Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3002.pdf: 1934381 bytes, checksum: 6c7d4817b3f5e27adccf94c43b429794 (MD5) Previous issue date: 2010-02-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / The interest in biofuels has increased substantially in recent years due, mainly, to reduced damage to the environment compared to conventional fuels derived from petroleum. Accordingly, biodiesel has been studied by researchers around the world. The main routes of production of biodiesel are the reactions of esterification of fatty acids and transesterification of triacylglycerides. The reagents most commonly used are the short-chain alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol. In Brazil, the study of those reactions by ethanol has been emphasized, since the country is the second largest producer of ethanol. Therefore, researches related to biodiesel production are important. This study has developed a method of group contribution to estimate enthalpies of formation and absolute entropies, both at standard state and liquid phase. This method has aimed to estimate those two thermodynamic properties for chemical species involved in the reactions of biodiesel formation. With those estimates and the use of the UNIFAC method, it was possible to predict the chemical equilibrium of esterification reactions. The estimate of the properties by the method of contribution group was tested for 59 chemical species, in the case of enthalpy of formation and to 15 for the absolute entropy. The results were compared with literature data and the relative deviations found for the enthalpy and entropy showed values of - 0.3 % and 0.4 % respectively. The method was accurate to estimate triacylglycerides, such as triolein and glyceryl triacetate. Thus, the molar fractions in the equilibrium of esterification reactions were estimated and compared with experimental data, with arithmetic mean of the relative deviations of -2.32 %. With those results, the simulations of reactions of esterification of saturated and unsaturated fatty acids were possible. Moreover, during the development of the method of group contribution, equations were derived and used to correct the shortcomings of the literature concerning with absolute entropies of gases and liquids. / Os interesses na produção de biocombustíveis aumentaram muito nos últimos anos devido, principalmente, aos menores danos causados ao meio ambiente em comparação aos combustíveis convencionais derivados de petróleo. Nesse sentido, o biodiesel tem sido estudado por pesquisadores em todo o mundo. As principais rotas de produção deste biocombustível são as reações de esterificação de ácidos graxos e transesterificação de triacilglicerídeos. Os reagentes mais comumente utilizados são os alcoóis de cadeia curta, tais como metanol, etanol, propanol e butanol. No Brasil, o estudo dessas reações por via etanólica tem sido enfatizado, uma vez que o país é o segundo maior produtor mundial de álcool etílico. Portanto, pesquisas relacionadas à produção de biodiesel são importantes. Neste trabalho, desenvolveu-se um método de contribuições de grupos para estimar entalpias de formação e entropias absolutas, ambas no estado padrão e em fase líquida. Tal método teve como objetivo a estimativa destas duas propriedades termodinâmicas para as espécies químicas envolvidas nas reações de formação do biodiesel. Com estas estimativas e a utilização do método UNIFACoriginal, foi possível prever o equilíbrio químico de reações de esterificação. A estimativa das propriedades pelo método de contribuições de grupos foi testada para 59 compostos químicos, no caso da entalpia de formação e para 15 no caso da entropia absoluta. Os resultados foram comparados com dados da literatura, sendo que as médias dos desvios relativos encontrados para a entalpia e entropia apresentaram valores de - 0,3 % e 0,4 %, respectivamente. O método se mostrou preciso para