Nanoesferas de sílica contendo fluoróforos encapsulados (o complexo quercetina- Al+3 e o corante rodamina B) foram preparadas com alto controle de tamanho e morfologia, utilizando catálise ácida e básica do tetraetilortossilicato (TEOS). As nanopartículas obtidas apresentaram diâmetro da ordem de 200-300 nm, possuindo maior regularidade quando preparadas em meio alcalino. Nas preparações foram utilizados o método de Stöber e o método caroço-casca. Devido à hidrólise da quercetina em meio básico, as partículas funcionalizadas com o flavonóide ou com o complexo quercetina-Al+3, apresentaram maior intensidade de emissão sob catálise ácida. No caso da catálise básica, as partículas apresentaram emissão significativa quando preparadas utilizando um sol de alumina, porém foram obtidos paralelepípedos nanométricos. Os decaimentos de fluorescência para o sistema quercetina-alumina são biexponenciais, em concordância com os dois complexos quercetina-Al+3 formados no interior da nanopartícula de sílica. No caso da rodamina B, foram realizadas medidas de espectroscopia de correlação de fluorescência, que mostraram uma relação entre relaxação difusional com tamanho e autoagregação das partículas. / Silica nanospheres doped with quercetin-Al+3 and rhodamine B were synthesized with high size control and morphology, using acid and basic catalysis of tetraethylorthosilicate (TEOS). The nanoparticle diameter obtained was about 200- 300 nm, with higher regularity when synthesized in alkaline media. The Stöber\'s and core-shell methods were used as preparation methods. Because the alkaline hydrolysis of quercetin, the flavonoid or the quercetin-Al+3 complex doped nanoparticles showed higher emission intensity when acid catalysis was used. When basic catalysis was performed, the particles prepared with an alumina-sol showed expressive emission intensity, but nanometric parallelepipeds were obtained. The quercetin-alumina fluorescence decays are biexponential, agreeing with the two types of quercetin-Al+3 complexes formed in the nanoparticles domain. In the case of rhodamine B, fluorescence correlation spectroscopy (FCS) measurements were performed, showing a relation between diffusion relaxation with size and aggregation behavior.

A conversão biológica de biomassa celulósica em combustíveis e produtos químicos oferece elevados rendimentos de produtos para a o sucesso da economia e futuramente o potencial de custos muito baixos. A hidrólise enzimática, que converte a biomassa lignocelulósica a açúcares fermentáveis é uma etapa complexa do processo. Um requisito importante no custo-eficiente no processamento de biomassa lignocelulósica é empregar um reator que assegure, ou até mesmo promova uma elevada conversão de celulose para glicose com uma mínima dosagem de enzima. O objetivo da utilização do reator é também de processar um elevado teor de matéria seca e, consequentemente, elevados níveis de celulose que conduzem a um aumento na concentração do produto. No entanto, nos processos que empregam altas cargas de sólidos, além da viscosidade elevada do meio reacional, outros fatores afetam o processo, além da inibição do produto, sendo estes as limitações decorrentes da transferência de massa e a agitação e mistura do meio. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi projetar um biorreator do tipo tambor rotativo para ser empregado no processo, em grande escala, de hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar. Para alcançar este objetivo foram realizados experimentos, em escala de bancada, em um protótipo já existente no laboratório. Neste equipamento foi adicionado uma carga de sólidos de 10% (p/v) (bagaço de cana de açúcar, in natura e pré-tratado) e enzima celulase (Accellerase 1500® (Danisco)). Os resultados dos experimentos no reator mostraram um aumento na concentração de glicose (L⁻&#185) convertida quando comparado com os realizados em frascos Erlenmeyer (controle). Isto ocorreu devido a melhor transferência de massa e de mistura no reator, sendo este mais eficiente, pois permite uma maior área de contacto da enzima com o substrato (bagaço). / The biological conversion of cellulosic biomass to fuels and chemicals offers high yields of products for the success of the economy and future the potential for very low costs. Enzymatic hydrolysis that converts fermentable sugars in lignocellulosic biomass is a complex step in this process. An important requirement in cost-efficient in the processing of lignocellulosic biomass is to employ a reactor that will ensure, or even promote, maximal conversion of cellulose to glucose with a minimum dosage of enzyme. The purpose of using the reactor is also for to process of high dry matter contents and therefore higher levels of cellulose that will also drive up the product concentration. However, the processes that emply high solid loadings, in addition to the high viscosity of the reaction mixture and other factors than product inhibition, notably mixing and mass transfer limitations. Within this context, the aim of this work was to design a bioreactor rotary drum to be used in the process, with largescale enzymatic hydrolysis from sugarcane bagasse. To achieve this objective were performed in a bench scale, with prototype already existing in the laboratory. In this equipment was added a solids loading of 10% (w/v) (sugar cane bagasse, raw and pretreated) and cellulose enzyme (Accellerase 1500® (Danisco)). The results of the reactor experiments showed an increase in glucose concentration (L⁻&#185) converted when compared with those realized in Erlenmeyer flasks (control). This occurred because the mass transfer and mixing in the reactor is more efficient because it allows greater contact area of the enzyme with the substrate (sugarcane bagasse).

