Dissertations / Theses on the topic 'Ligninas'

Neste trabalho, foram desenvolvidos modelos matemáticos fenomenológicos capazes de descrever a cinética de oxidação química e enzimática de ligninas de palha e bagaço de cana, obtidas por diferentes processos. A oxidação química foi realizada utilizando-se lignina de bagaço de cana obtida por explosão a vapor e por polpação Acetosolv. As reações se processaram em 4 temperaturas (50, 70, 90 e 115 °C) e o fluxo de oxigênio foi mantido constante a 60 mL/min. O meio reacional foi composto por 0,5 g de lignina, 100 mL de ácido acético glacial, 1,6 mL de HBr (47% p/v), 0,05 g de acetato de manganês (II), 0,42 g de acetato de cobalto (II) e 10 mL de anidrido acético. A cinética da reação foi acompanhada por medida de absorbância a 280nm. O modelo foi proposto considerando a cinética de ordem n e incorporando a equação de Arrhenius, que relaciona a constante de velocidade com a energia de ativação e a temperatura do sistema. A integração dos modelos foi feita utilizando-se o método de Runge-Kutta de quarta ordem e o ajuste dos parâmetros foi realizado segundo o método de Levenberg-Marquardt. A validade estatística do ajuste dos modelos foi avaliada pelo método de análise de variância. Os valores de energia de ativação obtidos foram 9099 ± 947 J/mol para a lignina de explosão a vapor e 785 ± 55 J/mol para a lignina acetosolv. A constante cinética K apresentou valor 6,62 ± 1,3 para a lignina de explosão a vapor e 0,0184 ± 0,0035 para a lignina acetosolv. A ordem de reação encontrada foi 1,22 ± 0,12 para a lignina de explosão a vapor e 1,19 ± 0,06 para a lignina acetosolv. A oxidação enzimática foi realizada utilizando lignina de palha e bagaço de cana e 4 extratos enzimáticos: extrato de maçã, extrato de maçã reutilizado, extrato de batata e enzima comercial NOVOZYM 51003. As reações se processaram em solução tampão fosfato 50 mmol/L (pH 7,6) e 1,4-dioxano, 3:1(v/v), no volume total de 30 mL. Foram utilizados 300 mg de lignina, 15 mL de extrato enzimático, 0,1% de glicerol e 30 mL/min de O2. A cinética da reação foi acompanhada pela medida de absorbância a 265, 280 e 320nm. O modelo foi proposto com base na cinética de Michaelis-Menten e foi capaz de reproduzir os dados experimentais. A consideração da cinética enzimática forneceu valores de correlação melhores que os obtidos em outros trabalhos, que não consideraram a cinética enzimática na modelagem. A formação dos grupos -carbonílicos, monitorada a 280nm, foi, em geral, a reação que apresentou maior constante de velocidade. Foi observado que o binômio C-ks é importante para a cinética da reação e a reação enzimática que apresentou maior afinidade enzima-substrato foi a de formação de grupos carboxílicos, monitorada a 320nm, para a oxidação com extrato de maçã. A oxidação enzimática da lignina de bagaço apresentou comportamento cinético diferente da lignina de palha, evidenciando que há diferenças estruturais entre essas ligninas não elucidadas ainda.<br>This work proposed phenomenological mathematical models capable of describing chemical and enzymatic oxidation kinetics of sugarcane straw and bagasse from different processes. Chemical oxidation was realized using sugarcane bagasse lignin obtained by steam explosion and acetosolv pulping. The reactions were carried out under 4 different temperatures (50, 70, 90 and 115 °C) and the oxygen flux was maintained constant at 60 mL/min. The reaction medium was formulated using 0.5 g lignin, 100 mL glacial acetic acid, 1.6 mL HBr (47% w/v), 0.05 g manganese acetate (II), 0.42 g cobalt acetate (II) and 10 mL acetic anhydride. The reaction kinetics was followed by absorbance measurements at 280 nm. It was proposed a model considering n-order kinetics and incorporating Arrhenius equation, which relates rate constant to activation energy and system temperature. Models integration was made using fourth-order Runge-Kutta method and parameters adjustment was realized according to Levenberg-Marquardt method. The statistical validity of model adjustments was assessed using analysis of variance method. For activation energy, the values obtained were 9099 ± 947 J mol-1 for steam explosion lignin and 785 ± 55 J mol-1 for acetosolv lignin. The kinetic constant K obtained was 6.62 ± 1.3 for steam explosion lignin and 0.0184 ± 0.0035 for acetosolv lignin. The reaction order found was 1.22 ± 0.12 for steam explosion lignin and 1.19 ± 0.06 for acetosolv lignin. Enzymatic oxidation was realized using sugarcane straw and bagasse and 4 enzyme extracts: apple extract, recovered apple extract, potato extract and commercial enzyme NOVOZYM 51003. The reactions were carried out in phosphate buffer solution 50 mmol L-1 (pH 7.6) and 1,4-dioxane, 3:1 (v/v), in a 30 mL total volume. The medium composition was 300 mg lignin, 15 mL enzyme extract, 0.1% glycerol and 30 mL/min O2. The reaction kinetics was followed by absorbance measurements at 265, 280 and 320 nm. The model proposed was based on Michaelis-Menten kinetics and it was able to reproduce the experimental data. The consideration of the enzyme kinetics in modeling provided better correlation values than those from other works, which do not consider enzyme kinetics. Formation of -carbonyl groups, monitored at 280 nm, was generally the reaction that presented the higher rate constant. It was observed that the binom C-ks is important for reaction kinetics; the enzyme reaction that showed the greatest enzyme-substrate affinity was that one responsible for carboxyl groups formation, monitored at 320 nm, for recovered apple extract. Enzymatic oxidation of bagasse lignin presented a different kinetic behavior from straw lignin, providing evidences that there are differences between these two lignins that still remain unclear.

