O foco deste estudo correspondeu a hidrólise enzimática da polpa celulósica de sisal previamente mercerizada (20g de polpa.L-1, solução aquosa de NaOH 20%) via agitação mecânica (50°C,3h, M-AgMec-50°) e ultrassom (25°C,1h) a 20% (M-US-20%) e 40% (M-US-40%) de amplitude. As polpas mercerizadas apresentaram as seguinte propriedades: M-AgMec-50° 97,4% de α-celulose, cristalinidade (Ic) de 68% e massa molar média viscosimétrica (MMvis) de 94618,0g.mol-1, M-US-20% 95% de α-celulose, Ic de 68% e MMvis de 87581,6g.mol-1, M-US-40% 91,2% de α-celulose, Ic de 66% e MMvis de 81786,9g.mol-1. As reações de hidrólise (48h) foram realizadas utilizando enzimas celulase comercial (Accellerase 1500) e enzimas obtidas a partir do crescimento do fungo Aspergillus sp. Alíquotas constituídas por polpas não reagidas e licor foram retiradas do meio durante a reação. As polpas não reagidas foram caracterizadas em relação a Ic, MMvis, comprimento e espessura e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os licores foram avaliados pelo método Miller (DNS) e cromatografia líquida de alta eficiência(CLAE). Na hidrólise da polpa celulósica de sisal M-AgMec-50°, variou-se a quantidade de enzimas utilizadas (0,5 (HE-SAG-0,5); 0,7 (HE-SAG-0,7) e 0,9 (HE-SAG-0,9) mL de complexo enzimático. g-1 polpa celulósica). O maior rendimento de glicose (98%), obtido via CLAE, correspondeu a HE-SAG-0,9, sendo esta proporção de enzimas utilizada para as reações usando as polpas M-US-20% (HE-SU20-0,9), M-US-40%(HE-SU40-0,9). Dentre todas as polpas consideradas, o melhor rendimento de glicose foi para HE-SAG-0,9 pois, a presença de maior quantidade de hemiceluloses nas polpas celulósicas tratadas via ultrassom (HE-SU20-0,9 HE-SU40-0,9) prejudicou o acesso das enzimas às cadeias de celulose. As análises das polpas não reagidas mostraram que as enzimas celulases no geral agiram primeiramente na região não cristalina. Comportamentos variados foram observados com relação a Ic e MMvis, dependendo do intervalo de tempo transcorrido durante a reação. Considerando o pico de maior densidade de comprimento para as fibras de HE-SAG-0,5; HE-SAG-0,7 e HE-SAG-0,9, a variação durante a reação foi de [129-215] μm para [77-129] μm. As fibras de comprimentos superiores a [359-599] μm passaram a ser menores, aumentando a concentração de fibras com comprimentos menor que 359μm no meio. Para HE-SAG-0,5; HE-SAG-0,7; HE-SAG-0,9 o pico de maior densidade para a espessura variou de [28-39] para [11-23] μm, e para HE-SU20-0,9 e HE-SU40-0,9 este variou de [18-30] μm para [14-18] μm. O conjunto de resultados indicou que as enzimas agiram principalmente a partir das superfícies das fibras. As reações utilizando as enzimas celulases comercial e obtidas a partir do fungo Aspergillus foram realizadas utilizando outros substratos, além de M-AgMec-50° (HE-SAG-0,5; H-Aspergillus-SAG-1,5), ou seja, celulose microcristalina (HE-MICRO-0,5; H-Aspergillus-MICRO-1,5) e papel filtro (HE-PFT-0,5; H-Aspergillus-PFT-1,5). Dos três substratos utilizados, o papel filtro apresentou maior quantidade de hemiceluloses, e por isto, para as duas enzimas, observou-se para esta amostra o maior teor de açúcar redutor (DNS). A enzima fúngica, para todos os substratos, produziu um teor de açúcar muito menor que o obtido usando enzima comercial. As enzimas foram avaliadas via eletroforese de proteínas, sendo que para as enzimas fúngicas, foram observadas bandas de endoglucanases e exoglucanases, confirmando que durante o crescimento do fungo houve a formação das enzimas celulases. No entanto, as respectivas bandas das celulases comerciais mostraram que estas enzimas estão presentes em concentração consideravelmente maior, comparativamente as obtidas a partir do fungo Aspergillus sp. Ao comparar os resultados de Ic, MMvis, comprimento e espessura para todas as polpas não reagidas, usando as enzimas comercial e fúngica, observou-se que as enzimas fúngicas, nas condições consideradas no presente estudo atuaram de forma significativamente menos intensa que a comercial. Os estudos envolvendo as enzimas fúngicas requisitam aprofundamento. Dentre os resultados obtidos, destaca-se a alta conversão a glicose da polpa celulósica M-AgMec-50°, o que indicou que a hidrólise enzimática de polpa celulósica de sisal, com características similares à esta, apresenta grande potencial para produção de açúcares via catálise enzimática, visando obtenção de etanol. / This study corresponds to the enzymatic hydrolysis of previously mercerized pulp sisal (20g polpa.L-1 aqueous 20% NaOH) via mechanical agitation (50° C, 3h, M-AgMec-50°) and ultrasound (25° C, 1h) at 20% (M-US-20%) and 40% (-M-US 40%) of amplitude. The mercerized pulp had the following properties: M-AgMec-50° 97.4% of α-cellulose, 68% of crystallinity (Ic) and average viscometric molecular weight (MMvis) of 94618,0g.mol-1, M-US-20% 95% of α-cellulose, 68% of Ic and MMvis of 87581,6 g.mol-1, M-US-40% 91.2% α-cellulose, 66% of Ic and 81786,9g .mol-1 of MMvis. The hydrolysis reactions (48 h) were performed using commercial enzymes cellulase (Accellerase 1500) and enzymes obtained from the growth of the fungus Aspergillus sp. Aliquots constituted of unreacted pulp and liquor were taken from the medium during the reaction. The unreacted pulps were characterized with respect to Ic, MMvis, length and thickness and scanning electron microscopy (SEM). The liquors were analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) and by the Miller method (DNS). In the hydrolysis of the cellulose pulp sisal M-AgMec -50°, the amount of enzymes used was varied (0.5 (HE- SAG-0.5), 0.7 (HE-SAG-0.7) and 0.9 (HE-SAG-0.9) mL enzyme complex.g-1 pulp). The highest yield of glucose (98%), obtained via HPLC, corresponded to HE-SAG-0.9. This proportion of enzymes was used for the reactions using the pulps M-US-20% (HE-SU20-0,9) and M-US-40% (HE-SU40-0,9). Among all the considered pulps, the best performance for glucose was HE-SAG-0.9 as the presence of greater amounts of hemicellulose in pulps treated via ultrasonic (HE-HE-SU 20-0,9 SU40-0,9 ) made it difficult for the enzymes to access the cellulose chains. The analysis of unreacted pulps showed that, in general, cellulase enzymes act primarily on the non-crystalline region. Different behaviors were observed with respect to Ic and MMvis, depending on the time interval elapsed during the reaction. Considering the peak density of greater length for the fibers HE-SAG-0.5; HE-SAG-0.7 and HE-SAG-0.9, the variation during the reaction was [129-215] μm for [77-129] μm. The fibers of lengths greater than [359-599] μm became smaller, thus