Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-18Bitstream added on 2014-06-13T19:35:25Z : No. of bitstreams: 1 goncalves_azl_me_rcla.pdf: 769741 bytes, checksum: c5c358af6163fd0d9c647117e5e757c8 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / As amilases, envolvidas na degradação do amido, constituem um grupo de enzimas com diferentes pontos de atuação na molécula de amido, hidrolisando ligações glicosídicas a-1,4 e/ou a-1,6, como as a-amilases e glucoamilases. A característica de termoestabilidade para essas enzimas é bastante desejável visto que, além de serem mais estáveis sob várias condições, ainda permitem a condução de processos de hidrólise do amido em temperaturas elevadas. O presente trabalho visou o estudo da produção de a- amilase e glucoamilase termofílica por Thermomyces lanuginosus TO-03, por fermentação submersa (FSm) e em estado sólido (FES), avaliando-se os efeitos do tempo de cultivo e da fonte de carbono. Foram estudadas também, as propriedades bioquímicas das enzimas produzidas e o efeito das mesmas na hidrólise dos diferentes tipos de amido na produção de xarope. Os resultados mostraram que as produções máximas de atividade de amilase dextrinizante, sacarificante e da glucoamilase por FES foram 3973,6; 95,2 e 235,2 U/g, em 144, 120 e 168h, respectivamente. Em FSm foram obtidos 181,6; 5,0 e 27,1 U/mL para amilase dextrinizante e amilase sacarificante e para Glucoamilase em 168 h fermentação. A glucoamilase obtida por FSm apresentou as seguintes propriedades: temperatura e pH ótimos de 70ºC e 5,5 quando o amido solúvel foi o substrato e de 65ºC e 4,5 quando o substrato foi a maltose. A a-amilase apresentou temperatura ótima de 60°C e pH ótimo 5,5. Quando obtida por FES, a glucoamilase apresentou temperatura ótima de 65ºC, para hidrólise de ambos os substratos e pH ótimo 5,5 para hidrólise do amido solúvel e pH 4,5 para a hidrólise da maltose. A a-amilase de FES apresentou temperatura E pH ótimos de 60°C e pH 5,5. / Amylases, involved in starch degradation, constitute a group of enzymes with different action sites on the starch molecule, hydrolysing glycosidic bonds á-1.4 and/or á-1.6, such as á-amylases and glucoamylases. Thermostability for these enzymes is a very desirable characteristic since it makes them more stable under many conditions and it allows hydrolytic processes of starch to take place at high temperatures. This work had the purpose of studying the production of thermophilic á-amylase and glucoamylase by Thermomyces lanuginosus TO-03, in submerged fermentation (SmF) and solid state fermentation (SSF), evaluating the effect of cultivation time and carbon source. Biochemical properties of the enzymes were also studied along with the effect they had on hydrolysis of different types of starch for syrup production. The results show that maximum production of dextrinogenic and saccharogenic amylase and glucoamylase activities by SSF were 3973.6, 95.2 and 235.2 U/g in 144, 120 and 168 h, respectively. In SmF the results were 181.6, 5.0 and 27.1 U/mL for dextrinogenic and saccharogenic amylase and glucoamylase activities in 168 h of fermentation. Glucoamylase from SmF exhibited the following properties: temperature and pH optimum at 70°C and 5,5 when soluble starch was used as substrate and 65°C and 4.5 when maltose was used as substrate. á-amylase from SmF exhibited optimum temperature at 60°C and pH optimum at 5.5. Glucoamylase from SSF exhibited optimum temperature at 65°C, for the hydrolysis of both substrates and pH optimum at 5.5 when hydrolysing soluble starch and 4.5 when hydrolysing maltose. á-amylase from SSF exhibited optimum temperature and pH at 60°C and 5.5.

Orientador: Paulo César Lodi / Banca: Roger Augusto Rodrigues / Banca: Adriano Souza / Resumo: Nos últimos anos muitos estudos têm sido realizados para investigar o problema da redução da qualidade da água para o abastecimento, lazer, irrigação, entre outros, levando à identificação das fontes poluidoras, bem como à elaboração de propostas para o seu controle. Outra prática bastante utilizada é o estabelecimento de indicadores da qualidade das águas (físicos, químicos e biológicos). A preservação da qualidade da água é uma necessidade universal, que exige atenção por parte das autoridades sanitárias e consumidores em geral, principalmente nos cursos d'água destinados ao consumo humano, visto que sua contaminação por excretos de origem humana e animal pode torná-las um veículo de transmissão de agentes de doenças. Este trabalho avalia a qualidade do curso d'água do Rio Turvo/SP utilizando parâmetros físicos, químicos, biológicos e ecológicos e aspectos referentes da legislação vigente. Foram realizadas análises físicas, químicas, microbiológicas, ecológicas e de gestão ambiental e sanitária em seis pontos específicos do curso d'água do Rio Turvo, localizado na Bacia Hidrográfica do Médio Paranapanema. Aplicou-se um protocolo de avaliação rápida com o intuito de se conhecer o grau de conservação e qualidade ecológica dos pontos amostrados. Os resultados de ensaios físicos e químicos demonstram que a maioria dos valores obtidos estão dentro dos padrões exigidos pelo Ministério da Saúde e Conama, no entanto, os parâmetros ferro, fosfato e DBO demonstraram valores acima do ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In recent years, many studies have been carried out to investigate the problem of water quality reduction for water supply, leisure, irrigation, among others, leading to the identification of pollutant sources, as well as the preparation of proposals for its control. Another widely used practice is the