estimativa de triacilglicerídeos, como a trioleína e triacetato de glicerila. Com isso, as frações molares no equilíbrio de reações de esterificação foram estimadas e comparadas com dados experimentais. Sendo que, a média aritmética dos desvios relativos foi de -2,32 %. Com tais resultados, foram possíveis as simulações de reações de esterificação de ácidos graxos saturados e insaturados. Além disso, durante o desenvolvimento do método de contribuições de grupos, equações foram deduzidas e utilizadas para suprir as lacunas da literatura em relação às entropias absolutas da fase líquida e gasosa.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SamuelAO_DISSERT.pdf: 6693517 bytes, checksum: 0be8bd399faaff3fe4e2da515c357889 (MD5) Previous issue date: 2014-01-30 / Among the heterogeneous catalysts materials made from niobium show up as an alternative to meet the demand of catalysts for biodiesel production. This study aims to evaluate the potential of a heterogeneous catalyst derived from a complex of niobium in the reaction of methyl esterification of oleic acid. The catalyst was synthesized after calcination at different temperatures of a niobium complex ((NH4)3[NbO(C2O4)3].H2O) generating a niobium oxide nanostructure with a different commercial niobium oxide used to synthesize the complex. The commercial niobium oxide, the complex niobium and niobium catalyst were characterized by thermogravimetry (TG and DTA), surface area analysis (BET), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD), showing the catalyst has researched morphological and crystallographic indicating a catalytic potential higher than that of commercial niobium oxide characteristics. Factorial with central composite design point, with three factors (calcination temperature, molar ratio of alcohol/oleic acid and mass percentage of catalyst) was performed. Noting that the optimal experimental point was given by the complex calcination temperature of 600?C, a molar ratio alcohol/oleic acid of 3.007/1 and the catalyst mass percentage of 7.998%, with a conversion of 22.44% oleic acid in methyl oleate to 60 min of reaction. We performed a composite linear and quadratic regression to determine an optimal statistical point of the reaction, the temperature of calcination of the complex at 450?C, the molar ratio of alcohol/oleic acid 3.3408/1 and mass percentage of catalyst of 7.6833% . Kinetic modeling to estimate parameters for heterogeneous catalysis it set well the experimental results with a final conversion of 85.01% with 42.38% of catalyst and without catalyst at 240 min reaction was performed. Allowing to evaluate the catalyst catalytic studied has the potential to be used in biodiesel production / Dentre os catalisadores heterog?neos os materiais a base de ni?bio mostram-se como uma alternativa para suprir a demanda de catalisadores para a produ??o de biodiesel. O presente trabalho visa avaliar o potencial de um catalisador heterog?neo derivado de um complexo de ni?bio na rea??o de esterifica??o met?lica do ?cido oleico. O catalisador foi sintetizado ap?s a calcina??o em diferentes temperaturas de um complexo de ni?bio ((NH4)3[NbO(C2O4)3].H2O) gerando um ?xido de ni?bio com uma nanoestrutura diferente do ?xido de ni?bio comercial, usado para sintetizar o complexo. O ?xido de ni?bio comercial, o complexo de ni?bio e o catalisador de ni?bio foram caracterizados por termogravimetria (TG e DTA), an?lise de ?rea superficial (BET), microscopia eletr?nica de varredura (MEV) e difra??o de raios-X (DRX), demostrando que o catalisador pesquisado possui caracter?sticas morfol?gicas e cristalogr?ficas que indicam um potencial catal?tico superior ao ?xido de ni?bio comercial. Foi realizado um planejamento fatorial composto com ponto central, com tr?s fatores (temperatura de calcina??o, raz?o molar de ?lcool/?cido oleico e percentual m?ssico de catalisador). Verificando que o ponto ?timo experimental se deu