O álcool, considerado um subproduto de grande importância da cultura de cana-deaçúcar, tem apresentado grande interesse nos últimos anos devido a questões econômicas e ambientais. A estimativa de produção para a safra 2007-2008, de acordo com a Companhia Nacional de Abastecimento (Conab), é de 251,59 milhões de toneladas de álcool. Por ser considerada uma fonte de energia alternativa (em substituição aos combustíveis fósseis) e renovável, muitos estudos estão sendo direcionados à cultura da cana-de-açúcar como, por exemplo, o aproveitamento do bagaço considerado um resíduo do setor sucroalcooleiro. O intuito deste trabalho foi o de realizar a hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar por meio de enzimas celulolíticas comerciais visando identificar e quantificar açúcares fermentescíveis. Com essa finalidade, primeiramente, foram selecionadas as seguintes enzimas comerciais HPL1800, CL3708, P1250 e P4500; as quais apresentaram maior atividade celulolítica total em papel de filtro. Posteriormente foram testados dois pré-tratamentos do bagaço (ácido ou alcalino) e verificadas a atuação dessas enzimas em cada pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar pelas metodologias do ácido dinitrosalicílico (DNS) e da cromatografia líquida (HPAEC - PAD). Os dados obtidos por ambas as metodologias foram analisados estatisticamente e concluiu-se que a ação conjunta do pré-tratamento ácido 0,5%, autoclave a 121ºC por 30 minutos e a enzima P4500 foram as melhores formas de tratamento para a obtenção de açúcares. / Ethanol is considered an important by-product from sugar cane culture. Nowadays it has been shown great importance in economics and environmental questions. The estimate ethanol production 2007-2008 is about 251.59 millions of tons, according to Companhia Nacional de Abastecimento (Conab). Alcohol is considered an alternative and renewable source of energy; this has lead several new studies on development of sugarcane culture and its derivatives, such as bagasse which is considered a residue from sugarcane industry. The aim of this research is the enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse for sugar production and its quantification and identification. The first step consisted at the selection of higher cellulolytic activity commercial enzymes in filter paper. The four enzymes selected were: HPL1800, CL3708, P1250 and P4500. After that, their performances were tested with two different pre-treated (acid and alkali) bagasse. The total sugars presents in the hydrolyzed were measured by dinitrosalicilic acid (DNS) and liquid chromatography (HPAEC - PAD) methodologies. The results were analyzed with statistics program. The datelines showed that joint action of 0.5% acid pre-treatment, 121ºC per 30 minutes and enzyme P4500 were the best treatment to sugars attainment.

O presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial de diferentes espécies de fungos filamentosos do gênero Penicillium, possuindo elevada expressão de atividade lipolítica (glicerol éster hidrolase - EC 3.1.1.3), para utilização na hidrólise de óleos vegetais. Na primeira etapa foi avaliado o crescimento de dez espécies isoladas de diferentes habitats empregando meio de cultura líquido sintético, contendo azeite de oliva como principal fonte de carbono. Os parâmetros de resposta adotados foram: crescimento de biomassa celular e atividade hidrolítica no micélio e no filtrado (extracelular) e por meio destes ensaios foi possível selecionar três espécies produtoras de lipase retida no micélio com elevada atividade (> 150 U/g), P. italicum AT4421, P. janthinellum CCT3162 e P. purpurogenum AT2008. A atividade ligada ao micélio mais elevada foi obtida para P. italicum (199,3±9,5 U/g) o qual também apresentou a menor atividade no filtrado, resultando em uma relação entre as atividades ligadas ao micélio e extracelular da ordem de 10 vezes. As lipases das outras duas espécies também apresentaram baixas atividades no filtrado, correspondendo a proporções de atividades micélio/extracelular entre 9 a 7, a saber: P. purpurogenum (8,7), P. janthinellum (7,8). A determinação das propriedades bioquímicas e cinéticas das lipases dos fungos selecionados revelou valores similares de atividades máximas, abrangendo a faixa de temperatura e pH de 35-45 °C e 7-7,5, respectivamente. Os valores de Km variaram de 123,6 a 151,3 mM e os valores de Vmax entre 387,6 e 539,1 ?mol/min. Quanto à estabilidade térmica verificou-se que lipase de P. janthinellum foi a menos estável a 50 °C (t1/2 = 0,92 h) e a P. purpurogenum a mais estável (t1/2 = 1,21 h). Testes de hidrólise de óleos vegetais com diferentes composições em ácidos graxos foram efetuados para determinar a especificidade de cada lipase por ácido graxo. Para a lipase da espécie P. purpurogenum a maior porcentagem de hidrólise foi obtida quando utilizado óleo de coco, resultando em 60,6±0,6% em ácidos graxos livres. Ambas as lipases de P. italicum e P. janthinellum, revelaram elevada especificidade para óleos vegetais contendo ácido oleico como componente majoritário, como o óleo de canola, resultando em graus de hidrólise de 77,1±1,9% e 60,3±1,9% respectivamente. Para todas as lipases testadas, a concentração adequada do substrato foi estabelecida em 25% m/m (3:1 razão água/óleo) e a utilização de ondas ultrassonoras forneceu incrementos de pelo menos 1,2 vezes no grau de hidrólise em curto período de tempo (5 a 8 h). A composição dos hidrolisados por cromatografia gasosa indicam que as lipases das três espécies selecionadas foram capazes de enriquecer o meio com ácidos graxos obedecendo a composição de suas respectivas matérias-primas lipídicas. Para as lipases