Este trabalho estuda a hidrólise enzimática da penicilina G (PenG) em ácido 6-aminopenicilânico (6-APA) e ácido fenil acético (PAA). Em um reator contra-corrente multi-estágio e em baixos valores de pH, a reação enzimática ocorre na fase aquosa e os produtos são separados entre a fase aquosa e a fase orgânica (acetato de butila). Além disso, em pH baixo, a cristalização do 6-APA ocorre quando concentrações de PenG são altas. Ambos fenômenos deslocam o equilíbrio no sentido de conversão do substrato, promovendo alta produtividade. A primeira etapa deste trabalho refere-se à avaliação da atividade e estabilidade da penicilina amidase a baixo pH e na presença de acetato de butila (BuAc). A enzima apresentou máxima atividade na faixa de pH 8,0 - 9,0 e permaneceu estável mesmo em pHs baixos (3,0 - 6,0) num período de incubação de até 32 dias. Embora a atividade enzimática sofra um decréscimo de aproximadamente 80%, isto não representa empecilho para sua utilização no emprego da hidrólise de PenG em processo contínuo e bifásico (água e BuAc) em pH baixo. O efeito de PenG, PAA e BuAc na cristalização do 6-APA e os parâmetros cinéticos de cristalização também foram avaliados. Os resultados mostraram que as impurezas não exerceram efeito sobre a cristalização de 6-APA...

: O presente trabalho foi dividido em três etapas e teve como objetivo a caracterização, purificação e encapsulamento da lípase a partir da cepa de Burkholderia cepacia. Para produção da enzima, o microorganismo foi cultivado em meio contendo sais, extrato de levedura, peptona bacteriológica e 6% de óleo de soja, por fermentação líquida em biorreator do tipo Bioflo III. As fermentações foram conduzidas a 150 rpm em 30ºC. Após 96 horas de cultivo, o sobrenadante foi separado das células por centrifugação e foi utilizado como extrato enzimático, uma vez que a Burkholderia cepacia produz lípase extracelular. O extrato bruto apresentou atividade usando azeite de oliva como substrato. Na primeira etapa do trabalho, analisou-se a condições ótimas de trabalho e estabilidade sob condições diversas e na presença de diferentes íons. A temperatura ótima foi a 37ºC, no entanto a 50ºC a enzima perdeu 10% da atividade em relação à temperatura em 37ºC. O cálculo de energia de ativação, seguindo a equação de ARRHENIUS, foi de 10,1 kJ/mol. O efeito do pH sobre a hidrólise do azeite de oliva pela lípase foi investigado com diferentes tampões na faixa de pH entre 3 e 11. Foram mantidas aproximadamente 80% da atividade entre os pHs 5 e 7...

Na fermentação de produtos como etanol, utilizando biomassa lignocelulósica como matéria-prima, existem dois fatores principais que limitam a produtividade e eficiência do processo: inibição pelo produto e inibição por substâncias no caldo hidrolítico provenientes da hidrólise. Neste trabalho, é proposta a remoção simultânea de ambos os fatores para eliminar seus efeitos negativos na fermentação alcoólica. Produtos de fermentação prejudicam muitas vezes a integridade da membrana celular do micro-organismo utilizado como fermento. Portanto, a toxidez do produto não permite que a fermentação ocorra de forma ilimitada, uma vez que o produto está presente no meio em certa concentração. O crescimento do micro-organismo, a produtividade e o rendimento são prejudicados pela presença do mesmo. Compostos como furfural, hidroximetil furfural, compostos fenólicos e ácidos, que são produzidos durante o pré-tratamento ou hidrólise da biomassa lignocelulósica, introduzem outros efeitos inibidores, como a extensão da fase lag da levedura, prejudicam o crescimento e a produção. Esta tese propõe empregar um solvente orgânico na dorna do biorreator, com o fim de extrair o produto inibidor e todos os componentes inibidores existentes no substrato...