CAPES<br>O objetivo geral deste estudo foi avaliar o potencial de produ;áo energética de ligninas extraídas de subprodutos de diversas culturas agricolas brasileiras, dentre elas: bagaço de cana de açúcar, serragem de madeira, palha de milho, palha de trigo, folhas de capim elefante e casca de arroz. Para isto, foram realizadas caracterizações físico-químicas, dentre elas: análise elementar, análise imediata, determinação do poder calorífico superior, granulometria, e determinação da composição de holocelulose, lignina e extrativos das amostras. A pesquisa foi dividida em três etapas: amostragem e caracterização da matéria prima, processamento dos resultados obtidos e verificação do potencial das biomassas em relação ao rendimento de lignina e suas propriedades. Foi adotado um planejamento experimental fatorial 22 para o tratamento estatístico dos dados obtidos. De acordo com os resultados foi comprovado que, tanto a granulometria dos sólidos na faixa estudada, quanto os métodos de extração Klason e Willstatter não influenciaram no rendimento da extração de lignina, bem como no poder calorífico destas. O rendimento médio de extração de lignina para a serragem de madeira foi ligeiramente superior, como esperado. Adicionalmente, foi verificado que o poder calorífico das ligninas foram significativamente maiores do que das biomassas in natura correspondentes. Por outro lado, foi encontrado que o potencial de energia térmica das ligninas varia principalmente em função dos dados de produção da cultura agrícola e dos coeficientes de disponibilidade dos subprodutos. Dentre as estimativas de potencial de geração de energia térmica das biomassas testadas, destacam-se as ligninas do bagaço de cana e da palha de milho. Estudos ainda se fazem necessários para determinar o potencial das ligninas extraídas no ramo da indústria química através do conhecimento da composição.<br>The aim of this study was to assess the energetic potential obtained from lignins extracted of several Brazilian biomasses, among them: sugar cane bagasse, sawdust, corn straw, wheat straw, elephant grass leaves and rice husk. To achieve this objective, physicochemical characterization, including: ultimate analysis, proximate analysis, superior calorific value determination, fraction size, and compositional determination of holocellulose, lignin and extractives of samples. The research was divided into three steps: sampling and characterization of the raw material, processing the results and verifying the potential of biomass over the yield of lignin and its properties. It was used a 22 factorial experimental design for the statistical treatment of the obtained data. According to the results, it was confirmed that both the particle size of the solids in the studied range, the extraction methods as Klason and Willstatter no influence on the extraction yield of lignin, as well as the calorific value of these. The average yield of extraction of wood sawdust lignin was slightly higher, as expected. Additionally, it was found that the calorific value of lignin were significantly higher than the corresponding biomass in natura. Moreover, it was found that the potential of thermal energy from the lignins varies mainly depending on the production data and the availability coefficients of crop to byproducts. Among the estimated potential to generate thermal energy from biomasses tested, highlight the lignin from sugar cane bagasse and corn straw. Further studies are needed to determine the potential of the lignins extracted in the field of chemical industry through the knowledge of its composition.

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Nelson Eduardo Duran Caballero<br>Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica<br>Made available in DSpace on 2018-08-13T07:57:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_FranciscoAdaode_D.pdf: 5687735 bytes, checksum: 30f309fc3c8612bce1b126f965cd65a9 (MD5) Previous issue date: 2009<br>Resumo: A produção de plásticos sintéticos tem aumentado ano após ano, por ser barato, resistente, etc. Mas, os especialistas advertem que o lucro obtido na industrialização e comercialização dos plásticos não pode por em risco o futuro da humanidade. Os fatos demonstram que o planeta já foi prejudicado, principalmente a fauna e a flora marinha. A solução para este problema é o desenvolvimento de materiais biodegradáveis, que garantam um desenvolvimento sustentável, onde o homem e o meio possam conviver sem causar prejuízos entre si. Com este princípio, buscamos neste trabalho o desenvolvimento de blendas biodegradáveis de polímeros naturais, com potencial para substituir alguns dos plásticos convencionais, contribuindo para o binômio produção versus preservação ambiental. A lignina é uma biomacromolécula, assim como o tanino, os quais são disponíveis em grande quantidade no Brasil. O outro componente da blenda, o copolímero de poli(3- hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) ou PHBV, é uma biomolécula, termoplástico natural, biodegradável e biocompatível. Foi escolhida esta proporção (50:50)% (m/m), esta proporção foi a proporção estudada anteriormente, para a blenda de lignina de bagaço de cana com o PHBV, no aparelho Haake. Os estudos das propriedades mecânicas mostraram boas características de resistência, sendo processada na extrusora dupla rosca e injetada para a confecção dos corpos de prova. Foi estudada a biodegradação das amostras, em meio sólido, por ação dos fungos e bactérias do solo. As caracterizações das blendas (50:50) %, (m/m), ligninas, taninos, PHBV e PHB foram feitas por: Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Análise Dinâmico Mecânica (DMA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise Elementar (CHN), Espectroscopia de Fluorescência, Fluorescência de Raios-X e Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN- 1H).<br>Abstract: The production of synthetic plastics has been increasing year after year, for being cheap, resistant, and soon however, the specialists notice that the profit obtained in the industrialization and commercialization of the plastics should not put in risk the Humanity's future. The facts demonstrate that the planet was already harmed, mainly the fauna and the sea flora. The solution for this problem is the development of biodegradable materials to guarantee a sustained development, where the man and the environment have together without causing damages amongst themselves. With this objective, we decided to study in this work the development of biodegradable blends of natural polymer, with potential to substitute some of the conventional plastics, contributing thus the binomial production versus environmental preservation. The lignin is a biomacromolecule, as well as the tannin, theses components are available in great amount in the tropical countries like Brazil. The other component of the blends, the copolymer of poly(3-hydroxybutirate-co-3-hydroxyvalerate) or PHBV, is a natural biomolecule, thermoplastic, biodegradable and biocompatible. It was chosen this proportion (50:50) % (w/w), also this proportion was studied previously in our research group, for the blend of lignin of sugar cane bagasse with PHBV, in the apparatus Haake. The studies of mechanical properties because showed good resistance characteristics. The blends were processed in the twin screw extruders and injected for the making of the test sample. It was studied the biodegradation of the samples, in solid medium, in presence of the fungi and bacteria of the soil. The characterization of blends (50:50%) (w/w), lignins, tannins, PHBV's and PHB's were made by: Fourier Transform Infrared (FT-IR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Dynamic Mechanical Analysis (DMA), Scanning Microscopy Electronic (SEM), Elementary Analysis (CHN), Spectroscopy of Fluorescence, Fluorescence of ray-X and Nuclear Magnetic Resonance of Hydrogen (NMR -1H).<br>Doutorado<br>Ciencia e Tecnologia de Materiais<br>Doutor em Engenharia Química

