One of the largest problems that stands before us is the quest to find sustainable alternatives to fossil-based materials. Fossil-based products can be found all around us in our society. This quest has forced us to look for new ways to build materials. Synthetic polymer materials have traditionally been produced from fossil-based starting materials however, in modern times studies regarding biobased superseders for the unsustainable starting materials has been conducted.  One of these new potential building blocks is ferulic acid (FA) that is an aromatic cinnamic acid. FA has previously been used as an antioxidant but since it in addition is aromatic, have more than two functional groups and contains a double bond between two carbons it holds a large potential for polymeric synthesis.  FA has been isolated from agricultural side streams such as sugar beet pulp, flax shives, wheat- and corn bran through enzymatic release and pressurised low-polarity water extraction (PLPW).  One of the largest areas of use regarding FA is the biological applications. It has been proven to be effective protection against UV-radiation which open up possible uses in the textile industry, cosmetics and skincare. FA has also shown biomedical properties such as antiallergic, anti-inflammatory, anti-diabetic, anticarcinogenic and antiviral properties among others.  Two of the most common polymerization methods are free radical- and step-wise polymerization. FA shows great promise for the possibility to polymerize through both these methods since it has a double bond and more than two functional groups. Polymer materials produced from FA has been done with step-wise polymerization. The polymers showed thermostable and possibly biodegradable properties. Free-radical polymerization requires a monomer with a sterically unhindered double bond and for that reason the FA must be modified in order to polymerize using free radicals. This modified monomer has been produced in a small laboratory scale and can in theory be polymerized through radical polymerization. / Ett av de största problemen som vi står inför i modern tid är hur vi ska ersätta material som är producerade från fossila bränslen. Dessa material finns överallt i vårt moderna samhälle och spelar en betydelserik roll i vår infrastruktur. Detta har tvingat oss att undersöka andra miljövänligare källor för att se om dessa kan ersätta de fossila. Polymera material är ett exempel på material som tidigare har haft en fossil bas. På grund av detta har dessa material och hur dem kan producerats undersökt för att se om det finns en alternativ biobaserad källa.  Ferulsyra är en aromatisk kanelsyra som är mest känd för att ha antioxidatiova egenskaper. Utöver detta innehåller ferulsyra en dubbelbindning mellan två kol och dessutom fler än två funktionella grupper vilket indikerar att den kan vara en möjlig monomer för polymersyntes.  Ferulsyra kan produceras från sidoströmmar från jordbruksindustrin så som till exemper sockerbetsmassa, linhår och vete, både genom enzymatiska reaktioner eller med hjälp av extraktion med ett lösningsmedel.  En av de största användningsområdena gällande ferulsyra är inom biologiska applikationer. Den kan bland annat användas som solskydd, både inom hudvårdsindustrin och som ytbeläggning i textilier. Ferulsyra har också uppvisat medicinska egenskaper som visar på att det kan användas mot allergier, inflammationer, diabetes, canser och virussjukdomar.  De två vanligaste metoderna för polymersyntes är fri radikalpolymerisation och stegvis polymerisation. Ferulsyra uppvisar stor potential för att kunna användas som monomer i båda metoderna då den innehåller en dubbelbindning mellan två kol och fler än två funktionella grupper. Syntes av ferulsyra genom stegvis polymerisation har genomförts. Resultatet var att de producerade materialen uppvisade termostabila och biologiskt nedbrytbara egenskaper. För att fri radikalpolymerisation ska vara möjligt med ferulsyra som monomer krävs det att dubbelbindningen inte är steriskt hindrad. Detta innebär att ferulsyra först måste modifieras innan polymerisationen är möjlig. Dessa modifieringar har genomförts på labbskala och den producerade monomeren är teoretiskt sätt möjlig att polymerisera genom fri radikalpolymerisation.