establishment of water quality indicators (physical, chemical and biological). The preservation of water quality is a universal need, which requires attention from health authorities and consumers in general, especially in water courses intended for human consumption, since their contamination by excreta of human and animal origin can make them a vehicle for the transmission of disease agents. This work evaluates the quality of the Rio Turvo / SP watercourse using physical, chemical, biological and ecological parameters and referring aspects of the current legislation. Physical, chemical, microbiological, ecological and environmental and health management analyzes were carried out at six specific points in the Rio Turvo watercourse, located in the Paranapanema Basin. A rapid evaluation protocol was applied in order to know the degree of conservation and ecological quality of the points sampled. The results of physical and chemical tests show that most of the values obtained are within the standards required by the Ministry of Health and Conama, however, the iron, phosphate and BOD parameters showed values above the allowable and are mainly caused by the discharge of domestic se... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O presente trabalho propõe-se a verificar a viabilidade de utilização do reator anaeróbio horizontal do leito fixo (RAHLF) para o tratamento da vinhaça sob condições termofílicas, com ênfase na etapa de partida do reator. O RAHLF tem sido utilizado com êxito no tratamento de diversos efluentes sob condições mesofílicas, em experimentos de bancada. Referências bibliográficas indicam que reatores do tipo UASB tratando vinhaça sob condições termofílicas, atingem remoção de DQD da ordem de 70% e composição do gás com até 60% de metano. Neste experimento, os dados obtidos de remoção de DQD foram de aproximadamente 70% para valores de DQD afluente da ordem de 10.000 miligramas por litro e porcentagem de metano no gás de 63%, dados esses que indicam a viabilidade do tratamento da vinhaça neste reator. Resulta-se a natureza de pesquisa exploratória desta etapa dos trabalhos, sendo necessária a realização de etapa complementar visando otimizar o tempo de detenção hidráulica e a carga orgânica máxima a ser utlizada. Como um estudo preliminar os resultados foram satisfatórios. / The present work proposes to verify the viability to use the Horizontal Anaerobic Immobilized Sludge (HAIS) reactor for the vinasse treatment in termophilic conditions, with emphasis in the reactor departure. The HAIS reactor has being to utilize with success on the treatment of many effluents under mesophilic conditions in workbench experiments. Bibliographic references indicate that reactors the UASB kind treat vinasse under termophilic conditions, arrive removal the COD (chernical oxygen demand) in the order the 70% and gas composition with 60% of methane. In this experiment, the data obtained the removal of COD were about 70% for values de affluent COD the order the 10.000 mg/L and percentage the methane in the gas the 63%, data these that indicate the viability the termophilic treatment of vinasse in this reactor. Stick out it the nature the exploratory research in this stage the work being necessary the realization the complementary stage aiming at optirnize the hydraulic detention time and the maxim organic load to be utilized. How a preliminary study the results were satisfactory.

O presente trabalho propõe-se a verificar a viabilidade de utilização do reator anaeróbio horizontal do leito fixo (RAHLF) para o tratamento da vinhaça sob condições termofílicas, com ênfase na etapa de partida do reator. O RAHLF tem sido utilizado com êxito no tratamento de diversos efluentes sob condições mesofílicas, em experimentos de bancada. Referências bibliográficas indicam que reatores do tipo UASB tratando vinhaça sob condições termofílicas, atingem remoção de DQD da ordem de 70% e composição do gás com até 60% de metano. Neste experimento, os dados obtidos de remoção de DQD foram de aproximadamente 70% para valores de DQD afluente da ordem de 10.000 miligramas por litro e porcentagem de metano no gás de 63%, dados esses que indicam a viabilidade do tratamento da vinhaça neste reator. Resulta-se a natureza de pesquisa exploratória desta etapa dos trabalhos, sendo necessária a realização de etapa complementar visando otimizar o tempo de detenção hidráulica e a carga orgânica máxima a ser utlizada. Como um estudo preliminar os resultados foram satisfatórios. / The present work proposes to verify the viability to use the Horizontal Anaerobic Immobilized Sludge (HAIS) reactor for the vinasse treatment in termophilic conditions, with emphasis in the reactor departure. The HAIS reactor has being to utilize with success on the treatment of many effluents under mesophilic conditions in workbench experiments. Bibliographic references indicate that reactors the UASB kind treat vinasse under termophilic conditions, arrive removal the COD (chernical oxygen demand) in the order the 70% and gas composition with 60% of methane. In this experiment, the data obtained the removal of COD were about 70% for values de affluent COD the order the 10.000 mg/L and percentage the methane in the gas the 63%, data these that indicate the viability the termophilic treatment of vinasse in this reactor. Stick out it the nature the exploratory research in this stage the work being necessary the realization the complementary stage aiming at optirnize the hydraulic detention time and the maxim organic load to be utilized. How a preliminary study the results were satisfactory.