mediante a temperatura de calcina??o do complexo em 600?C, uma raz?o molar de ?lcool/?cido oleico de 3,007/1 e percentual m?ssico de catalisador de 7,998%, apresentando uma convers?o de 22,44% do ?cido oleico em oleato de metila em 60 min de rea??o. Realizou-se uma regress?o linear e quadr?tica composta para se determinar de um ponto ?timo estat?stico da rea??o, sendo a temperatura de calcina??o do complexo em 450?C, raz?o molar de ?lcool/?cido oleico de 3,3408/1 e percentual m?ssico de catalisador de 7,6833%. Foi realizada uma modelagem cin?tica para estima??o de par?metros para a cat?lise heterog?nea que se ajustou satisfatoriamente aos resultados experimentais com uma convers?o final de 85,01% com catalisador e de 42,38% sem o catalisador em 240 min de rea??o. Permitindo avaliar que o catalisador estudado possui potencial catal?tico para ser utilizado na produ??o de biodiesel

Ce travail étudie l’obtention de phospholipides structurés enrichis en DHA et en acide caprylique (PC DHA-C8) par voie enzymatique. Deux voies de synthèse sont étudiées, l’acidolyse et l’estérification. Suite à un criblage enzymatique, la lipase retenue pour les deux voies de synthèse est TL-IM. Une optimisation des paramètres de la réaction d’acidolyse a été réalisée entre l’acide caprylique (C8:0) et la phosphatidylcholine de tournesol (PC) par le biais d’un plan d’expériences. Les conditions optimales déterminées sont une température de 38°C, une activité de l’eau de 0,7, une quantité d’enzyme de 15% de la masse en substrat ainsi qu’un rapport molaire C8:0/PC de 18. Ces conditions ont ensuite été utilisées pour l’acidolyse de phospholipides microalgaux riches en DHA issus de la microalgue Tisochrysis lutea afin d’obtenir de la PC DHA-C8. Les résultats n’ont pas été concluants. L’autre voie de synthèse étudiée est l’estérification par des lipases de la GPC, de l’acide caprylique et du DHA en milieu fondu. Cette réaction a été optimisée par la technique du pas par pas. Les paramètres étudiés sont la température, la quantité d’enzyme, le rapport molaire GPC/C8:0/DHA et l’application d’un vide. Pour l’obtention de PC DHA-C8, il faut fixer chacun de ces paramètres respectivement de la sorte : 45°C, 20% d’enzyme, un rapport molaire de 1/3/15 et un vide de 100 mbar. La production de PC DHA-C8, bien qu’optimisée ne dépasse pas 2% de rendement. Cependant, durant cette expérience, il a été constaté une forte production de LPC DHA, atteignant 16% sans optimisation des paramètres de synthèse. / The enzymatic synthesis of structured phsopholipids enriched in DHA and caprylic acid (PC DHA-C8) is studied. Two different ways are studied, acidolysis and esterification. An enzymatic screening led to the choice of the immobilized lipase from Thermomyces lanuginosa (TL-IM) for the 2 reactions. Parameters of the acidolysis reaction between carpylic acid (C8:0) and sunflower phosphatidylcholine (PC) were optimized by means of an experimental design. The optimum conditions determined are a temperature of 38°C, an aw of 0.7, an amount of enzyme of 15% of the mass of substrate and a molar ratio of C8:0/PC of 18. These conditions were applied to the acidolysis of microalgal phospholipids from T. lutea, rich in DHA, in order to produce PC DHA-C8. The other studied reaction is the lipase catalyzed esterification of GPC with C8:0 and DHA in a solvent-free medium This reaction has been optimized by studying each factor independently. The parameters studied are the temperature, the amount of lipase, the molar ratio GPC/C8:0/DHA and the use of reduced pressure. In order to obtain PC DHA-C8, each of theses parameters are respectively set at: 45°C, 20% of enzyme, a molar ratio of 1/3/15 and a pressure of 100 mbar. The production of PC DHA-C8, although optimized, does not exceed a yield of 2%. However, during this experiment, a high production of LPC DHA is observed, up to 16% without optimization of the synthesis parameter.