de P. italicum e P. janthinellum utilizando o óleo de canola, os ácidos graxos liberados foram basicamente insaturados, sendo que aproximadamente 50% desse material foi composto por ácido oleico (C18:1). Para a lipase de P. purpurogenum utilizando o óleo de coco, a composição de seu hidrolisado foi aproximadamente 50% de ácido láurico (C12:0). Potenciais aplicações deste procedimento são as reações de hidrólises de óleos vegetais para obtenção de concentrados de ácidos graxos de alto valor agregado (ômega 6), pré-tratamento de efluentes da indústria alimentícia e uma excelente alternativa na utilização em reações de hidroesterificação para produção de biocombustíveis utilizando matérias-primas de baixa qualidade. / The aim of this study was to evaluate the potential of different species from filamentous fungi the genus Penicillium, with high expression in lipolytic activity (glycerol ester hidrolase EC 3.1.1.3), for using in the hydrolysis of vegetable oils. Ten species of Penicillium genus, isolated from different habitats, were growth in synthetic liquid medium containing olive oil as main carbon source, and the selection was based on the following parameters: biomass growth and hydrolytic activities attained in the mycelium bound and filtrate (extracellular). Under these conditions, three lipases producing species (P. italicum AT4421, P. janthinellum CCT3162 and P. purpurogenum AT2008) were selected by retaining high activity in the mycelium (> 150 U/g) and lower activity in the filtrate. P. italicum was found to have the highest lipase mycelium-bound activity (199.3±9.5 U/g) lower filtrate activity (mycelium-bound and extracellular activity ratio of 10-fold). The other species also showed low filtrate lipolytic with mycelium-bound and extracellular activity ratios of 8.7 and 7.8-fold for P. purpurogenum and P. janthinellum, respectively. The determination of biochemical and kinetic properties of the lipases resulted in similar maximum activities at pH and temperature range of 35-45ºC and 7-7.5, respectively. Values for Km varied from 123.6 to 151.3 mM and Vmax values between 387.6 and 539.1 ?mol/min. The thermal stability assays showed that lipase of P. janthinellum was less stable at 50 °C (t1/2=0.92h) and P. purpurogenum was the most stable (t1/2=1.21h). The selected mycelium-bound lipases were assayed in the hydrolyis of vegetable oils having different fatty acids composition. This allowed determining for each lipase its selectivity for fatty acids. According to the results, P.purpurogenum lipase was found to have the highest hydrolysis percentage with saturated vegetable oils, such as coconut oil attaining 60.6±0.6% of free fatty acids. Both P. italicum and P. janthinellum lipases showed high selectivity for vegetable oil rich in oleic acid, such as canola oil, resulting in hydrolysis degrees of 77.1 ± 1.9% and 60.3±1.9%, respectively. For all tested lipases suitable substrate concentration was established at 25% w/w (3:1 water/oil ratio) and the use of ultrasound irradiations provided increments in the degree of hydrolysis of at least 1.2 fold in short period of time (5 to 8 h). The hydrolysate composition determined by gas chromatography indicated that all the three selected lipases were able to enrich the medium with fatty acids according to their respective lipid raw materials. For the lipase from P. italicum and P. janthinellum using canola oil, the fatty acids released were basically unsaturated, and approximately 50% of this material was composed of oleic acid (C18:1). For the lipase from P. purpurogenum using coconut oil, its composition was approximately 50% hydrolysate of lauric acid (C12:0). Potential applications of this procedure are the hydrolysis of vegetable oils for obtaining high valuable fatty acids (omega 6), pretreatment of wastewater from food industries and an excellent alternative in hidroesterification reactions to biofuel production using low-quality raw materials.

A utilização da biomassa para produção de substâncias químicas e energia é um dos principais temas atualmente abordados, tanto na pesquisa básica como na aplicada. No Brasil, o cultivo do sisal é altamente produtivo e o uso como fonte de matéria-prima para a fabricação etanol é, sem dúvida, de grande valia dado que o país é atualmente o maior produtor e que 95% da planta, em média, é considerado rejeito de desfibramento que pode ser usado como fonte de biomassa. A transformação dos polissacarídeos presentes na biomassa em açúcares fermentáveis, visando produção de etanol, vem sendo largamente estudada por duas principais vias, a hidrólise ácida e a enzimática. No presente trabalho, foi desenvolvido um estudo visando à hidrólise de polpa de sisal utilizando ácido sulfúrico como catalisador. Para isso, hidrólises de polpa de sisal foram feitas em reações isotérmicas a temperaturas entre 60-100oC em solução de 30% (v/v) de H2SO4 e reações a 70oC em concentrações de ácido entre 30 e 50% (v/v). A partir dos resultados das reações isotérmicas, uma não isotérmica foi realizada variando-se a temperatura de 100 a 60oC (30% H2SO4), a fim de diminuir a formação de produtos da decomposição a partir dos açúcares gerados no licor. Para acompanhar os processos, em determinados intervalos de tempo, durante 6h, foram retiradas alíquotas dos licores de açúcares e derivados, os quais foram analisados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), a fim de avaliar a natureza e o teor dos produtos da hidrólise. As celuloses residuais (não hidrolisadas), suspensas no meio, foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura, massa molar média por viscosimetria capilar e cristalinidade e dimensão de