Orientador: Munir Salomão Skaf / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:18:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prates_EricaTeixeira_D.pdf: 8470737 bytes, checksum: 319e6432b49bf0c2fb876c71f9e7fd49 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A biomassa lignocelulósica proveniente do bagaço de cana-de-açúcar e de outras matérias-primas é um material altamente promissor para a geração de biocombustíveis renováveis e ambientalmente positivos. A melhor opção para a conversão dessa biomassa em açúcares solúveis fermentáveis a etanol, em termos de rendimento e de vantagens ambientais, é a catálise enzimática. Mas esta é também a etapa mais cara do processo de obtenção de etanol de segunda geração devido à baixa eficiência e alto custo dos coquetéis enzimáticos atualmente disponíveis para este fim. Para tornar estes processos mais eficientes e economicamente viáveis, é preciso aprofundar nossa compreensão dos mecanismos de hidrólise celulolítica. Grande investimento em pesquisa tem sido empregado com esta finalidade e, como parte disto, este trabalho consiste em um conjunto de pesquisas desenvolvidas na área de simulação computacional via dinâmica molecular de três enzimas celulolíticas: 1) Laminarinase de Rodhothermus marinus; 2) Endoglucanase 3 de Trichoderma harzianum e 3) b- glicosidase de Aspergillus niger. De modo geral, estes estudos visaram investigar a relação entre o arranjo estrutural e propriedades mensuráveis em laboratório interessantes na avaliação da performance destes biocatalisadores, como afinidade pelo substrato e estabilidade térmica. Como parte do Projeto Temático BioEn, financiado pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), estes estudos computacionais foram realizados em estreita colaboração com grupos de biofísicos estruturais e biólogos moleculares, sendo a escolha dos três temas embasada em resultados experimentais / Abstract: The lignocellulosic biomass from sugar cane bagasse and from other raw materials is a highly promising material for the generation of renewable and environmentally positive fuels. In terms of performance and environmental advantages, the best option for converting this biomass into soluble sugars to produce ethanol is the enzymatic catalysis. However, this is also the most expensive step of the second-generation ethanol production due to the low efficiency and high cost of the currently available enzyme cocktails. In order to make the process more efficient and economically viable, it is necessary to deepen the understanding of the cellulolytic hydrolysis mechanisms. Great investment in research has been employed for this purpose, and as part of these efforts, this work consists on a set of molecular dynamics studies of three cellulolytic enzymes, namely: 1) laminarinase from Rodhothermus marinus; 2) Endoglucanase 3 from Trichoderma harzianum and 3) b-glucosidase from Aspergillus niger. In general, these studies aimed to investigate the relationship between the structural arrangement and experimental data that are interesting for the biocatalyst performance evaluation, such as affinity to the substrate and thermal stability. As part of the BioEn Thematic Project, funded by FAPESP (Research Foundation of the State of São Paulo), these computational studies were carried out in close collaboration with structural biophysicists and molecular biologists. The choice of the three proteins considered here was based on these experimental studies / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências

Neste trabalho foram realizadas reações de resolução enzimática de ciano-hidrinas [(±)-mandelonitrila 1a, (±)-2-(4-clorofenil)-2-hidroxiacetonitrila 2a, (±)-2-hidroxi-2-(4- hidroxifenil)acetonitrila 3a, (±)-2-hidroxibutanonitrila 4a, (±)-2-(4- fluorofenil)acetonitrila 5a, (±)-2-hidroxi-2-(4-metoxifenil)acetonitrila 6a, (±)-2-hidroxi- 2-(3-fenoxifenil)acetonitrila 7a e (±)-(E)-2-hidroxi-4-fenilbut-3-enonitrila 8a] e de álcoois organofluorados [(±)-2,2,2-trifluoro-1-feniletanol ±9a, ±±)-1-(2,4,5- trifluorofenil)etanol 10a, (±)-1-(3-bromofenil)-2,2,2-trifluoroetanol 11a, (±)-1-(4- bromofenil)-2,2,2-trifluoroetanol 12a e (±)-1-(2-trifluorometil)feniletanol 13a] utilizando a lipase imobilizada de Candida antarctica (CALB). As reações foram realizadas em agitador orbital por um período de tempo que variou entre 24-168 h de reação apresentando diferentes conversões e excessos enantioméricos: [(R)-álcool 1a (c = 51%, ee = 51%), (S)-acetato 1b (c = 49%, ee = 98%); (R)-álcool 2a (c = 42%, ee > 99%), (S)-acetato 2b (c = 58%, ee = 94%); (R)-álcool 3a (c = 34%), (S)-acetato 3b (c = 32%, ee = 28%); (R)-álcool 4a (c = 82%), (S)-acetato 4b (c = 18%, ee = 25%); (R)-álcool 5a (c = 5%), (S)-acetato 5b (c = 55%, ee = 97%); (R)-álcool 6a (c = 44%), (S)-acetato 6b (c = 56%, ee = 99%); (R)-álcool 7a (c = 53%), (S)-acetato 7b (c = 47%, ee = 92%); (R)-álcool 