increasing the concentration of fibers with lengths smaller than 359μm in the medium. For HE-SAG-0.5; HE-SAG-0.7; HE-SAG-0.9 the peak of greater density of thickness varied from [28-39] to [11-23] μm and, for HE-SU20-0,9 and HE-SU40-0,9 that varied from [18-30] μm to [14-18] μm. The set of results indicated that the enzymes acted primarily from the fiber surfaces. Reactions using commercial cellulases and enzymes obtained from Aspergillus sp fungus were performed using other substrates in addition to M-AgMec-50°(HE-SAG-0,5; H-Aspergillus-SAG-1,5), which were microcrystalline cellulose (HE-MICRO-0,5; H-Aspergillus-MICRO-1,5) and filter paper (HE-PFT-0.5, H-Aspergillus-PFT-1,5). Out of the three substrates used, the filter paper showed a higher amount of hemicellulose, and therefore the highest concentration of reducing sugars (DNS) was observed in this sample for the two enzymes. For all the substrates, the fungal enzyme produced a much lower level of sugar than that obtained by using commercial enzyme. The enzymes were evaluated by electrophoresis of proteins. The bands of endoglucanases and exoglucanases were observed in the fungal enzymes, confirming that during the growth of the fungus there was the formation of cellulase enzymes. However, the respective bands of commercial cellulases showed that these enzymes are present in considerably higher concentration when compared to those obtained from the fungus Aspergillus sp. When comparing the results of Ic, MMvis, length and thickness for all the unreacted pulps using commercial and fungal enzymes under the conditions considered in this study, it was observed that fungal enzymes acted significantly less intensely than the commercial ones. Studies involving fungal enzymes need deepening. Among the obtained results, there is a high conversion of the glucose pulp AgMec-M50°, which indicated that the enzymatic hydrolysis of cellulosic pulps with features similar to the pulp used in the present study, has great potential for the production of sugars via enzymatic catalysis aiming at the production of ethanol.

Além do interesse intrínseco pelos seus aspectos mecanísticos, as reações de hidrólise de compostos carbonílicos apresentam também a interessante particularidade da reação pelo próprio solvente, a água. Dentre estas reações, conhecidas como \"reações de água\" (Robertson, 1967; Johnson, 1967), estudou-se neste trabalho a hidrólise de carbonatos, através do cálculo das energias de transferência da fase gasosa para o solvente, de reagentes (R), estado de transição (ET) e produtos (P). O estudo da solvatação de modelos moleculares para R e ET indica uma correlação entre reatividade e estrutura molecular. Os resultados usando o enfoque de \"super-molécula\" mostram maior concordância com os dados experimentais do que o cálculo de solvatação da molécula simples e indicam que a solvatação dos modelos de ET é mais eficiente que para R e, portanto, há um aumento da reatividade. O estudo mais detalhado das estruturas de R, ET e P, em misturas água/acetonitrila para carbonatos de difenila e bis(2,4-dinitrofenila), sugere a existência de duas ligações de hidrogênio: entre o oxigênio da água do \"cluster\" e um dos hidrogênios dos anéis aromáticos (CF e CDNF), e entre o hidrogênio da água e o oxigênio do grupo nitro do outro anel aromático (CDNF). A consequente diminuição da liberdade conformacional em relação à fase gasosa, provocada por estas ligações de hidrogênio (CF e CDNF), expõe um dos hemisférios da carbonila ao ataque da água, provocando então uma aceleração entrópica do processo. Os efeitos eletrônicos, devidos às ligações de hidrogênio, estão de acordo com a maior acidez esperada dos hidrogênios dos anéis do CDNF em relação ao CF. Também mostram uma compensação no CDNF, pouco contribuindo para alterar a densidade eletrônica no seu carbono carbonílico, enquanto que indica uma soma de efeitos no CF, contribuindo então para um aumento desta densidade eletrônica no CF, de acordo com sua conhecida baixa reatividade. O trabalho permite ainda concluir sobre o relativo sucesso do uso de método semi-empírico PM3 e modelo relativamente simples de solvatação (Cramer & Truhlar, 1991), para o cálculo de energia de transferência em misturas de água/acetonitrila, na faixa de fração molar da água (0,40 a 1,00) onde o método apresenta resultados concordantes com os valores experimentais. / In addition to their intrinsic mechanistic interest, hydrolysis reactions of carbonyl compounds in aqueous media exhibit the interesting peculiarity of direct reaction with the solvent itself, i.e., water. In the present work, we have investigated a representative example of one of these \"water reactions\" (Robertson, 1967; Johnson, 1967), the hydrolysis of carbonates, via quantum chemical ca1culation of the free energies of transfer of the reagents (R), the transition state (TS) and the products (P) from the gas phase to water. A model study of the solvation of R and TS points to a correlation between reactivity and molecular structure. Results using the \"super-molecule\" approach show greater agreement with experiment than solvation ca1culations on the isolated molecule and imply that the solvation of the TS is more effective than that of R in increasing reactivity. A more detailed study of the structures of R, TS and P for diphenyl- (DPC) and bis(2,4-dinitrophenyl)carbonates (DNPC) in acetonitrile/water mixtures suggests the existence of two possible types of hydrogen bonds, i.e., between oxygen of the water c1uster and an aromatic ring hydrogen (DPC and DNPC) or, in the case of DNPC, between the protons of water and the oxygens of the nitro group of the second aromatic ring. The decrease in conformational degrees of freedom reI ative to the gas phase provoked by these hydrogen bonds exposes one of the hemispheres of the carbonyl group to attack by water, resulting in an entropic acceleration of the reaction. The electronic effects on the hydrogen bonds are in line with the greater acidity of the aromatic ring hydrogens of DNPC relative to those of DNP. In DNPC, there is a compensation effect, with very little alteration of the electron density on the carbonyl carbon, while in DPC a sum of effects increases the electron density on the carbonyl carbon, in line with the known lower reactivity of the latter. This work points to the relative success of the semi-empirical PM3 method combined with relatively simple solvation models (Cramer & Truhlar, 1991) for ca1culating free energies of transfer involving acetonitrile/water mixtures in the water mole fraction range from 0.40-1.00.