domínios cristalinos por difração de raios X. As massas molares médias das celuloses residuais diminuíram até dez vezes logo nos primeiros minutos de reação e os valores de cristalinidade mostraram que as hidrólises ocorrem primeiramente nas regiões não cristalinas da celulose sendo as regiões cristalinas uma grande barreira frente à hidrólise. Os resultados mostraram que o aumento da temperatura elevou consideravelmente a porcentagem de hidrólise, entretanto temperaturas maiores que 80oC (30% H2SO4) favoreceram consideravelmente a decomposição da glicose. A 70oC, concentrações de ácido superiores a 30% levaram ao aumento da formação de glicose, e a menores taxas de decomposição. Além desses, mais três experimentos a 100oC e 30% de H2SO4 foram realizados utilizando celuloses de sisal mercerizadas por 1, 2 e 3h. Os resultados mostraram que o pré-tratamento levou a diminuição de até 23% da cristalinidade e de até 21% da massa molar média da celulose além de eliminar polioses presentes. Os rendimentos mostraram um acréscimo de até 50% a mais na formação de glicose. Para cada condição reacional, foi feito um estudo cinético aplicando os teores de glicose obtidos a um modelo proposto para hidrólise de polpas celulósicas. Os resultados mostraram que todas as reações realizadas em 30% de H2SO4, assim como 35% H2SO4, 70oC, se ajustaram ao modelo. Porém, as reações realizadas a 70oC , com concentrações de ácido superiores a 35% H2SO4 não se ajustaram ao modelo. A partir dos resultados obtidos conclui-se que: A 30% H2SO4 e 100oC, é possível obter celulose microcristalina a partir de sisal; A hidrólise que levou a melhores rendimentos (maior formação de glicose e menor decomposição) foi a de 50% de H2SO4 e 70oC; A mercerização da polpa facilita muito a hidrólise ácida, melhorando o rendimento em até 50% no teor de glicose; A hidrólise não isotérmica se mostrou uma boa opção no que diz respeito à diminuição da formação de produtos de decomposição da glicose formada. Os resultados obtidos permitem projetar novas condições de hidrólise ácida, objetivando melhores rendimentos, e inclusive uso como pré-tratamento para hidrólise enzimática com intuito, por exemplo, de eliminar polioses. Até onde se tenha conhecimento, o estudo feito no presente trabalho para polpa de sisal, é inédito. / Biomass conversion into chemicals and energy has promoted great worldwide interest on basic research and industrial application. Sisal cultivation is highly productive and its use as cellulosic biomass source is very important, considering currently Brazil is the larger sisal producer and its fibers are only 5% of the plant while the rest is considered rejects. Among the aspects that demand continuous basic research, cellulosic biomass conversion to fermentable sugars is one of the important steps to produce ethanol. Many studies related to cellulose hydrolysis have been developed by two catalytic ways, enzymatic and acid hydrolysis. In the present work, acid hydrolysis of sisal pulp was studied, using sulfuric acid as catalyst. In order to evaluate the influence of parameters such as temperature and concentration of acid in hydrolysis process, isothermic reactions were made at temperatures between 60 and 100oC, at constant concentration of acid (30%) as well as reactions varying concentration of sulfuric acid between 30 and 50%, at constant temperature (70oC). In addition, some reactions were made with mercerized pulp. Based on the results of isothermic hydrolysis at 30% of H2SO4 a non isothermic experiment was carried out varying temperature from 100 to 60oC aiming to reduce decomposition products. During hydrolysis, samples, in short periods of time, were characterized by high precision liquid chromatography (HPLC) to evaluate sugars and decomposition products. Residual cellulose (not hydrolyzed) were characterized by, viscosimetry, X-Ray diffraction and Scanning Electron Microscopy (SEM). The results showed that: Temperature increasing has greater impact on cellulose hydrolysis, but temperatures of 80oC and up in a 30% of H2SO4 solution increases, considerably, glucose decomposition. Increasing of sulfuric acid concentration can improve cellulose hydrolysis and diminish glucose decomposition. Molar mass average of residual cellulose decreases for about 10 times just in the first minutes. X-Ray diffraction showed hydrolysis occurs initially on non crystalline domains and crystalline domains are a barrier to hydrolysis. To evaluate mercerization process, acid hydrolysis of mercerized pulp for 1, 2 and 3h were performed using 30% H2SO4 at 100oC. The results showed up to 23% less of crystallinity and 21% less of average molar mass on mercerized cellulose and a more effective process with up to 50% more of glucose yield. A kinetic study based on glucose yield was performed for all isothermic studied reaction conditions. The results showed that kinetic model applied to all 30-35% H2SO4 reactions, but superior concentrations of sulfuric acid are not adjustable to kinetic model proposed by Saeman. The results obtained in the presented study, allow to conclude that: Acid hydrolysis using 30% H2SO4 at 100oC can produce sisal microcrystalline cellulose; The conditions that led to the best results are 50% H2SO4 at 70oC; Pulp mercerization facilitate cellulose hydrolysis; Non-isothermic hydrolysis can be a good option for reducing glucose decomposition; The results obtained in this work allow to propose other conditions for acid hydrolysis aiming best glucose yields or even to apply as pre-treatment for enzymatic hydrolysis to eliminate hemicellulose for example. To our knowledge, this is the first study on acid hydrolysis of sisal pulp.