8a (c = 40%), (S)-acetato 8b (c = 60%, ee = 80%); (R)-álcool 9a (c = 51%, ee = 62%), (S)- acetato 9b (c = 49%, ee > 99%); (S)-álcool 10a (c = 50%, ee > 99%), (R)-acetato 10b (c = 50%, ee > 99%); (R)-álcool 11a (c = 49%, ee = 61%), (S)-acetato 11b (c = 51%, ee = 82%); (R)-álcool 12a (c = 51%, ee = 72%), (S)-acetato 12b (c = 49%, ee > 99%); (S)-álcool 13a (c = 88%), (R)-acetato 13b (c = 12%, ee > 99). Os resultados por irradiação micro-ondas para os compostos obtidos apresentaram menores tempos de reação (1-14 h) comprovando a sua eficiência na resolução quimio-enzimática de compostos organofluorados e ciano-hidrinas: [(R)-álcool 1a (c = 60%, ee = 89%), (S)-acetato 1b (c = 40%, ee = 92%); (R)-álcool 2a (c = 47%, ee = 82%), (S)-acetato 2b (c = 53%, ee = 90%); (R)-álcool 3a (c = 34%), (S)-acetato 3b (c = 17%, ee = 59%); (R)-álcool 5a (c = 4%, ee = 88%), (S)-acetato 5b (c = 50%, ee = 92%); (R)-álcool 6a (c = 44%, ee = 73%), (S)-acetato 6b (c = 56%, ee = 90%); (R)-álcool 7a (c = 50%, ee = 84%), (S)-acetato 7b (c = 50%, ee = 84%); (R)-álcool 8a (c = 41%, ee = 91%), (S)-acetato 8b (c = 59%, ee = 74%); (S)-álcool 9a (c = 95%), (R)-acetato 9b (c = 5%, ee > 99%); (R)-álcool 10a (c = 50%, ee >99%), (S)- acetato 10b (c = 50%, ee >99%); (R)-álcool 11a (c = 58%, ee = 43%), (S)-acetato 11b (c = 42%, ee = 78%); (S)-álcool 12a (c = 51%, ee = 70%), (R)-acetato 12b (c = 49%, ee = 98%); (S)-álcool 13a (c = 85%), (R)-acetato 13b (c = 15%, ee > 99)]. Em especial destaca-se, neste trabalho o uso de células microbianas utilizando a irradiação micro-ondas na redução de fluorocetonas. Sendo assim, foi realizada reações de biorredução da (±)- 2,2,2-trifluoroacetofenona 3 em agitador orbital e irradiação micro-ondas pelo fungo marinho Mucor racemosus CBMAI 847 nas concentrações de (2,9; 5,7; 8,5 e 14 mmol/L) em pH 8 e na concentração de 14 mmol/L em pH 5. Após 6 h de reação obtiveram-se conversões entre 39-100% e excessos enantioméricos entre 74-96% em agitador orbital e por irradiação micro-ondas obteve-se uma variação de 28-64% de conversão e excesso enantiomérico entre 73-96%. Também foram realizadas reações de biorredução com as bactérias termofílicas SPZSP005, SPZSP088, SPZSP051 e SPZSP055 para cetonas organofluoradas obtendo-se elevadas enantiosseletividades (>99%) e conversões (>99%). Esse estudo relata a primeira investigação da literatura frente ao uso de fungo e bactérias termofílicas por irradiação micro-ondas aplicada em biocatálise. Foram também realizadas reações de adição de aza-Michael entre a benzilamina e cetonas ?,β-insaturadas (ciclo-hexenona, 3-metil-2-ciclo-hexen-1-ona e a 2,5-dimetil-para-benzoquinona) utilizando a CALB em diferentes solventes orgânicos (EtOAc, CH2Cl2, n-hexano, MeOH, tolueno, éter etílico e THF) em agitador orbital e por irradiação micro-ondas. Através das reações de adição de aza-Michael foi obtido por adição-1,2 e adição-1,4 como adutos iminas, os quais foram caracterizadas por espectrometria de massas. Finalmente neste trabalho aplicou a irradiação micro-ondas em biocatálise via resolução cinética, redução de cetonas e adição de Michael. / In this study, enzymatic kinetic resolutions of cyanohydrins [(±)-mandelonitrile 1a, (±)-2-(4-chlorophenyl)-2-hydroxyacetonitrile 2a, (±)-2-hydroxy-2-(4- hydroxyphenyl)acetonitrile 3a, (±)-2-hydroxybutanenitrile 4a, (±)-2-(4- fluorophenyl)acetonitrile 5a, (±)-2-hydroxy-2-(4-metoxiphenyl)acetonitrile 6a, (±)-2- hydroxy-2-(3-fenoxyphenyl)acetonitrile 7a and (±)-(E)-2-hydroxy-4-phenylbut-3- enonitrile 8a], and organofluorine alcohols [(±)-2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol 9a, (±)-1-(2,4,5-trifluorophenyl)ethanol 10a, (±)-1-(3-bromophenyl)-2,2,2-trifluoroethanol 11a, (±)-1-(4-bromophenyl)-2,2,2-trifluoroethanol 12a and (±)-1-(2- trifluoromethyl)phenylethanol 13a] were performed using immobilized lipase from Candida Antarctica (CALB). The reactions were performed on an orbital shaking for a period ranging from 24 to 168 h with different conversions and enantiomeric excesses. [(R)- alcohol 1a (c = 51%, ee = 51%), (S)-acetate 1b (c = 49%, ee = 98%); (R)- alcohol 2a (c = 42%, ee > 99%), (S)-acetate 2b (c = 58%, ee = 94%); (R)-alcohol 3a (c = 34%), (S)-acetate 3b (c = 32%, ee = 28%); (R)-alcohol 4a (c = 82%), (S)-acetate 4b (c = 18%, ee = 25%); R)-alcohol 5a (c = 5%), (S)-acetate 5b (c = 55%, ee = 97%); (R)-alcohol 6a (c = 44%), (S)-acetate 6b (c = 56%, ee = 99%); (R)-alcohol 7a (c = 53%), (S)-acetate 7b (c = 47%, ee = 92%); (R)-alcohol 8a (c = 40%), (S)-acetate 8b (c = 60%, ee = 80%); (R)- alcohol 9a (c = 51%, ee = 62%), (S)-acetate 9b (c = 49%, ee > 99%); (S)-alcohol 10a (c = 50%, ee > 99%), (R)-acetate 10b (c = 50%, ee > 99%); (R)-alcohol 11a (c = 49%, ee = 61%), (S)-acetate 11b (c = 51%, ee = 82%); (R)-alcohol 12a (c = 51%, ee = 72%), (S)- acetate 12b (c = 49%, ee > 99%); (S)-alcohol 13a (c = 88%), (R)-acetate 13b (c = 12%, ee > 99). The results