As feruloil esterases são enzimas relevantes para o processo de hidrólise de materiais lignocelulósicos oriundos de gramíneas. Estas enzimas são tradicionalmente determinadas com o emprego de substratos sintéticos de baixa massa molar. Entretanto, as atividades determinadas a partir desses ensaios não se correlacionam adequadamente com a ação das enzimas em substratos complexos e insolúveis como os materiais lignocelulósicos. Neste sentido, o presente trabalho visou desenvolver um método apropriado para medir a atividade de feruloil esterases utilizando um material lignocelulósico como substrato. Para isso, as medulas de híbridos de cana-de-açúcar com baixo teor de lignina e de um cultivar de referência com elevado teor de lignina foram usadas para preparar substratos de baixa recalcitrância usados na determinação da atividade de feruloil esterases de 3 origens diferentes. As medulas foram extraídas com água para remoção de sacarose e posteriormente analisadas quanto à composição química. As medulas foram ainda submetidas a uma etapa de pré-hidrólise com celulase comercial por 4 horas para preparar um substrato menos recalcitrante e adequado para a ação das enzimas. Após a avaliação do efeito da carga de feruloil esterases na cinética de hidrólise dos ésteres de ácido ferúlico, foi definido que os ensaios enzimáticos deveriam ser realizados com um tempo fixo de 5 minutos a fim de determinar a atividade numa faixa de conversão dos ésteres que fosse da ordem de 2%, assegurando a determinação na região de velocidade máxima de reação. Idealmente, o método foi desenhado para empregar diluições da enzima que gerassem dados de conversão levemente menores e maiores do que 2% de conversão, o que permitiu a determinação exata da carga de enzima necessária para converter 2% de éster do ácido ferúlico em ácido após 5 min de reação por interpolação de dados. As condições de reação foram fixadas em 40°C e pH 6,3. Os níveis de atividade e as reprodutibilidades experimentais determinadas para as 3 enzimas se mostraram dependentes do substrato, principalmente associadas ao teor inicial de lignina observado nas medulas in natura. Tomando as determinações de atividade da feruloil esterase de rúmen como exemplo, os dados obtidos, expressos em UI/?g de proteína, foram: 2,3 ± 0,2, 2,0 ± 0,8 e 0,6 ± 0,5, respectivamente para os substratos oriundos das medulas que continham originalmente 13,0 ± 0,3, 12,8 ± 0,5 e 19,1 ± 0,1% de lignina. Empregando os substratos oriundos de medulas com baixo teor de lignina original, o método se mostrou adequado para estudar os efeitos de variáveis como temperatura e pH do meio reacional sobre a atividade enzimática. No caso da feruloil esterase de rúmen, os estudos mostraram uma temperatura ótima de reação de 40°C e atividades crescentes em função do pH, com máximo na região de 6,3 a 7,2. Pode-se concluir que o trabalho permitiu a elaboração de uma metodologia adequada para a determinação de feruloil esterases empregando um substrato lignocelulósico, desde que este substrato seja preparado a partir de medulas de cana com baixa recalcitrância decorrente do baixo teor original de lignina. / Feruloyl esterases are important enzymes acting on the hydrolysis of lignocellulosic materials from grasses. These enzymes are traditionally determined using synthetic low molar mass substrates. However, the activities determined through these assays do not correlate with the action of the enzymes on complex and insoluble substrates such as lignocellulosic materials. According to this, the present work aimed to develop an appropriate method to measure feruloyl esterase activities using a lignocellulosic material as substrate. Pith regions, recovered from low lignin content sugarcane hybrids and from a high lignin content reference cultivar, were used to prepare low recalcitrance lignocellulosic substrates, used to determine the activity of 3 different feruloyl esterases. The pith samples were extracted with water to remove sucrose and then analyzed concerning its chemical composition. They were further subjected to a prehydrolysis step with commercial cellulase for 4 hours to prepare a less recalcitrant and proper substrates for the action of the feruloyl esterases. After evaluating the effect of enzyme loading on the hydrolysis kinetics of the ferulic acid esters, it was defined that the enzymatic assays should be done at a fixed time of 5 minutes, in order to determine the enzymatic activity in the region of maximal hydrolysis rate. Ideally, the method was designed to use enzyme dilutions that provide ferulic acid ester conversions in the range of 2 %, which allowed the exact determination of the enzyme load necessary to convert 2% of ferulic acid ester in acid after 5 minutes of reaction by interpolating data. The reaction conditions were fixed at 40°C and pH 6.3. The activity levels and the experimental reproducibility determined for the 3 enzymes showed to be dependent of the substrate, specially associated with the initial lignin content of each material. Taking the rumen feruloyl esterase activities as