Neste trabalho, foi realizada a caracterização de ligninas de palha de cana-de-açúcar. O isolamento das ligninas se deu por acidólise branda e por polpação soda, precedida ou não por pré-tratamento com ácido diluído ou por explosão a vapor. A palha de cana e as ligninas foram caracterizadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), Espectrometrias no Infravermelho (FT-IR) e no Ultravioleta (UV), por Ressonância Magnética Nuclear de Prótons (1H RMN), Cromatografia de Permeação em Gel (GPC), Análise Termogravimétrica (TGA) e Calorimétrica (DSC), Análise Elementar e de Poder Calorífico Superior (PCS). A lignina técnica isolada por acidólise branda apresentou fórmula C9Har2,31Hal4,14O1,27(OH)ph0,58(OH)al1,19(OCH3)1,11 e relação H:G:S de 1 : 3,22 : 3,68, com 20% de condensação e massa molar média de 1908 Da. A cinética de termodegradação dessa lignina em atmosfera inerte se deu com energia de ativação de 13,90 kJ.mol-1, constante pré-exponencial 0,4799 min-1 e 42% em massa de carvão residual. Foram determinados, ainda, o coeficiente de extinção a 280 nm de 26,03 L.g-1 e o Poder Calorífico Superior de 23,72 kJ.g-1. A partir das informações obtidas em todas as análises, foi proposta uma estrutura para esta lignina. A deslignificação via polpação soda mostrou-se eficiente na remoção de lignina da matriz e foi verificado que, durante o processo, ocorre o rompimento de ligações entre a lignina e carboidratos, entretanto, algumas dessas ligações não são rompidas e o resíduo do processo, denominado lignina, contêm cerca de 17% carboidratos. A lignina soda apresentou poder calorífico superior de 25,14 kJ.g-1, 36% em massa de carvão residual e cinética de termodegradação com energia de ativação de 12,73 kJ.mol-1 e k0=0,4195 min-1. Foi verificado que as polpas soda que sofreram pré-tratamentos apresentaram um menor teor de lignina e maior solubilização de hemiceluloses. Estes tratamentos se mostraram eficientes na hidrólise dos complexos lignina-carboidrato e a ligninas obtidas apresentaram os menores teores de carboidrato residual e características estruturais diferentes das demais, mostrando-se mais condensadas em função das reações que ocorrem em meio ácido. Os coeficientes de extinção a 280 nm foram iguais a 24,2 L.g-1 e 23,3 L.g-1, respectivamente para as ligninas de explosão a vapor e pré-tratamento ácido e suas fórmulas estruturais determinadas por 1H RMN foram, respectivamente, C9Har1,59Hal4,12O0,84(OH)ph0,61(OH)al0,88(OCH3)1,51 e C9Har2,12Hal4,23O1,64(OH)ph0,83(OH)al0,58(OCH3)1,10.<br>In this work, the characterisation of lignins of sugarcane straw was made. The lignins were isolated by moderate acidolysis and soda process, preceded or not by either diluted acid or steam explosion pretreatments. The sugarcane straw and the lignins were characterised by High Performance Liquid Chromatography (HPLC), Infrared (FT-IR) and Ultraviolet (UV) Spectrometry, Proton Nuclear Magnetic Resonance (H1-RMN), Gel Permeation Chromatography (GPC), Thermogravimetrica analysis (TGA) and Differential Scattering Calormietry (DSC), Elemental Analysis and Heat Power (HP). The technical lignin isolated by moderate acidolysis has the formula C9Har2.31Hal4.14O1.27(OH)ph0.58(OH)al1.19(OCH3)1.11, H:G:S ratio of 1 : 3.22 : 3.68, is 20% condensed and its avarage molecular weight is 1908 Da. The thermal degradation kinetics analysis of this lignin in inert atmosphere was carried out, the results obtained were: activation energy of 13.80 kJ.mol-1, pre-exponential constant of 0.4799 min-1 and 42% residual char. The extinction coefficient obtained at 280 nm was 26.03 L.g-1 and the heat power 23.72 kJ.g-1. A structure was proposed for this lignin based on all the information obtained from these analyses. The delignification via soda process was efficient at removing lignin; during the process, the breaking of bonds between the lignin and carbohydrates was noticed, nevertheless, some of these bonds were not broken and the process residue, hereinafter called lignin, contains about 17% carbohydrates. The soda lignin has heat power of 25.14 kJ.g-1, 36% residual char and the thermal degradation kinetics ocurred with activation energy of 12.73 kJ.mol-1 and k0=0.4195 min-1. It was found that pretreated soda pulps have a lower lignin content and higher solubilisation of complexes, the lignins obtained had the lowest residual carbohydrates contents and different structural features from the untreated ones, being more condensed due to the reactions that occur in acid medium. The extinction coefficients at 280 nm obtained are 24.2 L.g-1 and 23.3 L.g-1, the structural formulas determined by 1H RMN are C9Har1.59Hal4.12O0.84(OH)ph0.61(OH)al0.88(OCH3)1.51 and C9Har2.12Hal4.23O1.64(OH)ph0.83(OH)al0.58(OCH3)1.10 for the steam explosion and acid pretreatment lignins, respectively.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-03-14T18:31:18Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_MarinaAlves.pdf: 2711910 bytes, checksum: 2be4e3e9354ac9d7fcc36ea36bfd6cee (MD5)<br>Made available in DSpace on 2017-03-14T18:31:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_MarinaAlves.pdf: 2711910 bytes, checksum: 2be4e3e9354ac9d7fcc36ea36bfd6cee (MD5)<br>Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica, Niterói, RJ<br>O Complexo Estuarino-Lagunar Mundaú-Manguaba (CELMM), situado no litoral nordeste do Brasil, vem sofrendo um processo contínuo de degradação ambiental, relacionado principalmente aos efluentes da agroindústria canavieira e ao crescimento urbano desordenado. Traçadores geoquímicos têm sido uma eficiente ferramenta na determinação da origem da matéria orgânica em sedimentos, se alóctone ou autóctone, podendo ser utilizados para identificar possíveis fontes de poluição produzidas por atividades antrópicas, bem como mudanças naturais no ambiente. Nesse contexto, esse trabalho teve como objetivo identificar a origem, transformação e acumulação recente da matéria orgânica nos sedimentos do CELMM. Para tal, cinco testemunhos, dois representando cada laguna, e um fluvial (Rio Mundaú), foram analisados quanto à distribuição vertical dos teores de argila, silte e areia, de carbono orgânico, da razão C/N, do 13C e de ligninas. A distribuição dos parâmetros analisados mostrou que a matéria orgânica sedimentar das lagunas tem origem predominantemente da sua própria produção primária fitoplanctônica. No entanto, a presença de ligninas, mesmo em baixas concentrações, indica a presença de material vegetal alóctone. No Rio Mundaú verificou-se a presença de material proveniente de angiospermas lenhosas, enquanto nas lagunas há grande mistura de angiospermas lenhosas e não lenhosas, sem um padrão claro de distribuição ao longo dos perfis. As razões (Ad/Al)v demonstraram que as ligninas encontradas possuem certo grau de degradação, contribuindo para uma possível redução na concentração total das mesmas, além de alterações nas razões S/V e C/V. A aplicação do índice LPVI (Lignin-Phenol Vegetation Index) para os lignino-fenóis permitiu obter maior clareza a cerca da evolução das fontes de material terrestre para o sistema, de forma que ficou evidente a transição de angiospermas lenhosas, vegetação anteriormente natural na bacia de drenagem, para angiospermas não lenhosas, a partir da expansão da atividade canavieira na região. Além disso, os resultados de acumulação de matéria orgânica nos sedimentos das lagunas demonstram um aumento de produtividade nas camadas mais recentes, como provável conseqüência dos efeitos da expansão agrícola e urbana no CELMM.