In order to produce alternative fuels derived from renewable resources (biomass) and environmentally friendly, it was investigated in this work the catalytic activity of three metal complexes showing Lewis acid character: Butyltin chloride dihydroxide (BCDH-Sn), Butyltintrichloride (BTC-Sn) and dibutyltin dichloride (DBDC-Sn).These complexes were tested for catalytic soybean oil methanolysis and esterification of oleic acid in order to obtain a mixture of Fatty Acid Alkyl-Esters, when it is used as a fuel known as biodiesel. In methanolysis experiments, the reactions were performed in a glass reactor equipped with a reflux condenser or a closed reactor. The reactions were performed at temperatures ranging from 80 ° C, 120 ° C and 150 ° C, and the reaction time ranged from 15 minutes to 10 hours. The reaction products, obtained by transesterification, were analyzed by gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID). In case of esterification of the oleic acid, was subjected to the same conditions of methanolysis using only the closed reactor. In this case, monoester analysis content was determined by acid-base titration. For characterization of catalysts, spectroscopic techniques were used in infrared and nuclear magnetic resonance. To determine reaction mechanism (trans) esterification, a set of reactions were made with subsequent NMR study 1H and 119Sn. In transesterification, the sequence in terms of catalytic efficiency was: BTC-Sn>BCDHSn>DBDC-Sn. In the esterification, the sequence was: BTC- Sn> DBDC -Sn>BCDHSn. These reactive differences were attributed to factors such as steric hindrance, catalyst solubility in reaction environment, interactions between the catalyst and substrate reaction and the acid strength of the catalysts. RMN's results of 1H and 119Sn indicated that the reactions of transesterification and esterification using three organometallic complexes of tin occur through Lewis´s acid-base mechanism. / No intuito de produzir combustíveis alternativos oriundos de recursos renováveis (biomassa) e ambientalmente corretos, foi investigada neste trabalho a atividade catalítica de três complexos organometálicos exibindo caráter ácido de Lewis: n-butilclorodihidróxiestanho (BCDH-Sn), nbutiltricloroestanho (BTC-Sn) e di n-butildicloroestanho (DBDC-Sn). Esses complexos foram testados na metanólise do óleo de soja e na esterificação do ácido oléico visando obtenção de uma mistura de ésteres alquílicos de ácidos graxos (biodiesel). Nos experimentos de metanólise, as reações foram realizadas em um reator de vidro acoplado a um condensador de refluxo ou num reator fechado. As reações foram realizadas em temperaturas de 80 °C, 120 ºC e 150 °C, e o tempo reacional variou de 15 min a 10 h. Os produtos reacionais, obtidos por transesterificação, foram analisados por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama (CG-FID). No caso da esterificação do ácido oléico, foram empregadas as mesmas condições da metanólise empregando apenas reator fechado. Nesse caso, a análise do teor de monoéster foi determinada por titulação ácido-base. Para caracterização dos complexos, foram usadas técnicas de espectroscopia no infravermelho e ressonância magnética nuclear de hidrogênio. A fim de estabelecer o mecanismo reacional de transesterificação e esterificação, foi realizado um conjunto de reações com acompanhamento por espectroscopia de RMN de 1H e 119Sn. Na transesterificação, a seqüência em termos de eficiência catalítica foi: BTC-Sn>BCDH-Sn>DBDC-Sn. Já na esterificação, a seqüência foi: BTC-Sn>DBDC-Sn>BCDH-Sn. Essas diferenças reacionais foram atribuídas a fatores como impedimento estéreo, solubilidade do catalisador no meio reacional, interações entre o catalisador e o substrato na reação e força ácida dos catalisadores. Resultados de RMN´s de 1H e 119Sn indicaram que as reações de transesterificação e esterificação usando os 3 complexos organometálicos de estanho ocorrem através de mecanismo ácido-base de Lewis.