Foi estudado o mecanismo da hidrólise de benzoatos de fenila substituídos catalisada pela 1-oxi-1,2-benziodoxol-3(1H)-ona (ânion o-iodosobenzoato, IBA-), em microemulsão água/óleo (mE A/O) de cloreto de benzil-hexadecil-dimetil-amônio (CBzCl) em benzeno. Duas séries de ésteres foram utilizadas: 4-X-benzoatos de 4-nitrofenila (X= NO2, CN, Cl e H) e 4-nitrobenzoatos de Y-fenila (Y= 4-NO2, 3-NO2, 4-CN, 3-CN, 4-Cl e H). Os resultados de IV (detecção do intermediário 1-(4-X-benzoiloxi)-1,2-benziodoxol-3(1H)-ona, benzoil-IBA), ausência de catálise pelo grupo abandonador, e efeito isotópico cinético de solvente inverso mostraram que a catálise pelo IBA- é nucleofílica, ocorrendo em duas etapas: - ataque do IBA- sobre o éster produzindo o intermediário benzoil-IBA e o fenol correspondente; - hidrólise desse intermediário formando os produtos finais da reação, ácido benzóico substituído e IBA-. A intensa absorção do solvente (benzeno) no UV impediu a observação do intermediário benzoil-IBA, por isso somente a primeira etapa da reação (ataque do IBA- sobre o éster, formando o intermediário benzoil-IBA) foi estudada nesta Dissertação. A natureza da etapa lenta da reação, o ataque do IBA- para formar o intermediário tetraédrico éster-IBA, foi determinada pela aplicação da equação de Hammett. Uma comparação entre os dados obtidos em mE A/O e em misturas binárias de solventes orgânicos e água mostrou que a reação aparentemente é pouco sensível a efeitos do meio. As constantes catalíticas de velocidade em mE A/O, em 14% CH3CN/H2O, em 35,1% CH3CN/H2O e em 56,5% CH3OH/H2O são similares. A entalpia de ativação para a reação micelar é cerca de 3 kcal.mol-1 menor que para as reações em meio aquoso, mas isso é compensado por uma diminuição da mesma ordem no termo entrópico. A sensibilidade da reação à substituição no grupo acila aumenta ao se transferir a reação das misturas binárias aquosas para a mE A/O, ao passo que aos substituintes no grupo fenila permanece praticamente igual em todos os meios. Esses efeitos aparentemente são ocasionados por uma dessolvatação parcial tanto do IBA- (em maior intensidade) como do estado de transição (em menor intensidade) na região interfacial da mE A/O. O mecanismo de catálise pelo IBA- parece ser o mesmo, com a mesma etapa lenta (ataque do IBA- sobre o éster) em todos os meios estudados. As diferenças observadas para a reação na mE A/O (maior sensibilidade à substituição no grupo acila do éster, entalpias e entropias menores que nos outros meios) devem ser resultantes da dessolvatação parcial do IBA- nesse meio. / The mechanism of hydrolysis of the following two series of phenylbenzoate esters catalyzed by 1-oxi-1,2-benziodoxol-3(1H)-one (o-iodosobenzoate anion, IBA-), was studied in water-in-oil microemulsion (W/O mE) of benzylhexadecyl- dimethylammonium chloride (CBzCl) in benzene. 4-nitrophenyl 4-X-benzoates (X= NO2, CN, Cl and H) and Y-nitrophenyl 4-nitrobenzoates (Y= 4-NO2, 3-NO2, 4-CN, 3-CN, 4-Cl and H). The following results show that IBA- is acting as a nucleophilic catalyst: detection of the intermediate 1-(4-X-benzoyloxi)-1,2-benziodoxol-3(1H)-one (benzoyl-IBA) by FT-IR; absence of catalysis by the leaving group; and inverse kinetic solvent isotopic effect. The reaction proceeds by a two-step mechanism: - nucleophilic attack of IBA- on the ester, resulting in the formation of benzoyl-IBA and liberation of the corresponding phenol; - hydrolysis of this intermediate, giving the final products of the reaction, substituted benzoates and IBA-. Absorbance by the solvent precluded observation of the reaction intermediate, consequently only the first part of the reaction (i.e., micellar attack of IBA- on the ester) was studied in this Dissertation. The nature of the rate determining step, formation of the tetrahedral intermediate (Ester-IBA), was determined from application of the Hammett equation. A comparison between the data in W/O microemulsions and in binary organic solvent-water mixtures showed that the reaction is rather insensitive to medium effects. The catalytic rate constants in W/O microemulsion, in 14% CH3CN/H2O, in 35,1% CH3CN/H2O, and in 56,5% CH3OH/H2O are very similar. The activation enthalpy of the micellar reaction is 3 kcal.mol-1 lower than the value in aqueous media, but this is compensated by a decrease of the same order in the entropic term. The sensitivity of the reaction to substitution in the acyl group increases in going from aqueous media to the W/O microemulsions, while the sensitivity to substitution in the phenyl moiety is almost the same in all media. These effects are apparently caused by a partial desolvation of both IBA- and the transition state in the interfacial region, the former desolvation being more pronounced. The catalysis mechanism by IBA- seems to be the same, with the same rate determining step (nucleophilic attack of IBA- on the ester), for all the studied systems. The differences observed for the reaction in W/O mE (greater sensitivity to substitution in the ester acyl group, lower values of enthalpy and entropy) are a result of the partial desolvation of IBA- in this system.

