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Previous issue date: 2018-07-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Biodiesel production has been increasing every year, which has generated surpluses of
glycerin, the main co-product of the transesterification reaction. In the search for applications to
this surplus, microbial fermentation has been highlighted as an alternative to add value to this co-
product. In this process, microorganisms are used to convert this abundant carbon source into
compounds of high economic value, including organic acids and polyols. However, there are still
some technological challenges, such as low yield during the fermentation processes and high
dependence of new analytical methods, more sensitive and selective, able to identify and quantify
the compounds produced.
The objective of this work was to establish new analytical methodologies to identify and
quantify compounds from bioconversion processes involving the production of organic acids and
polyols. To guarantee the quantification of the target compounds, methods based on ultra-high-
performance liquid chromatography (UHPLC) were developed and the photodiode array (PDA)
and mass spectrometry (MS) detectors were evaluated as alternatives for the monitoring of these
two classes of chemical compounds. The analytes investigated in this study were short chain
organic acids: citric acid, fumaric acid, glyceric acid, kojic acid, lactic acid, muconic acid, oxalic
acid, propionic acid, succinic acid, xylonic acid; and polyols with spatial isomers, including
polyols with 4 carbons (C4: erythritol and threitol), 5 carbons (C5: arabitol, ribitol, xylitol), and 6
carbons (C6: dulcitol, iditol, mannitol, sorbitol) and 7 carbons (C7: volemitol).
The UHPLC-PDA method developed for the analysis of organic acids was validated by
parameters of linearity, limit of detection and quantification, precision and accuracy. The
analytical curves showed good linearity with determination coefficients (R²) higher than 0.999 for
all organic acids. Precision and accuracy were adequate with intra-day and inter-day variation
coefficients below 4.06% and recovery ranged from 94.90% to 109.63%. The developed UHPLC-
MS methods presented greater sensitivity and selectivity in the detection of organic acids and
polyols, being able to monitor these analytes even in low quantity.
The analytical methods developed in this work are crucial tools in the selection or screening
of promising microorganisms for low added value substrates conversion and important to optimize
biotechnological processes for production of these compounds of interest. / A produção de biodiesel tem aumentado a cada ano, o que vem gerando excedentes de
glicerina, principal coproduto do processo de transesterificação. A biotecnologia se destaca como
alternativa promissora para agregação de valor à glicerina. Em processos de fermentação, os
microrganismos são utilizados para converter essa abundante fonte de carbono em compostos de
maior interesse econômico, como ácidos orgânicos e polióis. No entanto, ainda há alguns desafios
tecnológicos, como o baixo rendimento dos processos e a falta de métodos analíticos sensíveis e
seletivos capazes de identificar e quantificar os compostos produzidos.
O objetivo deste trabalho foi estabelecer metodologias analíticas para identificar e
quantificar compostos obtidos a partir de processos de bioconversão, tais como ácidos orgânicos e
polióis. Para garantir a quantificação destas substâncias-alvo, métodos baseados em cromatografia
líquida de ultra-alta eficiência (UHPLC) acoplada aos detectores de arranjo de fotodiodos (PDA) e
de espectrometria de massas (MS) foram avaliados como alternativas para o monitoramento dessas
duas classes de compostos químicos.
Os analitos investigados nesse estudo foram ácidos orgânicos de cadeia curta, incluindo:
ácido cítrico, ácido fumárico, ácido glicérico, ácido kójico, ácido lático, ácido mucônico, ácido
oxálico, ácido propiônico, ácido succínico, ácido xilônico; e polióis, estereoisômeros contendo 4
carbonos (C4: eritritol e treitol), 5 carbonos (C5: arabitol, ribitol, xilitol), 6 carbonos (C6: dulcitol,
iditol, manitol, sorbitol) e com 7 carbonos (C7: volemitol).
O método UHPLC-PDA desenvolvido para análise de ácidos orgânicos foi validado pelos
parâmetros de linearidade, limite de detecção e quantificação, precisão e exatidão. As curvas
analíticas mostraram boa linearidade com coeficientes de determinação (R²) maiores que 0,999
para todos os ácidos orgânicos. A precisão e exatidão demonstraram ser adequadas com
coeficientes de variação intra-dia e inter-dia inferiores a 4,06%, e a recuperação variou de 94,90%
a 109,63%. Os métodos de UHPLC-MS desenvolvidos apresentaram maior sensibilidade e
seletividade na detecção de ácidos orgânicos e polióis, sendo capaz de monitorar esses analitos
mesmo eles estando em baixa quantidade.
Os métodos analíticos desenvolvidos neste trabalho são ferramentas cruciais na seleção ou
triagem dos microrganismos promissores para conversão de substratos de baixo valor agregado e
importantes para a etapa de otimização dos processos biotecnológicos de produção desses
compostos de interesse.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/8883 |
| Date | 19 July 2018 |
| Creators | Vieira, Flávia Soares |
| Contributors | Abdelnur, Patrícia Verardi, Rodrigues, Clenilson Martins, Abdelnur, Patrícia Verardi, Rodrigues, Clenilson Martins, Kato, Lucília, Correia, Mauro Vicentini |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Química (IQ), UFG, Brasil, Instituto de Química - IQ (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 663693921325415158, 600, 600, 600, 600, 7826066743741197278, -8661602105461439549, 2075167498588264571 |
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