A sacarose é o dissacarídeo mais abundante na natureza, encontrado na forma pura. É formada pela ligação da hidroxila do C1 da α-D-glicose com a hidroxila do C2 da β-D-frutose. Sua hidrólise em meio ácido produz 1 mol de glicose e 1 mol de frutose. O mecanismo envolve a presença de um intermediário, que corresponde à etapa lenta da reação de hidrólise. A sacarose foi hidrolisada em meio neutro, utilizando-se uma mistura de ésteres derivados do óleo de mamona, produzida pelo Laboratório de Química Analítica e Tecnologia de Polímeros (GQATP). O mecanismo da hidrólise em meio neutro, se assemelhou com o mecanismo da hidrólise ácida, apresentando também um complexo aquoso, que determinou a velocidade da reação. Uma solução de sacarose 0,1 mol L-1 foi hidrolisada pela mistura de ésteres dando como produtos finais 0,019 mol L-1 de glicose e 0,017 mol L-1 de frutose. Verificou-se que a produção dos monossacarídeos foi possível depois do oitavo dia de reação. Soluções de sacarose com diferentes concentrações de cloreto de sódio (NaCl) também foram hidrolisadas, uma vez que este estudo foi importante para se observar a influência da força iônica na velocidade da reação de decomposição. Uma solução de sacarose 10 -3 mol L-1, que apresenta força iônica igual a 5,0 x 10 -4 mol L-1, ao reagir com a mistura de ésteres, apresentou uma quantidade igual a 9,99 x 10 -4 mol L-1 de açúcares redutores formados, ou seja, 99% de sacarose foi hidrolisada. Mesmo com uma maior velocidade de reação, ainda houve a formação de um complexo aquoso, pois a reação não foi instantânea. Com valores de forças iônicas maiores, houve uma menor produção de glicose e frutose. Já a celulose é um polissacarídeo composto de moléculas de D-glicose, unidas por ligações glicosídicas β-1,4, sendo o principal material estrutural das plantas. O mecanismo da hidrólise da celulose em meio ácido assemelha-se à hidrólise ácida da sacarose, em que, antes de se chegar aos produtos finais da reação, ocorre a formação de um complexo intermediário. A celulose também foi hidrolisada em meio neutro utilizando-se a mistura de ésteres, e foi possível observar a presença de um complexo aquoso, antes de se chegar aos produtos finais de sua decomposição, ou seja, celobiose e/ou glicose. Partindo-se de uma solução 0,2 g L-1 de celulose, chegou-se a formação de 0,14 g L-1 de açúcares redutores. Isso corresponde a 70% de celulose hidrolisada. Com relação ao estudo cinético de decomposição da celulose, comprova-se que se trata de uma reação de segunda ordem, e que o tempo de meia-vida da celulose na mistura de ésteres é de 15,29 dias. Como não se sabe a proporção da mistura de ésteres que reage com a celulose, tanto o tempo de meia-vida quanto a lei de velocidade, foram calculadas somente com relação à celulose. / Sucrose is the most abundant disaccharide in nature, found in pure form. It is formed by binding the C1 hydroxyl of the α-D-glucose with the hydroxyl of the C2 of β-D-fructose. Hydrolysis in acid produces 1 mol of glucose and 1 mol of fructose. The mechanism involves the presence of an intermediary, which is the slow step of the hydrolysis reaction. Sucrose was hydrolyzed in neutral, using a mixture of esters derived from castor oil, produced by the Laboratory of Analytical Chemistry and Technology of Polymers (GQATP). The mechanism of hydrolysis in neutral medium, resembled the mechanism of acid hydrolysis, and also provides an aqueous complex, which determined the rate of reaction. A solution of sucrose 0,1 mol L-1 was hydrolyzed by the mixture of esters giving as final products 0,019 mol L-1 glucose and 0,017 mol L-1 of fructose. It was found that the production of monosaccharides was possible after the eighth day of reaction. Sucrose solutions with different concentrations of sodium chloride (NaCl) were also hydrolysed, since this study was important to observe the influence of ionic strength on reaction rate of decomposition. A sucrose solution 10-3 mol L-1, which represents the ionic strength equal to 5,0 x 10-4 mol L-1 and reacted with a mixture of esters, showed a count of 9,99 x 10-4 mol L-1 of reducing sugars formed, ie, 99% sucrose was hydrolyzed. Even with a higher speed of reaction, there was still the formation of an aqueous complex, because the reaction was not instantaneous. With values higher ionic strengths, there was a lower production of glucose and fructose. Since cellulose is a polysaccharide composed of molecules of D-glucose, linked by glycosidic β-1,4, and the main structural material of plants. The mechanism of hydrolysis of cellulose in an acid similar to the acid hydrolysis of sucrose, in which, before reaching the final products of the reaction causes the formation of an intermediate complex. Cellulose was also hydrolyzed in neutral solution using a mixture of esters, and we observed the presence of an aqueous complex, before we get to the final products of decomposition, ie, cellobiose and/or glucose. Starting from a solution of 0,2 g L-1 of cellulose, it was the formation of 0,14 g L-1 of sugars. This corresponds to 70% of hydrolyzed cellulose. Regarding the kinetics of decomposition of cellulose, we find that it is a second-order reaction, and that the half-life of the mixture of cellulose esters is 15,29 days. As we do not know the proportion of mixed esters which reacts with the cellulose, both the half-life as the rate law, were calculated only with respect to cellulose.

