This thesis investigated the perception of salt taste in two novel strategies for inclusion of NaCl in liquid foods: water-in-oil (w/o) emulsions and mucoadhesive biopolymer solutions. The major factors influencing w/o emulsion stability and perception were evaluated and a response surface model was developed. The amount of dispersed aqueous phase was the most significant factor affecting stability and perception. NaCl stabilized the emulsions and depressed salt sensory perception at elevated concentrations due to its interaction with the emulsifier polyglycerol polyricinoleate. Future research should elaborate events during oral processing of w/o emulsions. Biopolymer mucoadhesive character and concentration effects were also investigated. Mucoadhesion did not enhance salt taste. Above c*, there was a significant depression of sensory intensity, enhanced in polymers with hyperentanglements in solution. The depressive concentration effect may mask the effects of mucoadhesion. Future research should also inspect the influence of thickened hydrocolloid microstructure on perception. / The Advanced Foods and Materials Network

Various commodity plastics used today are based on fossil fuels. Most of these plastics are non-biodegradable and will persist in the environment over a long time. The bioplastics from renewable resources have the potential to support a greener economy. The two of such renewably resourced bioplastics are poly (hydroxyl butyrate-co-valerate), PHBV and poly (butylene succinate), PBS. We have used petro-based PBS in our study, but renewable resource based PBS is expected to be available on a commercial scale in a very near future. These two bioplastics are both biodegradable. These two bioplastics are both biodegradable. In our study we have used PBS from petroleum resource but PHBV is a brittle bioplastic with a high modulus value and a low elongation at break while PBS is a low modulus bioplastic with a high elongation at break. Complementary properties can be obtained by blending PHBV and PBS. The direct melt blends showed poor mechanical properties due to limited interaction between PHBV and PBS phases. This research focuses on increasing the interaction between PHBV and PBS blends by using compatibilizers. The compatibilizers used in this thesis were dicumyl peroxide, DCP and trimethylolpropane triacrylate, TMPTA. Use of an in situ compatibilization method was done for the melt mixing of PHBV and PBS yielding blends with improved characteristics. The investigations were performed at three different ratios of PHBV and PBS blends. The increase in the compatibility between the two phases was demonstrated through various thermal, thermo-mechanical, rheological and morphological means. The increase in elongation at break was used as a primary marker for compatibilization. The optimization of DCP and TMPTA was carried out, which showed the enhanced interaction between PHBV and PBS phases, with the successful stress transfer from PHBV phase to the PBS phase resulting in increase in elongation at break. Inward shifts in tan delta peak on addition of DCP and TMPTA to the blends also showed increase in compatibility between the two phases. The interfacial adhesion between a brittle and ductile polymer, PHBV and PBS respectively was increased by using DCP and TMPTA. This opened gateways to various novel applications of PHBV and PBS blends via in situ reactive extrusion process. / The Ontario Ministry of Agriculture, Food, and Rural Affairs (OMAFRA) for their financial support via New directions research program (SR9235). We would also like to thank Canadian Foundation for Innovation (CFI) and Ontario Ministry of Agriculture, Food, and Rural Affairs (OMAFRA) for their equipment supports.

