Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Ethanol production from cassava undergoes two-stage hydrolysis and fermentation. The starch hydrolysis may be made of acidic or enzymatic way, the latter presents the greatest advantages. In the production of starch hydrolysates by enzymatic conversion enzymes represent a high cost, so the study of new technologies aimed at increasing the efficiency of amylolytic enzymes is of paramount importance to reduce process costs. This study aimed to evaluate the influence of ultrasound on enzymatic hydrolysis of cassava fresh and characterization of the enzymes α-amylase (Liquozyme® SC DS) and glucoamylase (Spirizyme® Fuel) used in the reactions. We determined the temperature and optimum pH, kinetic parameters and thermal stability of enzymes by the hydrolysis of soluble starch, using a water bath and ultrasonic bath. Results showed a small increase in enzyme activities when treated individually during the experiments with ultrasound compared to those made only with the bath under the same conditions of temperature and pH at the time of 30 minutes. The hydrolysis reactions of fresh cassava with both enzymes simultaneously, showed that the use of ultrasound caused a significant increase in the release of total reducing sugars, 24.64 to 64.48% higher compared to the conventional method used in the temperature conditons of 55°C, pH 5.5, and equal amounts of substrate and enzymes. This way the use of ultrasound may reduce the cost of ethanol production using cassava as a carbohydrate source, and a promising technology to be used. / A produção de etanol a partir de mandioca passa por duas fases, a hidrólise e a fermentação. A hidrólise do amido pode ser feita de forma ácida ou enzimática, sendo a última a que apresenta maiores vantagens. Na produção de hidrolisados de amido por conversão enzimática as enzimas representam um alto custo, portanto o estudo de novas tecnologias visando o aumento da eficiência das enzimas amilolíticas é de suma importância para redução de custos do processo. Este trabalho objetivou a avaliação da influência do ultra-som na hidrólise enzimática de mandioca in natura e a caracterização das enzimas α-amilase (Liquozyme® SC DS) e glicoamilase (Spirizyme® Fuel) utilizadas nas reações. Foram determinadas a temperatura e pH ótimo, parâmetros cinéticos e termo-estabilidade das enzimas através de reações de hidrólise de amido solúvel comercial, com utilização de banho-maria e banho de ultra-som. Os resultados mostraram um pequeno aumento nas atividades das enzimas quando tratadas individualmente durante os experimentos com ultra-som em relação aos realizados somente com o banho-maria, nas mesmas condições de temperatura e pH, no tempo de 30 minutos. Já as reações de hidrólise da mandioca in natura com as duas enzimas simultaneamente, mostraram que o uso do ultra-som provocou um aumento significativo na liberação de açúcares redutores totais, de 24,64 a 64,48% maior em relação ao método convencional utilizado, nas condições de temperatura 550C, pH 5,5 e mesmas quantidades de substrato e enzimas. Desta forma o uso do ultra-som pode reduzir os custos de produção de etanol utilizando-se a mandioca como fonte de carboidratos, sendo uma tecnologia promissora a ser utilizada.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-09-19T12:26:32Z No. of bitstreams: 1 TeseFGA.pdf: 2851839 bytes, checksum: e4c958d9e4050def8714e03f741d0fff (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T18:18:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseFGA.pdf: 2851839 bytes, checksum: e4c958d9e4050def8714e03f741d0fff (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T18:18:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseFGA.pdf: 2851839 bytes, checksum: e4c958d9e4050def8714e03f741d0fff (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T18:18:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseFGA.pdf: 2851839 bytes, checksum: e4c958d9e4050def8714e03f741d0fff (MD5) Previous issue date: 2015-05-22 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Angiotensin converting enzyme 1 (ACE1) is a dipeptidyl carboxypeptidase that converts angiotensin I (decapeptide) to a vasoconstrictor octapeptide angiotensin II. Thus, ACE presents an important role in blood pressure regulation. There are many synthetic commercially available ACE inhibitors such as captopril, lisinopril and enalapril. Due to their side effects, naturally occurring inhibitors have been prospected. In order to endorse this research field we have developed a new tool for ACE ligand screening. To this end, ACE was extracted from bovine lung, purified and chemically immobilized in modified ferrite magnetic beads (ACEMBs). The ACE-MBs have shown a Michaelian kinetic behavior towards hippurylhistidyl- leucine (HHL) and was also able to catalyze the conversion of angiotensin I to angiotensin II. Moreover, as proof of concept, the ACE-MBs was inhibited by lisinopril with an IC50 of 10 nM. At the fishing assay, ACE-MBs were able not only to fish out the reference inhibitor, but also three peptides from a pool of tryptic digested BSA. ACE-MBs emerge as new straightforward tool for ACE kinetics determination, inhibition and binder screening. / Enzima conversora de angiotensina 1 (angiotensin converting enzyme 1, ACE1) é uma dipeptidil carboxipeptidase que catalisa a reação para conversão da angiotensina I, um decapeptídeo inativo, para angiotensina II, um octapeptídeo vasoconstritor. Assim, a ACE1 exerce um papel essencial na regulação da pressão arterial e tratamento de hipertensão. Existem diversos inibidores de ACE1 sintéticos disponíveis comercialmente, como captopril, lisinopril e enalapril. No entanto, o uso contínuo desses fármacos pode causar diversos efeitos adversos como falência renal, hipotensão e hipercalemia. Devido a isso, inibidores de ACE1 de origem natural tem sido prospectados. Com o objetivo de contribuir para esse campo de pesquisa, neste trabalho foi desenvolvido uma ferramenta para a busca de ligantes de ACE1. Para isso, a ACE1 foi extraída de pulmão bovino e subsequentemente purificada com o auxílio de filtros de exclusão por tamanho e mais duas etapas de cromatografia de afinidade. Para acompanhar o processo de purificação, ensaios de atividade utilizando o substrato sintético hipuril-histidil-leucina (HHL) foram estabelecidos, e foi desenvolvido um método cromatográfico para suas análises, através do monitoramento do ácido hipúrico (HA), produto da reação catalisada. Após a sua purificação, a ACE foi quimicamente imobilizada em partículas nanomagnéticas (NMB-ACE), que permitiu a realização de ensaios enzimáticos para a sua caracterização, obtendose um comportamento michaeliano para o substrato HHL. Além disso, a especificidade do reator enzimático foi testado frente a seu substrato natural e testes de inibição com o lisinopril foram realizados, obtendo um valor de IC50 próximo ao encontrado para a enzima livre. Por fim, a seletividade do reator enzimático foi avaliada pelo ensaio de bioconjugação, resultando na pesca de 3 peptídeos presente em uma mistura de mais de 100 peptídeos. Sendo assim, os estudos apresentados nesse trabalho confirmam o estabelecimento do NMB-ACE como uma ferramenta para a busca de ligantes de ACE em misturas complexas.

Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-10-03T13:08:11Z No. of bitstreams: 1 TeseJOC.pdf: 3485823 bytes, checksum: 6f1dbfbe709a908e9ec5667584683225 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:07:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJOC.pdf: 3485823 bytes, checksum: 6f1dbfbe709a908e9ec5667584683225 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:07:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJOC.pdf: 3485823 bytes, checksum: 6f1dbfbe709a908e9ec5667584683225 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T14:07:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJOC.pdf: 3485823 bytes, checksum: 6f1dbfbe709a908e9ec5667584683225 (MD5) Previous issue date: 2015-08-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / This work reports studies of in vitro metabolism involving the compound 3-(2-chloro-6-fluorobenzyl)- imidazolidine-2,4-dione (LPSF-PT-31), a new 2-adrenoceptor agonist and, studies of enzyme phenotyping of montelukast, a drug used for the treatment of asthma. The results of this study revealed that LPSF-PT-31 is metabolized via CYP P450s in rat and human liver microsomes, producing only one major hydroxy-metabolite. LPSFPT- 31 showed a higher rate of in vitro metabolism in rats, which suggests a greater exposure to the drug in humans. The structural identification of LPSF-PT-31 metabolite’s was achieved through LC-MSn and 1H-NMR analysis that provided data to conclude that the hydroxylation occurred in the 5th position of the imidazolidine ring yielding to the production of 3-(2-chloro-6-fluorobenzyl)-5-hydroxyimidazolidine-2,4- dione. Related to the studies of enzyme phenotyping of montelukast, it was observed that the glucuronidation is the main clearance pathway of montelukast accounting for ~85% of the total apparent in vitro Clint (CYPs +UGTs) and that the CYP-mediated oxidation accounts only for ~15% to the overall metabolism of the drug, being montelukast acyl-β-D-glucuronide and montelukast 1,2 diol the major metabolites formed via UGTs and CYPs, respectively. Kinetic studies, correlation analysis, inhibition studies and, experiments in expressed CYPs and UGTs revealed that the CYP2C9 and CYP2C8 are comparably involved in the formation of montelukast 1,2- diol. CYP3A4 was responsible for the formation of 21(R)-OH montelukast and 21(S)- OH montelukast, while multiple CYPs catalyzed the formation of 25-OH montelukast (CYP2C8>2C9>3A4>2C19). The direct glucuronidation of montelukast resulted in the formation of montelukast acyl-β-D-glucuronide and of a new metabolite (Mglucuronide) not reported previously and was exclusively catalyzed by isoform UGT1A3. In conclusion, the in vitro data suggest that the applicability of montelukast as a probe of CYP2C8 activity in vitro and in vivo may be severely compromised due to important role of UGT1A3 and involvement of multiple CYPs in its metabolism. In addition, considering the lack of selective markers for UGT1A3, montelukast may be used as a selective marker of the UGT1A3 in vitro and in vivo. / Este trabalho relata estudos de metabolismo in vitro envolvendo o composto 3-(2-cloro-6- fluorobenzil)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF-PT-31), um novo agonista adrenérgico 2A, e estudos de fenotipagem enzimática do montelucaste, fármaco utilizado no tratamento da asma. Os resultados do presente estudo revelaram que LPSF-PT-31 é metabolizado via CYP P450s em microssomas de fígado de ratos e humanos, produzindo apenas um hidroxi-metabólito principal. LPSF-PT-31 apresentou uma maior taxa de metabolismo in vitro em ratos, o que sugere uma maior exposição ao fármaco em seres humanos. A identificação estrutural do metabólito do LPSF-PT-31 foi estabelecida através de análises por LC-MSn e 1H-RMN, o que indicou que a reação de hidroxilação ocorreu na posição 5 do anel da imidazolidina levando a produção do metabólito 3-(2-cloro-6-fluorobenzil)-5-hidroxi-imidazolidina-2,4-diona. Em relação aos estudos de fenotipagem enzimática do montelucaste foi observado que a glucuronidação é o principal mecanismo de eliminação deste fármaco, representando ~85% do Clint in vitro aparente total (CYPs +UGTs) e que a oxidação via CYPs representa somente ~15% do Clint in vitro, sendo os metabólitos majoritários formados via UGTs e CYPs o montelucaste acil-β-D-glucuronídeo e o montelucaste 1,2 diol, respectivamente. Estudos cinéticos, de correlação com a atividade enzimática, de inibição e empregando CYPs e UGTs expressas indicaram que as CYP2C9 e CYP2C8 estão comparavelmente envolvidas na formação do montelucaste 1,2 diol. A CYP3A4 foi responsável pela formação dos metabólitos 21(R)-OH montelucaste e 21(S)-OH montelucaste, enquanto múltiplas CYPs catalisam a formação do 25-OH montelucaste (CYP2C8>2C9>3A4>2C19). A glucuronidação direta do montelucaste resultou na formação do montelucaste acil-β- D-glucuronídeo e de um novo metabólito (M-glucuronídeo) não reportado previamente e foi catalisada exclusivamente pela isoforma UGT1A3. Deste modo, os dados in vitro sugerem que a aplicabilidade do montelucaste como marcador da CYP2C8 in vitro e in vivo pode ser severamente comprometida devido ao importante papel da UGT1A3 e o envolvimento de múltiplas CYPs no seu metabolismo. Ainda, considerando a falta de marcadores seletivos para a UGT1A3, montelucaste pode ser utilizado como um marcador seletivo da UGT1A3 in vivo e in vitro.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-10-05T18:18:32Z No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T14:00:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T14:00:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T14:00:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 / Não recebi financiamento / The objective of this study was to evaluate the production of sugar cane syrups using enzymes of Saccharomyces cerevisiae from bakery yeast. The effect of theconcentration of yeast, reaction time and temperature for the hydrolysis of crystal sugar solution (VHP) in the physico-chemical properties and sucrose inversion rate were evaluated. Subsequently, the selected parameters were applied in order to hydrolyze sugarcane juice from three different seasons of the year. Finally, the optimized parameters were used to produce the syrups and their physico-chemical and sensory properties were compared to the syrup produced without sucrose hydrolysis. Physico-chemical analyzes showed percentage of total soluble solids (TSS), varying between 74.60 and 76.37%, reducing sugars (RS) between 12.00 and 27.54%, total reducing