Como conseqüência do aumento da produção de cana nos últimos anos, ocorreu o aumento da quantidade de resíduos agroindustriais gerados a partir deste processo, sendo os principais a palha e o bagaço da cana-de-açúcar. O potencial de produção desses resíduos representa em média 14% da massa da cana processada. A celulose é o principal constituinte desses materiais e pode dar origem a outros materiais por meio de reações de derivatização. Entre os derivados de celulose mais importantes, estão os éteres e os ésteres de celulose. A celulose também pode ser fragmentada, a fim de se utilizar seu monômero formador, a glicose. O presente trabalho teve como objetivo extrair a celulose da palha e do bagaço de cana para utilizá-la na produção de dois derivados, o acetato de celulose e a carboximetilcelulose, além de fragmentá-la a glicose, visando a estudar a hidrólise enzimática necessária para produção de etanol celulósico. Para isso, foram testadas duas vias de obtenção da celulose, uma via denominada ácida e outra, denominada alcalina. Ao término de cada etapa das vias, os materiais produzidos foram caracterizados quimicamente com a finalidade de se elucidar o que acontecia em cada etapa. Ao final dos dois processos, o material obtido foi submetido às reações de acetilação e de carboximetilação. Os derivados de celulose foram caracterizados quanto aos seus graus de substituição e por FTIR. Com o acetato de celulose, foram produzidas membranas através de dois métodos distintos, a evaporação de solvente e a inversão de fases. Essas membranas foram caracterizadas fisicamente por MEV, DMA e teste de permeabilidade. Elas também foram testadas quanto à remoção de íons cobre em solução em estado estacionário. Todos os materiais obtidos nas duas vias testadas foram hidrolisados enzimaticamente utilizando-se as enzimas Celluclast 1.5L e ?-glicosidase. Em todas as vias estudadas e para os dois materiais analisados, foram obtidos como produtos finais, materiais com alto teor de celulose (em torno de 90%) e baixo de teor de lignina (menor que 4%), sendo a via alcalina considerada a de melhor desempenho, pois ocorreu menor perda de celulose nessa via do que na via ácida. Foram produzidos acetatos de celulose com grau de substituição 3, ou seja, triacetatos, ideais para a produção de membranas. Contudo, a presença da lignina, mesmo em pequena quantidade, não permitiu que fossem produzidas membranas com alta resistência mecânica. Em geral as membranas foram capazes de remover cerca de 15,0% dos íons cobres em uma solução aquosa. Dos dois métodos estudados, o de inversão de fases foi o que produziu as melhores membranas. Quanto à carboximetilcelulose, foram produzidas CMCs de diferentes características e mais uma vez a lignina interferiu no processo, quanto mais lignina possuía o material antes da produção de CMC, menor foi o grau de substituição obtido. Nas reações de hidrólise enzimática, quanto mais puro era o material em relação ao teor de celulose, maior foi a concentração de glicose no hidrolisado, sendo alcançadas concentrações em torno de 85,00%. / As a consequence of sugarcane increased production in recent years, there was an increased of residues generation from this process, being the straw and bagasse the main ones. The production potential of these wastes represents around 14% of the processed sugarcane mass. Cellulose is the main constituent of these materials and may give rise to other materials by derivatization reactions. Among the most important derivatives of cellulose, are ethers and esters of cellulose. Cellulose can also be fragmented in order to use its monomer, the glucose. The present work aims at extracting the cellulose from sugarcane straw and bagasse to use it in the production of two derivatives, cellulose acetate and carboxymethylcellulose and to fragment it into glucose for studying the enzymatic hydrolysis, which is a required step for ethanol cellulosic production. For this, it was tested two pathways of cellulose obtaining, the acid route and the alkaline route. At the end of each stage of the process, the materials were characterized chemically in order to elucidate what occurred in each step. After finishing both processes, the material was subjected to reactions of acetylation and carboxymethylation. The cellulose derivates were characterized physically for its degree of substitution and for FTIR. The cellulose acetate was utilized to produce membranes through two different methods, the solvent evaporation and the phase inversion. The membranes were characterized for MEV, DMA and permeability test. They were also tested for cooper ions removal. All materials produced at both pathways were hydrolyzed enzymatically for the enzymes Celluclast 1.5L and ?-glucosidase. In all cases, the final material presented high level of cellulose (about 90,0%) and low level of lignin (low than 4,0%). The alkaline route can be considered the one which achieved the best results, since it was in this pathway that the lowest cellulose lost occurred. The cellulose acetates presented a degree of substitution 3, in other words, they are triacetates, ideal for membrane production. Nevertheless, the presence of lignin, even in low amount, did not allow producing membranes with high mechanic resistance. In general, the membranes were able to remove about 15,0% of cooper ions in a aqueous solution. Between the methods carried out, the phase inversion was the one which produced membranes with the best properties. In relation to carboxymethylcellulose, it was obtained CMCs with different characteristics and, once more, the lignin interfered in the process. The more lignin content before CMC production, the less degree of substitution obtained. In the reactions of enzymatic hydrolysis, the highest cellulose purity proportioned the highest glucose concentrations in the hidrolysates, and it was reached conversion values around 85,00%.

O foco deste estudo correspondeu a hidrólise enzimática da polpa celulósica de sisal previamente mercerizada (20g de polpa.L-1, solução aquosa de NaOH 20%) via agitação mecânica (50°C,3h, M-AgMec-50°) e ultrassom (25°C,1h) a 20% (M-US-20%) e 40% (M-US-40%) de amplitude. As polpas mercerizadas apresentaram as seguinte propriedades: M-AgMec-50° 97,4% de α-celulose, cristalinidade (Ic) de 68% e massa molar média viscosimétrica (MMvis) de 94618,0g.mol-1, M-US-20% 95% de α-celulose, Ic de 68% e MMvis de 87581,6g.mol-1, M-US-40% 91,2% de α-celulose, Ic de 66% e MMvis de 81786,9g.mol-1. As reações de hidrólise (48h) foram realizadas utilizando enzimas celulase comercial (Accellerase 1500) e enzimas obtidas a partir do crescimento do fungo Aspergillus sp. Alíquotas constituídas por polpas não reagidas e licor foram retiradas do meio durante a reação. As polpas não reagidas foram caracterizadas em relação a Ic, MMvis, comprimento e espessura e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os licores foram avaliados pelo método Miller (DNS) e cromatografia líquida de alta eficiência(CLAE). Na hidrólise da polpa celulósica de sisal M-AgMec-50°, variou-se a quantidade de enzimas utilizadas (0,5 (HE-SAG-0,5); 0,7 (HE-SAG-0,7) e 0,9 (HE-SAG-0,9) mL de complexo enzimático. g-1 polpa celulósica). O maior rendimento de glicose (98%), obtido via CLAE, correspondeu a HE-SAG-0,9, sendo esta proporção de enzimas utilizada para as reações usando