<br>The Mundaú-Manguaba Estuarine-Lagoon System (MMELS), located in northeastern Brazil, has been undergoing a continuous process of environmental degradation, mainly related to the input of effluents from the sugar-cane industry and uncontrolled demographic expansion. Geochemical tracers have been an effective tool in determining allochthonous and autochtonous sources of organic matter in sediments. They have been applied to identify possible sources of pollution produced by human activities and natural changes in the environment. In this context, this study aimed to identify the origin, transformations and recent accumulation of organic matter in the sediments of MMELS. Five short cores, two representing each lagoon and one the fluvial end-member (Mundaú River), were analyzed for the vertical distribution of clay, silt and sand, organic carbon, the C/N ratio, 13C and lignins. The parameters showed that the sedimentary organic matter in the lagoons originated largely from its own phytoplanktonic primary production. However, the presence of lignin, albeit at low concentrations, indicated the presence of allochthonous plant material. In Mundaú River the presence of material derived from woody angiosperms was evident, while the lagoons exhibited a mixture of woody and non-woody materials, without a clear distributional pattern along the vertical profiles. The (Ad/Al)v ratios showed that the lignins were subject to a certain degree of degradation, contributing to a possible reduction in their total concentration and changes in the lignin-phenol S/V and C/V ratios. The application of the LPVI index (Lignin-Phenol Vegetation Index) for lignin-phenols allowed for a better understanding on the evolution of terrestrial material sources to the system, with a clear transition from woody angiosperms, representing the original vegetation in the drainage basin, to non-woody angiosperms, corroborating the expansion of sugar cane cultivation in the region. In addition, the results of organic matter accumulation in the lagoon’s sediments showed an increase of primary productivity in the more recent layers at the top of the cores, likely reflecting the effects of agricultural and urban expansion in MMELS

A utilização de biomassa vegetal como matéria-prima para a obtenção de produtos químicos exige pré-tratamentos que levem à desestruturação do complexo lignocelulósico, sendo o principal desafio a remoção seletiva e quantitativa da lignina. O bagaço de cana-de-açúcar, como todo material lignocelulósico, é composto por celulose, polioses e lignina, como principais componentes macromoleculares, e vem sendo alvo de pesquisas para produção de bioetanol e produtos com maior valor agregado. A heterogeneidade das ligninas obtidas como subprodutos dos processos de deslignificação é uma das responsáveis pela limitação de possíveis aplicações industriais. Contudo, os recentes desenvolvimentos no etanol celulósico levarão a um aumento da quantidade de lignina disponível numa base global. Estas considerações futuras têm renovado o interesse no isolamento e conversão de lignina em produtos químicos de maior valor agregado. Neste sentido, o isolamento e a caracterização destas ligninas são de fundamental importância. Neste trabalho apresentamos os resultados de estudos de deslignificação do bagaço de cana-de-açúcar pela aplicação de diferentes processos de polpação (processos Soda, Sulfito e Organossolve etanol/água). Estes processos foram avaliados segundo o rendimento do pré-tratamento e seletividade frente aos componentes macromoleculares dos materiais lignocelulósicos. A segunda etapa do trabalho descreve a caracterização das ligninas obtidas nos diferentes processos de polpação, visando posteriores modificações e aplicações como derivados oxidados e na preparação de novos materiais poliméricos termoplásticos e/ou termorrígidos. Os processos produziram diferentes ligninas, sendo essas diferenças observadas na distribuição de massas molares, quantidade de hidroxilas, estabilidade térmica, quantidade de impurezas, etc. A utilização do fracionamento por solventes foi efetivo na obtenção de diferentes massas molares e menores polidispersividades. As condições empregadas nas poliesterificações produziram polímeros com características diferentes, como viscosidade, temperatura de transição vítrea e estabilidade térmica.<br>The use of plant biomass as a feedstock for the production of chemicals requires pre-treatments which lead to disruption of the lignocellulosic complex, the main challenge being selective and quantitative removal of lignin. Sugarcane bagasse is a lignocellulosic material composed of cellulose, lignin and polyoses as major macromolecular components, and has been the subject of research for bioethanol production and products with higher added value. The heterogeneity of lignins obtained as byproducts of delignification processes is one reason for the limitation of possible industrial applications. However, recent developments in cellulosic ethanol will raise the amount of lignin available on a global basis. These forward-looking statements have renewed interest in the isolation and conversion of lignin in chemical products with higher added value. In this sense, the isolation and characterization of lignins is of fundamental importance. We present the results of studies of delignification of sugarcane bagasse by applying different pulping processes (Soda, Sulfite and organosolv ethanol / water processes). These processes were evaluated according to the performance of pre-treatment and selectivity against macromolecular components of lignocellulosic materials. The second stage of the work describes the characterization of lignins obtained in different pulping processes, aiming to further modifications and applications as oxidized derivatives and the preparation of new polymeric materials thermoplastic and / or thermosetting. Processes produced different lignins, and these differences in distribution of molecular weight, amount of hydroxyls, thermal stability and amount of impurities. The use of solvent fractionation was effective in getting different molar masses and lower polydispersities. The conditions employed in esterification reaction produced polymers with different characteristics, such as viscosity, glass transition temperature and thermal stability.

