para atingir tais objetivos foram avaliadas diferentes formulações da matriz encapsulante, as proporções da matriz encapsulante e oleoresina mais adequadas ao processo,bem como as condições de secagem por liofilização e por aspersão (spray drying) sobre a eficiência de encapsulação e sobre a morfologia... / Curcuma (Curcuma longa L.) known as Tumeric, is a plant native to Southeast Asia, belonging to the Zingiberaceae family. After drying, turmeric rhizomes can be subject to extraction processes, yielding essential oils or their main pigment, curcumin, a yellow dye used in food and pharmaceutical industry, due to their color and flavor, anticancer and antioxidant character, respectively. Curcumin is soluble in ethanol and others organic solvents, but is insoluble in aqueous medium. It's instable against different physical and environmental factors such as exposure to light, high temperatures and basic pH. With the dual purpose of increasing the stability of the pigment and functional properties during storage and shelf life and, to facilitate their use in aqueous media, was proposed the study of the microencapsulation process of curcumin oleoresin coated by matrix polymeric binary - ternary, composed by Arabic gum, maltodextrin and starch modified. For this, were studied the physico-chemical and functional properties of the microcapsules and the stability in several conditions of light, pH and temperature. Different formulations of the encapsulating matrix were proposed, to evaluate the best proportions in the freeze-drying and spray drying process. Parameters as encapsulation efficiency, morphology, solubility and stability of the microcapsules were obtained. The ratios selected for the stability test were E4 (100 GA), E9 (0.75 MD: 0.25 AM) and E2 B (1/3MD: 1/3GA: 1/3AM). In the morphology analyses, the spray-drying process showed samples with circular shape, wrinkled, no cracks or fissures and, for the freezing-drying process, can see samples with no definite shape and size particles variable. Ternary matrix by spray-drying process show the best retaining results of oleoresin curcumin, and the freezing-drying process... (Complete abstract click electronic access below)