obtained by microwave irradiation for the substrates showed shorter reaction times (1 to 14 h) demonstrating its efficiency in chemoenzymatic esterifications of organofluorine compounds and cyanohydrins [(R)-alcohol 1a (c = 60%, ee = 89%), (S)-acetate 1b (c = 40%, ee = 92%); (R)-alcohol 2a (c = 47%, ee = 82%), (S)-acetate 2b (c = 53%, ee = 90%); (R)-alcohol 3a (c = 34%), (S)-acetate 3b (c = 17%, ee = 59%); (R)-alcohol 5a (c = 4%, ee = 88%), (S)-acetate 5b (c = 50%, ee = 92%); (R)-alcohol 6a (c = 44%, ee = 73%), (S)-acetate 6b (c = 56%, ee = 90%); (R)-alcohol 7a (c = 50%, ee = 84%), (S)-acetate 7b (c = 50%, ee = 84%); (R)-alcohol 8a (c = 41%, ee = 91%), (S)-acetate 8b (c = 59%, ee = 74%); (S)-alcohol 9a (c = 95%), (R)-acetate 9b (c = 5%, ee > 99%); (R)- alcohol 10a (c = 50%, ee >99%), (S)-acetate 10b (c = 50%, ee >99%); (R)-alcohol 11a (c = 58%, ee = 43%), (S)-acetate 11b (c = 42%, ee= 78%); (S)-alcohol 12a (c = 51%, ee = 70%), (R)-acetate 12b (c = 49%, ee = 98%); (S)-alcohol 13a (c = 85%), (R)-acetate 13b (c = 15%, ee > 99)]. In particular, this thesis show the use of microbial cells in reduction of fluoroketones by microwave irradiation. Thus, bioreduction reactions of (±)-2,2,2- trifluoroacetophenone 3 was performed in orbital shaking and microwave irradiation by marine fungus Mucor racemosus CBMAI 847 in different concentrations (2.9, 5.7, 8.5 and 14 mmol/L) at pH 8 and in the concentration of 14 mmol/L at pH 5. In the reactions after 6 h were obtained a conversion of 39 to 100% and enantiomeric excess of 74-96%, in orbital shaking. The reaction on microwave irradiation gave an increase conversion of 28-64% and enantiomeric excess of 73-96%. Bioreduction reactions were also performed with the thermophilic bacteria SPZSP005, SPZSP088, SPZSP051 and SPZSP055 for organofluorine ketones obtaining high enantioselectivities (> 99%) and conversions (> 99%). This study describes the first investigation on the literature regarding the use of thermophilic bacteria and fungus by microwave irradiation applied to biocatalysis. Were also carried out reactions of aza-Michael addition of benzylamine and ?, β-unsaturated cyclohexenones (cyclo- hexenone, 3-methyl-2-cyclo-hexen-1-one and 2,5-dimethyl-para-benzoquinone) were investigated, using CALB in different organic solvents (EtOAc, CH2Cl2, n-hexane, MeOH, toluene, ethylic ether and THF) in orbital shaking and microwave irradiation. From aza-Michael addition reactions was possible to obtain by 1,2- and 1,4-adition the adduct imines, which were characterized by mass spectrometry. Finally this thesis applied the microwave irradiation in biocatalysis via kinetic resolution, reduction of ketones and aza-Michael addition.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-18Bitstream added on 2014-06-13T20:04:38Z : No. of bitstreams: 1 ferrarezi_al_dr_rcla.pdf: 2316153 bytes, checksum: 70628c1ba7de515160f7ca0246de5404 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As enzimas são catalisadores muito eficientes e de grande interesse na aplicação industrial. As lipases (E.C. 3.1.1.3) são serina-hidrolases que agem na hidrólise, esterificação e transesterificação de acilgliceróis de cadeia longa. Lipases microbianas têm sido amplamente usadas devido à sua especificidade. Na transesterificação moléculas de triacilglicerol reagem com um álcool na presença de um catalisador formando uma mistura de glicerol e ésteres de ácidos graxos. O biodiesel, definido como ésteres metílicos ou etílicos, tem atraído crescente interesse como uma fonte de energia renovável, substituindo o diesel produzido a partir de combustíveis fósseis. O presente trabalho tem como objetivo principal efetuar a prospecção de fungos termofílicos que apresentem produção significativa de lipase e, concomitantemente, atividade transesterificante. As linhagens foram selecionadas por detecção de atividade lipolítica em placas de ágar contendo Rodamina B, por fermentação submersa (FSm) e fermentação em estado sólido (FES). Foram testadas linhagens de fungos termofílicos da coleção do laboratório de Bioquímica e Microbiologia Aplicada, sendo Thermomucor indicae-seudaticae N31, Rhizomucor pusillus Myceliophtora sp F2.1.4, Myceliophtora sp M7.7, F2.1.1, F2.1.3 e Thermomyces lanuginosus TO-05 os que mostraram um maior potencial hidrolítico. Estudos adicionais avaliaram a produção de lipase através da modificação da fonte de componentes nutricionais e algumas propriedades físicas na produção de lipase por T. indicae-seudaricae N31 em FSm, e por R. pusillus e T. indicae-seudaticae N31 em FES. Os estudos dos processos fermentativos foram bem sucedidos, havendo um aumento de 16 vezes na produção de lipase de R. pusillus e de 36 vezes na lipase de T indicae-seudaticae... / Enzymes are efficient catalysts and interesting for industrial applications. Lipases (EC 3.1.1.3) constitute a group of serine hydrolases that catalyze the