Dissertação de mestrado em Biotecnologia.; Vários processos biotecnológicos baseiam-se no desenvolvimento de microrganismos num meio bifásico formado por uma emulsão do tipo óleo-em-água. Um exemplo deste sistema consiste no meio utilizado na biotransformação de ricinoleato de metilo em γ-decalactona, pela levedura Yarrowia lipolytica. A γ-decalactona é um composto aromático de interesse industrial, que resulta da ß-oxidação peroxisomal do ricinoleato de metilo. A concentração de oxigénio dissolvido no meio é um factor interveniente na via metabólica implicada na biotransformação. Assim, a caracterização da capacidade de transferência de massa de oxigénio do ar para o meio bifásico reveste-se de grande importância para a optimização do processo em bioreactor. Neste trabalho foi desenvolvida uma correlação empírica para prever o KLa em função das condições de operação (agitação e arejamento) e da composição do meio de biotransformação em fracções orgânicas de óleo e de surfactante, no biorreactor. Isto permitiu seleccionar condições de operação para estudar o efeito do KLa na produção de γ-decalactona. Apesar de se verificar que o kLa influencia a produção de γ-decalactona não foi possível estabelecer uma relação directa entre estas duas variáveis. Foi igualmente objectivo deste trabalho avaliar a sensibilidade de Yarrowia lipolytica a concentrações elevadas de oxigénio...

Tese de Doutoramento em Engenharia Biomédica; Osteochondral defects are lesions of the articular cartilage where the underlying bone tissue is also damaged. Although some studies have achieved success in repairing small cartilage defects, there is no widely accepted method for complete repair of large osteochondral defects. This is due to different factors, for instances, the ones associated with mechanical instability, among others. The requirements for a successful regeneration of an osteochondral defect could potentially be met by using a tissue-engineered osteochondral hybrid construct. Therefore, the need for a simultaneous regeneration of both cartilage and subchondral bone should be considered, making osteochondral tissue engineering an interesting challenge to the present research since it requires the combination of both bone and cartilage tissue engineering principles. Some researchers suggest that osteochondral defects could be regenerated from single-layer scaffolds, engineering complex tissue grafts with gradients of molecular, structural, and functional properties. Nevertheless, it has been better accepted that a bilayered structure would be more adequate to regenerate an osteochondral defect. This structure should be able to support the growth and development of different types of cells while providing a mechanical and biochemical environment able to promote the formations of the two distinct tissues. The main goal of this thesis was to develop and assess the potential of several possible strategies for osteochondral tissue engineering. This includes: (1) the development of the cell culturing to be performed independently in the two components that are integrated before implantation; (2) the biphasic scaffold with adequate properties for both cartilage and bone parts to be used in a special bioreactor with two separate chambers where two different cell types can be seeded...

The intense research and development conducted over the past 30 years in the field of air pollution control have increased the acceptance of biotechnologies as cost-efficient technological solutions to mitigate atmospheric pollution. Despite the low operating cost of biofilters and biotrickling filters, the limited mass transfer rates of certain key air contaminants from the gas phase to the microbial community and the perceived limited robustness of biotechnologies still make physical-chemical technologies the preferred methods for air pollution control. In this context, the addition of a non-aqueous phase to conventional bioreactors, in the so called two-phase partitioning bioreactors (TPPBs), can overcome the above mentioned limitations and trigger the consolidation of biotechnologies for the removal of odors, volatile organic contaminants (VOCs) or greenhouse gases. TPPBs have been successfully implemented in stirred tank, airlift, biofilter and biotrickling filter reactors for the removal of hydrophobic VOCs and CH4 at unprecedentedly high removal rates. The high affinity of the non-aqueous phase for the target gas pollutant creates a new and efficient mass transfer pathway and increases process robustness compared to conventional biotechnologies. Finally...

Descripció del recurs: el 10 d'agost de 2010; En la actualidad existe un creciente interés en el desarrollo de procesos industriales biocatalíticos eficientes desde el punto de vista económico y medioambiental. Uno de los procesos más prometedores para la industria es la biocatálisis de la formación de enlaces C-C para la producción de compuestos de estereoquímica definida, de aplicación en diversos campos y, en especial, en la industria farmacéutica. El presente trabajo de Tesis Doctoral es una aportación al desarrollo de un bioproceso catalítico empleando ramnulosa-1-fosfato aldolasa recombinante como biocatalizador para la producción estereoselectiva de un compuesto precursor de inhibidores de glicosidasas de acción terapéutica mediante adición aldólica de dihidroxiacetona fosfato y (S)-Cbz-alaninal. En primer lugar, se ha procedido a la obtención de un modelo cinético de la reacción catalizada por la enzima soluble en un medio acuoso con dimetilformamida como cosolvente para permitir la disolución simultánea de ambos reactivos. Este modelo cinético incluye la reacción secundaria de degradación enzimática de dihidroxiacetona fosfato que tiene lugar paralelamente a la reacción de síntesis. En segundo lugar...