example, the data obtained in UI/?g of protein were 2.3 ± 0.2, 2.0 ± 0.8 e 0.6 ± 0.5, respectively for the substrates from sugarcane piths containing 13.0 ± 0.3, 12.8 ± 0.5 and 19.1 ± 0.1% of lignin. Employing the substrates with low lignin contents, the method showed to be appropriate to study the effects of variables such as the reaction temperature and pH on the enzymatic activity. For rumen feruloyl esterase, the studies showed optimum temperature at 40°C and increasing activities for increasingly pHs, with the maximum in the range 6.3-7.2. In conclusion, the work provided a proper methodology to determine feruloyl esterase activity using a lignocellulosic substrate, but the substrate needs to be prepared from a non-recalcitrance sugarcane pith that was observed in samples with low initial lignin content.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:13:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabiula Franke.pdf: 1832049 bytes, checksum: 9f31a658c71b761b6dda69c029bbafb4 (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / The ferulic acid has antioxidant, anti-inflammatory, antithrombotic, anticancer, neuroprotective, cardioprotective and photoprotective activity. However, despite these biological activities, its therapeutic usefulness is limited due to certain unfavorable physicochemical properties, especially the low aqueous solubility. It is classified as a Class II drug by the Biopharmaceutical Classification System and therefore its dissolution is a limiting step of absorption, may present bioavailability problems. Thus, considering the large number of pharmacological properties attributed to ferulic acid, the aim of this study was to develop and characterize solid dispersions containing ferulic acid, hydrophobic, a non-ionic surfactant (Poloxamer 407) and compare them in terms of improving the dissolution of ferulic acid. Solid dispersions were obtained by methods of crushing, kneading, co-evaporation, fusion, spray drying and freeze drying at concentrations of 10 and 20%. The formulations showed a yield between 38.6 and 80.2%. All formulations showed adequate amounts of efficiency of incorporation, greater than 80%. The solid dispersions were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and spectroscopy in the infrared region in Fourier transform, whose results confirmed the acquisition of solid dispersions. The dissolution characteristics of the pure drug and the formulations were compared. Solid dispersions exhibited greater efficiency in improving the speed of dissolution of the ferulic acid, explainable by the effect of Poloxamer 407 surfactant. A highest increase of dissolving was obtained with the formulation obtained by the method of freeze drying at a concentration of 10%, with dissolution efficiency of 93.83%. The dissolution profiles showed the best fit to a monoexponential equation. These results suggest that the solid dispersions prepared with the use of Poloxamer 407, containing the drug, are strategies feasible in the pharmaceutical industry. / O ácido ferúlico tem atividade antioxidante, anti-inflamatória, antitrombótica, anticancerígena, neuroprotetora, cardioprotetora e fotoprotetora. No entanto, apesar dessas atividades biológicas, sua utilidade terapêutica é limitada devido a certas propriedades físico-químicas desfavoráveis, notadamente a baixa solubilidade aquosa. É qualificado como fármaco da Classe II pelo Sistema de Classificação Biofarmacêutica e, portanto, sua dissolução é etapa limitante da absorção, podendo apresentar problemas de biodisponibilidade. Assim, considerando o elevado número de propriedades farmacológicas atribuídas ao ácido ferúlico, o objetivo desse trabalho foi desenvolver e caracterizar dispersões sólidas contendo ácido ferúlico, hidrofóbico, e um surfactante não-iônico Poloxamer 407 e compará-las quanto à melhoria na dissolução do ácido ferúlico. As dispersões sólidas foram obtidas pelos métodos de trituração, malaxagem, coevaporação, fusão, liofilização e spray-drying nas concentrações de 10 e 20%. As formulações apresentaram um rendimento entre 38,6 e 80,2%. Todas as formulações mostraram valores de eficiência de incorporação adequados, superiores a 80%. As dispersões sólidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, por difração de raios X e por espectroscopia na região do infravermelho com transformada em Fourier, cujos resultados comprovaram a obtenção das dispersões sólidas. As características de dissolução entre o fármaco puro e as formulações foram comparadas. As dispersões sólidas apresentaram maior eficiência em melhorar a velocidade de dissolução do ácido ferúlico, explicável pelo efeito tensoativo do Poloxamer 407. Maior incremento da dissolução foi obtido com a formulação obtida pelo método de liofilização na concentração de 10%, com eficiência de dissolução de 93,83%. Os perfis de dissolução apresentaram o melhor ajuste para a equação monoexponencial. Esses resultados sugerem que as dispersões sólidas elaboradas com o uso do Poloxamer 407, contendo o fármaco, são estratégias viáveis na indústria farmacêutica.