hydrolysis, esterification and transesterification reactions of long chain acylglycerols. Microbial lipases have been widely used for biotechnological applications due to their specificity. In transesterification, molecule of a tryacylglicerol react with an alcohol in the presence of catalyst, producing a mixture of fatty esters and glycerol, Biodiesel, defined as methyl or ethyl fatty esters and has attracted considerable attention as a renewable source of energy, in substitution of fossil fuels. The main goal of the present work is the screening of thermophilic fungi that present outstanding lipase production and in parallel able to perform transesterification reaction. Strains were screened for lipase activity on agar plates containing Rhodamine B, for submerged fermentation (SmF) and solid state fermentation (SSF). The tested thermophilic strains were from the collections of the Biochemistry and Applied Microbiology Laboratory, where Thermomucor indicae-seudancae N31, Rhizomucor pusillus Myceliophtora sp F2.1.4, Myceliophtora sp M7.7, F2.1.1, F2.1.3 and Thermomyces lanuginosus TO-O5 had the highest lipase production. Additional studies attempted to improve lipase production by nutrient source modifications and physicals conditions in FmS by T. indicae-seudaticae N31 and in FSS by T. indicae-seudaticae N31 and R. pusillus. The fermentations studies were successful, with a 16 fold enhancement in lipase yield compared to the initial medim from lipase R. pusillus and 36 fold for the lipase T. indicae-seudaticae N31, both in FES. The lipase from T. indicae-seudaticae N31 cultured in SSF and SmF, exhibited maximum lipolytic activity at 40°C and stability for the pH range from 4 to 8. The enzyme produced by FmS presented maximum activity... (Complete abstract click electronic access below)

Neste trabalho foram realizadas reações de resolução enzimática de ciano-hidrinas [(±)-mandelonitrila 1a, (±)-2-(4-clorofenil)-2-hidroxiacetonitrila 2a, (±)-2-hidroxi-2-(4- hidroxifenil)acetonitrila 3a, (±)-2-hidroxibutanonitrila 4a, (±)-2-(4- fluorofenil)acetonitrila 5a, (±)-2-hidroxi-2-(4-metoxifenil)acetonitrila 6a, (±)-2-hidroxi- 2-(3-fenoxifenil)acetonitrila 7a e (±)-(E)-2-hidroxi-4-fenilbut-3-enonitrila 8a] e de álcoois organofluorados [(±)-2,2,2-trifluoro-1-feniletanol ±9a, ±±)-1-(2,4,5- trifluorofenil)etanol 10a, (±)-1-(3-bromofenil)-2,2,2-trifluoroetanol 11a, (±)-1-(4- bromofenil)-2,2,2-trifluoroetanol 12a e (±)-1-(2-trifluorometil)feniletanol 13a] utilizando a lipase imobilizada de Candida antarctica (CALB). As reações foram realizadas em agitador orbital por um período de tempo que variou entre 24-168 h de reação apresentando diferentes conversões e excessos enantioméricos: [(R)-álcool 1a (c = 51%, ee = 51%), (S)-acetato 1b (c = 49%, ee = 98%); (R)-álcool 2a (c = 42%, ee > 99%), (S)-acetato 2b (c = 58%, ee = 94%); (R)-álcool 3a (c = 34%), (S)-acetato 3b (c = 32%, ee = 28%); (R)-álcool 4a (c = 82%), (S)-acetato 4b (c = 18%, ee = 25%); (R)-álcool 5a (c = 5%), (S)-acetato 5b (c = 55%, ee = 97%); (R)-álcool 6a (c = 44%), (S)-acetato 6b (c = 56%, ee = 99%); (R)-álcool 7a (c = 53%), (S)-acetato 7b (c = 47%, ee = 92%); (R)-álcool 8a (c = 40%), (S)-acetato 8b (c = 60%, ee = 80%); (R)-álcool 9a (c = 51%, ee = 62%), (S)- acetato 9b (c = 49%, ee > 99%); (S)-álcool 10a (c = 50%, ee > 99%), (R)-acetato 10b (c = 50%, ee > 99%); (R)-álcool 11a (c = 49%, ee = 61%), (S)-acetato 11b (c = 51%, ee = 82%); (R)-álcool 12a (c = 51%, ee = 72%), (S)-acetato 12b (c = 49%, ee > 99%); (S)-álcool 13a (c = 88%), (R)-acetato 13b (c = 12%, ee > 99). Os resultados por irradiação micro-ondas para os compostos obtidos apresentaram menores tempos de reação (1-14 h) comprovando a sua eficiência na resolução quimio-enzimática de compostos organofluorados e ciano-hidrinas: [(R)-álcool 1a (c = 60%, ee = 89%), (S)-acetato 1b (c = 40%, ee = 92%); (R)-álcool 2a (c = 47%, ee = 82%), (S)-acetato 2b (c = 53%, ee = 90%); (R)-álcool 3a (c = 34%), (S)-acetato 3b (c = 17%, ee = 59%); (R)-álcool 5a (c = 4%, ee = 88%), (S)-acetato 5b (c = 50%, ee = 92%); (R)-álcool 6a (c = 44%, ee = 73%), (S)-acetato 6b (c = 56%, ee = 90%); (R)-álcool 7a (c = 50%, ee = 84%), (S)-acetato 7b (c = 50%, ee = 84%); (R)-álcool 8a (c = 41%, ee = 91%), (S)-acetato 8b (c = 59%, ee = 74%); (S)-álcool 9a (c = 95%), (R)-acetato 9b (c = 5%, ee > 99%); (R)-álcool 10a (c = 50%, ee >99%), (S)- acetato 10b (c = 50%, ee >99%); (R)-álcool 11a (c = 58%, ee = 43%), (S)-acetato 11b (c = 42%, ee = 78%); (S)-álcool 12a (c = 51%, ee = 70%), (R)-acetato 12b (c = 49%, ee = 98%); (S)-álcool 13a (c = 85%), (R)-acetato 13b (c = 15%, ee > 99)]. Em especial destaca-se, neste trabalho o uso de células microbianas utilizando a irradiação micro-ondas na redução de fluorocetonas. Sendo assim, foi realizada reações de biorredução da (±)- 2,2,2-trifluoroacetofenona 3 em agitador orbital e irradiação micro-ondas pelo fungo marinho