as polpas M-US-20% (HE-SU20-0,9), M-US-40%(HE-SU40-0,9). Dentre todas as polpas consideradas, o melhor rendimento de glicose foi para HE-SAG-0,9 pois, a presença de maior quantidade de hemiceluloses nas polpas celulósicas tratadas via ultrassom (HE-SU20-0,9 HE-SU40-0,9) prejudicou o acesso das enzimas às cadeias de celulose. As análises das polpas não reagidas mostraram que as enzimas celulases no geral agiram primeiramente na região não cristalina. Comportamentos variados foram observados com relação a Ic e MMvis, dependendo do intervalo de tempo transcorrido durante a reação. Considerando o pico de maior densidade de comprimento para as fibras de HE-SAG-0,5; HE-SAG-0,7 e HE-SAG-0,9, a variação durante a reação foi de [129-215] μm para [77-129] μm. As fibras de comprimentos superiores a [359-599] μm passaram a ser menores, aumentando a concentração de fibras com comprimentos menor que 359μm no meio. Para HE-SAG-0,5; HE-SAG-0,7; HE-SAG-0,9 o pico de maior densidade para a espessura variou de [28-39] para [11-23] μm, e para HE-SU20-0,9 e HE-SU40-0,9 este variou de [18-30] μm para [14-18] μm. O conjunto de resultados indicou que as enzimas agiram principalmente a partir das superfícies das fibras. As reações utilizando as enzimas celulases comercial e obtidas a partir do fungo Aspergillus foram realizadas utilizando outros substratos, além de M-AgMec-50° (HE-SAG-0,5; H-Aspergillus-SAG-1,5), ou seja, celulose microcristalina (HE-MICRO-0,5; H-Aspergillus-MICRO-1,5) e papel filtro (HE-PFT-0,5; H-Aspergillus-PFT-1,5). Dos três substratos utilizados, o papel filtro apresentou maior quantidade de hemiceluloses, e por isto, para as duas enzimas, observou-se para esta amostra o maior teor de açúcar redutor (DNS). A enzima fúngica, para todos os substratos, produziu um teor de açúcar muito menor que o obtido usando enzima comercial. As enzimas foram avaliadas via eletroforese de proteínas, sendo que para as enzimas fúngicas, foram observadas bandas de endoglucanases e exoglucanases, confirmando que durante o crescimento do fungo houve a formação das enzimas celulases. No entanto, as respectivas bandas das celulases comerciais mostraram que estas enzimas estão presentes em concentração consideravelmente maior, comparativamente as obtidas a partir do fungo Aspergillus sp. Ao comparar os resultados de Ic, MMvis, comprimento e espessura para todas as polpas não reagidas, usando as enzimas comercial e fúngica, observou-se que as enzimas fúngicas, nas condições consideradas no presente estudo atuaram de forma significativamente menos intensa que a comercial. Os estudos envolvendo as enzimas fúngicas requisitam aprofundamento. Dentre os resultados obtidos, destaca-se a alta conversão a glicose da polpa celulósica M-AgMec-50°, o que indicou que a hidrólise enzimática de polpa celulósica de sisal, com características similares à esta, apresenta grande potencial para produção de açúcares via catálise enzimática, visando obtenção de etanol. / This study corresponds to the enzymatic hydrolysis of previously mercerized pulp sisal (20g polpa.L-1 aqueous 20% NaOH) via mechanical agitation (50° C, 3h, M-AgMec-50°) and ultrasound (25° C, 1h) at 20% (M-US-20%) and 40% (-M-US 40%) of amplitude. The mercerized pulp had the following properties: M-AgMec-50° 97.4% of α-cellulose, 68% of crystallinity (Ic) and average viscometric molecular weight (MMvis) of 94618,0g.mol-1, M-US-20% 95% of α-cellulose, 68% of Ic and MMvis of 87581,6 g.mol-1, M-US-40% 91.2% α-cellulose, 66% of Ic and 81786,9g .mol-1 of MMvis. The hydrolysis reactions (48 h) were performed using commercial enzymes cellulase (Accellerase 1500) and enzymes obtained from the growth of the fungus Aspergillus sp. Aliquots constituted of unreacted pulp and liquor were taken from the medium during the reaction. The unreacted pulps were characterized with respect to Ic, MMvis, length and thickness and scanning electron microscopy (SEM). The liquors were analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) and by the Miller method (DNS). In the hydrolysis of the cellulose pulp sisal M-AgMec -50°, the amount of enzymes used was varied (0.5 (HE- SAG-0.5), 0.7 (HE-SAG-0.7) and 0.9 (HE-SAG-0.9) mL enzyme complex.g-1 pulp). The highest yield of glucose (98%), obtained via HPLC, corresponded to HE-SAG-0.9. This proportion of enzymes was used for the reactions using the pulps M-US-20% (HE-SU20-0,9) and M-US-40% (HE-SU40-0,9). Among all the considered pulps, the best performance for glucose was HE-SAG-0.9 as the presence of greater amounts of hemicellulose in pulps treated via ultrasonic (HE-HE-SU 20-0,9 SU40-0,9 ) made it difficult for the enzymes to access the cellulose chains. The analysis of unreacted pulps showed that, in general, cellulase enzymes act primarily on the non-crystalline region. Different behaviors were observed with respect to Ic and MMvis, depending on the time interval elapsed during the reaction. Considering the peak density of greater length for the fibers HE-SAG-0.5; HE-SAG-0.7 and HE-SAG-0.9, the variation during the reaction was [129-215] μm for [77-129] μm. The fibers of lengths greater than [359-599] μm became smaller, thus increasing the concentration of fibers with lengths smaller than 359μm in the medium. For HE-SAG-0.5; HE-SAG-0.7; HE-SAG-0.9 the peak of greater density of thickness varied from [28-39] to [11-23] μm and, for HE-SU20-0,9 and HE-SU40-0,9 that varied from [18-30] μm to [14-18] μm. The set of results indicated that the enzymes acted primarily from the fiber surfaces. Reactions using commercial cellulases and enzymes obtained from Aspergillus sp fungus were performed using other substrates in addition to M-AgMec-50°(HE-SAG-0,5; H-Aspergillus-SAG-1,5), which were microcrystalline cellulose (HE-MICRO-0,5; H-Aspergillus-MICRO-1,5) and filter paper (HE-PFT-0.5, H-Aspergillus-PFT-1,5). Out of the three substrates used, the filter paper showed a higher amount of hemicellulose, and therefore the highest concentration of reducing sugars (DNS) was observed in this sample for the two enzymes. For all the substrates, the fungal enzyme produced a much lower level of sugar than that obtained by using commercial enzyme. The enzymes were evaluated by electrophoresis of proteins. The bands of endoglucanases and exoglucanases were observed in the fungal enzymes, confirming that during the growth of the fungus there was the formation of cellulase enzymes. However, the respective bands of commercial cellulases showed that these enzymes are present in considerably higher concentration when compared to those obtained from the fungus Aspergillus sp. When comparing the results of Ic, MMvis, length and thickness for all the unreacted pulps using commercial and fungal enzymes under the conditions considered in this study, it was observed that fungal enzymes acted significantly less intensely than the commercial ones. Studies involving fungal enzymes need deepening. Among the obtained results, there is a high conversion of the glucose pulp AgMec-M50°, which indicated that the enzymatic hydrolysis of cellulosic pulps with features similar to the pulp used in the present study, has great potential for the production of sugars via enzymatic catalysis aiming at the production of ethanol.

Orientador: Jürgen Andreaus. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Programa de Pós-Graduação em Química.