Xylan is one of the major hemicelluloses present in plant cell wall matrix, where it is closely associated with other cell wall components, cellulose and lignin. Xylan has enormous potential as a renewable biopolymer and recently, research in the direction of isolation and utilization of xylan is gaining lot of research attention. Extraction of xylan from the plant cell walls involves the hydrolysis of xylan and its transfer from the plant cell wall matrix to the hydrolyzing media. Current process of extraction involves prolonged heating of the biomass with the hydrolysis media at high temperature and/or pressure that leads to molecular degradation of xylan and limits its high potential polymeric applications. In this research, microwave assisted alkaline extraction of polymeric xylan from birch wood is investigated as an alternative to the time intensive conventional extraction. The hypothesis to be tested is that the microwave’s selective heating ability leads to the generation of hot spots through its interaction with the alkali present in the fibers and the resulting "explosion effect" loosen the recalcitrant fiber structure network thereby facilitating the hydrolysis of xylan and its dissolution before undergoing significant degradation. Effect of microwave extraction on the yield of xylan and wood solubilization, physico-chemical properties of wood fibers and of isolated xylan were investigated in comparison with conventional extraction. Low power input microwave (110 W) alkaline extraction was found to be an efficient alternative to the conventional extraction. FTIR and chemical composition of wood fibers after extraction demonstrated an increased removal of xylan from the wood fibre using microwave extraction. SEM, X-ray microtomography, and X-ray crystallinity studies of wood fibers demonstrated a porous and loosened fibre structure after microwave extraction confirming the hypothesis. Molecular weight of the isolated xylan using microwave extraction was found to be higher compared to the xylan isolated using conventional extraction indicating less molecular degradation. About 75% of xylan present in birch wood could be extracted using a low power input microwave heating under optimized extraction conditions of 8wt% NaOH solution, 1:8 (g:mL) solid to liquid ratio, and 25 minutes of extraction time.

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)

Submitted by TULLIO HENRIQUE CANO DE HARO BARROS null (tullioharo@hotmail.com) on 2018-07-12T13:22:39Z No. of bitstreams: 1 Barros_Tullio_me_sjrp_int.pdf.pdf: 1544265 bytes, checksum: a6f5f0bd88b4957b4f0ca22899ec9aae (MD5) / Approved for entry into archive by Paula Torres Monteiro da Torres (paulatms@sjrp.unesp.br) on 2018-07-13T17:48:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 barros_thch_me_sjrp.pdf.pdf: 1544265 bytes, checksum: a6f5f0bd88b4957b4f0ca22899ec9aae (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-13T17:48:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 barros_thch_me_sjrp.pdf.pdf: 1544265 bytes, checksum: a6f5f0bd88b4957b4f0ca22899ec9aae (MD5) Previous issue date: 2018-06-28 / Este estudo teve como objetivo a síntese e caracterização de dietilaminoetilquitosana (QHdDEAE) e dodecil-dietilaminoetil-quitosana (QHdDEAEDOD) de baixa massa molar (Mw), para avaliar suas atividades antifúngicas contra os fungos Alternaria solani, Alternaria alternata e Penicilliun expansum, que provoca um grande impacto na produção e preservação de alimentos processados e minimamente processados. Os derivados de baixa massa molar (Mw) foram obtidos por reação de degradação de quitosana desacetilada com nitrito de sódio, seguido pela inserção de grupos DEAE e Dodecil na estrutura do polímero. O grau de desacetilação (DD) e de substituição (DS) por grupos dietilaminoetil (DEAE) e dodecil foram determinados usando ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN-H) e caracterizados por infravermelho (IR). O grau de desacetilação e o grau de substituição por grupos DEAE foram de 94,8% 39,8%, respectivamente. Os derivados hidrofóbicos obtidos foram substituídos com 15% e 39,8% de grupos dodecil, conforme determinado por RMN-H. As massas molares foram determinadas usando Cromatografia de Permeação em Gel (GPC) e um Mw de 9,2 kDa foi obtido para quitosana desacetilada degradada. Ensaios in vitro contra os fungos Alternaria alternata, Peninicillium expansum e Alternaria solani foram realizados. Na concentração de 0,5g.L-1, QHdDEAEDOD e QHdDEAE foram mais eficazes que as quitosanas comercial e desacetilada e apresentaram inibições de 80% contra Alternaria alternata e Alternaria solani. A quitosana deacetilada degradada foi mais eficiente na inibição do crescimento fúngico de Penicillium expansum e para 0,5 g.L-1 atingiu cerca de 80% de inibição. Todos os derivados apresentaram viabilidade celular superior a 70% em células 3T3, demonstrando uma boa citocompatibilidade e potencial para aplicações na conservação de alimentos / This study aimed at the synthesis and characterization of Diethylaminoethyl-Chitosan (QHdDEAE) and Dodecyl-Diethylaminoethyl-Chitosan (QHdDEAEDOD) of low molar mass(Mw), to evaluate their antifungal activities against the fungi Alternaria solani, Alternaria alternata and Penicilliun expansum, which causes a great impact on the production and preservation of processed and minimally processed foods. The low Mw derivatives were obtained by degradation reaction with sodium nitrite, followed by the insertion of DEAE and Dodecyl groups on the polymer backbone. The degrees of deacetylation (DD) and substitution (DS) for DEAE and Dodecyl groups were determined using nuclear magnetic resonance of hydrogen (¹H-NMR) and characterized by FTIR. The degree of deacetylation and degree of substitution by DEAE gropus were 94,8% 39,8%, respectively. The obtained hydrophobicized derivatives were substituted with 15% and 39,8% of dodecyl groups as evaluated by ¹H-NMR. The molar masses were determined by using Gel Permeation Chromatography (GPC) and a Mw of 9,2kDa was obtained for deacetylated chitosan. In vitro assays against the fungi Alternaria alternata, Peninicillium expansum and Alternaria solani. At the concentration of 0.5 g.L-1 both, QHdDEAEDOD and QHdDEAE were more effective than commercial and deacetylated chitosans and exhibited inhibitions of 80% against Alternaria alternata and Alternaria solani. Degraded deacetylated chitosan was more efficient in inhibiting the fungal growth of Penicillium expansum and for 0.5 g.L-1 reached around 80% of inhibition. All the derivatives presented cell viabilities higher 70% on 3T3 demonstrated a good cytocompatibility and potential for applications in food preservation.

nÃo hà / In this work was carried out an extensive investigation of the adsorption properties of synthetic dyes on different parts (rhizome, root, stolon and petiole) of Eichhornia crassipes (water hyacinth) and a comparison with the adsorption capacity of the biopolymer alginate beads doped with water hyacinth biomass. The biomasses and spheres were structurally characterized by infrared spectroscopy, scanning electron microscopy - SEM and thermal analysis (thermogravimetric analysis - TGA and Differential Scanning Calorimetry - DSC). The kinetics of adsorption processes were monitored by UV and visible spectroscopy - UV / VIS and the data applied to the models of Freundlich and Languimir. Synthetic anionic dyes (methyl orange), cationic (methylene blue) and azo (indigo carmine) were used in the investigation. Adsorption studies was obtained, under controlled agitation of 70 rpm and temperature ranging between 25ÂC and 45ÂC at concentrations of dye in the range 10-250 mg/L and pH 2-12. The best results were achieved with a