Mucor racemosus CBMAI 847 nas concentrações de (2,9; 5,7; 8,5 e 14 mmol/L) em pH 8 e na concentração de 14 mmol/L em pH 5. Após 6 h de reação obtiveram-se conversões entre 39-100% e excessos enantioméricos entre 74-96% em agitador orbital e por irradiação micro-ondas obteve-se uma variação de 28-64% de conversão e excesso enantiomérico entre 73-96%. Também foram realizadas reações de biorredução com as bactérias termofílicas SPZSP005, SPZSP088, SPZSP051 e SPZSP055 para cetonas organofluoradas obtendo-se elevadas enantiosseletividades (>99%) e conversões (>99%). Esse estudo relata a primeira investigação da literatura frente ao uso de fungo e bactérias termofílicas por irradiação micro-ondas aplicada em biocatálise. Foram também realizadas reações de adição de aza-Michael entre a benzilamina e cetonas ?,β-insaturadas (ciclo-hexenona, 3-metil-2-ciclo-hexen-1-ona e a 2,5-dimetil-para-benzoquinona) utilizando a CALB em diferentes solventes orgânicos (EtOAc, CH2Cl2, n-hexano, MeOH, tolueno, éter etílico e THF) em agitador orbital e por irradiação micro-ondas. Através das reações de adição de aza-Michael foi obtido por adição-1,2 e adição-1,4 como adutos iminas, os quais foram caracterizadas por espectrometria de massas. Finalmente neste trabalho aplicou a irradiação micro-ondas em biocatálise via resolução cinética, redução de cetonas e adição de Michael. / In this study, enzymatic kinetic resolutions of cyanohydrins [(±)-mandelonitrile 1a, (±)-2-(4-chlorophenyl)-2-hydroxyacetonitrile 2a, (±)-2-hydroxy-2-(4- hydroxyphenyl)acetonitrile 3a, (±)-2-hydroxybutanenitrile 4a, (±)-2-(4- fluorophenyl)acetonitrile 5a, (±)-2-hydroxy-2-(4-metoxiphenyl)acetonitrile 6a, (±)-2- hydroxy-2-(3-fenoxyphenyl)acetonitrile 7a and (±)-(E)-2-hydroxy-4-phenylbut-3- enonitrile 8a], and organofluorine alcohols [(±)-2,2,2-trifluoro-1-phenylethanol 9a, (±)-1-(2,4,5-trifluorophenyl)ethanol 10a, (±)-1-(3-bromophenyl)-2,2,2-trifluoroethanol 11a, (±)-1-(4-bromophenyl)-2,2,2-trifluoroethanol 12a and (±)-1-(2- trifluoromethyl)phenylethanol 13a] were performed using immobilized lipase from Candida Antarctica (CALB). The reactions were performed on an orbital shaking for a period ranging from 24 to 168 h with different conversions and enantiomeric excesses. [(R)- alcohol 1a (c = 51%, ee = 51%), (S)-acetate 1b (c = 49%, ee = 98%); (R)- alcohol 2a (c = 42%, ee > 99%), (S)-acetate 2b (c = 58%, ee = 94%); (R)-alcohol 3a (c = 34%), (S)-acetate 3b (c = 32%, ee = 28%); (R)-alcohol 4a (c = 82%), (S)-acetate 4b (c = 18%, ee = 25%); R)-alcohol 5a (c = 5%), (S)-acetate 5b (c = 55%, ee = 97%); (R)-alcohol 6a (c = 44%), (S)-acetate 6b (c = 56%, ee = 99%); (R)-alcohol 7a (c = 53%), (S)-acetate 7b (c = 47%, ee = 92%); (R)-alcohol 8a (c = 40%), (S)-acetate 8b (c = 60%, ee = 80%); (R)- alcohol 9a (c = 51%, ee = 62%), (S)-acetate 9b (c = 49%, ee > 99%); (S)-alcohol 10a (c = 50%, ee > 99%), (R)-acetate 10b (c = 50%, ee > 99%); (R)-alcohol 11a (c = 49%, ee = 61%), (S)-acetate 11b (c = 51%, ee = 82%); (R)-alcohol 12a (c = 51%, ee = 72%), (S)- acetate 12b (c = 49%, ee > 99%); (S)-alcohol 13a (c = 88%), (R)-acetate 13b (c = 12%, ee > 99). The results obtained by microwave irradiation for the substrates showed shorter reaction times (1 to 14 h) demonstrating its efficiency in chemoenzymatic esterifications of organofluorine compounds and cyanohydrins [(R)-alcohol 1a (c = 60%, ee = 89%), (S)-acetate 1b (c = 40%, ee = 92%); (R)-alcohol 2a (c = 47%, ee = 82%), (S)-acetate 2b (c = 53%, ee = 90%); (R)-alcohol 3a (c = 34%), (S)-acetate 3b (c = 17%, ee = 59%); (R)-alcohol 5a (c = 4%, ee = 88%), (S)-acetate 5b (c = 50%, ee = 92%); (R)-alcohol 6a (c = 44%, ee = 73%), (S)-acetate 6b (c = 56%, ee = 90%); (R)-alcohol 7a (c = 50%, ee = 84%), (S)-acetate 7b (c = 50%, ee = 84%); (R)-alcohol 8a (c = 41%, ee = 91%), (S)-acetate 8b (c = 59%, ee = 74%); (S)-alcohol 9a (c = 95%), (R)-acetate 9b (c = 5%, ee > 99%); (R)- alcohol 10a (c = 50%, ee >99%), (S)-acetate 10b (c = 50%, ee >99%); (R)-alcohol 11a (c = 58%, ee = 43%), (S)-acetate 11b (c = 42%, ee= 78%); (S)-alcohol 12a (c = 51%, ee = 70%), (R)-acetate 12b (c = 49%, ee = 98%); (S)-alcohol 13a (c = 85%), (R)-acetate 13b (c = 15%, ee > 99)]. In particular, this thesis show the use of microbial cells in reduction of fluoroketones by microwave irradiation. Thus, bioreduction reactions of (±)-2,2,2- trifluoroacetophenone 3 was performed in orbital shaking and microwave irradiation by marine fungus Mucor racemosus CBMAI 847 in different concentrations (2.9, 5.7, 8.5 and 14 mmol/L) at pH 8 and in the concentration of 14 mmol/L at pH 5. In the reactions after 6 h were obtained a conversion of 39 to 100% and enantiomeric excess of 74-96%, in orbital shaking. The reaction on microwave irradiation gave an increase conversion of 28-64% and enantiomeric excess of 73-96%. Bioreduction reactions were also performed with the thermophilic bacteria SPZSP005, SPZSP088, SPZSP051 