A conscientização da população com relação aos malefícios da radiação ultravioleta (UV) levaram à adoção de hábitos preventivos, com destaque para a utilização diária de formulações fotoprotetoras. Ainda que os filtros solares tradicionais sejam efetivos na absorção ou reflexão da radiação UV, sabe-se que a sua atuação contra os radicais livres é limitada, fator que exige a incorporação de compostos antioxidantes às preparações, visando proteção cutânea de excelência. O presente trabalho objetivou o desenvolvimento e avaliação de formulações multifuncionais contendo os filtros solares bemotrizinol e octil triazona, acrescidos do composto bioativo ácido ferúlico - reconhecido pelas suas propriedades antioxidante e fotoprotetora. As formulações foram desenvolvidas de acordo com um delineamento experimental do tipo fatorial (DoE 23) e avaliadas por meio de metodologias in vitro, in vivo e ex vivo para determinação de sua eficácia fotoprotetora e potencial antioxidante. As emulsões foram consideradas estáveis, seguras, com valor de pH biocompatível com a pele e viscosidade aparente adequada ao uso proposto. O delineamento experimental comprovou o potencial antioxidante e fotoprotetor do ácido ferúlico, visto que a presença deste promoveu aumento de até 90% na atividade antioxidante in vitro das formulações, bem como acréscimo de 32% no Fator de Proteção Solar (FPS) in vivo e 24% no Fator de Proteção UVA (UVA-PF). Por meio do ensaio ex vivo, a formulação contendo o ácido ferúlico apresentou tendência em aumentar a atividade antioxidante natural da pele, comparativamente à formulação contendo apenas os filtros solares e à pele não tratada; ademais, houve queda no potencial antioxidante da pele após a exposição à radiação UV, enfatizando a necessidade de proteção cutânea frente aos danos oxidativos. Os resultados comprovaram os efeitos antioxidante e fotoprotetor combinados do ácido ferúlico, em especial quando em sinergismo com filtros solares, tornando o composto bioativo um candidato promissor no desenvolvimento de formulações multifuncionais inovadoras, seguras e eficazes contra os efeitos nocivos decorrentes da exposição solar. / The public awareness regarding the harmful effects of ultraviolet (UV) radiation led to preventive habits, especially the daily use of sunscreens. Although traditional solar filters are effective in UV radiation absorption or reflection, it is known that their activity against free radicals is restricted, an aspect that requires the incorporation of antioxidants to preparations, aiming superior skin protection. Here, we developed and evaluated multifunctional formulations containing the sunscreens bemotrizinol and ethylhexyl triazone plus the bioactive compound ferulic acid - known for its antioxidant and photoprotective properties. Formulations were developed according to a factorial experimental design (DoE 23) and evaluated using in vitro, in vivo and ex vivo methods to determine its photoprotective effectiveness and antioxidant potential. The emulsions were considered stable, safe, with pH value biocompatible with the skin and apparent viscosity suitable for the proposed use. The experimental design evidenced the photoprotective and antioxidant potential of ferulic acid, once its presence increased to 90% the in vitro antioxidant activity of the formulations, as well as 32% increase in the in vivo Sun Protection Factor (SPF) and 24% increase in the UVA Protection Factor (UVA-PF). Through the ex vivo assay, the formulation containing ferulic acid tended to increase the natural antioxidant activity of the skin, compared to the formulation containing only UV filters or the untreated skin; moreover, there was a decrease in the antioxidant potential of the skin after UV radiation exposure, emphasizing the need for skin protection against oxidative damage. The results confirmed the antioxidant and photoprotective effects of ferulic acid, especially when in synergy with UV filters, making the bioactive compound a promising candidate in the development of innovative, safe and effective multifunctional formulations against the harmful effects of sun exposure.

As feruloil esterases são enzimas relevantes para o processo de hidrólise de materiais lignocelulósicos oriundos de gramíneas. Estas enzimas são tradicionalmente determinadas com o emprego de substratos sintéticos de baixa massa molar. Entretanto, as atividades determinadas a partir desses ensaios não se correlacionam adequadamente com a ação das enzimas em substratos complexos e insolúveis como os materiais lignocelulósicos. Neste sentido, o presente trabalho visou desenvolver um método apropriado para medir a atividade de feruloil esterases utilizando um material lignocelulósico como substrato. Para isso, as medulas de híbridos de cana-de-açúcar com baixo teor de lignina e de um cultivar de referência com elevado teor de lignina foram usadas para preparar substratos de baixa recalcitrância usados na determinação da atividade de feruloil esterases de 3 origens diferentes. As medulas foram extraídas com água para remoção de sacarose e posteriormente analisadas quanto à composição química. As medulas foram ainda submetidas a uma etapa de pré-hidrólise com celulase comercial por 4 horas para preparar um substrato menos recalcitrante e adequado para a ação das enzimas. Após a avaliação do efeito da carga