dye initial concentration of 100 mg/g, an initial quantity of 60 mg biosorbent, at temperature of 45 ÂC and at basic pH. Among the tested dyes, methylene blue exhibited the best adsorption capacity. The study of adsorption kinetics showed a better fit to the model of pseudo-second order and intraparticle diffusion is involved in the mechanism of adsorption. In the study of the isotherms, the result shows best fit to data by the Langmuir and Freundlich equations, with a maximum capacity of adsorption of methylene blue dye from 819.7 mg/g at 25 ÂC, to the root. A temperature increase caused an increase in system adsorption capacity and also led to an increase in time to the system reach equilibrium. The values of the rate constant for pseudo-second order increased with increasing temperature. An increase in initial dye concentration caused an increase in the amount of dye adsorbed. The activation energy for all biosorbents are in the range 20-40 kJ.mol-1 demonstrated that the adsorption processes are physical. The thermodynamic parameters ∆HÂ, ∆S and ΔGÂ, for most biosorbents indicate that the process is exothermic in nature, spontaneous and favorable, except for the sphere of ALG/GC/Biomass where values obtained showed endothermic nature. The desorption study showed that the biosorbents can be reused. / Neste trabalho foi realizada uma investigaÃÃo extensiva das propriedades de adsorÃÃo do corante azul de metileno em diferentes partes (rizoma, raiz, estolÃo e pecÃolo) de Eichhornia Crassipes (aguapÃ), bem como uma comparaÃÃo com a adsorÃÃo em esferas do biopolÃmero alginato dopadas com biomassa de aguapÃ. As biomassas e esferas foram caracterizadas estruturalmente atravÃs de tÃcnicas de espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrÃnica de varredura â MEV e anÃlises tÃrmicas (anÃlise termogravimÃtrica â TGA e Calorimetria Diferencial de Varredura â DSC). As cinÃticas dos processos de adsorÃÃo foram monitoradas por espectroscopia de ultravioleta e visÃvel â UV/VIS e os dados obtidos aplicados nos modelos de Languimir, Freundlich, Temkin e BET. Foram utilizados corantes sintÃticos aniÃnico (alaranjado de metila), catiÃnico (azul de metileno) e azo (Ãndigo carmin). Os estudos de adsorÃÃo foram obtidos, sob agitaÃÃo controlada de 70 rpm e temperatura variando entre 25ÂC e 45ÂC, e concentraÃÃes de corante na faixa de 10 a 250 mg/L, em pH de 2 a 12. Os melhores resultados foram alcanÃados utilizando uma concentraÃÃo inicial de corante de 100 mg/g, uma massa inicial de biosorvente de 60 mg a temperatura de 45 ÂC e em pH bÃsico. Dentre os corantes testados o azul de metileno foi o que apresentou melhores resultados de adsorÃÃo. O estudo da cinÃtica de adsorÃÃo apresentou um melhor ajuste ao modelo de pseudo-segunda ordem e a difusÃo intrapartÃcula està envolvida no mecanismo de adsorÃÃo. No estudo das isotermas de equilÃbrio, o resultado mostra melhor ajuste das equaÃÃes de Langmuir e Freundlich pelos dados, com capacidade mÃxima de adsorÃÃo do corante azul de metileno de 819,7 mg/g a 25 ÂC, para a raiz do aguapÃ. A elevaÃÃo na temperatura do sistema provocou aumento na capacidade mÃxima adsorvida e tambÃm provocou um aumento no tempo para o sistema atingir o equilÃbrio. Os valores da constante de velocidade de pseudo-segunda ordem aumentaram com o aumento da temperatura. Um aumento na concentraÃÃo inicial do corante provocou um aumento na quantidade de corante adsorvida. A energia de ativaÃÃo para todos os biosorventes, da ordem de 20 â 40 kJ.mol-1, demonstrou que o processo à de natureza fÃsica. Os parÃmetros termodinÃmicos ∆HÂ, ∆S e ∆GÂ, para a maioria dos biosorventes indicam que o processo à de natureza exotÃrmica, espontÃnea e favorÃvel, com exceÃÃo da esfera de ALG/GC/Biomassa que mostrou valores de natureza endotÃrmica. O estudo de dessorÃÃo demonstrou que os biosorventes podem ser reutilizados.