and SPZSP055 for organofluorine ketones obtaining high enantioselectivities (> 99%) and conversions (> 99%). This study describes the first investigation on the literature regarding the use of thermophilic bacteria and fungus by microwave irradiation applied to biocatalysis. Were also carried out reactions of aza-Michael addition of benzylamine and ?, β-unsaturated cyclohexenones (cyclo- hexenone, 3-methyl-2-cyclo-hexen-1-one and 2,5-dimethyl-para-benzoquinone) were investigated, using CALB in different organic solvents (EtOAc, CH2Cl2, n-hexane, MeOH, toluene, ethylic ether and THF) in orbital shaking and microwave irradiation. From aza-Michael addition reactions was possible to obtain by 1,2- and 1,4-adition the adduct imines, which were characterized by mass spectrometry. Finally this thesis applied the microwave irradiation in biocatalysis via kinetic resolution, reduction of ketones and aza-Michael addition.

Resumo: Sabe-se que uma variedade de microrganismos produzem um ou mais tipos de amilases para degradar os amiláceos presentes no ambiente e que as amilases produzidas por microrganismos termofílicos apresentam características mais termoestáveis do que aquelas produzidas por mesófilos. Essas amilases termoestáveis são de grande interesse na indústria de processamento de amido, uma vez a temperatura do gelatinização do mesmo, etapa importante do processo, fica em torno de 70ºC. Além disso, os processos que ocorrem em altas temperaturas, têm menor risco de contaminação por mesófilos e a diminuição da viscosidade do meio permite trabalhar com elevadas concentrações de substrato. No presente trabalho foram isoladas, a partir de amostras de solos, compostagens e resíduos agro-industriais, 339 linhagens microbianas termofílicas (326 bacterianas e 13 fúngicas) capazes de crescer a 55ºC em meio contendo amido como única fonte de carbono. As 163 linhagens (162 bactérias e 1 fungo) que se destacaram quanto à produção de amilases e à velocidade de crescimento em meio sólido, foram selecionadas e submetidas às fermentações submersa (meio nutriente) e semi-sólida (farelo de trigo). As atividades enzimáticas foram determinadas pelo método dextrinizante (a- amilase), pela quantificação da glicose (glucoamilase) e de açúcares redutores liberados a partir da hidrólise do amido. Das linhagens testadas, nove mostraram-se boas produtoras de a-amilase em fermentação submersa e/ou semi-sólida, fato pelo qual foram selecionadas para produção de amilases em meios formulados a partir de resíduos líquidos da extração de mandioca e milho (fermentação submersa) e sólidos, constituídos de farelos de mandioca, milho e trigo (fermentação semi-sólida). Quatro linhagens se destacaram, sendo suas enzimas brutas caracterizadas quanto às propriedades físico-químicas...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: It is known that some microorganisms produce one or more amylase types that degrade organic compound present in the environment. The amylases produced by thermophilic microorganisms present characteristics more thermostable than those produced by mesophilics. Since starch gelatinization temperature is around 70ºC, the thermostable amylases are very important to starch processing industry. Besides, the processes that happen in high temperatures have less risk of contamination for the mesophilic microorganisms, the decrease of the viscosity of the media and allows to work with high substrate concentrations. In the present work thermophilic microorganisms (326 bacteria and 13 fungi) were isolated from soil samples, decaying agricultural waste and agriculture-industrial residues. They are able to grow at 55ºC in media containing starch as only carbon source. 163 strains (162 bacteria and 1 fungus) that showed high amylase production and fast growth in solid media were selected and submitted to the submerged (nutrient media) and semi-solid (wheat bran) fermentations. The enzymatic activities were determined by dextrinogenic method (a-amylase), by the quantification of the glucose (glucoamylase) and of the reducing sugars released from the starch hydrolysis. Among the tested strains, nine have shown high a-amylase production in submerged and/or semi-solid fermentations and because of this they were selected for amylase production in medium formulated with liquid wastes of extraction starch from the cassava and corn (submerged fermentation), and solid wastes constituted of cassava, corn, and wheat brans (semi-solid fermentation). Among these strains, four were selected and their crude enzymes were characterized regarding to their physicochemical properties. The strains Bacillus sp A13-22 and Mucor sp A13-36 produced amylases with optimum temperature of 70 and 80 ºC...(Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Célia M. L. Franco / Banca: Cláudio Cabello / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Mestre