Como conseqüência do aumento da produção de cana nos últimos anos, ocorreu o aumento da quantidade de resíduos agroindustriais gerados a partir deste processo, sendo os principais a palha e o bagaço da cana-de-açúcar. O potencial de produção desses resíduos representa em média 14% da massa da cana processada. A celulose é o principal constituinte desses materiais e pode dar origem a outros materiais por meio de reações de derivatização. Entre os derivados de celulose mais importantes, estão os éteres e os ésteres de celulose. A celulose também pode ser fragmentada, a fim de se utilizar seu monômero formador, a glicose. O presente trabalho teve como objetivo extrair a celulose da palha e do bagaço de cana para utilizá-la na produção de dois derivados, o acetato de celulose e a carboximetilcelulose, além de fragmentá-la a glicose, visando a estudar a hidrólise enzimática necessária para produção de etanol celulósico. Para isso, foram testadas duas vias de obtenção da celulose, uma via denominada ácida e outra, denominada alcalina. Ao término de cada etapa das vias, os materiais produzidos foram caracterizados quimicamente com a finalidade de se elucidar o que acontecia em cada etapa. Ao final dos dois processos, o material obtido foi submetido às reações de acetilação e de carboximetilação. Os derivados de celulose foram caracterizados quanto aos seus graus de substituição e por FTIR. Com o acetato de celulose, foram produzidas membranas através de dois métodos distintos, a evaporação de solvente e a inversão de fases. Essas membranas foram caracterizadas fisicamente por MEV, DMA e teste de permeabilidade. Elas também foram testadas quanto à remoção de íons cobre em solução em estado estacionário. Todos os materiais obtidos nas duas vias testadas foram hidrolisados enzimaticamente utilizando-se as enzimas Celluclast 1.5L e ?-glicosidase. Em todas as vias estudadas e para os dois materiais analisados, foram obtidos como produtos finais, materiais com alto teor de celulose (em torno de 90%) e baixo de teor de lignina (menor que 4%), sendo a via alcalina considerada a de melhor desempenho, pois ocorreu menor perda de celulose nessa via do que na via ácida. Foram produzidos acetatos de celulose com grau de substituição 3, ou seja, triacetatos, ideais para a produção de membranas. Contudo, a presença da lignina, mesmo em pequena quantidade, não permitiu que fossem produzidas membranas com alta resistência mecânica. Em geral as membranas foram capazes de remover cerca de 15,0% dos íons cobres em uma solução aquosa. Dos dois métodos estudados, o de inversão de fases foi o que produziu as melhores membranas. Quanto à carboximetilcelulose, foram produzidas CMCs de diferentes características e mais uma vez a lignina interferiu no processo, quanto mais lignina possuía o material antes da produção de CMC, menor foi o grau de substituição obtido. Nas reações de hidrólise enzimática, quanto mais puro era o material em relação ao teor de celulose, maior foi a concentração de glicose no hidrolisado, sendo alcançadas concentrações em torno de 85,00%. / As a consequence of sugarcane increased production in recent years, there was an increased of residues generation from this process, being the straw and bagasse the main ones. The production potential of these wastes represents around 14% of the processed sugarcane mass. Cellulose is the main constituent of these materials and may give rise to other materials by derivatization reactions. Among the most important derivatives of cellulose, are ethers and esters of cellulose. Cellulose can also be fragmented in order to use its monomer, the glucose. The present work aims at extracting the cellulose from sugarcane straw and bagasse to use it in the production of two derivatives, cellulose acetate and carboxymethylcellulose and to fragment it into glucose for studying the enzymatic hydrolysis, which is a required step for ethanol cellulosic production. For this, it was tested two pathways of cellulose obtaining, the acid route and the alkaline route. At the end of each stage of the process, the materials were characterized chemically in order to elucidate what occurred in each step. After finishing both processes, the material was subjected to reactions of acetylation and carboxymethylation. The cellulose derivates were characterized physically for its degree of substitution and for FTIR. The cellulose acetate was utilized to produce membranes through two different methods, the solvent evaporation and the phase inversion. The membranes were characterized for MEV, DMA and permeability test. They were also tested for cooper ions removal. All materials produced at both pathways were hydrolyzed enzymatically for the enzymes Celluclast 1.5L and ?-glucosidase. In all cases, the final material presented high level of cellulose (about 90,0%) and low level of lignin (low than 4,0%). The alkaline route can be considered the one which achieved the best results, since it was in this pathway that the lowest cellulose lost occurred. The cellulose acetates presented a degree of substitution 3, in other words, they are triacetates, ideal for membrane production. Nevertheless, the presence of lignin, even in low amount, did not allow producing membranes with high mechanic resistance. In general, the membranes were able to remove about 15,0% of cooper ions in a aqueous solution. Between the methods carried out, the phase inversion was the one which produced membranes with the best properties. In relation to carboxymethylcellulose, it was obtained CMCs with different characteristics and, once more, the lignin interfered in the process. The more lignin content before CMC production, the less degree of substitution obtained. In the reactions of enzymatic hydrolysis, the highest cellulose purity proportioned the highest glucose concentrations in the hidrolysates, and it was reached conversion values around 85,00%.