Orientador: Maria Helena Andrade Santana / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T16:51:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_AlineMaraBarbosa_D.pdf: 5667585 bytes, checksum: 99be814ed0f4b52809cad017f91235eb (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho, estudou-se a otimização da produção de ácido hialurônico (HA) por cultivo de Streptococcus zooepidemicus em batelada, com base nas alterações metabólicas ao longo do cultivo. Ás condições ambientais estudadas foram a concentração inicial de glicose, controle do pH, íons minerais e fonte de nitrogênio orgânico. Nos cultivos em frascos, a concentração inicial de glicose não alterou nem o crescimento celular nem a produção de HA. Entretanto, no cultivo em biorreator sem o controle do pH, ambos foram fortemente dependentes da concentração inicial de glicose, com maior produção de HA (1,21 g.L-1) no cultivo realizado em meio com 25 g.L-1 glicose. Tal condição nutricional foi a única que apresentou maior conversão de glicose em HA (YHA/S) do que conversão de glicose em massa celular (YX/S). O controle do pH ao longo do cultivo com 25 g.L-1 glicose resultou em maior produtividade de células (0,21 g.L-1.h-1) e de HA (0,10 g.L-1.h-1). apesar dos menores rendimentos em relação à glicose. A combinação desses resultados relaciona o maior direcionamento da fonte de carbono para HA do que para células a uma resposta do microrganismo ao stress ácido ocorrido no cultivo sem controle do pH. Uma análise da distribuição dos fluxos metabólicos nas condições ambientais estudadas demonstrou que as alterações na via de produção de HA foram mais relacionadas à distribuição dos fluxos para os açúcares precursores da síntese do polímero que à disponibilidade de energia (ATP) ou potencial redutor (NADH/NAD+) das células. A total suplementação do meio de cultura com íons minerais (K+, Mg++, Na+, Fe++, Ca++, Mn++, Zn++ e Cu++) foi benéfica para o crescimento celular, porém não alterou a produção de HA de forma significativa. O estudo demonstrou ainda que a qualidade do polímero produzido pode ser modulada pela suplementação do meio com íons minerais. As propriedades reológicas do HA com baixo teor de proteína (0.44 g.g-1) e massa molar média de 4.0 x 106 Da demonstraram elevada densidade de emaranhamento das cadeias devido à alta dependência do módulo elástico com a concentração e desvios da viscosidade complexa com relação à regra de Cox-Merz. O estudo de meios alternativos contendo derivados agroindustriais demonstrou maiores concentrações de HA em meios contendo extrato de levedura como fonte de nitrogênio. Este conjunto de resultados contribui para a otimização da produção de HA, assim como para um melhor entendimento do metabolismo do Streptococcus zooepidemicus. / Abstract: In this work, h was studied the optimization of HA production by hatch culture of Streptococcus zooepidemicus, with focus on the metabolic changes along cultivation. The environmental conditions studied were the initial glucose concentration, pH control, mineral ions and organic nitrogen source. In flask cultivations, the initial glucose concentration had no influence on the amounts of either the biomass or the MA produced. However, in bioreactor cultivations, at non-controlled pH. both were strongly dependent on the initial glucose concentration. The highest HA concentration (1.21 g.L-1) was obtained from 25 g.L-1 glucose, which was the only cultivation where the conversion of glucose to HA (YHA/S) was higher than the one of glucose to biomass (YX/S). Not only did the pH control along cultivation result in higher cell productivity (0.21 g.L-1.h-1), but also in the HA productivity (0.10 g.L-1.h-1), However, the HA and cell yields from glucose were lower. The combination of these results relates the higher direction of the carbon source to the HA synthesis at the expenses of the cell growth to a microbial response to the acid stress observed in non-controlled pH. An analysis of the metabolic flux distribution in the environmental conditions studied shows that the changes in the HA production pathway were more related to die distributions of duxes 10 the precursors of HA synthesis than to the energy availability (ATP) or redox slate (NADH/NAD+) of the cells. The total supplementation of the culture medium with ions was beneficial to die cell growth. However, if did not have any influence on the HA production. Moreover, the results showed that the HA quality may be modulated through the mineral ion supplementation. The rheological properties of HA with low protein content (0.44 g.g-1) and average molecular weight of 4.0 x 106 Da showed the high entanglements density of the HA chains due to the high storage modulus concentration dependence as well as to the complex viscosity deviations with respect to the Cox - Merz rule. Alternative media containing agricultural resources derivates were studied. The higher HA concentrations were produced in media whose organic nitrogen source was yeast extract. This set of results contributes not only to the optimization of the HA production, but also to a better understanding of the Streptococcus zooepidemicus metabolism. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Neste trabalho, investigamos o microambiente da amilopectina na ausência e presença de tensoativos não-iônicos como o éter dodecil (7 e 23)-polioxietilênico (Unitol L-70 e L-230) e o nonilfenol (9,5)-polioxietilênico (Renex 95), por meio das propriedades físico-químicas de sondas de polaridade: pireno, xantona e Reichardt. Os estudos foram realizados através de técnicas espectroscópicas em estado estacionário (absorção de luz ultravioleta-visível e fluorescência) e resolvidas no tempo (baseadas na contagem de fótons únicos da emissão de fluorescência e na absorção triplete-triplete (T-T) e de intermediários reativos formados após a fotólise da amostra por pulso de laser). Estas técnicas forneceram os valores de: concentração de agregação crítica (cac), concentração micelar crítica (cmc), número de agregação (Nag) e polaridade (escala py e ET30) para os sistemas avaliados. Os dados obtidos foram comparados com as soluções contendo a presença ou não dos tensoativos não-iônicos e a carboximetil celulose (CMC) e 2-hidroxietilamido (2-HEAM). Por fim, a estabilidade do cátion 2-fenilbenzopirílio foi avaliada em diferentes solventes orgânicos, nas micelas dos tensoativos estudados, nos biopolímeros e nos complexos biopolímero-tensoativo. Dois procedimentos experimentais diferentes foram adotados para o preparo das soluções de amilopectina. As diferenças na preparação das soluções de amilopectina tornaram evidente que este biopolímero possui diferentes ambientes para a localização das sondas. Estas diferenças não foram observadas na presença de CMC e de 2-HEAM. Os resultados experimentais confirmaram a interação cooperativa entre a amilopectina e os tensoativos Unitol L-70 e L-230. Esta interação é menos pronunciada para os sistemas formados entre os tensoativos e 2-HEAM e desfavorecidos na presença de CMC. Nos experimentos onde foi avaliado o equilíbrio monômero-excímero do pireno, verificou-se que os complexos amilopectina-tensoativo agrupam um número maior de moléculas de pireno do que os clusters de amilopectina sozinhos. Estes ambientes favoreceram ambos os movimentos de rotação e translação entre as moléculas, para a formação do excímero. Os estudos resolvidos no tempo, utilizando a xantona como sonda fotofísica para as técnicas de fluorescência resolvida no tempo ou de fotólise por pulso de laser, demonstraram que na amilopectina, a sonda ocupa preferencialmente o ambiente aquoso, ao invés dos microambientes internos do polímero. Isto possivelmente é uma decorrência da proteção das cadeias ramificadas do seu esqueleto polimérico. Estes mesmos estudos indicaram que na presença de concentrações mais elevadas de CMC, a xantona migra do seio da solução aquosa para ambientes próximos à cadeia polimérica onde podem ocorrer sua protonação ou associação em sítios não protonados. Em relação à estabilização do cátion 2-fenilbenzopirílio, nas condições estudadas envolvendo tanto os biopolímeros quanto os sistemas biopolímero tensoativo, predominaram os isômeros da chalcona. Os maiores tempos de meia-vida foram observados em CMC, o que pode ser justificado pela maior viscosidade do meio. / In this work, the amylopectin microenvironment was studied in the presence and absence of the non-ionic surfactants polyoxyethylene (7 and 23) dodecyl ether (Unitol L-70, and L-230, respectively) and polyoxytethylene (9.5) nonylphenol ether (Renex 95), through the physical-chemical properties of the polarity probes: pyrene, xanthone, and Reichardt. Steady-state (UV-visible absorption, and fluorescence), and time-resolved (time-correlated single photon counting fluorometry, and laser flash photolysis) techniques were used to evaluate the critical aggregation concentration (cac), critical micellar concentration (cmc), average micellar aggregation numbers (Nag), and polarity (py, and ET30 scales) of the complexes of amylopectinnon-ionic surfactants. The amylopectin experimental results were compared with the obtained ones from aqueous solutions of carboxymethyl cellulose (CMC) and 2-hydroxyethyl starch (2-HEAM) in the absence and presence of nonionic surfactants. The stability of 2-phenylbenzopyrilium cation was also investigated in several organic solvents, in the non-ionic surfactant micelles, in the biopolymers and in the complexes of biopolymer-surfactants. The amylopectin aqueous solutions were prepared by two different experimental procedures. The determined results of the relative intensities of pyrene fluorescence emission bands 1 to 3, and excimer and monomer ratio have pointed out that the amylopectin presents different microenvironments for photophysical probes relocation. Such differences were not observed in the presence of CMC and 2-HEAM. The cooperative interaction between the amylopectin, and the Unitol-L70 and L- 230 surfactants were comproved by the experimental results. The complexes of 2- HEAMnon-ionic surfactant were less stable than the amylopectin ones, while CMC does not form complexes of biopolymer-surfactants. The single-photon timing and laser flash photolysis techniques employing xanthone as probe have shown that this probe remains at the aqueous bulk of the amylopectin solutions. There is no interaction between xanthone and the amylopectin backbone, probably due to the great extent of the polymeric branching. On the other hand, in presence of higher concentrations of CMC solutions, xanthone can relocate from the aqueous solution to the polymeric microenvironment, where the probe can be or not protonated. The evaluation of the stability of 2-phenylbenzopyrilium cation in the presence of biopolymer or complexes of biopolymer-surfactants has shown the predominance of the chalcone isomers. The higher half-life times were determined in the CMC because of the higher viscosity of the medium.