O bagaço de cana é um importante material lignocelulósico gerado no Brasil e pode ser uma fonte de açúcares monoméricos. No entanto, a conversão eficiente de seus polissacarídeos via hidrólise enzimática requer processos de pré-tratamento para diminuir sua recalcitrância. Fungos basidiomicetos são reconhecidos como os organismos mais efetivos na degradação dos componentes lignocelulósicos em madeira e podem, potencialmente, ser empregados na etapa de pré-tratamento. Para que o balanço de massas de glicose obtida através deste processo combinado de conversão seja positivo, é necessário que a degradação biológica de lignina seja máxima e que a celulose seja preservada na etapa de pré-tratamento. O objetivo deste trabalho foi a avaliação da utilização do fungo de decomposição parda Laetipotus gilbertsonii e dos fungos de decomposição branca Pleurotus ostreatus e Ceriporiopsis subvermispora no pré-tratamento de bagaço de cana para etapas subsequentes de hidrólise enzimática dos polissacarídeos. O pré-tratamento biológico foi realizado em frascos Erlenmeyers de 2L com 25 g de bagaço de cana suplementado com 0,5% de milhocina por períodos de 7 a 60 dias. Após o biotratamento também foi aplicada uma etapa tratamento químico com peróxido de hidrogênio (2%) por 48 h a 40 ºC seguido de uma extração alcalina com hidróxido de sódio (5%) a 120 ºC por 2 h. Essa etapa também foi aplicada sobre o bagaço original para avaliação da eficiência da combinação dos tratamentos (controle). Para análise da eficiência dos tratamentos, foram realizadas hidrólises enzimáticas dos substratos gerados e do bagaço original. A biodegradação de bagaço de cana por por L. gilbertsonii e P. ostreatus apresentou baixa perda de massa. O bagaço de cana biotratado por L. gilbertsoni se mostrou mais recalcitrante à ação das enzimas que bagaço original, enquanto que o bagaço biotratado por P. ostreatus apresentou uma conversão superior dos polissacarídeos residuais ao original acima de 30 dias de cultivo.O biotratamento de bagaço de cana por C. subversmipora apresentou a mais extensa perda de massa em relação aos outros fungos. Após 60 dias de cultivo, C. subvermispora degradou 17%, 49% e 48% da celulose, hemicelulose e lignina, respectivamente; enriquecendo a fração celulósica do material. A hidrólise deste substrato biotratado alcançou conversão de celulose de 54%, contra somente 23% no material original. Mesmo com o consumo de parte da fração celulósica pelo fungo C. subvermispora, a aplicação do biotratamento gerou mais glicose disponível do que o bagaço de cana in natura. / Sugarcane bagasse is one of the most important lignocellulosic raw material in Brazil and may be a source of fermentative sugars. However, for an efficient conversion of these polysaccharides by enzymatic hydrolysis, a pretreatment is required to overcome the material recalcitrance. Basidiomycetes are recognized as the most effective organisms to degrade lignocellulosic materials and may, potentially, be used for the pretreatment step. For a positive balance of glucose in this process, maximal degradation of lignin should be attained with minimal degradation of the cellulosic fraction. The aim of this work is the evaluation of the brown-rot fungi Laetiporus gilbertsonii and the white-rot fungi Pleurotus ostreatus and Ceriporiopsis subvermispora in the pretreatment of the sugarcane bagasse for subsequent enzymatic hydrolysis of the remaining polysaccharides. The biological pretreatment was carried in Erlenmeyers 2L flasks with 25 g of sugarcane bagasse, supplemented by 0.5% of corn steep liquor for 7 to 60 days. After the biological pretreatment, a chemical processing with hydrogen peroxide (2 %) for 48 h at 40 º C followed by alkaline extraction with sodium hydroxide (5 %) at 120 ºC for 2 h was also performed. This chemical step was also applied in the raw bagasse to evaluate the efficiency of the combined treatment. Enzymatic hydrolysis of the solids was performed to analyze the efficiency of the treatments on the pretreated and original bagasse. The biodegradation of sugarcane bagasse by L. gilbertsonii and P. ostreatus showed low mass loss values. The bagasse treated by L. gilbertsonii was even more recalcitrant to enzymes than the raw material, meanwhile the material treated by P. ostreatus showed a higher conversion of residual polysaccharide than raw material after 30 days of biotreatment. The biological treatment of bagasse with C. subvermispora showed the higher mass loss values among studied fungi. After 60 days of grown, C. subvermispora degraded 17 %, 49 % and 48 % of cellulose, hemicellulose and lignin, respectively, enriching the cellulosic fraction of the material. The hydrolysis of this treated substrate reached a cellulose conversion of 54 % against only 23 % found in the raw bagasse. Even considering the cellulosic fraction consumption by C. subvermispora, the fungal pretreatment provided more available glucose at the end of the process as compared to the raw bagasse.

Neste trabalho, foi avaliada a resolução cinética de ésteres carboxílicos β-borilados, catalisada por lipases, através de hidrólise e transesterificação. Foram sintentizados ésteres contendo diferentes cadeias carbônicas. A hidrólise enantiosseletiva catalisada por CAL-B forneceu o correspondente ácido carboxílico β-borilado com excesso enantiomérico moderado (e.e. 62%), enquanto os ésteres β-borilados metílico e etílico foram recuperados com excelente pureza enantiomérica (e.e.>99%). A reação de transesterificação enantiosseletiva entre ésteres carboxílicos β-borilados e álcoois, catalisada por CAL-B, demonstrou uma alta seletividade somente quando etanol e (β-pinacolilboronato)-butanoato de metila foram usados como substratos, levando a formação de (β-pinacolilboronato)-butanoato de etila enantioenriquecido (e.e.>99%). Entretanto, ésteres contendo longas cadeias carbônicas ligadas à carboxila não sofreram as reações desejadas, mesmo em temperaturas mais elevadas. Adicionalmente, foi investigada a reação de aminação redutiva assimétrica, catalisada por ω-transaminases, de cetonas pró-quirais contendo grupos borônicos (ácido, éster ou trifluoroborato de potássio). Após as sínteses de cetonas aromáticas e alifáticas, os melhores resultados para a biotransformação foram obtidos com ω-transaminases (R)-seletivas de Arthrobacter sp. e Aspergillus terreus e (S)-seletiva de Chromobacterium violaceum. Sob as condições otimizadas, foram obtidas altas conversões (94%) com perfeitas enantiosseletividades (e.e.>99%), proporcionando assim uma nova via de acesso a aminas (R) ou (S) contendo boro em condições reacionais suaves. / In this work, the kinetic resolution of β-borylated carboxylic esters via lipase-catalyzed hydrolysis and transesterification reactions was evaluated. Esteres with different carbon chains were synthesized. The enantioselective hydrolysis catalyzed by CAL-B furnished the corresponding β-borylated carboxylic acid with reasonable enantiomeric excess (ee 62%), while both methyl and ethyl β-borylated carboxylic esters were recovered with excellent enantiomeric purity (ee>99%). The enantioselective transesterification reaction of β-borylated carboxylic esters and several alcohols, catalyzed by CAL-B, only indicated a high selectivity when ethanol and methyl-(β-pinacolylboronate)-butanoate were used as substrates, which gave the enantioenriched ethyl-(β-pinacolylboronate)-butanoate (ee >99%). However, esters with longer carbon chains or steric hindrance at the carboxyl group did not undergo the desired reactions, even at high temperatures. Additionally, the asymmetric reductive amination ω-transaminase catalyzed of boron-containing (acid, ester or potassium trifluoroborate) prochiral ketones was investigated. After the syntheses of aromatic and aliphatic ketones, the best results of biotransformation were obtained with (R)-selective ω-transaminases from Arthrobacter sp. and Aspergillus terreus and (S)-selective one from Chromobacterium violaceum. Under the optimized conditions, high conversions (94%) with perfect enantioselectivities (ee >99%) were found, providing a new access to (R) or (S) boron-containing amines under mild reaction conditions.