sugars (TRS) from 67.92 to 70.34%, pH between 4.95 and 4.97, sucrose inversion rate between 14.40 to 39.35%, water activity of 0.75 to 0.78 and instrumental color (L*, a*, b* parameters) from 21.50 to 24.61, 1.04 to 2.45, and 1.12 to 4.53, respectively. The attributes obtained from descriptive quantitative analysis (QDA) were color, brightness, sugarcane syrup and yeast aroma, sweet and acid taste, viscosity. The untreated syrup was the least preferred. Results indicate a viable and low cost solution for syrup production with a reducing sugar content of about 30%, ensuring a better stability in relation to sucrose crystallization, which is frequently associated as a negative aspect of product quality. / O objetivo desse estudo foi a produção de melado de cana-de-açúcar utilizando enzimas invertase das leveduras Saccharomyces cerevisiae (fermento de panificação) como agente de transformação. Avaliou-se o efeito da concentração da levedura, temperatura de reação e tempo da hidrólise da sacarose em solução de açúcar cristal VHP (Very High Polarization). Inicialmente foram selecionados parâmetros em caldos de cana em três épocas diferentes. Os melados foram então produzidos nas condições de hidrólise selecionadas e suas características físico-químicas e sensoriais foram avaliadas. Os resultados das análises físicoquímicas mostraram para sólidos solúveis totais (TSS), variação entre, 74,6 e 76,4%, açúcares redutores (A.R.), entre 12,00 e 27,5%, açúcares redutores totais (A.R.T.), de 67,9 a 70,3%, pH entre 4,95 e 4,97, grau de inversão de sacarose entre 14,4 a 39,3%, atividade de água (aw), de 0,75 a 0,78 e cor instrumental (parâmetros L, a* e b*) de 21,50 a 24,61, 1,04 a 2,45, e 1,12 a 4,53, respectivamente. Esta variação nos resultados das análises físico-químicas foi normal, por se tratar de amostras e momentos diferentes de processamento. Os atributos obtidos das análises descritivas quantitativas (ADQ) foram: cor, brilho, aroma de melado, aroma de fermento, gosto doce e ácido, viscosidade. Tem-se como meta fazer um melado de cana-de-açúcar com aproximadamente 30% de açúcares redutores fato que dificultaria a recristalização do produto acabado. Os resultados obtidos nesse estudo indicam uma solução viável e de baixo custo para a produção de melados de cana-de-açúcar com teor de açúcares redutores em torno de 30%, garantindo a qualidade do produto final.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-10-13T13:34:46Z No. of bitstreams: 1 DissGGIR.pdf: 2422738 bytes, checksum: f8e990325874e84e9c54a573f901f2c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-14T18:38:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissGGIR.pdf: 2422738 bytes, checksum: f8e990325874e84e9c54a573f901f2c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-14T18:38:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissGGIR.pdf: 2422738 bytes, checksum: f8e990325874e84e9c54a573f901f2c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-14T18:46:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissGGIR.pdf: 2422738 bytes, checksum: f8e990325874e84e9c54a573f901f2c7 (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this work, carbon black Vulcan XC-72R was functionalized using five different treatments, the oxidizing agents employed were: nitric acid, sulfuric acid and hydrogen peroxide. The physical characterization of functionalized samples was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectroscopy. The results suggested that the treatments did not significantly alter the morphology of the material in most cases and showed an increase in the number of defects attributed to the introduction of oxygenated functional groups. Glassy carbon electrodes (GCE) were modified with aqueous dispersions of materials in dihexadecyl hydrogen phosphate (DHP). For the electrochemical characterization of the electrodes were performed studies of cyclic voltammetry employing the probe potassium hexacyanoferrate (III). For all cases there was an increase in the electroactive area as a result of the functionalization. Subsequently, the response of the electrodes to different analytes (dopamine, catechol, paracetamol and hydroquinone) was evaluated, the electrode modified in a mixture of nitric and sulfuric acid 1:1 (CB–HNO3/H2SO41:1–DHP/GCE) showed the highest analytical signal for the different compounds tested. Calibration curves were constructed for the determination of dopamine using the GCE electrode, the electrode prepared with unmodified CB (CB–DHP/GCE) and the CB–HNO3/H2SO41:1–DHP/GCE electrode, the sensitivities of the analytical curves (angular coefficients of the analytical curves) were: 0.334, 3.65 and 6.54 A cm−2 L mol−1, respectively. These results show a significant increase in sensitivity as a result of the functionalization xvii of CB suggesting an advantage over the use of unmodified material for electroanalytical applications. Then, an analytical procedure for the determination of sodium benzoate (sodium salt of benzoic acid) based on enzyme inhibition was developed, where the tyrosinase enzyme was immobilized at the surface of the CB– HNO3/H2SO41:1–DHP/GCE electrode (biosensor). Studies of the inhibition mechanism and optimization of operating conditions were performed. The corresponding analytical curves had linear concentration ranges between 4.90 × 10−7 and 1.92 × 10−5 mol L−1 and a detection limit of 2.1 × 10−7 mol L−1. / Neste trabalho funcionalizou-se o carbon black Vulcan XC-72R utilizando-se cinco tratamentos diferentes, empregando como agentes oxidantes: ácido nítrico, ácido sulfúrico e peróxido de hidrogênio. A caracterização física das amostras funcionalizadas foi realizada empregando-se microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia Raman. Analisando-se os resultados obtidos tem-se que os tratamentos ácidos não alteraram significativamente a morfologia do material. Por outro lado, este tratamento proporcionou um aumento do número de defeitos atribuídos à introdução de grupos funcionais oxigenados. Foram modificados eletrodos de carbono vítreo (do inglês, glassy carbon electrode, GCE) com dispersões aquosas dos materiais em dihexadecil hidrogenofosfato (DHP). Para a caracterização eletroquímica dos eletrodos foram realizados estudos de voltametria cíclica empregando-se a sonda hexacianoferrato de potássio (III). Em todos os casos houve aumento da área eletroativa do eletrodo como consequência da funcionalização do material de carbono. Posteriormente, avaliou-se a resposta dos eletrodos frente a diferentes analitos (dopamina, catecol, paracetamol e hidroquinona), o eletrodo modificado em mistura de ácido nítrico e sulfúrico 1:1 (CB–HNO3/H2SO41:1–DHP/GCE) apresentou maior sinal analítico para os diferentes compostos investigados. Foram construídas curvas de calibração para a determinação de dopamina utilizando o eletrodo GCE, o eletrodo preparado com CB sem funcionalizar (CB–DHP/GCE) e o eletrodo CB–HNO3/H2SO41:1– DHP/GCE. As sensibilidades (coeficientes angulares das curvas analíticas) foram xv 0,334, 3,65 e 6,54 A cm−2 mol L−1, respectivamente. Estes resultados mostram um aumento significativo da sensibilidade como consequência da funcionalização do CB, sugerindo uma vantagem sobre o uso do material sem modificação para aplicações eletroanalíticas. Em seguida de denvolveu-se um procedimento analítico para a determinação de benzoato de sódio (sal de sódio do ácido benzoico) baseado na inibição enzimática da tirosinase imobilizada na superfície do eletrodo CB– HNO3/H2SO41:1–DHP/GCE (biossensor). Foram realizados estudos de mecanismo de inibição e otimização das condições de operação. A curva analítica correspondente apresentou uma faixa linear de concentração de 4,90 × 10−7 a 1,92 × 10−5 mol L−1 e um limite de detecção de 2,1 × 10−7 mol L−1 .