de feruloil esterases na cinética de hidrólise dos ésteres de ácido ferúlico, foi definido que os ensaios enzimáticos deveriam ser realizados com um tempo fixo de 5 minutos a fim de determinar a atividade numa faixa de conversão dos ésteres que fosse da ordem de 2%, assegurando a determinação na região de velocidade máxima de reação. Idealmente, o método foi desenhado para empregar diluições da enzima que gerassem dados de conversão levemente menores e maiores do que 2% de conversão, o que permitiu a determinação exata da carga de enzima necessária para converter 2% de éster do ácido ferúlico em ácido após 5 min de reação por interpolação de dados. As condições de reação foram fixadas em 40°C e pH 6,3. Os níveis de atividade e as reprodutibilidades experimentais determinadas para as 3 enzimas se mostraram dependentes do substrato, principalmente associadas ao teor inicial de lignina observado nas medulas in natura. Tomando as determinações de atividade da feruloil esterase de rúmen como exemplo, os dados obtidos, expressos em UI/?g de proteína, foram: 2,3 ± 0,2, 2,0 ± 0,8 e 0,6 ± 0,5, respectivamente para os substratos oriundos das medulas que continham originalmente 13,0 ± 0,3, 12,8 ± 0,5 e 19,1 ± 0,1% de lignina. Empregando os substratos oriundos de medulas com baixo teor de lignina original, o método se mostrou adequado para estudar os efeitos de variáveis como temperatura e pH do meio reacional sobre a atividade enzimática. No caso da feruloil esterase de rúmen, os estudos mostraram uma temperatura ótima de reação de 40°C e atividades crescentes em função do pH, com máximo na região de 6,3 a 7,2. Pode-se concluir que o trabalho permitiu a elaboração de uma metodologia adequada para a determinação de feruloil esterases empregando um substrato lignocelulósico, desde que este substrato seja preparado a partir de medulas de cana com baixa recalcitrância decorrente do baixo teor original de lignina. / Feruloyl esterases are important enzymes acting on the hydrolysis of lignocellulosic materials from grasses. These enzymes are traditionally determined using synthetic low molar mass substrates. However, the activities determined through these assays do not correlate with the action of the enzymes on complex and insoluble substrates such as lignocellulosic materials. According to this, the present work aimed to develop an appropriate method to measure feruloyl esterase activities using a lignocellulosic material as substrate. Pith regions, recovered from low lignin content sugarcane hybrids and from a high lignin content reference cultivar, were used to prepare low recalcitrance lignocellulosic substrates, used to determine the activity of 3 different feruloyl esterases. The pith samples were extracted with water to remove sucrose and then analyzed concerning its chemical composition. They were further subjected to a prehydrolysis step with commercial cellulase for 4 hours to prepare a less recalcitrant and proper substrates for the action of the feruloyl esterases. After evaluating the effect of enzyme loading on the hydrolysis kinetics of the ferulic acid esters, it was defined that the enzymatic assays should be done at a fixed time of 5 minutes, in order to determine the enzymatic activity in the region of maximal hydrolysis rate. Ideally, the method was designed to use enzyme dilutions that provide ferulic acid ester conversions in the range of 2 %, which allowed the exact determination of the enzyme load necessary to convert 2% of ferulic acid ester in acid after 5 minutes of reaction by interpolating data. The reaction conditions were fixed at 40°C and pH 6.3. The activity levels and the experimental reproducibility determined for the 3 enzymes showed to be dependent of the substrate, specially associated with the initial lignin content of each material. Taking the rumen feruloyl esterase activities as example, the data obtained in UI/?g of protein were 2.3 ± 0.2, 2.0 ± 0.8 e 0.6 ± 0.5, respectively for the substrates from sugarcane piths containing 13.0 ± 0.3, 12.8 ± 0.5 and 19.1 ± 0.1% of lignin. Employing the substrates with low lignin contents, the method showed to be appropriate to study the effects of variables such as the reaction temperature and pH on the enzymatic activity. For rumen feruloyl esterase, the studies showed optimum temperature at 40°C and increasing activities for increasingly pHs, with the maximum in the range 6.3-7.2. In conclusion, the work provided a proper methodology to determine feruloyl esterase activity using a lignocellulosic substrate, but the substrate needs to be prepared from a non-recalcitrance sugarcane pith that was observed in samples with low initial lignin content.