Para diminuir o consumo dos combustíveis fósseis, que são os principais agentes intensificadores do efeito estufa, muitas pesquisas estão sendo realizadas para aumentar a produção de etanol, com ênfase no etanol produzido a partir de materiais lignocelulósicos. Dentre as etapas necessárias para esse processo, uma delas é a hidrólise enzimática da celulose a monômeros solúveis. No entanto, a parede celular das plantas é recalcitrante e de difícil acesso às enzimas. Diante disto, neste trabalho propôs-se tratar bagaços de cana-de-açúcar com diferentes concentrações de solução sulfito em meio alcalino, para solubilizar lignina e hemicelulose e favorecer o acesso das enzimas ao substrato. As amostras, obtidas de cultivares de cana-de-açúcar com teores reduzidos de lignina e de uma variedade comercial, foram submetidas ao processo quimio-mecânico por 2 horas, a 121oC, com soluções de hidróxido de sódio (2,5%, 3,75% e 5% m/m) e sulfito de sódio (5%, 7,5% e 10% m/m), combinadas na proporção de 1:2, respectivamente. Análises físico-químicas dos materiais pré-tratados, como quantificação dos grupos sulfônicos e capacidade de retenção de água (WRV), também foram realizadas. Conforme se empregou maior concentração de reagentes no pré-tratamento, mais eficientes foram as remoções de lignina e hemicelulose, favorecendo maiores conversões enzimáticas. A remoção de lignina, embora contribua para o acesso das enzimas ao substrato, não foi o único fator necessário para se alcançar os maiores rendimentos de açúcares. Nesse caso, o efeito da sulfonação foi essencial para melhores conversões. Os resultados de WRV não apresentaram correlação com os níveis de hidrólise, pois é provável que as fibras pré-tratadas tenham atingido seu ponto de saturação. O maior rendimento de hidrólise da celulose foi de 92% para o cultivar 58 (após 96 horas de reação), que associou o efeito da deslignificação (53,5%) com alta incorporação de sulfito (600 mmol/Kg de lignina). Todos os bagaços com menor conteúdo inicial de lignina apresentaram maiores velocidades iniciais de hidrólise, quando comparados com a variedade comercial. Dessas amostras, destacou-se o cultivar 146, que necessitou apenas de 8 horas de reação para estabelecer o patamar de conversão de celulose de 75%. Todos os cultivares foram mais eficientes que a variedade comercial, demandando menor concentração de reagentes químicos para atingir 50% de conversão de celulose, em 24 horas. Foi avaliada a diminuição de quatro vezes na carga de SO32- no pré-tratamento do cultivar 58, em que se empregou 2,5% de sulfito e 5% de NaOH, em tempos de cozimento correspondentes a 30, 60 e 120 minutos. Nesse sentido, observou-se que a maior proporção de íons OH- no meio reacional não resultou em rendimentos satisfatórios de hidrólise, devido à maior perda de hemicelulose e menor remoção de lignina, quando comparado ao mesmo processo utilizando 10% de sulfito. Para o maior tempo de pré-tratamento foi possível obter maiores rendimentos de hidrólise, pois a incorporação de sulfito e remoção de componentes aumentou com o tempo. Portanto, o efeito da sulfonação, em 2 horas de pré-tratamento, foi mais importante que a deslignificação total das amostras na conversão dos polissacarídeos do bagaço em açúcares fermentescíveis. / In order to reduce the consumption of fossil fuels, which are the main cause of the greenhouse effect, many studies are being undertaken to increase ethanol production through the use of lignocellulosic material. One of the steps in this process is enzymatic hydrolysis of the cellulose into monomers. However, the plant cell walls are recalcitrant and inaccessible to the enzymes. Thus, this study aims to treat sugar cane bagasse with different sulfite alkaline concentrations in order to dissolve lignin and hemicellulose and enable the enzymes access to the substrate. The samples, obtained from sugar cane hybrids with reduced lignin content along with a commercial variety, were submitted to a chemical-mechanical process for 2 hours at 121°C, with sodium hydroxide solutions (2.5%, 3.75% and 5% m/m) and sodium sulfite (5%, 7.5% and 10% m/m), combined in a 1:2 ratio, respectively. Furthermore, physical and chemical analyses, such as water retention value and sulfonic group measurement, were carried out. The greater reactants concentration in the pretreatment, the more efficient the lignin and hemicelullose removal was, therefore enabling greater enzymatic conversions. Although lignin removal augments enzyme access to the substrate, this was not the only factor necessary to reach better conversion rates. In this case, the effect of sulfonation was essential for better conversions. The water retention value did not present correlation with the hydrolysis levels, suggesting that the pre-treated fibers had already reached their saturation point. The greatest cellulose hydrolysis yield was 92% for hybrid 58 (after 96 hours of reaction), which is associated with the effect of delignification (53.5%) with high sulfite incorporation (600 mmol/Kg of lignin). All of the bagasse varieties with less initial lignin