A quitosana é um biopolímero funcional com grande potencial de desenvolvimento, podendo gerar diferentes tipos de materiais com variadas funções. Conforme modificações na sua estrutura, a quitosana tem encontrado aplicações nas mais diversas áreas, possuindo um grande leque de aplicações. Apesar do crescente uso da quitosana e do aumento das pesquisas por novas aplicações, a prospecção de outras opções de fontes (que não crustáceos) de quitosana não têm sido consistentemente apresentadas. O objetivo do presente projeto é realizar a prospecção quantitativa e qualitativa de uma nova fonte renovável de quitosana. Temos como uma fonte alternativa para a produção de quitosana, os blatódeos que são comumente conhecidos como baratas. Eles são organismos terrestres que apresentam uma reprodução consideravelmente rápida, se adaptam aos mais variados ambientes e tem o custo de criação baixíssimo devido à sua fácil adaptação ao ambiente e alimentação. Além disso, os blatódeos não possuem sazonalidade, e ainda realizam ecdises, podendo-se utilizar as exúvias para a produção de quitosana. Foram determinados o processo e o rendimento do processo de obtenção de quitosana a partir de blatódeos (Phoetalia pallida). Os blatódeos foram submetidos a tratamento com solução de hidróxido de sódio 50% (p/v) em temperatura de 120 ºC por sete tempos diferentes (1, 2, 3, 6, 10 e 20 horas). As quitosanas obtidas foram caracterizadas mediante técnicas de espectroscopia no Infravermelho (FTIR), comportamento térmico (TG/DTG e DSC), difração de raios-x, viscosimetria e teste de solubilidade. A obtenção de quitosana a partir de blatódeos apresentou vantagens em relação à produção a partir de crustáceos: reduzido número de etapas do processo e dispensa o tratamento com HCl, que é um poluente. O processo de obtenção de quitosana teve rendimento de aproximadamente 15%, variando de acordo com o tempo de reação. De uma maneira geral, as quitosanas de barata apresentaram características semelhantes à quitosana de camarão. / Chitosan is a functional biopolymer with great development potential, which can generate different types of materials with several purposes. Depending on changes in its structure, chitosan has found applications in several areas, having a wide range of applications. Despite the increasing use of chitosan and the increase in research for new applications, the exploration of other options as sources of chitosan (other than shellfish) have not been consistently shown. The goal of this project is to conduct a quantitative and qualitative exploration of a new renewable source of chitosan. Blattaria, commonly known as cockroaches, are an alternative source for the production of chitosan. They are terrestrial organisms that present a considerably fast reproduction, adapt to many different environments and have a very low cost of growing, due to its easy adaptation to the environment and food. Moreover, the cockroaches don´t present seasonality and still perform ecdysis, where the exuvia can be used to produce chitosan. The process and the efficiency of the process of obtaining chitosan from the cockroaches, Phoetalia pallida, were determined: they were treated with a solution of sodium hydroxide 50% (w / v) at a temperature of 120 °C for seven different time periods (1, 2, 3, 6, 10 and 20 hours). Chitosans obtained therefrom were characterized by Infrared spectroscopy (FTIR), thermal behavior (TG / DTG and DSC), x-ray diffraction, viscosimetry and solubility test. Obtaining chitosan from cockroaches showed advantages over the production from shellfish: reduced number of process steps and not requiring treatment with HCl, which is a pollutant. The process of obtaining chitosan showed an efficiency of approximately 15%, depending upon the reaction time. In general, the cockroach chitosan showed characteristics similar to shrimp chitosan.