Manguezais são ecossistemas localizados na confluência de terra e mar, característicos de áreas tropicais e subtropicais, cobrindo cerca de 18,1 milhões de hectares do planeta. A grande biodiversidade encontrada nestes ambientes ressalta a importância da busca por conhecimentos à seu respeito, como o estudo sobre novos princípios ativos derivados de microrganismos endofíticos presentes nas plantas de manguezais. Desta forma, o propósito do presente trabalho foi determinar a diversidade genética da comunidade de fungos endofíticos presentes em folhas e ramos das principais espécies arbóreas de manguezais de Cananéia e Bertioga (situados no estado de São Paulo, Brasil), e avaliar o potencial biotecnológico destes fungos em relação à produção de antibióticos contra os patógenos humanos Staphylococcus aureus e Escherichia coli, e contra o fitopatógeno Xanthomonas axonopodis citri . Os resultados da primeira etapa do trabalho, que envolveu o isolamento e a caracterização de fungos endofíticos filamentosos, mostraram que a comunidade fúngica associada às plantas de manguezais é formada por pelo menos 35 gêneros diferentes, sendo que os gêneros mais frequentes foram Diaporthe, Fusarium, Trichoderma, Colletotrichum e Xylaria. Grande parte dos gêneros encontrados neste trabalho é de fungos de solo, indicando que eles estão adaptados às condições adversas dos manguezais. Os resultados mostraram que, dentre as linhagens produtoras de antibiótico, 29,41% pertencem ao gênero Diaporthe, o qual apresentou maior frequência na comunidade fúngica estudada. Após a avaliação de 344 fungos quanto ao potencial de atividade antimicrobiana, foi selecionada a linhagem 41.1(1) de D. phaseolorum, um endófito de folha de Laguncularia racemosa, para elucidação da estrutura química do seu antibiótico purificado. Por meio das técnicas de Ressonância Magnética Nuclear e de Espectrometria de Massas o antibiótico foi identificado como ácido 3-hidroxipropiônico o qual apresentou atividade frente aos patógenos humanos Staphylococcus aureus e Salmonella tiphy. A estrutura química deste antibiótico foi modificada por meio de reação química de esterificação de Fischer-Speier para avaliar a relação da estrutura química e atividade biológica deste composto. O produto final da reação química de esterificação do antibiótico ácido 3-hidroxipropiônico não apresentou atividade antimicrobiana, indicando que o grupo hidroxila removido na reação é importante na atividade farmacológica desse composto. Além disso, a linhagem 41.1(1) de D. phaseolorum foi transformada geneticamente pelo sistema Agrobacterium tumefaciens, visando a obtenção de transformantes deficientes para produção de antibiótico e, com isso, a identificação de genes relacionados com a via de biossíntese do antibiótico ácido 3-hidroxipropiônico. A análise das sequências que flanqueiam o T-DNA, obtidas por TAIL-PCR, mostraram que os genes interrompidos nos transformantes estão relacionados com proteínas de domínios conservados envolvidos com diferentes funções como: translação de proteínas, homeostase do íon orgânico Mg2+, transporte intracelular, migração, adesão e proliferação celular e outras funções celulares. A caracterização da biblioteca de agrotransformantes constitui uma ferramenta importante para o estudo da biologia molecular de fungos que produzem compostos bioativos por meio do seu metabolismo secundário. / Mangroves are ecosystems situated beyond land and sea. They are more frequently found in tropical and subtropical areas englobing around 18.1 millions of hectares in the planet. The great biodiversity found in these ecosystems shows the importance of researching them, including studies regarding new compounds derived from endophytic fungi that inhabit these ecosystems. Therefore, the goal of this study was to determine the genetic diversity of the fungal endophytic community found in leaves and branches of the main arboreal species from mangrove of Cananéia and Bertioga (situated in São Paulo state, Brazil), and to evaluate the biotechnological potential of these fungi concerning the production of antibiotics against the human pathogens Staphylococcus aureus and Escherichia coli, and against the phytopathogen Xanthomonas axonopodis citri . The results of the first part of this work, including the isolation and characterization of the filamentous endophytic fungi, showed that the mangrove fungal community is made up of at least 35 different genera, from which the most frequent are Diaporthe, Fusarium, Trichoderma, Colletotrichum and Xylaria. Most of the fungal genera found