content presented greater initial hydrolysis velocities when compared to the commercial variety. Of these samples, the hybrid 146 stood out, since only 8 hours was needed to reach the cellulosic conversion plateau of 75%. All of the hybrids were more efficient than the commercial variety, as they required less chemical reactants to reach 50% cellulosic conversions in 24 hours. The charge of SO32- was reduced 75% for the pretreatment using 2.5% sulfite and 5% NaOH with hybrid 58 for reaction times of 30, 60 and 120 minutes. It was observed that a greater proportion of OH- ions did not lead to satisfactory hydrolysis yields due to the greater loss in hemicellulose and the great lignin removal when compared to the same treatment utilizing 10% sulfite. The greater hydrolysis yield was obtained through the longest period of pretreatment, because in this condition the sulfite incorporation and removal of components increased. Thus, the effect of sulfonation, in 2 hours of pretreatment was more important in the conversion of the bagasse polysacharides in fermentable sugars than the total delignification of the samples.

Fitoestrógenos são compostos naturais de origem vegetal com atividade estrogênica. Estão sendo amplamente investigados para a prevenção de doenças crônicas, coronarianas, câncer de próstata e mama, na redução de riscos de osteoporose e alívio nos sintomas da menopausa. Entre os fitoestrógenos já utilizados encontram-se a daidzeína, genisteína e gliciteína em matrizes complexas como drogas e extratos vegetais, cápsulas e comprimidos, requerendo desenvolvimento e validação de metodologias para a determinação das isoflavonas. As metodologias propostas foram a cromatografia em camada delgada de alta eficiência (CCDAE) e a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). A fase móvel acetato de etila:hexano (8:2 v/v) foi utilizada para determinação do perfil cromatográfico das isoflavonas agliconas daidzeína, gliciteína e genisteína e a fase móvel acetato de etila:tolueno:ácido fórmico (8: 1: 1 v/v/v) para isoflavonas glicosiladas e não glicosiladas por CCDAE. Para a determinação quantitativa das isoflavonas glicosiladas por CLAE foi proposta uma hidrólise ácida com HCl 3M e aquecimento em banho-maria durante uma hora, como tratamento prévio. A determinação analítica das isoflavonas daidzeína, genisteína, formononetina e biochanina A por CLAE, em modo isocrático foi realizada utilizando coluna cromatográfica monolítica Chromolith® RP-18, 100-4,6mm, fase móvel constituída por água:acetonitrila (6:4 v/v), vazão 0,6mL/min e detecção a 260nm. Os resultados obtidos mostraram linearidade com coeficiente de correlação de 0,9995 para daidzeína, 0,9996 para genisteína, 0,9997 para formononetina e 0.9999 para biochanina A. A precisão e a exatidão apresentaram resultados satisfatórios. Boa resolução e rápida separação dos fármacos em formulações farmacêuticas também foram obtidas. Portanto, pode ser usado nas análises de rotina nos laboratórios de controle de qualidade de fitoterápicos. / Phytoestrogens are natural compounds of plants with estrogenic activity. They are being widely investigated in the prevention of chronic coronary diseases, in prostate and breast cancer, in the reduction of osteoporosis risk and relief of menopause symptoms. Among phytoestrogens already in use are daidzein, genistein and glycitein and they are present in complex matrix such as phytopharmaceuticals, plant extracts, capsules and tablets. These preparations require development and validation of methodologies for quantitative determination of isoflavones. The proposed methodologies include high performance thin layer chromatography (HPTLC) and high performance liquid chromatography (HPLC). The HPTLC coupled with densitometry can be used for quantitative analysis. The mobile phase constituted of ethyl acetate:hexane (8:2 v/v) was used to determine chromatographic profiles of isoflavone aglycones, daidzein, glycitein and genistein. The mobile phase constituted of ethyl acetate:toluene:formic acid (8:1:1 v/v/v) was used for determination of isoflavones glycosides and non-glycosides. For the quantitative determination of isoflavone glycosides with HPLC, an acid hydrolysis with 3M HCl and heating in water-bath for an hour was proposed as sample pretreatment step. The analytic determination of isoflavones daidzein, genistein, formononetin and biochanin A using HPLC was accomplished. The chromatography was carried out in isocratic mode with Chromolith®, a monolithic RP-18 column, (100x4.6mm) with mobile phase constituted of water:acetonitrile (6:4 v/v) operated at a flow rate of 0.6mL/min and detection was made at 260nm. The results showed method linearity with correlation coefficient of 0.9995 to daidzein, 0.9996 for genistein, 0.9997 for formononetin and 0.9999 for biochanin A. The precision and accuracy data presented satisfactory results. Good resolution and faster separation of compounds in pharmaceutical formulations were also obtained. The proposed method can be used in the routine analyses of phytopharmaceuticals in quality control laboratories.