A conscientização da população com relação aos malefícios da radiação ultravioleta (UV) levaram à adoção de hábitos preventivos, com destaque para a utilização diária de formulações fotoprotetoras. Ainda que os filtros solares tradicionais sejam efetivos na absorção ou reflexão da radiação UV, sabe-se que a sua atuação contra os radicais livres é limitada, fator que exige a incorporação de compostos antioxidantes às preparações, visando proteção cutânea de excelência. O presente trabalho objetivou o desenvolvimento e avaliação de formulações multifuncionais contendo os filtros solares bemotrizinol e octil triazona, acrescidos do composto bioativo ácido ferúlico - reconhecido pelas suas propriedades antioxidante e fotoprotetora. As formulações foram desenvolvidas de acordo com um delineamento experimental do tipo fatorial (DoE 23) e avaliadas por meio de metodologias in vitro, in vivo e ex vivo para determinação de sua eficácia fotoprotetora e potencial antioxidante. As emulsões foram consideradas estáveis, seguras, com valor de pH biocompatível com a pele e viscosidade aparente adequada ao uso proposto. O delineamento experimental comprovou o potencial antioxidante e fotoprotetor do ácido ferúlico, visto que a presença deste promoveu aumento de até 90% na atividade antioxidante in vitro das formulações, bem como acréscimo de 32% no Fator de Proteção Solar (FPS) in vivo e 24% no Fator de Proteção UVA (UVA-PF). Por meio do ensaio ex vivo, a formulação contendo o ácido ferúlico apresentou tendência em aumentar a atividade antioxidante natural da pele, comparativamente à formulação contendo apenas os filtros solares e à pele não tratada; ademais, houve queda no potencial antioxidante da pele após a exposição à radiação UV, enfatizando a necessidade de proteção cutânea frente aos danos oxidativos. Os resultados comprovaram os efeitos antioxidante e fotoprotetor combinados do ácido ferúlico, em especial quando em sinergismo com filtros solares, tornando o composto bioativo um candidato promissor no desenvolvimento de formulações multifuncionais inovadoras, seguras e eficazes contra os efeitos nocivos decorrentes da exposição solar. / The public awareness regarding the harmful effects of ultraviolet (UV) radiation led to preventive habits, especially the daily use of sunscreens. Although traditional solar filters are effective in UV radiation absorption or reflection, it is known that their activity against free radicals is restricted, an aspect that requires the incorporation of antioxidants to preparations, aiming superior skin protection. Here, we developed and evaluated multifunctional formulations containing the sunscreens bemotrizinol and ethylhexyl triazone plus the bioactive compound ferulic acid - known for its antioxidant and photoprotective properties. Formulations were developed according to a factorial experimental design (DoE 23) and evaluated using in vitro, in vivo and ex vivo methods to determine its photoprotective effectiveness and antioxidant potential. The emulsions were considered stable, safe, with pH value biocompatible with the skin and apparent viscosity suitable for the proposed use. The experimental design evidenced the photoprotective and antioxidant potential of ferulic acid, once its presence increased to 90% the in vitro antioxidant activity of the formulations, as well as 32% increase in the in vivo Sun Protection Factor (SPF) and 24% increase in the UVA Protection Factor (UVA-PF). Through the ex vivo assay, the formulation containing ferulic acid tended to increase the natural antioxidant activity of the skin, compared to the formulation containing only UV filters or the untreated skin; moreover, there was a decrease in the antioxidant potential of the skin after UV radiation exposure, emphasizing the need for skin protection against oxidative damage. The results confirmed the antioxidant and photoprotective effects of ferulic acid, especially when in synergy with UV filters, making the bioactive compound a promising candidate in the development of innovative, safe and effective multifunctional formulations against the harmful effects of sun exposure.

Health benefits related to consumption of whole grains have been attributed in part to phytochemical and micronutrient composition. Understanding the composition, structure and distribution of these components in different cereal grains is of potential importance in aiding the selection of whole grains and their processed fractions for inclusion in the diet, and as ingredients in development of new food products. The aim of this research was to characterise the chemical components in the botanical fractions of yellow corn, barley, wheat. Manual separation, a tedious and laborious technique that yields pure fractions, suitable for compositional analysis, was used to separate whole grains into pericarp, aleurone layer, germ and endosperm fractions. Component identification and quantification of tissue components was accomplished by several techniques. The study also explored the possibility of using spectral characteristics fluorescence intensity values to provide rapid estimates of the concentrations and distribution of ferulic acid (FA), a major phenolic compound in cereal grains. While composition of phenolic acids and carotenoids was similar, the distribution was significantly different (P < 0.05) among cereal types and grain fractions. Phenolic acids were concentrated in pericarp and aleurone fractions, followed by the germ and the endosperm had the lowest levels. Yellow corn exhibited the highest values. Carotenoids, lutein and zeaxanthin were concentrated in the germ and aleurone layer of wheat and barley while in yellow corn it was in the endosperm and aleurone layer. This is the first study to report on carotenoid composition of aleurone fractions. Mineral elements, thiamine and niacin were higher in wheat aleurone than in purple barley and yellow corn aleurone layers. These findings suggest that yellow corn aleurone layers have potential as a functional food ingredient despite the low micronutrient content. A positive, significant correlation (r= 0.421, p < 0.0001) was found between fluorescence intensity values and ferulic acid concentration. Thus, fluorescence intensity profiles are a promising approach for rapid assessment of FA concentration in grain in-situ. This work has provided information that would act as a database for selection of cereal fractions and guide the miller to obtain grain fractions with enriched levels of phytochemicals and micronutrients. / February 2016