Orientador: Prof. Dr. Wanius José Garcia da Silva<br>Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, 2016.<br>A hidrolise enzimatica da celulose e realizada pela acao sinergica de pelo menos tres tipos de celulases distintas: endoglucanases, exoglucanases e ¿À.glicosidases. As endoglucanases e celobiohidrolases sao frequentemente inibidas pelo aumento da concentracao de celobiose (dimero de glicose) no meio reacional. As ¿À-glicosidases sao enzimas que clivam celobiose em monomeros de glicose. Portanto, as ¿À-glicosidases sao essenciais ao processo de hidrolise da celulose por impedirem o acumulo de celobiose e, assim, evitar a diminuicao da taxa de hidrolise. Processos de pre-tratamento da biomassa lignocelulosica sao empregados, antes da reacao de hidrolise enzimatica da celulose, a fim de retirar a fracao de lignina e aumentar a taxa de conversao da celulose em glicose. Porem, estes processos de pre-tratamento da biomassa lignocelulosica nao sao 100% eficientes na remocao da lignina. Estudos previos mostraram que a adicao de lignina a celulose pura pode causar a reducao da liberacao de acucar em valores superiores a 60%. Assim, neste estudo, nos caracterizamos a adsorcao nao produtiva da enzima ¿À-glicosidase da familia GH1 da bacteria Thermotoga petrophila (TpBGL1) em ligninas extraidas de diferentes biomassas (cana-de-acucar e eucalipto). Em pH 7 e 6, nossos resultados indicaram que a repulsao eletrostatica enfraquece a adsorcao nao produtiva de TpBGL1 em ligninas. Contudo, em pH 4 a atracao eletrostatica fortalece a adsorcao nao produtiva. Alem disso, o aumento da temperatura de 25 oC para 70 oC nao resultou em um aumento significativo da adsorcao de TpBGL1 em ligninas, provavelmente porque nao ocorre um aumento significativo de regioes hidrofobicas na estrutura da enzima expostas ao solvente. Todas as informacoes obtidas neste estudo poderao ser uteis para aplicacoes biotecnologicas no campo de conversao de polissacarideos estruturais em bioenergia.<br>The enzymatic hydrolysis of cellulose to glucose requires at least three types of enzymes working synergistically: endoglucanases that randomly cleave the â-1,4-glycosidic linkages of cellulose, cellobiohydrolases which cleave off cellobiose units from the reducing or nonreducing end of cellulose chain, and â-glucosidases responsible for hydrolysis of the released cellobiose to glucose. Endoglucanases and cellobiohydrolases are normally inhibited by cellobiose, therefore, â-glucosidases are essential to avoid the decrease the hydrolysis rates of cellulose over time due to cellobiose accumulation. The presence of residual lignin after pretreatments may affect negatively the enzymatic hydrolysis of cellulose to glucose. Cellulases bind to lignin, deactivating the enzymes and reducing the overall enzymatic activities. In this study, we examined the non-productive adsorption of one â-glucosidase from Thermotoga petrophila, belonging to the family GH1, on the lignin preparations from both sugarcane (grasses) and eucalyptus (hardwood). GH1 â-glucosidase adsorption onto lignins was found to be strongly pH-dependent, suggesting that the adsorption is electrostatically modulated. At pH 7 and 6, electrostatic repulsion weakens the non-productive adsorption of GH1 â-glucosidase to lignins. However, at pH 4, attractive electrostatic interactions strengthen the non-productive adsorption of GH1 â-glucosidase to lignins. Finally, the increase of temperature did not result in the increase of GH1 â-glucosidase adsorption, probably because there is no significant increase in hydrophobic regions in the GH1 â-glucosidase structure. These studies can be useful in the field of plant structural polysaccharides conversion into bioenergy.

Darbe buvo tiriama lignino atliekų sorbcinė galia naftos produktams, jų pritaikymo biologiniam aplinkos valymui nuo naftos teršalų galimybė. Nustatyta, kad hidrolizuotas ligninas sorbuoja įvairius naftos produktus, yra netoksiškas angliavandenilius skaidančiam Arthrobacter sp. N3 štamui ir padidina dyzelino biologinio skaidymo grunte efektyvumą. Taip pat pastebėta, kad baltieji dobilai (Trifolium repens L.) gali augti net 2,0 % dyzelino užterštame grunte ir pagreitinti biologinį grunto išvalymą nuo naftos teršalų. Laboratorinėmis sąlygomis, naudojant hidrolizuotą ligniną, naftą skaidančius mikroorganizmus Arthrobacter sp. N3 ir baltuosius dobilus buvo sukurta kompleksinė užteršto naftos produktais grunto valymo technologija. Pirmame etape, taikant biodegradaciją naftą skaidančiais mikroorganizmais ir naudojant hidrolizuotą ligniną, po 9 savaičių, esant dyzelino koncentracijai 2,3 % smėlyje bei 2,3 ir 4,5 % molžemyje, buvo pasiektas 80,3 – 59,6 % grunto išvalymas. Antrame etape, papildomai užsėjus baltuosius dobilus, po 13 savaičių dyzelino koncentracija apvalytame grunte neviršijo leidžiamų grunto užterštumo naftos produktais normų. Ši kompleksinė grunto valymo technologija galėtų būti sėkmingai pritaikoma aplinkosaugoje valyti gruntą nuo naftos teršalų.<br>This study investigates the sorption capacity of lignin waste for oil products and the possibility of their application for biological cleaning the environment from oil pollutants. We determined that hydrolyzed lignin showed sorption capacity for various oil products, and there was no toxic effect on oil – degrading Arthrobacter sp. N3 strain. The results indicated that hydrolyzed lignin enhanced the biodegradation of diesel oil in clay and sand. Either the observes demonstrated that white clovers (Trifolium repens L.) was able to grew in soil polluted with diesel oil at concentration of 2 % and increased the level of biological clean up from oil pollutants. The complex technology of soil cleaning by using of hydrolyzed lignin, oil – degrading Arthrobacter sp. N3 strain and white clovers (Trifolium repens L.) was created at laboratory conditions. At the first stage, biodegradation of diesel oil was applied using Arthrobacter sp. N3 strain and hydrolyzed lignin, soil clean up level was 80,3 – 59,6 % after 9 weeks. At the second stage, white clovers (Trifolium repens L.) was used additional, the concentration of diesel oil decreased to the permitted level after 13 weeks. This technology of soil cleaning may be successful use for treatment of soil polluted by oil contaminants.