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-05-03T16:20:15Z No. of bitstreams: 1 TeseKSM.pdf: 5385712 bytes, checksum: a420819d378873ff0523730237a0c034 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-03T18:10:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseKSM.pdf: 5385712 bytes, checksum: a420819d378873ff0523730237a0c034 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-03T18:10:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseKSM.pdf: 5385712 bytes, checksum: a420819d378873ff0523730237a0c034 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-03T18:16:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseKSM.pdf: 5385712 bytes, checksum: a420819d378873ff0523730237a0c034 (MD5) Previous issue date: 2015-02-18 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Leaf-cutting ants are considered the most derived insects on the planet. The performance in maintaining the aseptic conditions of the colonies is a key factor of the ecological success of these ants. Several defenses are used by ants, among them stand out chemical defense and mutualistic associations. The last of which is variable as it is dependende the species and / or environment in which they are the nests. So this article aims at a more detailed study the action of chemical defense mode, the form it manifests itself in different species of leaf-cutting ants, which have different degrees of derivation. The study was divided into two parts, the first investigated the chemical and histochemical composition of metapleural and labial glands of five species of leaf-cutting ants. Acids and hydroxy acids were identified and quantified, as main cosntituintes. These have antimicrobial action to pathogens present in the colony. The concentration and ratio of the compounds is directly related to species and variety. Histochemical analyzes revealed great similarity between species, demonstrating a relationship with the function of these glands. Enzymes that play an important role in the social order were evidenced by histoenzimáticos experiments. In the second part, as it was known the morphology of the glands, the search for inhibitors of enzymes present in the gland that provide natural protection to the colony to break the natural chemical defense. An enzyme that plays a major role in the secretion of acid is the fatty-acid synthase (FAS). At the present stage, cerulenin analogues were synthesized, known inhibitors of FAS in order to study the structure-activity relationship of these compounds. / Formigas cortadeiras são consideradas os insetos mais derivados do planeta. A eficiência na manutenção das condições assépticas das colônias é um fator fundamental do sucesso ecológico destas formigas. Diversos meios de defesa são usados pelas formigas, entre eles destacam-se a defesa química e as associações mutualísticas. Sendo que a última é variável, pois é dependende da espécie e/ou ambiente em que se encontram os ninhos. Assim o presente trabalho buscou um estudo mais detalhado do modo de ação da defesa química, a forma que esta se manifesta em diferentes espécies de formigas cortadeiras, que apresentam distintos graus de derivação. O estudo foi divido em duas partes, na primeira investigou-se a composição química e histoquímica das glândulas metapleural e labial de cinco espécies de formigas cortadeiras. Foram identificados e quantificados ácidos, e hidroxi-ácidos como principais cosntituintes. Estes tem ação antimicrobiana frente à patógenos presentes na colônia. A concentração e proporção dos compostos tem relação direta com espécie e casta. As análises histoquímicas revelaram grande semelhança entre as espécies, demonstrando uma relação com a função destas glândulas. Enzimas que desempenham importante papel na ordem social foram evidenciadas pelos experimentos histoenzimáticos. Na segunda parte, uma vez que foi conhecida a morfologia das glândulas, a busca de inibidores de enzimas presentes na glândula que conferem proteção natural à colônia para quebrar a defesa química natural. Uma enzima que desempenha papel de grande importância na secreção dos ácidos, é a ácido-graxo sintase (AGS). Nesta etapa do trabalho, foram sintetizados análogos da cerulenina, inibidores conhecidos das AGS, a fim de estudar a relação estrutura-atividade destes compostos. / FAPESP: 2010/02838-3

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-05-12T13:09:47Z No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-18T20:28:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-18T20:28:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T18:32:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Não recebi financiamento / The use of eucalyptus kraft as biomass for an integrated production of sugars and new added-value products such as nanocellulose, stands out a potential strategy for the implementation of a forest biorefinary, that can contribute to the diversification of the paper and cellulose sector. In this process configuration, amorphous cellulose is converted into sugars that can be used for second generation ethanol (2G) production, leaving a residual fraction of nanocellulose that can be applied in various sectors as a high-value product. In this context, the objective of this study was to evaluate the viability of integration of 2G ethanol production with nanocellulose, using eucalyptus kraft pulp as raw material. In the enzymatic hydrolysis step, the experimental central composite design (CCRD) was used as a tool evaluate the effects of solids loading (SL) from 5 to 22% (w/v), and enzymatic loading (EL), from 3 to 17 mg protein/g of cellulose, on the glucose released and cellulose conversion. Glucose concentrations from 45 to 130 g/L with conversions from 40 to 95% were obtained after 24 hours of enzymatic hydrolysis. The validation of the statistical model was performed at SL 20% and EL 10 mg/g cellulose, defined using desirability function as the optimum condition for obtaining high concentrations of sugars associated with residual material to favor the production of nanocelulose. The