Les co-produits agricoles, son et paille de blé, sont riches en arabinoxylanes (AX) qui après hydrolyse peuvent fournir des molécules pour des usages variés: xylo-oligosides (prébiotiques), xylose (xylitol), acide férulique (vanilline, antioxydant). L’étude a visé à mettre en place un procédé intégré et éco-compatible, depuis l'hydrolyse enzymatique des AX du son de blé jusqu'à la purification de l'acide férulique. Des cocktails hémicellulasiques produits par culture de la bactérie Thermobacillus xylanilyticus sur paille ou son de blé et mis en œuvre dans des conditions variées ont permis de libérer des glucides (mono- et oligomères) et de l’acide férulique. Afin d’augmenter la monomérisation, deux nouvelles β-xylosidases ont été produites à partir de T. xylanilyticus et caractérisées. Elles ont été testées pour complémenter des cocktails hémicellulasiques complexes issus de T. xylanilyticus et étudiées en mélange avec une xylanase et une arabinosidase pures. Le choix d’une résine anionique faible sous forme base libre pour séparer les fractions glucidique et phénolique et purifier l’acide férulique s’est également inscrit dans une démarche d’éco-conception : la résine Amberlyst A21 a montré une bonne affinité pour l’acide férulique et sa régénération a libéré une fraction très concentrée. La déminéralisation préalable de l’hydrolysat par électrodialyse a permis d’accroître la capacité de la résine pour l’acide et la pureté de la fraction récupérée, potentiellement cristallisable. / Agriculture by-products (wheat bran and straw) are rich in arabinoxylans (AX). These polymers composed of a main chain of β-(1,4) linked xylose ramified by arabinose and ferulic acid, are sources of molecules for various applications: xylooligosaccharides as prebiotics, xylose to synthesize xylitol, a non-cariogenic sweetener, or ferulic acid as a precursor of vanillin or an antioxidant molecule for packaging applications. The aim of this work was to set up an eco-friendly process ranging from wheat bran AX hydrolysis to ferulic acid purification.Hemicellulasic cocktails obtained by growing Thermobacillus xylanilyticus on wheat straw or wheat bran were implemented in various conditions. They released a carbohydrate fraction (mono- and oligosaccharides) and ferulic acid. In order to increase the monomerization, two new β-xylosidases were grown from T. xylanilyticus and characterized. They were tested to supplement the complex hemicellulasic cocktails from T. xylanilyticus and studied in mixture with a pure xylanase and a pure arabinosidase.The choice of a weak anionic resin under free base form to separate the glucidic and the phenolic fractions and to purify ferulic acid was also driven by environnement purposes: Amberlyst A21 resin showed a good affinity for ferulic acid and regeneration allowed a concentrated fraction of ferulate to be obtained. Prior demineralization by electrodialysis increased the capacity of the resin for ferulic acid and the purity of the recovered fraction, potentially allowing crystallization.

Submitted by Maitê Bernardo Correia dos Santos (maite.bernardo2@hotmail.com) on 2018-05-04T17:55:37Z No. of bitstreams: 1 DissertaçãoMaitê.pdf: 1281035 bytes, checksum: ae5f2a503b5f4d55e78f35720d549551 (MD5) / Rejected by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: Seus resumos e lista de figuras e tabelas estão fora de ordem, seguir a norma ABNT NBR14724 de TRABALHO ACADÊMICO (TESES, DISSERTAÇÕES, TCCs), Elementos Pré-Textuais: Capa (obrigatório) Folha de rosto (obrigatório) –-[a contagem das folhas começa aqui] Errata (opcional) Folha de aprovação (obrigatório) Dedicatória(opcional) Agradecimento (opcional) Epígrafe (opcional) Resumo na língua vernácula (obrigatório) Resumo em língua estrangeira (obrigatório) Lista de ilustrações (opcional) Lista de tabelas (opcional)Lista de abreviaturas e siglas (opcional) Lista de símbolos (opcional) Sumário (obrigatório). Agradecemos a compreensão. on 2018-05-04T21:01:13Z (GMT) / Submitted by Maitê Bernardo Correia dos Santos (maite.bernardo2@hotmail.com) on 2018-05-10T19:50:31Z No. of bitstreams: 3 DissertaçãoMaitê.pdf: 1281035 bytes, checksum: ae5f2a503b5f4d55e78f35720d549551 (MD5) Dissertação Maitê.pdf: 1411585 bytes, checksum: cecbb98727975b6bfb0e62e9b1f46093 (MD5) Dissertação Maitê.pdf: 1411585 bytes, checksum: cecbb98727975b6bfb0e62e9b1f46093 (MD5) / Approved for entry into archive by Paula Torres Monteiro da Torres (paulatms@sjrp.unesp.br) on 2018-05-10T20:15:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_mb_me_sjrp_int.pdf: 1411585 bytes, checksum: cecbb98727975b6bfb0e62e9b1f46093 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T20:15:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_mb_me_sjrp_int.pdf: 1411585 bytes, checksum: cecbb98727975b6bfb0e62e9b1f46093 (MD5) Previous issue