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T20:07:03Z No. of bitstreams: 1 MARCIO JOSÉ VASCONCELOS DA SILVA – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 2886790 bytes, checksum: 4e2912ac8b6df6d1df2aeb12d63b2646 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T20:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCIO JOSÉ VASCONCELOS DA SILVA – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 2886790 bytes, checksum: 4e2912ac8b6df6d1df2aeb12d63b2646 (MD5) Previous issue date: 2017-12-05 / Na busca por fontes de energia renováveis e alternativas que reduzam a emissão de gases nocivos ao meio ambiente, diminuindo assim o uso de combustíveis fósseis em face da conscientização global, os biocombustíveis são uma fonte alternativa de energia, sendo principal destaque o etanol de 1ª e 2ª geração. Objetivou-se neste trabalho avaliar o potencial de diferentes cultivares de sorgo doce (Sorghum bicolor (L.) Moench.) para produção de etanol de 1ª geração a partir da fermentação do caldo dos colmos e etanol de 2ª geração a partir do substrato (bagaço). Para obtenção dos açúcares fermentescíveis a partir do bagaço, utilizou-se pré-tratamento ácido seguido de básico com auxílio de uma matriz de planejamento experimental 2³+3 pontos centrais para avaliar os efeitos das variáveis de entrada, tempo, temperatura e concentrações de ácido e base, verificando a solubilização da hemicelulose e lignina. Para avaliar a hidrólise enzimática verificou-se, por meio da aplicação de uma matriz de planejamento experimental 2²+3 pontos centrais, o efeito da carga enzimática e a razão massa seca de bagaço de sorgo e extrato enzimático. Foram usadas as enzimas comerciais Celluclast 1.5L da Novozyme e betaglicosidase da Prozyn na hidrólise enzimática para obtenção de açúcares fermentescíveis. A pesquisa foi desenvolvida no laboratório de engenharia bioquímica – LEB, na Universidade Federal de Campina Grande – UFCG, no estado da Paráiba e no Instituto Agronômico de Pernambuco – IPA, ambas localizadas na região do nordeste Brasileiro, a colheita das progens foi realizada na Estação Experimental do IPA no município de Vitória de Santo Antão, localizado na Zona da Mata de Pernambuco (lat: 35° 22' W, long: 08° 08' S, altitude: 146 m) no período de março/2013 a setembro/2017. Os resultados referentes aos dados agronômicos apresentaram diferenças significativas para um intervalo de confiança de 95% pelo teste Tukey. Dentre as sete cultivares pesquisadas as que obtiveram maiores teores de sólidos solúveis totais em campo foram entre BRS506, IPA2502, IPA EP17, IPA P222, IPA P134, IPA P228 e IPA SF15 com valores entre 12,3±0,08; 5,1±0,10; 16,8±0,40; 14,8±0,11; 7,1±0,10; 9,2±0,10 e 13,6±0,27 ºBrix, respectivamente. Os resultados referentes a fração sacarina (caldo do sorgo sacarino) foram analisados usando o teste de Tukey para um intervalo de confiança de 95%. Nos dados encontrados para concentração de etanol de 1ª geração, obtidos na fermentação dos caldos das cultivares que se destacaram foram IPA SF15, BRS506, IPA EP17, IPA P222 e IPA P134 com valores entre 55,72 ± 0,24; 45,46 ± 1,5; 44,6 ± 0,18; 33,78 ± 0,57 e 31,78 ± 0,28 g.L-1 respectivamente. As frações (bagaço) para avaliação na produção de etanol de 2ª geração, as cultivares IPA EP17 e BRS506, após pré-tratamento ácido seguido de básico, mostraram-se eficientes em concentrar a celulose, pela solubilização da hemicelulose e lignina, acarretando um aumento da celulose de 31,70 ± 0,49 para 60,42 ± 0,91% na variedade IPA-EP17 e para variedade BRS506 de 40,6 ± 1,1 para 64,52 ± 0,82% respectivamente. Os resultados encontrados no processo de hidrólise enzimática dos bagaços das variedades IPA EP17 para produção de glicose foi de 26,23 g L-1, nas condições de carga enzimática e razão (relação massa seca de bagaço) por volume de meio reacional (25 FPU/g e 2%) no tempo de 36 h de hidrólise e rotação constante de 150 RPM, e para BRS506 a produção de glicose foi de 25,17 g L-1, nas condições de carga enzimática e razão (relação massa seca de bagaço) por volume de meio reacional (25 FPU/g e 2%) no tempo de 36 h de hidrólise. / In the search for renewable energy sources and alternatives that reduce the emission of harmful gases to the environment, thus reducing the use of fossil fuels in the face of global awareness, biofuels present as an alternative, the main highlight being ethanol. The objective of this work was to evaluate the potential of different cultivars of sweet sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench.) For the production of ethanol of 1st generation from the fermentation of the broth the 2st generation ethanol from the substrate (bagasse). To obtain the fermentable sugars from the bagasse, acid pretreatment followed by base with the aid of experimental planning 2³ + 3 central points was applied to evaluate the effects of the variables of entry, time, temperature and acid and base concentrations, verifying the solubilization of hemicellulose and lignin. In order to evaluate the enzymatic hydrolysis, the effect of the enzymatic loading and the dry mass ratio of sorghum bagasse and enzyme extract wereverified using experimental planning design 2² + 3 central points. The commercial enzymes Celluclast 1.5L from Novozyme and beta-glucosidase from Prozyn wereused in the enzymatic hydrolysis to obtain fermentable sugars. The research was carried out at the biochemical-engineering laboratory - LEB, at the Federal University of Campina Grande - UFCG, in the state of Paráiba and at the Agronomic Institute of Pernambuco - IPA, both located in the northeast region of Brazil. The progenies were collected at the IPA Experimental Station in the city of Vitória de Santo Antão, located in the Zona da Mata of Pernambuco (lat: 35 ° 22 'W, long: 08 ° 08' S, altitude: 146 m) from March / 2013 to September / 2017. The results concerning agronomic data presented significant differences for a 95% confidence interval by the Tukey test. Among the seven cultivars studied, the highest soluble solids in the field were BRS506, IPA2502, IPA EP17, IPA P222, IPA P134, IPA P228 and IPA SF15 with values between 12,3 ± 0,08; 5,1 ± 0,10; 16,8 ± 0,40; 14,8 ± 0,11; 7,1 ± 0,10; 9,2 ± 0,10 and 13,6 ± 0,27 °Brix, respectively. Results for saccharin fraction (sorghum broth) were analyzed using the Tukey's test for a 95% confidence interval. In the data obtained for the concentration of ethanol of 1st generation, obtained in the fermentation of the broths of the cultivars that stood out were IPA SF15, BRS506, IPA EP17, IPA P222 and IPA P134 with values between 55,72 ± 0,24; 45,46 ± 1,5; 44,6 ± 0,18; 33,78 ± 0,57 and 31,78 ± 0,28 g.L-1 respectively. The fractions (bagasse) for evaluation in the production of second generation ethanol, IPA EP17 and BRS506, after acid pretreatment followed by basic, were efficient in concentrating the cellulose by the solubilization of hemicellulose and lignin, resulting in an increase of cellulose from 31,70 ± 0,49 to 60,42 ± 0,91% in the variety IPA-EP17 and for the BRS506 variety from 40,6 ± 1,1 to 64,52 ± 0,82% respectively. The results obtained in the enzymatic hydrolysis process for the IPA EP17 variety in the glucose production were 26,23 g L-1, for enzyme loading conditions and ratio (bagasse dry mass ratio) per reaction medium volume (25 FPU / and 2%) in the time of 36 hours of hydrolysis and constant rotation of 150 RPM, for BRS506 variety the glucose production was 25,17 g.L-1, for the conditions of enzymatic loading and ratio (bagasse dry mass ratio) by volume of reaction medium (25 FPU / g and 2%) in the time of 36 hours of hydrolysis.