in this study come from soil, which suggests that they are adapted to the adverse conditions of mangroves. The results show that among the antibiotic-produncing strains, 29.41% belong to the genus Diaporthe, which was the most frequently found in the studied fungal community. After the analysis of 344 fungi regarding the antibiotic activity potential, a strain of D. phaseolorum (a leaf endophyte of Laguncularia racemosa) was selected to unveil the chemical structure of their purified antibiotic. The nuclear magnetic resonance and the mass spectrometry techniques allowed the identification of the antibiotic as 3-hidroxypropionic acid, which displayed activity against the pathogens Staphylococcus aureus and Salmonella tiphy. The chemical structure of this antibiotic was modifyed by the chemical reaction of Fischer-Speier sterification in order to evaluate the chemical structure and biological activity of this compound. The final product of the chemical reaction of 3-hidroxipropionic acid sterification had no antibiotic activity, which suggests that the hydroxil group removed from the reaction is important to the pharmachological activity of this compound. Additionally, the strain 41.1(1) of D. phaseolorum was genetically transformed by the Agrobacterium tumefaciens system, in order to generate antibioticdeficient transformants, which would help to identify genes related to the biosynthesis pathway of the 3- hidroxypropionic acid antibiotic. The TAIL-PCR analysis revealed that the interrupted genes in the tranformants are related to proteins from conserved domains involved in different functions such as protein translation, Mg2+ ion homeostasis, intracellular transport, migration, adhesion and cellular proliferation and other cellular functions. The characterization of the agrotransformants library is an important tool to unveiling the molecular biology of fungi that produce bioactive compounds by the secondary metabolism.

Orientador: Daniel Barrera-Arellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:26:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FilletiJunior_Waldomiro_D.pdf: 2256473 bytes, checksum: a4d5c2dac7243338b34b3de5e93ffedc (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Nos últimos anos houve um crescente interesse por alimentos mais saudáveis e também por produtos com baixo teor de gordura, um segmento novo na indústria de alimentos, impulsionado, principalmente, por uma nova consciência do consumidor que deseja melhor qualidade de vida, consumir produtos naturais e mais saudáveis. A tendência será a de se encontrar métodos mais ¿naturais¿ de processar óleos e gorduras. Os lipídios estruturados podem apresentar a solução para a obtenção de uma gordura ¿saudável¿, desvinculada da associação com obesidade e doenças coronárias. Assim, a hidrogenação e a interesterificação, que são processos químicos largamente utilizados atualmente na indústria de óleos (tidos como artificiais ou não naturais) poderiam ser substituídos por processos enzimáticos, que são considerados ¿naturais¿. Os lipídios estruturados também mostram sua importância no campo da medicina e nutrição, como em fórmulas para bebês prematuros (similar ao leite materno) e em produtos para nutrição enteral e parenteral (para pacientes com necessidades especiais de nutrição). Também podem ser utilizados em alimentos voltados para esportistas, que necessitam de uma fonte de energia rápida e ao mesmo tempo usufruir os benefícios à saúde dos ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa. Neste trabalho foi realizada a otimização, por metodologia de superfície de resposta, da síntese de lipídios estruturados a partir da gordura de ucuúba (Virola sebifera) rica em ácido mirístico e ésteres etílicos de óleo de canola (com alto teor de ácido oléico) e de óleo de algas (com alto teor de ácido docosahexaenóico ¿ DHA), utilizando-se as lipases sn-1,3-específica do Rhizomucor miehei (IM 60) e a não específica SP435 (Candida antarctica). As faixas ótimas das condições das reações enzimáticas com IM60, foram de 50 a 61ºC, 12 a 33 h de tempo de reação, % enzima/substrato 5 a 7% e razão molar gordura:éster etílico 1:6 e 1:8 para uma incorporação de 51% de ácido oléico no lipídio estruturado. Para as reações com SP435, para uma incorporação de cerca de 27% de DHA, a faixa de temperatura ótima foi de 45 a 54ºC, tempo de reação >22h, % enzima/substrato 6,5% e razão molar gordura:éster etílico 1:7 / Abstract: There has been a growing interest in healthier foods and also in products with low fat content recently. It¿s a new