Orientador: Marisa Masumi Beppu / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T04:07:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Genevro_GiovanaMaria_M.pdf: 2115120 bytes, checksum: 180ca0fdf6523bd07a517e41100339f0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A busca incansável por qualidade de vida e longevidade torna necessário o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias para uso médico. A engenharia tecidual é uma área de pesquisa recente que tem a finalidade de desenvolver materiais para substituir ou regenerar tecidos. Esses materiais devem apresentar uma série de características, incluindo biocompatibilidade, biodegradabilidade, resistência mecânica e porosidade. Dentre os materiais que vem sendo estudados para essa finalidade se destacam os polímeros naturais, em especial alguns polissacarídeos. Portanto, nesse estudo utilizou-se o polissacarídeo glucomanana de konjac (KGM), que é um biopolímero promissor, porém ainda pouco estudado para aplicação como scaffold, para a engenharia tecidual. A técnica de criogelificação é uma técnica interessante para modificar a morfologia dos hidrogéis, assim como aumentar a resistência mecânica dos mesmos. Para o preparo do hidrogel foram verificados os efeitos das variáveis, temperatura, concentração do polímero e concentração do agente alcalino. Os hidrogéis foram congelados a diferentes taxas de resfriamento e a temperaturas diferentes, sendo que a taxa é o fator mais relevante. O hidrogel com composição de 2 % de KGM, concentração da solução de Ca(OH)2 de 0,2 mol/L e temperatura de preparo de 65 °C apresentou consistência e propriedades próximas das quais se buscava. O congelamento lento apresentou estrutura com poros maiores, o que é interessante para a aplicação como biomaterial, pois as células precisam de espaço suficientemente grande para se desenvolverem. Os hidrogéis submetidos ao congelamento são cerca de quatro vezes mais resistentes à compressão do que os hidrogéis não congelados. Além disso, notou-se que a gelificação da KGM é lenta, sendo possível reduzir esse tempo com o processo de criogelificação / Abstract: The relentless pursuit of quality of life and longevity makes necessary the development of new materials and technologies for medical use. Tissue engineering is a recent area of research that aims to develop materials to replace or regenerate tissues. These materials should present a range of characteristics, including biocompatibility, biodegradability, mechanical strength and porosity. Among the materials that have been studied for this purpose we highlight the natural polymers, especially some polysaccharides. Therefore, in this study we used the polysaccharide konjac glucomannan (KGM) which is a promising biopolymer, but poorly studied for use as a scaffold for tissue engineering. For the preparation of the hydrogel, the effects of the variables, temperature, polymer concentration and concentration of alkali were observed. The hydrogel composition of 2% KGM, the solution concentration of Ca(OH)2 0,2 mol/L and preparation temperature of 65 °C showed consistency and properties of which are close sought. The cryogelation technique is an interesting technique to modify the morphology of the hydrogels, as well as increase the mechanical strength. The hydrogels were frozen at different cooling rates and different temperatures and the rate is the most relevant factor. The slow freezing showed structure with larger pores, which is interesting for application as biomaterial because the cells need space large enough to develop. The hydrogels subjected to freezing were about four times more resistant to compression. In addition, it was noted that gelation of KGM is slow, then it is possible to reduce this time using the cryogelation process / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestra em Engenharia Química