sugars released using the selected optimum condition (134 g/L) were used to produce 2G ethanol by fermentation using Saccharomyces cerevisiae, resulting in 62.14 g/L ethanol after 8 h (yield 95.5%). For all of the conditions evaluated, the residual solids presented cellulose nanofiber (NFC) characteristics, according to analysis by Scanning Electron Microscopy with Field Emission (SEM - FEG). Nanocellulose presented crystallinity index between 76% and 83% with initial degradation temperature around 320ºC. The use of a temperature reduction strategy from 50 to 35 ° C after 24 hours of enzymatic hydrolysis allowed to obtain cellulose nanocrystals (NCC) after 144h reaction. The crystallinity index of this material confirmed the presence of highly crystalline cellulose with initial degradation temperature around 330°C. The NCC showed length of 260 nm and diameter 15 nm, with aspect ratio L/D 15. Such characteristics are adequate for application as reinforcement in polymeric materials. Finally, enzymatic hydrolysis experiments were made in a stirred tank reactor (5L) using SL of 10 and 15% and EL of 5 and 10 mg/g cellulose, in order to obtain the parameters required to scale-up. The impeller used was the up-pumping and down-pumping Elephants Ears. The rotation of 470 rpm, defined by performing mixing time test, was used to evaluate the power consumption and apparent viscosity during of hydrolysis reaction. The residual solids of the hydrolysis at 5L scale presented nanocelulose with similar characteristics to the smaller scale (100 mL). In conclusion, the results obtained here showed that the integration of the processes for nanocellulose and 2G ethanol production is very promising and could contribute to implementation of the forest biorefineries and diversification of cellulose and pulp sector. / A utilização da polpa de celulose de eucalipto como biomassa para produção integrada de açúcares fermentescíves e novos produtos de alto valor agregado, como a nanocelulose, se destaca como uma potencial estratégia para a implementação de biorrefinarias florestais, podendo contribuir para a diversificação do setor de papel e celulose. Nessa configuração de processo, enquanto a celulose amorfa é convertida a açúcares fermentescíveis que podem ser utilizados para a produção de etanol de segunda geração (2G), a fração residual de nanocelulose pode ser aplicada em diferentes setores, como um produto de alto valor agregado. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a viabilidade de integrar a produção de etanol 2G com a produção de nanocelulose, utilizando como matéria-prima a polpa de celulose de eucalipto. Na etapa de hidrólise enzimática da celulose foi utilizado o planejamento experimental delineamento composto central rotacional (DCCR), para avaliar os efeitos do teor de sólidos (TS), de 5 a 22% (m/v), e carga enzimática (CE), de 3 a 17 mg de proteína/g de celulose, tendo como resposta concentração de glicose e conversão de celulose. Concentrações de 45 a 130 g/L glicose foram obtidas, com conversões de celulose variando de 40 a 95%, após 24 h de hidrólise. A validação do modelo estatístico foi realizada para a condição de TS 20% e CE 10 mg/g de celulose, definida com auxílio da função desirability como sendo a condição ótima para obtenção de altas concentrações de açúcares fermentescíveis, associadas a um material residual para favorecer também a obtenção de nanocelulose. Os açúcares liberados na condição validada (134 g/L) foram utilizados para a produção de etanol 2G pela levedura Sacharomyces cerevisiae, resultando em 62,14 g/L de etanol após 8 h (rendimento de 95,5 %). O sólido residual da hidrólise enzimática apresentou características de nanofibras de celulose (NFC), de acordo com a análise por Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura com Emissão de Campo (MEV – FEG). A nanocelulose resultante de todas as condições apresentou índice de cristalinidade entre 76 e 83% e temperaturas iniciais de degradação de aproximadamente 320ºC. A aplicação de uma estratégia de redução de temperatura de 50 para 35ºC após 24 h de hidrólise enzimática na condição de validação levaram a obtenção de nanocristais de celulose (NCC) após 144h de reação. O monitoramento do índice de cristalinidade deste material comprovou a presença de celulose altamente cristalina e com temperatura inicial de degradação em torno de 330°C. O NCC obtido apresentou comprimento de 260 nm, diâmetro de 15 nm e razão de aspecto L/D 15, características favoráveis para aplicação como reforço em materiais poliméricos. Por fim, foram realizados experimentos de hidrólise enzimática em biorreator de mistura (5L) para condições de TS 10 e 15% e CE 5 e 10 mg/g de celulose, visando à obtenção dos parâmetros para a análise do aumento de escala. Os impelidores usados foram do tipo orelhas de elefante com escoamento ascendente (EEUP) e descendente (EEDP). A rotação de 470 rpm, definida a partir da análise do tempo de mistura, foi utilizada para a determinação do consumo de potência e da viscosidade aparente no decorrer da hidrólise. O sólido residual da hidrólise na escala de 5L apresentou características de nanocelulose compatíveis com os resultados em menor escala (100 mL). Como conclusão, os resultados obtidos indicam que a integração dos processos de obtenção de etanol 2G e nanocelulose é bastante promissora e poderá contribuir para a implementação de biorrefinarias florestais e diversificação do setor de papel e celulose.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMPAR.pdf: 5068377 bytes, checksum: 767cce78099d3010d32f9d63d3c82e23 (MD5) Previous issue date: 2007-03-05 / Universidade Federal de Minas Gerais / Nowadays, industrial production of semi-synthetic penicillins requires low temperatures, organochloride solvents and yields a great amount of non-recyclable wastes. During the last decades, concerns about environmental impacts have increased, as well as the environmental legislation restrictions. Thus, the pursuit of cleaner routes has been encouraged. Enzymatic synthesis of these antibiotics, using penicillin G acylase (PGA) as biocatalyst, may be carried out at mild temperatures and pH, and is an environmentalfriendly route, alternative to the chemical synthesis. However, the low yields of the enzymatic process are still a drawback for their industrial implementation. An enzymatic semi-batch reactor using aqueous-precipitated medium is a promising approach to improve process efficiency. Yet, finding the optimal operation condition of the reactor is still a challenge, in order to make the enzymatic route economically competitive. This thesis addresses this issue, focusing on several aspects of the enzymatic synthesis of ampicillin. The comprehension of the reaction mechanism, still not a consensus in the literature, was improved especially with respect to the role of the beta-lactam nucleus during the formation of the acyl-enzyme intermediate, which