Orientador: Crispin Humberto Garcia Cruz / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Fernanda Maria Pagane Guereschi Ernandes / Resumo: A produção de biocombustíveis é uma necessidade e existe a procura de processos economicamente viáveis de obtenção a partir de fontes renováveis de energia, destacando-se a produção de etanol a partir de materiais lignocelulósicos. O objetivo deste trabalho foi obter etanol a partir do hidrolisado do bagaço de cana-de-açúcar por fermentação pelo consórcio formado por Pachysolen tannophilus e Zymomonas mobilis. Os métodos para a hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar, foram variações da concentração de H2SO4 de 0 a 5% v/v, tempo de 15 e 30 min a 121°C e 12 e 24 h a temperatura ambiente e aplicação de desintoxicação com carvão ativado. Para as fermentações até 72 h realizou-se um planejamento experimetal com as variáveis independentes: pH inicial (4,5; 5,5 e 6,5), temperatura (25; 30 e 35 °C), agitação (0; 75 e 150 rpm), tempo de incubação (24; 48 e 72 h) e concentração do substrato (5; 10 e 15% m/v) utilizando três meios de fermentação (glicose, hidrolisado sem desintoxicar e hidrolisado desintoxicado). Para analisar a cinética, a fermentação foi monitorada a cada 2 h no período de 24 h em pH 5,5 a 30°C, sem agitação com 15% m/v de substrato para cada micro-organismo nos três meios testados. Para a fermentação com o consórcio os micro-organismos foram inoculados juntos ao início da fermentação dividida em dois grupos um foi em pH 4,5 com 5% de substrato e outro em pH 6,5 com 15% de substrato, sem agitação a 30°C em 24 h monitorada a cada 2 h. Os resultados para a hidrólise o resultado de açúcares totais para o padrão escolhido (2% de H2SO4 em 15 min a 121 ºC) foi de 78,7 mg/mL. A desintoxicação apresentou redução de 26,2 % de compostos fenólicos totais. A maior produção de etanol por Z. mobilis foi de 36,6 mg/mL no tempo de fermentação de 6 h. Por P. tannophilus foi de 39,8 mg/mL no ensaio com 72 h, 35 °C, 150 rpm, pH 6,5 e 15% m/v com meio hidrolisado sem desintoxicar ... / Abstract: The biofuel production is necessary and there are searches for economically viable processes for the production from renewable energy sources, stands out ethanol production from lignocellulosic materials. The aim of this study was to obtain ethanol from sugarcane bagasse hydrolyzate with fermentation by Zymomonas mobilis and Pachysolen tannophilus consortium. The methods for sugarcane bagasse hydrolysis were variations in the concentration of H2SO4 from 0 to 5% v/v, time 15 to 30 min at 121 °C, 12 and 24 h at ambient temperature and submission of detoxification with activated charcoal. For up to 72 h fermentations made experimetal planning with independent variables: initial pH (4,5; 5,5 and 6,5), temperature (25, 30 and 35 ° C), agitation (0; 75 and 150 rpm), incubation time (24; 48 and 72 h) and substrate concentration (5; 10 and 15% w/v) using three fermentation media (glucose, hydrolyzed without detoxify and detoxified hydrolyzate). To evaluate kinetics, the fermentation was monitored every 2 h during 24 h at pH 5,5 at 30 °C without shaking with 15% w/v substrate, for each micro-organism. The consortium fermentation, micro-organisms were inoculated together at the beginning of fermentation and was divided into two groups one was at pH 4,5 with 5% and another substrate at pH 6,5 with 15% substrate without shaking at 30 °C 24 h monitored every 2 h. The results for hydrolysis to total sugars of chosen standard (2% H2SO4 for 15 min at 121 °C) were 78,7 mg/mL. The detoxification decreased 26, 2% of total phenolic compounds. The higher ethanol production by Z. mobilis was 36,6 mg/mL in 6 h of fermentation. For P.tannophilus was 39,8 mg/mL in 72 h, 35 °C, 150 rpm, pH 6,5 and 15% w/v with without detoxify hydrolyzate medium and 38,7 mg/mL in detoxified hydrolyzate medium at 6 h. The consortium obtained 42 mg/mL of ethanol under pH 6,5 with 15% w/v detoxified hydrolyzate medium at 6 h with productivity of 5,4 g/L.h-1. The consortium was ... / Mestre

A demanda por antioxidantes naturais vem aumentando devido à toxicidade de alguns antioxidantes sintéticos. Estudos vêm identificando antioxidantes de origem natural, como a proteína da soja, que é capaz de contribuir na melhoria de propriedades funcionais e biológicas de alimentos. A hidrólise enzimática da proteína de soja aumenta sua atividade antioxidante, assim como a capacidade emulsificante e a capacidade de formação de espuma. O objetivo deste trabalho foi o estudo da hidrólise da proteína de soja através de uma protease produzida por Chryseobacterium sp., a verificação da capacidade antioxidante e aplicação do hidrolisado em diferentes tipos de carnes para evitar a oxidação lipídica. A eficácia da hidrólise foi determinada através da proteína solúvel utilizando o método de Folin enquanto que a atividade antioxidante foi avaliada pelos métodos referentes à captura do radical DPPH e ABTS. Os hidrolisados foram adicionados em carne de porco e peixe e foi verificada a inibição da oxidação lipídica. A influência de três parâmetros (temperatura, pH, relação enzima/substrato) na hidrólise foi estudada através um experimento fatorial 23 . Como respostas foram avaliadas a atividade antioxidante (DPPH e ABTS), atividade quelante de ferro, proteína solúvel, capacidade de formação de espuma e capacidade emulsificante. Observou-se um aumento na concentração de proteína solúvel em função do tempo, sendo que os hidrolisados foram capazes de inibir tanto o radical DPPH quanto o ABTS. Os hidrolisados inibiram em parte a oxidação lipídica em carne suína e peixe. Ainda foi possível concluir que dependendo da finalidade para que se deseja o hidrolisado, diferentes condições devem ser utilizadas. Os resultados demonstram uma potencial aplicação da protease microbiana para gerar hidrolisados antioxidantes da proteína de soja. / The demand for natural antioxidants has been increasing due to the toxicity of some synthetic antioxidants. Studies have identified naturally occurring antioxidants, such as soy protein, which can contribute to improve functional and biological properties of food. Enzymatic hydrolysis of soy protein increases its antioxidant activity, as well as emulsifying capacity and foaming capacity. The purpose of this work was to study the hydrolysis of soy protein, verifying the antioxidant capacity, application of the hydrolysate in different types of meat and optimization of hydrolysis. The efficiency of hydrolysis was determined by the soluble protein by the method of Folin while the antioxidant activity was evaluated by the methods related to the capture of the radical DPPH and ABTS. The hydrolysates were added to pork and fish and the extent of lipid oxidation was determined by TBARS. In optimizing of the hydrolysis three parameters were varied (T, pH, enzyme substrate), it was applied to a surface response methodology for conducting trials using a 23 factorial experiment. As answers were evaluated antioxidant activity (DPPH and ABTS), iron chelating activity, Lowry, foaming capacity and emulsifying capacity. There was an increase in soluble protein concentration versus time, and the hydrolysates were able to inhibit both the ABTS and the DPPH radical. The hydrolysates were able of inhibit lipid oxidation in pork and fish. Was still possible to conclude that depending on the finality that will be given to hydrolysates different treatment conditions should be used. The results demonstrate a significant potential for application of microbial protease to generate antioxidants of hydrolyzed soy protein.