Considerando a grande quantidade de resíduos sólidos, como a palha e o bagaço de cana, gerados devido às atividades agrícolas, procurou-se desenvolver um projeto que utilize esses resíduos para obtenção de produtos com maior valor agregado, visando atender às expectativas em termos econômicos e ambientais. O bagaço da cana é um resíduo gerado em grandes proporções no Brasil. O Estado de São Paulo instituiu uma lei que proíbe a prática da queimada, para fins de colheita, pelo fato de causar sérios problemas ambientais e danos à saúde da população das cidades produtoras de cana, tornando a palha mais um resíduo em abundância. O bagaço e agora a palha da cana são queimados em caldeiras para a geração de energia nas próprias usinas de açúcar e álcool. Os excedentes deste processo podem ser utilizados para a obtenção de produtos de maior valor agregado, desde polpas celulósicas bem como a produção de ligninas que podem ser utilizadas em resinas para fabricação de aglomerados. Para o uso integral da biomassa lignocelulósica é necessário fazer a separação de seus constituintes majoritários: celulose, hemicelulose e lignina. Neste trabalho, os processos de separação utilizados foram a polpação etanol-água e a técnica de explosão a vapor tendo a palha e o bagaço da cana como materiais de partida. As ligninas obtidas pelo processo etanol-água foram oxidadas em meio ácido sob condições diferentes para determinar as cinéticas da oxidação e as energias de ativação destas ligninas. Ligninas oxidadas apresentam fortes propriedades quelantes e podem ser aplicadas no tratamento de efluentes para remoção de metais pesados. A oxidação foi realizada em meio ácido acético utilizando o sitema catalítico Co/Mn/Br à 50, 80 e 115°C por 5 h. A energia de ativação calculada para as ligninas de bagaço e de palha apresentaram um valor de 23,4 kJ/mol e 34,2 kJ/mol, respectivamente, indicando que a lignina de palha é mais reticulada. O estudo cinético da oxidação foi avaliado por UV-Visível. Espectros de infravermelho de várias amostras de ligninas oxidadas foram submetidas à Analise por Componentes Principais (PCA). Os resultados mostraram suaves modificações na estrutura da lignina após a reação de oxidação. A lignina obtida pela técnica de explosão a vapor foi testada em resinas para fabricação de aglomerados, juntamente com resinas à base de farinha de soja e de tanino. Foram ainda fabricadas resinas utilizando o glioxal em substituição do formaldeído, que é um material tóxico. Lignina glioxilada foi adicionada à resina de farinha de soja glioxilada em substituição das resinas PF ou de isocianato (pMDI), visando uma maior utilização de material natural na resina. As formulações que continham 70 ou 80% de material natural apresentaram resultados dentro dos padrões exigidos. As resinas com 70% de material natural podem ser utilizadas em menor porporção na madeira e também podem ser utilizados tempos de prensagem menores, que são industrialmente significativos. A melhor formulação encontrada foi utilizando farinha de soja pré-cozida glioxilada (SG) com a adição de tanino e pMDI, onde as proporções de material foram SG/T/pMDI 54/16/30 (m/m) .<br>Considering the large amount of agricultural residues, such as straw and sugarcane bagasse, generated due to agricultural activities, we sought to develop a project that proposes the use of these residues to obtain products with higher value, to acchieve expectations in terms of cost and environment. Bagasse from sugarcane is a by-product generated in large proportions in Brazil. São Paulo State introduced a law which prohibits the practice of burning for harvesting because of causing serious environmental problems and damage to the health of the population of cities close to cane producers, making straw an other abundant residue. Sugarcane bagasse and straw are burned in boilers for generation of energy in sugar and alcohol industries. However, excess of those by-products could be used to obtain products with higher value, as cellulosic pulps with applications in cardboard packing and the application in resins for the manufacture of particleboard. For the integral use of the vegetable biomass it is necessary separate the major components: cellulose, hemicellulose and lignin, and for this purpose ethanol-water pulping and steam explosion process were used, with the sugarcane bagasse and straw. Lignins obtained by ethanol-water pulping were oxidized in acidic medium under different conditions to study kinetics of the oxidation and calculate the activation energies of these lignins. Oxidized lignins presents very strong chelating properties and could be applied in effluents treatments for heavy metals removal. The oxidation of lignins were performed using acetic acid and Co/Mn/Br catalytical system at 50, 80 and 115°C for 5 h. Activation energy (Ea) was calculated for lignins from sugarcane bagasse and straw and presented Ea of 34.4 kJ.mol-1 and 23.3 kJ.mol-1, respectively, indicating higher crosslinked formation for straw. A kinetic study of the oxidation was evaluated by UV/Visible. FTIR spectra of various samples of oxidized lignins were submitted to Principal Component Analysis (PCA). The results showed slight structure modifications in lignins after oxidation reaction. Lignin obtained by the steam explosion process was tested in resins for the manufacture of particleboards, together with resin-based soy flour and tannin. Resins were manufactured to substitute formaldehyde (a toxic material) with glyoxal. Glyoxalated lignins were added to glyoxalated soy flour in place of PF resins or the isocyanate (pMDI), aiming greater use of natural materials in resins. Adhesive resin formulations in which the total content of natural material is either 70 or 80% of the total resin solids content gave good results. The resins comprising 70% by weight of natural material can be used in a much lower proportion on wood chips and can afford pressing times fast enough to be significant under industrial panel pressing conditions. The best formulation of all the ones tried was the one based on glyoxalated precooked soy flour (SG), to which a condensed tannin was added in water solution and pMDI, where the proportions of the components SG/T/pMDI was 54/16/30 by weight.

La lignificación de la pared de las células del xilema es un proceso extremadamente complejo, sometido a un estrecho control hormonal cuya función principal es la de conferir rigidez e impermeabilidad al sistema vascular. La lignificación es una secuencia de reacciones en cadena que conducen desde un metabolito primario, la fenilalanina, hasta los precursores inmediatos de las ligninas, los alcoholes hidroxicinamílicos (p-cumarílico, coniferílico y sinapílico). Estos alcoholes son oxidados, finalmente, por las peroxidasas para dar lugar a sus correspondientes radicales, que se ensamblan en la pared celular generando un polímero hidrofóbico y fuertemente polidisperso, que da rigidez e impermeabiliza la pared celular, constituyendo uno de los mayores sumideros metabólicos del CO2 fijado durante la fotosíntesis. Las peroxidasas siringilo son las enzimas responsables de la oxidación del alcohol sinapílico, lo que conduce a la formación de monómeros siringilo (S) que se incorporan al polímero de lignina. Estas enzimas han sido descritas como peroxidasas básicas que no presentan restricciones estéricas que impidan la entrada de alcohol sinapílico en el centro catalítico. Hasta el momento, las peroxidasas más estudiadas a nivel estructural han sido la ATP A2 de Arabidopsis y HRP A2 de rábano, las cuales son peroxidasas guaiacilo incapaces de oxidar el alcohol sinapílico. La peroxidasa siringilo mejor caracterizada hasta el momento es la de Zinnia elegans (ZePrx). En el genoma de Arabidopsis existen 73 peroxidasas pero ninguna de ellas ha sido identificada como una peroxidasa de tipo siringilo. Estudios previos buscaron en el genoma de A. thaliana peroxidasas que presentan una gran homología de secuencia con ZePrx, así como de estructura, carga superficial, punto isoeléctrico y regulación de su expresión. Teniendo en cuenta estos criterios se seleccionaron las peroxidasas AtPrx4, AtPrx52, y AtPrx72. En esta tesis, se muestra cómo la supresión de dichas peroxidasas en diferentes