segment, in the industry of foods, impelled, mainly, by a new conscience of the consumers, that they want a better life quality, and to consume natural and healthier products. The trend will be the one of finding "more natural" methods of processing oils and fats. The structured lipids can be the way to find "healthy" fats and to disentail their association with obesity and coronary illnesses. Thus the hydrogenation and the interesterification, that are chemical processes broadly used now in the industry of oils (considered as artificial or not natural) could be substituted by enzymatic processes, that are considered ¿natural¿. The structured lipids also show their importance in the field of the medicine and nutrition, as in formulas for premature babies (trying to imitate the maternal milk) and in products for enteral and parenteral nutrition (for patients with special needs of nutrition). They can also be used in foods directed to sportsmen, which need a fast source of energy and at the same time to enjoy the benefits to the health of the long chain polyunsaturated fatty acids. In this work the synthesis of structured lipids were accomplished starting from the ucuúba oil (Virola sebifera) rich in miristic acid, canola oil ( high in oleic acid) and algae oil (high in Docosahexaenoic - DHA fatty acid), using the lipases sn-1,3-specific of Rhizomucor miehei (IM 60) and the non-specific SP435 (Candida antarctica). The optimum ranges of the enzymatic reaction parameters with IM60 were 50 to 61oC, 12 to 33h o reaction time, % enzyme / substrate from 5 to 7% and molar ratio of 1:6 and 1:8 to incorporate 51% of oleic acid in the structured lipid. For the reactions with SP435, for an incorporation of 27% DHA, the optimum range of temperature was from 45 to 54oC, reaction time>22h, % enzyme/substrate 6.5% and molar ratio 1:7 / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Résumé confidentiel / Résumé confidentiel

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The development of polymers with the ability to transport and release drugs and bioactives has been growing rapidly because of their unique properties in protecting and enhancing solubilization of drugs in physiological media. In this work, polyesters derived from β-cyclodextrin were developed in two different systems: The former consisted of cyclodextrin cross-linked with citric acid and subsequently functionalized with glutamic acid. The latter was obtained from β-cyclodextrin esterified with gluthamic acid. The polyesters were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Solid-state Cross-Polarization Magic Angle Spinning Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance (CP/MAS 13C–NMR) and Thermogravimetric Analysis (TGA) for the confirmation of the formation of polymers and the esterification of glutamic acid with β-cyclodextrin molecules. The formation of inclusion complex of the polymers in solution with orange methyl was evaluated to verify the activation of β-cyclodextrin cavities. The polymers were used as reducer and stabilizer in the synthesis of silver nanoparticles (AgNPs). The characterization of the AgNPs was performed by UV-Vis spectroscopy, and bands between 350-500 nm evidenced of the obtainment of silver nanoparticles. Analyses by transmission electron microscopy revealed AgNPs with spherical morphology and diameter around ~ 5 to ~60 nm, corroborating with the results of UV-Vis. / O desenvolvimento de polímero com a capacidade de transportar e liberar fármacos e compostos bioativos vem crescendo rapidamente, devido suas propriedades únicas em proteger e aumentar a solubilização em meios fisiológicos. Neste trabalho, foram desenvolvidos poliésteres derivado de β-ciclodextrina em dois sistemas distintos. O primeiro sistema foi obtido a partir de β-ciclodextrina reticulado com ácido cítrico e posteriormente funcionalizado com ácido glutâmico. O segundo foi a partir de β-ciclodextrina esterificada com ácido glutâmico. Os poliésteres foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear no estado sólido sob polarização cruzada e rotação com ângulo mágico (RMN 13C CP/MAS) e análise termogravimétrica (TG), para a confirmação da formação dos polímeros e a esterificação do ácido glutâmico com as moléculas de β-ciclodextrina. A formação de complexo de inclusão dos polímeros com o alaranjado de metila foi avaliada em solução, comprovando-se a ativação das cavidades de β-ciclodextrina. Os polímeros foram testados quanto a habilidade de promover a formação/estabilização de nanopartículas de prata (AgNPs) a partir de nitrato de prata em solução. A caracterização das AgNPs foi realizada por espectroscopia de UV-Vis, e as bandas observadas entre 350-500 nm são evidências da presença de nanopartículas de prata. As imagens de microscopia eletrônica de transmissão revelaram AgNPs de morfologia esférica com diâmetro em torno de ~5 a ~60 nm, corroborando com os resultados de UV-Vis. / São Cristóvão, SE