has important consequences on the reactor operation. Diffusion in the biocatalyst pores and its influence on the pH profile within this micro-environment were assessed through computer simulations. Results indicate considerable diffusion resistances within the biocatalyst, yielding important pH profiles. The process complexity leaded to the use of simplified mechanistic or empirical kinetic models. Applying dynamic optimization (optimal control) techniques, feed profiles for the reactants were obtained. A simplified model for the integrated semi-batch reactor for enzymatic synthesis of ampicillin with product crystallization was used for this purpose. Different techniques of dynamic optimization provided qualitatively the same optimum heuristics for the process operation. Since simplified models were used in optimal open-loop control algorithms, theoretical feed policies may diverge from those that would be needed to maintain the track of the concentration profiles of the optimized reactor. Moreover, disturbances in the input variables might lead the system to a different course. Thus, on-line monitoring is essential in pilot plants or industrial reactors. Multivariate calibration using UV spectra was the basis for the development of a system of analysis via flow injection (FIA), with good results. Ampicillin synthesis assays using an industrial biocatalyst (Recordatti, Italy) were run in order to improve some simplified kinetic models. The re-estimated models were inserted in optimization algorithms, providing trajectories in accordance with the same heuristics previously obtained. Experimental results obtained after two runs in the integrated semi-continuous reactor put into evidence a mismatch between model responses and the real process. This difference may be explained by the extrapolation of the kinetic model with respect to the enzymatic reactor load. On the other side, using a biocatalyst wrapped with a secondary inert matrix might alter the microenvironment of the enzyme, especially with respect to pH. Using a model that takes into account the effect of pH on the kinetics seems to be important to allow the fine-tuning of the industrial reactor selectivity and productivity. / A produção industrial de penicilinas semi-sintéticas é conduzida sob condições extremas de temperatura, demanda solventes organoclorados em seu processo e gera uma grande quantidade de resíduos não recicláveis. As crescentes preocupações governamentais em relação ao meio ambiente e a criação de leis de proteção ambiental nas últimas décadas vêm colocando esses processos sobre críticas e incentivando a busca de rotas alternativas mais limpas . A síntese enzimática desses antibióticos, usando penicilina G acilase (PGA) como biocatalisador, pode ser efetuada em condições amenas de temperatura e pH e vem sendo estudada como alternativa à rota atualmente empregada, mas o maior obstáculo para a substituição da rota química pela enzimática ainda é o baixo rendimento desta última. O uso de um reator enzimático semi-contínuo com um meio aquoso-precipitado é uma abordagem promissora em termos de eficiência. Contudo, ainda é necessário otimizar sua operação para que a rota enzimática seja economicamente competitiva. Esta tese enfoca vários aspectos da síntese enzimática de ampicilina. Avançouse na compreensão do mecanismo de reação, em pontos ainda não consensuais na literatura em especial com respeito ao papel do núcleo beta-lactâmico durante a etapa de formação do intermediário acil-enzima, com importantes conseqüências para a operação industrial do reator. A difusão nos poros do biocatalisador e sua influência sobre o perfil de pH nesse micro-ambiente foram avaliadas por meio de simulações computacionais. Os resultados indicam resistências difusivas apreciáveis no interior do biocatalisador, suficientes para gerar perfis significativos de pH. A complexidade desse processo como um todo levou a que se utilizassem modelos cinéticos mecanísticos simplificados ou empíricos. Por meio de técnicas de otimização dinâmica (controle ótimo), perfis de alimentação de reagentes foram obtidos. Para isso, um modelo simplificado do reator enzimático semi-contínuo integrado, com cristalização dos produtos (desejado e indesejado), foi utilizado. Respostas obtidas usando técnicas diferentes de otimização dinâmica resultaram, qualitativamente, em uma mesma heurística ótima para a operação do reator. Com a utilização de modelos simplificados, funções de alimentação obtidas teoricamente com algoritmos de controle ótimo em malha aberta poderão desviar-se das funções reais necessárias para manter os perfis de concentração no reator otimizado. Além disso, perturbações nas variáveis de entrada poderão levar o sistema a percorrer trajetórias diferentes. Assim, o monitoramento da reação em tempo real é imprescindível em um reator piloto ou industrial. Neste contexto, foi desenvolvido um procedimento de análise em fluxo incorporando técnicas de multicalibração. O procedimento proposto apresentou bons resultados na quantificação dos componentes de interesse, mostrando-se como método adequado para o monitoramento em tempo real do reator, principalmente, quando feita a reconciliação dos dados obtidos a partir dos balanços de massa. Ensaios de síntese de ampicilina, utilizando biocatalisador imobilizado (Recordatti, Itália) foram realizados com o objetivo de melhorar alguns modelos cinéticos simplificados. Os modelos re-estimados foram inseridos em algoritmos de otimização, resultando em trajetórias que seguem a mesma heurística obtida anteriormente. Entretanto, duas corridas de validação da estratégia ótima, realizadas em reator semi-contínuo integrado, evidenciaram um distanciamento entre o modelo utilizado e o processo real. Esses desvios podem ser explicados pela extrapolação do modelo em termos da carga enzimática utilizada no reator. Um modelo que leve em conta o efeito do pH sobre a cinética parece ser importante para permitir o ajuste fino da seletividade e produtividade do reator industrial.