date: 2018-04-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Brasil, por sua condição de grande produtor agrícola, também é grande produtor de resíduos lignocelulósicos. Esses resíduos, muitas vezes considerados sub-produtos ou co-produtos, são fontes de açúcares, derivados da celulose e hemicelulose, e de compostos aromáticos, oriundos da lignina, que servem de substratos para diversos processos químicos e biológicos para obtenção de produtos de alto valor agregado. Um dos compostos liberados em abundância durante a desconstrução do material lignocelulósico é o ácido ferúlico cuja biotransformação pode resultar em derivados químicos com aplicações nas indústrias farmacêutica, de alimentos e de cosméticos. Neste trabalho estudou-se a bioconversão bacteriana do ácido ferúlico comercial e daquele obtido a partir da hidrólise alcalina da lignina, em 4-vinilguaiacol. A biotransformação de ácido ferúlico comercial em 4-vinilguaiacol foi estudada em meio líquido sintético contendo o ácido ferúlico em concentração inicial de 300 mg L-1, por 48 horas. Após 24 horas de cultivo, obteve-se um rendimento de 0,5 mmol L-1 de 4-vinilguaiacol que correspondeu a uma conversão de 32,4% do ácido ferúlico. Na continuidade do trabalho, a cepa foi utilizada para bioconverter o ácido ferúlico oriundo da hidrólise da lignina contido no lícor obtido por hidrólise alcalina do bagaço de cana-de-açúcar, cuja concentração de ácido ferúlico era de 310,14 mg L-1. Após 32 horas de cultivo obteve-se um rendimento de 1,3 mmol L-1 de 4-vinilguaiacol que correspondeu a uma conversão de 81,7% do ácido ferúlico presente no licor. Esses resultados obtidos demonstraram que a bactéria estudada atuou na descarboxilação do ácido ferúlico a 4-vinilguaiacol. / Brazil, is an important agricultural producer and also a big producer of lignocellulosic wastes. These material can generate sugars from cellulose and hemicellulose saccharification and aromatic compounds, derived from lignin, which serve as substrates for various chemical and biological processes to obtain the high added values products. One of the compounds released during the deconstruction of lignocellulosic material is ferulic acid whose biotransformation can lead to the generation of important products. This work aims at the bacterial bioconversion of commercial ferulic acid and those obtained from the alkaline hydrolysis of lignin to 4-vinylguaiacol. The biotransformation of commercial ferulic acid in 4-vinylguaiacol was studied in synthetic liquid medium containing the ferulic acid in an initial concentration of 300 mg L-1 , for 48 hours. After 24 hours of cultivation a yield of 0.5 mmol L-1 of 4- vinylguaiacol was obtained which corresponded to a conversion of 32.4% of the ferulic acid. In the continuity of the work, the strain was used to bioconvert the ferulic acid from the hydrolysis of the lignin contained in the lycor obtained by alkaline hydrolysis of the sugarcane bagasse that presented the ferulic acid concentration of 310.14 mg L- 1 . After 32 hours of cultivation, a yield of 4-vinylguaiacol was 1.3 mmol L-1 corresponding to a conversion of 81.7% of the ferulic acid. The results showed that the strain decarboxylated the ferulic acid to 4-vinylguaiacol.

This thesis deals with optimalization processes of adsorption of ferulic acid on different types of sorbents. Specifically, was used the activated carbon as a sorbent of heterogeneous character and Amberlyst A-21 and Amberlit XAD-16 as macroporous polymer sorbents. The ferulic acid is fully characterized in the theoretical part and are discussed the problems of adsorption processes. To determination of the phenolic acid were used UV-VIS and HPLC instrumental methods. The main aim of the experimental part is to optimize various parameters of adsorption, including the construction of adsorption isotherms, determination of maximum adsorption capacity of individual sorbents, study of kinetics and mechanisms of adsorption. Determination of the influence of salt was studied to assess the impact of the inorganic salts on the ferulic acid adsorption capacity. Based on these parameters, was carried out determination of an optimal pH value on 3, with an optimal adsorbent load (m/V ratio = 0,009 gml-1) and a contact time of 50 min for all three adsorbents. Equilibrium studies described by adsorption isotherms and the Langmiur model fitted the best, and the maximum adsorption capacities were determined for all three sorbents with 150,4 mgg-1 for activated carbon, 209,1 mgg-1 for Amberlyst A-21 and 82 mgg-1 for Amberlyte XAD-16. In the study of kinetic models was selected pseudo-second model for all three adsorbents, which correlated with the results obtained by the Langmuir isotherm. The decrease in adsorption capacity in the determination of NaCl influence was 4 % for activated carbon, for macroporous polymer sorbents was decreased by 52 % and 55 % for Amberlyst A-21 and Amberlyt XAD-16 respectively. In a selectivity test under optimized conditions, adsorption strength increased in the order of sinapic acid ferulic acid p-coumaric acid for polymeric sorbent XAD-16 and activated carbon. For the A-21 sorbent the adsorption strength increased in the order of p-coumaric acid ferulic acid sinapic acid. The results of the work indicate the suitability of all three sorbents for the phenolic acid adsorption.