The work focuses on new processes for the preparation of lactic acid derivatives. The main objective was to verify the feasibility of preparing high molecular weight polylactide using ethyl lactate as a precursor of lactide synthesis. Part of the work is devoted to the new ethyl lactate synthesis method. The experimental part of the thesis is divided into partial key steps on the way from the lactic acid to the high molecular polylactide. The preparation of anhydrous ethyl ester of lactic acid (EtLA) was solved in an innovative way using alcoholysis of the oligomeric lactic acid. A kinetic model for isothermal alcoholysis and equimolar reactants ratio was derived from this method. The ethyl lactate was oligomerized by transesterification into the low and high molecular weight oligomer with the help of newly found catalysts suitable for the reaction medium. Stannous lactate was used as catalyst for oligomerization of the low molecular weight polymer suitable for the preparation of lactide (Mn 1000 g.mol-1). Experimental polymerization of ethyl lactate into high molecular weight product in tens of kDa has been investigated with newly synthesized tetraethyllactoyl titanate, Ti(EtLA)4. The laboratory method was derived for the depolymerization of the oligomer into lactide. Optimal conditions found for lactidation are as follow: temperature 225 ° C, pressure 2 kPa, catalysis 0,05 mol% of stannous lactate (with respect to oligomer lactate units). The prepared lactide was refined to polymer grade purity by distillation and subsequent recrystallization from ethyl acetate and toluene. The method for the preparation of high molecular weight PLA through ROP polymerization of lactide has been optimized. By optimization, suitable catalyst concentration was found in combination with the polymerization temperature and the polymerization length. An equimolar mixture of Tin 2-ethylhexanoate and 1-decanol was used as the catalytic system. The optimal ROP conditions for achieving the maximum molecular weight and suppressed polymer coloration (yellowing) are: catalyst concentration 0,01 mol%, temperature 160 °C, and polymerization length 4 hours. PLA with molecular weight Mw= 447 ± 7,8 kg.mol-1 was prepared at these conditions and good repeatability of the result was achieved. The effect of naturally occurring lactide contaminants and their influence on the course and ROP result was experimentally verified on the optimized polymerization system. The purpose was to explore the effect of lactide contamination with water and ethanol as natural lactide contaminants. The results clearly confirm the orderly lower sensitivity of the polymerization system for the presence of ethanol as compared to water contamination. In the case of the presence of water, the course and the result of the polymerization in terms of both the conversion and achieved molecular weights are negatively affected, even when the water content is in the order of 0,001%. Conversely, the presence of ethanol has a positive effect on lactide conversion and polymer polydispersity. Lactides with an alcohol content of about one-tenth of a percent are suitable to reach molecular weights of PLA similar to commercially available products. This difference shoves a significant advantage in the proposed technology of preparing PLA from ethyl lactate, especially for easier purification of crude lactide into polymer grade purity.

This diploma thesis deals with senthesis of lactic acid ethyl ester from slats of lactic acid. The literature review has been processed in the theoretical part of the diploma thesis. It is focused on manufacturing technologies of lactic acid esters, mainly on ethyl lactate by conventional and non-conventional ways of producing. Also the literature review involves producing of lactic acid and slats of lactic acid by fermentation because subsequently is possible produce ethyl lactate from that two substances. The laboratory apparatus for preparation of ethyl lactate and methyl lactate has been designed, realized and verificated function of it in the experimental part. There were carried out laboratory experimnets for production ethyl lactate and methyl lactate in this apparaturs.