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2138.pdf: 4301493 bytes, checksum: b5c60c6030083935e6ef824229ef53ac (MD5) Previous issue date: 2008-10-17 / Universidade Federal de Minas Gerais / The continuous advances in process computing have provided in recent years several sophisticated tools for process analysis and simulation. The effective use of these tools demands the capability to interface with a pre-existent process system hierarchy. Within this perspective, an important issue is to provide meaningful and useful simulation and optimization applications for complex systems that require integration with data-intensive experimentation. This study proposes an integrated environment, using Internet as development platform, for simulation, monitoring, control and optimization of a cheese whey refinery, employing immobilized and stabilized enzymes as catalysts. The multipurpose process described here, the cheese whey biorefinery, provides, besides lactose, whey protein concentrates and hydrolysates that can be applied in food and pharmaceutical formulae. In these circumstances, it is possible to add value to this significant by-product of the dairy industry, avoiding its disposal in natura (what is mostly done by small cheese manufacturers). In parallel, relevant aspects of the enzymatic reactions within the cheese whey biorefinery were investigated. The lumping of substrate molecules in pseudo-components, using a hybrid phenomenological-neural approach for description of the enzymatic depolymerization kinetics, is the suggestion to follow the complex reaction dynamics in biorefinery. During the estimative of model parameters, global search algorithms and different post-fitting statistical strategies were implemented and evaluated. The work, thus, is concerned with two of the main dilemmas/challenges of the present millennium: reduction of environmental problems related to the disposal of agro-industrial residues (i.e., cheese whey) and development of processes for food production from alternative sources (whey refinery). The integrated web application here presented may allow small companies to access a remote engineering centre , with know-how on plant design, economic evaluation and advanced control/optimization techniques. The idea can also be extended to large dairy companies, providing the remote control of sites of production geographically sparse. All implemented algorithms for remote process monitoring and control were validated with data from laboratory-scale assays. The validation of the hydrolytic kinetic models followed the same procedure. According to the achieved results, is possible to conclude that the robustness of the integrated computational environment was demonstrated. The prediction capability of the approaches employed for description of the proteolytic enzymatic reactions was verified, as well. / O contínuo avanço no processamento computacional vem proporcionando nos últimos anos o desenvolvimento e aplicação de ferramentas cada vez mais elaboradas de análise e simulação de processos. O uso consistente dessas ferramentas demanda, entre outras competências, a capacidade de interação com uma hierarquia de sistemas pré-definida pela engenharia de processos. Por outro lado, é imprescindível, nesse contexto, validar os cálculos matemáticos com dados reais de processo. Esta tese propõe um ambiente integrado, utilizando a Internet como plataforma de desenvolvimento, para simulação, monitoramento, controle e otimização do processo de refino do soro de queijo, utilizando enzimas imobilizadas em suporte inerte como catalisadores. O processo de refino aqui apresentado, dentro do escopo de uma planta multipropósito denominada biorefinaria de soro de queijo, disponibiliza como produtos, além da lactose, concentrados e hidrolisados protéicos com aplicação vasta em formulações alimentícias e farmacêuticas. Assim, agrega-se valor a um importante resíduo da indústria queijeira, altamente poluente se descartado in natura no meio ambiente. Paralelamente, aspectos relevantes das reações enzimáticas envolvidas na biorefinaria do soro de queijo foram aprofundados. O agrupamento de moléculas de substrato em pseudocomponentes, utilizando-se um enfoque híbrido fenomenológico-neuronal para descrição da complexa cinética de despolimerização enzimática, é a proposta para o acompanhamento dinâmico dos processos ocorrendo na biorefinaria. Durante o procedimento de estimativa paramétrica desses modelos cinéticos, algoritmos globais de busca e diferentes ferramentas de análise estatística pós-ajuste foram implementadas e avaliadas. O trabalho, assim, se insere em dois dos principais dilemas/desafios do presente milênio: redução do impacto ambiental provocado por resíduos agroindustriais (soro de queijo) e desenvolvimento de processos para produção de alimentos a partir de fontes alternativas (refino do soro). Nesse contexto, com o aplicativo aqui desenvolvido, pequenas e médias empresas interessadas em implementar o processo de beneficiamento do soro de queijo têm acesso a dados para dimensionamento dos equipamentos, estimativa do custo de produção e do retorno de investimento, com base em atualizações em tempo real de preços, custos e taxas de juros pela própria Internet. Com rotinas avançadas de monitoramento e controle agregadas, o ambiente integrado também pode se tornar atrativo para grandes indústrias de laticínios que tenham várias unidades fisicamente descentralizadas. Nesse caso, cada unidade poderia ser monitorada à distância, por exemplo, por um núcleo central de engenharia (conceito este que pode ser ampliado até níveis globais, com plantas de produção em diferentes países). Todos os algoritmos de monitoração e controle remotos implementados nesta tese foram validados em ensaios experimentais em escala de laboratório. Da mesma forma, os modelos cinéticos das reações enzimáticas também foram testados, em ensaios independentes de validação. Com base no conjunto de resultados apresentados, pode-se afirmar que ficou demonstrada tanto a robustez do ambiente computacional integrado, como a propriedade dos enfoques utilizados para descrição das reações de proteólise enzimática.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2414.pdf: 14993428 bytes, checksum: da8b438d6672bb118531117cfa66edcb (MD5) Previous issue date: 2008-12-12 / Universidade Federal de Sao Carlos / Penicillin G acylase (PGA), EC 3.5.1.1.11, is an enzyme employed in the hydrolysis reactions of penicillin G to produce 6-amino penicillanic acid (6-APA), but it can also used in the synthesis of semi-synthetic antibiotics. This work investigated the influence of different biocatalysts conceptions and of different acyl donors on the ampicillin synthesis with immobilized PGA, determining experimentally yield data (antibiotic produced / consumed acyl donor), selectivity (antibiotic produced/D(-)-phenylglycine generated) and productivity (produced antibiotic (mmol)/UI/time). First of all, ampicilina synthesis were carried out in homogeneous solution (with substrates and products solubles), using industrial catalyst Recordatti, in order to verify the influence of the different acyl donors, D(-)- phenylgycine methyl (PGEM), ethyl (PGEE) and isopropyl (PGEI) esters on the synthesis of ampicillin. The results showed that the use of EEPG, besides not reducing the ampicillin synthesis rate, also it reduces the ester hydrolysis rate, showing great potential to increase the selectivity of the enzymatic route. The multipoint covalent attachment of PGA was carried out in agar-agarose support with medium diameter of 1.3 ± 7 × 10-2 mm. That biocatalyst was tested in the ampicillin synthesis at 25ºC with the methyl and ethyl esters, with the objective of evaluating its acting in two pH values (6.2 and 6.5). The ethyl ester presented the