líneas mutantes de Arabidopsis afecta al contenido y a la composición de ligninas. En general, todas las líneas mutantes mostraron una disminución en el contenido de ligninas, medido con bromuro de acetilo, entre un 17 y un 37%. Además, la relación S/G, obtenida por tioacidolisis, indica una disminución en las unidades de S en todos los mutantes. Además, como se deduce de las tinciones de Wiesner y de Mäule, esta reducción en el contenido de monómeros S parece estar restringida a las fibras interfasciculares, pero no afecta a los vasos del xilema. Para analizar si este cambio en la composición de lignina era dependiente de la edad de la planta, también se realizaron análisis cualitativos y cuantitativos de ligninas en tallos en diferentes etapas de desarrollo. Nuestros resultados mostraron diferencias significativas en el contenido y la composición de ligninas entre plantas mutantes y WT solamente en las últimas etapas del desarrollo. Sin embargo, no se encontraron diferencias significativas en el tamaño de las plantas mutantes en comparación con el WT. Los análisis mediante qPCR revelaron que los genes implicados en la biosíntesis de ligninas, así como en la formación de la pared celular secundaria, redujeron su expresión en las plantas mutantes. Por otro lado, la expresión de genes implicados en la biosíntesis de ésteres sinapato y de flavonoides se incrementó en las plantas mutantes con respecto al WT lo cual indica que hay una reorientación de los esqueletos carbonados de la ruta de biosíntesis de las ligninas hacia otras rutas del metabolismo fenilpropanoide. En conjunto, nuestros resultados sugieren que AtPrx4, AtPrx52 y AtPrx72 son peroxidasas siringilo implicados en la síntesis de unidades S en las fibras interfasciculares y además, su represión afecta a toda la ruta fenilpropanoide y puede ser suficiente para alterar el metabolismo de la planta.<br>The lignification of xylem cell walls is an extremely complex process, under strict hormonal control, whose main function is to confer rigidity and impermeability to the vascular system. Lignification is the result of several reactions from a primary metabolite, phenylalanine, until the immediate precursors of lignin, the hydroxycinnamyl (p-coumaryl, coniferyl and sinapyl) alcohols. These alcohols are finally oxidized by peroxidases to give their corresponding radicals, which will be further assembled in the cell wall, generating a hydrophobic polymer (lignin) which gives rigidity and waterproof cell wall. Lignin constitutes a major metabolic sink for the CO2 fixed during photosynthesis. Syringyl peroxidases are the enzymes responsible for sinapyl alcohol oxidation that eventually lead to syringyl monomers formation. They have been described as basic peroxidases which show no steric restrictions that hinder the entry of sinapyl alcohol into the catalytic centre. So far, the most studied peroxidases at the structural level, such as ATP A2 from Arabidopsis and HRP A2 from horseradish, are guaiacyl peroxidases, unable to oxidize sinapyl alcohol. Unfortunately, little is known regarding structure and catalytic properties of syringyl peroxidases. The best characterized is ZePrx from Zinnia elegans. Since such a peroxidase similar to ZePrx has not been identified in Arabidopsis, a search through A. thaliana genome was performed, in order to identify the peroxidases which showed the highest homology to ZePrx. Based on several structural and molecular characteristics, AtPrx4, AtPrx52 and AtPrx72 were determined to be the most likely homologous to ZePrx in Arabidopsis. In this thesis, we show how the suppression of AtPrx4, AtPrx52 and AtPrx72 in different mutant lines of Arabidopsis affects lignin content and composition. Overall, all the mutant lines showed a decreased in lignin content, measured with acetyl bromide, ranging from 17 to 37%. Furthermore, the S/G ratio, obtained by both nitrobenzene oxidation and thioacidolysis, indicated a decrease in S units in all the mutants. As deduced from Wiesner and mainly Mäule stainings, this reduction in S monomers content seems to be restricted to the interfascicular fibers, but it does not affect xylem vessels. To assay whether this shift in lignin composition was age-dependent, we also performed qualitative and quantitative analyses of lignins in stems at different stages of development. Our results showed significant differences in both content and composition only in late stages of development of mutant plants. However, no significant differences were found regarding mutant size in comparison with WT when plants reached maturity. qPCR revealed that genes involved in lignin biosynthesis as well as in secondary cell wall formation were down-regulated in mutant plants. On the other hand, expression of genes involved in sinapate esters and flavonoid biosynthesis was up-regulated in mutant plants, which indicates a reallocation of carbon from lignin biosynthetic pathway to other routes of phenylpropanoid metabolism. Taken together, our results indicate that AtPrx4, AtPrx52 and AtPrx72 may be syringyl peroxidases involved in the synthesis of S units in interfascicular fibers. Moreover, the suppression of the last step of syringyl lignins biosynthesis affects the whole phenylpropanoid pathway and may be sufficient to alter plant metabolism.

As resinas do tipo fenólica são amplamente utilizadas devido à sua diversidade de aplicações. Considerando as inúmeras vantagens desta resina (estabilidade térmica e dimensional, alta resistência à chama, etc.), este trabalho teve como um dos objetivos melhorar as propriedades mecânicas do termorrígido fenólico, pois estes são frágeis quando não reforçados. Fibras lignocelulósicas naturais foram usadas como reforço no termorrígido fenólico, o que levou a obtenção de biocompósitos. Devido a grande disponibilidade de fibras de bagaço de cana de açúcar no país, como subproduto de agroindústrias, estas fibras foram utilizadas na produção dos compósitos (sendo substituído em até 70% da matriz termorrígida por fibra natural), com a finalidade de atribuir maior valor agregado que o tradicionalmente encontrado para estas fibras. Tendo em vista que atualmente estas fibras podem ser obtidas como resíduo da agroindústria na forma queimada e não queimada, um estudo comparativo foi feito usando ambas as fibras. Compósitos fenólicos foram preparados com as fibras queimadas e não queimadas e os resultados obtidos de resistência ao impacto, módulo de armazenamento e absorção de água mostraram que não há diferenças significativas entre as propriedades de ambos. Considerando estes resultados, a continuidade do trabalho foi realizada com as fibras de bagaço de cana queimado, devido à maior disponibilidade atual destas fibras. Também foram utilizadas fibras de sisal, tradicionalmente conhecidas pelas excelentes propriedades mecânicas e disponibilidade em grande escala no país, para fins comparativos. Adicionalmente, visando aumentar a proporção de uso de matéria prima oriunda de fonte renovável, o lignossulfonato de sódio (NaLS) e lignina organossolve (LO), macromoléculas obtidas a partir de fibras lignocelulósicas, substituíram em 100% o fenol nas reações de obtenção de resinas do tipo resol (obtidas em meio alcalino). Ainda, o formaldeído foi substituído pelo glutaraldeído, um dialdeído, visando-se síntese de resinas alternativas a fenol-formaldeído, tradicionalmente usada. Também, as fibras de bagaço de cana queimadas foram tratadas em solução de NaLS, em banho de ultrassom. Este tratamento foi escolhido por se tratar do uso de macromolécula oriunda de fontes renováveis, assim como pelo fato de a fibra (bagaço de cana) conter alto teor de lignina, o que leva à perspectiva de intensificação da afinidade fibra/agente de tratamento, além de intensificar as interações fibra/matriz, devido à presença de anéis do tipo fenólico em ambas, superfícies das fibras e matriz. As fibras foram caracterizadas quanto à composição química e analisadas via termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), cromatografia gasosa inversa (IGC), espectroscopia na região de infravermelho (IV), cromatografia liquida de alta performance (HPLC, para determinação do teor de açúcares no bagaço de cana queimado) e difração de raios