yield and selectivity (71 ± 4 and 2.2 ± 4 × 10-1) better than the phenylglycine methyl ester (67 ± 1 and 2.0 ± 1 × 10-1) being the pH 6,2 more favorable. Two different biocatalysts for use in the ampicillin synthesis with simultaneous crystallization of the products were tested: PGA immobilized within agarose particles with average diameter of 95.2 ± 3 × 10-1 μm and, soon after, wrapped by alginate gel, resulting in particles with average diameter of 2.1 ± 6 × 10-2 mm; and PGA immobilized in agarose ME particles (10% wt) with average diameter of 1.4 ± 8 × 10-2 mm. So much the envolvement of the immobilized enzyme by a secondary support (agarose-alginate catalyst) as the use of particles gel of millimetric dimensions (agarose 1.4 mm) caused modifications in the microambient of that enzyme, mainly in reason of the profiles of íons intra-particle generated with the progress of the reaction. In view of the above exposed, ampicillin synthesis were carried out in three different pHs (6.0; 6.2 and 6.5), at 25- °C, using the methyl, ethyl and isopropyl esters with excess of 6-APA. To reduce the hydrolyis of the produced antibiotic, making possible its industrial production, was necessary that it precipitates inside of the synthesis reactor. When we evaluated of global form the selectivity, yield and productivity we concluded that a promising strategy would be to carry out the synthesis using ethyl ester, alginate-PGA-agarose 6BCL catalyst in pH 6.2. By this condition was obtained productivity of 8.0 × 10-5 ± 8 × 10-6, selectivity 2.0 ± 2 × 10-1 and yield 62%. The reactions were also carried out with ester excess, however the selectivity was drastically reduced getting at 1.1 ± 6 × 10-2. The last stage of this work was the kinetic study of the ampicillin synthesis. Synthesis were carried out in several initial conditions of substrate concentration (6-APA and PGEE) in pH 6.0 and 6.2 with the alginate-PGA-agarose 6BCL catalyst. In some cases, ampicilin and D(-) -FG crystals were sowed in the reaction start to check possible inhibitory effects of the products. Largests yields and selectivities were obtained when the concentration of 6-APA was increased by the ester concentration. Inhibitory effect in the antibiotic hydrolysis was verified when a high concentration of both substrates was used. In general, the experiments carried out in heterogeneous medium favored the yield, selectivity and productivity. In all of the experiments the lowest pH (pH 6.0) favored the improvement of the yield and selectivity while the productivity was favored the pH 6.2. The synthesis in fed-batch reactor, with high concentration of substrates, favored the selectivity of the reaction, it passed from 2.5 to 3.5. / Penicilina G Acilase (PGA), EC 3.5.1.1.11, é uma enzima empregada nas reações de hidrólise da penicilina G para produção do ácido 6-amino penicilânico (6-APA), sendo também utilizada na síntese de antibióticos semi-sintéticos. Este trabalho levantou a influência de diferentes concepções de biocatalisador e de diferentes doadores acil sobre a síntese de ampicilina com PGA imobilizada, determinando experimentalmente dados de rendimento (antibiótico produzido/doador acil consumido), seletividade (antibiótico produzido/fenilglicina gerada) e produtividade (antibiótico produzido (mmol)/UI/tempo). Primeiramente foram realizadas sínteses de ampicilina em meio homogêneo (com substratos e produtos solúveis), utilizando catalisador industrial Recordatti, a fim de verificar a influência dos diferentes doadores acil, os ésteres metílico (EMFG), etílico (EEFG) e isopropílico (EIFG) de D-fenilglicina na síntese de ampicilina. Os resultados obtidos mostraram que a utilização de EEFG, além de não reduzir a velocidade de síntese de ampicilina, também diminuiu a velocidade de hidrólise do éster, mostrando grande potencial para aumentar a seletividade da rota enzimática. Em seguida, PGA foi imobilizada covalentemente em matriz agar-agarose com diâmetro médio de 1,3 ± 7 × 10-2 mm. Esse biocatalisador foi testado na síntese de ampicilina, a 25oC com os ésteres metílico e etílico, com o objetivo de avaliar seu desempenho em dois valores de pH (6,2 e 6,5). O éster etílico apresentou rendimentos e seletividades (71,0 ± 4 e 2,2 ± 4 × 10-1) melhores que o éster metílico de fenilglicina (67,0 ± 1 e 2,0 ± 1 × 10-1) sendo o pH 6,2 mais favorável. Dois diferentes biocatalisadores para uso na síntese de ampicilina com cristalização simultânea dos produtos foram testados: PGA imobilizada em partículas de agarose com diâmetro médio de 95,2 ± 3 × 10-1 μm e, em seguida, envolvida em gel de alginato, resultando em partículas com 2,1 ± 6 × 10-2 mm de diâmetro; e PGA imobilizada em partículas de agarose ME 10% ((m/m)) com 1,4 ± 8 × 10-2 mm de diâmetro. Tanto o envolvimento da enzima imobilizada por uma matriz secundária (caso do catalisador agarose-alginato) como o uso de partículas de gel de dimensões milimétricas (agarose 1,4 mm) causaram modificações no microambiente da enzima, principalmente em razão dos perfis intra-partícula de íons gerados com o avanço da reação. Em vista do exposto acima, sínteses de ampicilina foram realizadas em três diferentes pHs (6,0; 6,2 e 6,5), a 25oC, utilizando os ésteres metílico, etílico e isopropílico com excesso de 6- APA. Para reduzir a hidrólise do antibiótico produzido, viabilizando sua produção industrial, foi necessário que ele precipitasse dentro do próprio reator de síntese. Avaliando de forma global seletividade, rendimento e produtividade se concluiu que uma estratégia promissora seria realizar a síntese utilizando éster etílico, catalisador alginato-PGA-agarose 6BCL em pH 6,2. Condição em que se obteve produtividade de 8,0 × 10-5 ± 8 × 10-6, com seletividade 2,0 ± 2 × 10-1 e rendimento 62%. As reações também foram realizadas com excesso de éster, porém a seletividade foi drasticamente reduzida chegando a 1,1 ± 6 × 10-2. A última etapa do trabalho foi o estudo cinético da síntese de ampicilina. Sínteses foram realizadas em várias condições iniciais de concentração de substrato (6-APA e EEFG) em pH 6,0 e 6,2 com o catalisador alginato-PGA-agarose 6BCL. Em alguns casos cristais de ampicilina e D(-)-FG foram semeados no início da reação para verificar possíveis efeitos inibitórios dos produtos. Maiores rendimentos e seletividades foram alcançados quando se aumentava a concentração de 6-APA frente à concentração de éster. Efeito inibitório na hidrólise do antibiótico foi verificado quando se utilizou alta concentração de ambos os substratos. Em geral, os experimentos realizados em meio heterogêneo favoreceram rendimento, seletividade e produtividade. Em todos os experimentos o pH mais baixo (pH 6,0) favoreceu a melhora do rendimento e seletividade enquanto que a produtividade foi favorecida a pH 6,2. A síntese em reator batelada alimentada, com alta concentração dos substratos, favoreceu a seletividade da reação, que passou de 2,5 para 3,5.