X. O termorrígido fenólico (não reforçado) e compósitos (matriz fenólica e matrizes baseadas em LO e NaLS reforçados por fibras com distribuição aleatória, em diferentes proporções e comprimentos) foram caracterizados por TG, DSC, IV, MEV, DMTA, resistência ao impacto Izod, resistência à flexão quanto à capacidade de absorção de água. Termorrígidos preparados a base de NaLS apresentaram grande fragilidade após a moldagem, tendo sido apenas submetidos a análises de TG, DSC e cromatografia gasosa inversa (IGC), devido à impossibilidade de realizar outros ensaios. As análises de IGC foram realizadas para fibras e matriz, obtendo-se parâmetros relacionados à energia de superfície e disponibilidade de sítios ácidos e básicos. Os resultados de IGC obtidos para as fibras, tratadas e não tratadas, confirmaram que houve a adsorção do lignossulfonato sódio à superfície destas devido ao aumento de sítios ativos (ácidos e básicos) disponíveis. Os valores de IGC obtidos para as matrizes sugerem que as interações fibra/matriz são favorecidas, principalmente quando o NaLS está presente em ambos os componentes (fibra/matriz). Os resultados obtidos na caracterização dos compósitos indicaram que o lignossulfonato de sódio e a lignina organossolve podem substituir o fenol na formulação de resinas. A utilização de fibras como reforço melhorou as propriedades mecânicas dos materiais, comparativamente aos termorrígidos. Dentre os compósitos preparados com bagaço de cana, a amostra que apresentou melhor desempenho nos ensaios de impacto foram os compósitos de matrizes baseadas em glutaraldeído-LO (112 J m-1) e glutaraldeído-NaLS (82 J m-1). Os compósitos de matriz baseada em formaldeído-NaLS reforçados com fibras de sisal apresentaram melhor desempenho no ensaio de resistência ao impacto (1029 J m-1) e menor quantidade de água absorvida quando imerso em água, comparado aos demais compósitos preparados neste trabalho. As análises de MEV comprovaram a intensificação da adesão entre as fibras de sisal e a matriz, quando esta é preparada a partir de NaLS. Compósitos reforçados com fibras de sisal foram os que apresentaram melhor desempenho mecânico, tanto em resistência ao impacto quanto em flexão, provavelmente devido às propriedades intrínsecas das fibras de sisal. No geral, quando os termorrígidos foram reforçados com as fibras lignocelulósicas, bagaço de cana ou sisal, apresentaram resultados de estabilidade térmica e mecânica satisfatórios. Destaca-se que compósitos preparados com alto teor de material proveniente de fonte renovável, como os compósitos reforçados com até 70% de fibra, e os compósitos com matriz baseada em 100% de lignossulfonato de sódio e lignina organossolve, apresentaram grande potencial para diferentes aplicações, tais como no setor de embalagens e automotivo, neste caso para aplicações não estruturais.<br>Phenolic resins are widely known due to their diverse applications. Considering the many advantages of this type of resin (flame resistance, thermal and dimensional stability, etc), this study has one objective: the improvement of the mechanical properties of the phenolic thermoset, because this material is fragile when it is not reinforced. Natural lignocellulosic fibers were used as reinforcement in the phenolic thermoset leading to the obtaining of biocomposites. Because the fibers from sugarcane bagasse are byproducts widely available by agricultural industries in this country, these fibers were used in the production of the composites (the thermoset phenolic was replaced by up to 70% natural fibers) - the purpose was to assign greater value than traditionally found for these fibers. Currently, sugarcane fibers can be obtained from natural and burned bagasse. A comparative study was realized using both fibers. Phenolic composites were prepared with the burned fibers and the results obtained from the impact resistance, storage modulus and water absorption showed that they are not significantly different when it comes to the properties of both. Considering these results, the continuity of this study was realized with the burned fibers of sugarcane due to the higher and current availability of this fiber. Lignocellulosic fibers, are traditionally known because of their excellent mechanical properties and wide availability, like the sisal ones used in the present work for comparative reasons. Sisal fibers are available in large scale, facilitating their use. Additionally, sodium lignosulphonate (NaLS) and organosolv lignin (LO), which are macromolecules obtained from the lignocellulosics fibers were used to increase the proportion of the raw materials from renewable sources for a possible phenol substitute in resin reaction, resol type (an alkaline medium). Also, formaldehyde was replaced by glutaraldehyde aiming at the synthesis alternative resin to phenol-formaldehyde, which is traditionally used. Furthermore, burned sugar cane bagasse fibers were treated in NaLS solution, in ultrasonic bath. This treatment was chosen because this macromolecule is from renewable resources and as well as the fibers (sugarcane bagasse) have high content of lignin, which leads to the perspective of affinity intensification between fibers/lignin and fibers/matrix, due to the presence of the aromatics rings in both surfaces. The fibers were characterized in terms of chemical composition and analyzed by thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), inverse gas chromatography (IGC), infrared spectroscopy (IV), high performance liquid chromatography (HPLC, determination of the sugar content in the burned sugar cane bagasse) and X-ray diffraction. The lignin and resin were characterized by SEC, RMN 1H and RMN 31P. The thermosets (not reinforced) and composites (phenolic matrix and LO and NaLS matrix reinforced with randomly dispersed fibers) were characterized by TG, DSC, IV, Izod impact strength, MEV, flexural strength, DMTA and also the water absorption capacity was evaluated. Thermoset prepared based on NaLS showed great weakness after molding, being submitted only to analysis by TG, DSC and inverse gas chromatography (IGC), due to the impossibility of doing other tests. IGC analysis were realized for fibers and matrix. Parameters related to surface energy and availability of acids and basics sites were obtained. IGC results obtained for the fibers, treated and untreated, confirm that there was adsorption of lignosulphonate in these surfaces due to the increase of available active sites (acids and basics). IGC values obtained for matrix suggest that fiber/matrix interactions are favored, mainly when the NaLS is present in both components (fiber/matrix). The results obtained in the characterization of the composites indicated that lignosulphonate sodium and organosolv lignin can substitute the phenol in the resin formulation. Fibers used as reinforcement improved the mechanical properties of materials, compared to thermosets. Among the composites prepared with sugarcane bagasse, the sample that showed better performance in the impact test were the composites based on glutaraldehyde -LO (112 J m-1) and glutaraldehyde -NaLS (82 J m-1). Composites based on formaldehyde -NaLS reinforced with sisal fibers showed better performance in impact test (1009 J m-1) and less water absorbed when immersed in water, compared to others composites prepared in this study. SEM analysis confirmed the adhesion intensification between the sisal fibers and the matrix, when this is prepared from NaLS. Composites reinforced with sisal fibers showed the best mechanical performance, such as impact strength and flexural strength, probably due to the intrinsic properties of sisal fibers. In general, when the thermosets were reinforced with lignocellulosic fibers, sugarcane bagasse or sisal, they showed satisfactory results of the thermic and mechanical stability. It should be highlighted that composites prepared with high content of material from renewable sources, as the composites reinforced up to 70% fibers and composites with matrix based on 100% lignosulphonate and organosolv lignin, they showed great potential to different applications, such as in the packaging sector and the automotive one, in this case to non-structural applications.

Orientador :Ulf Schuchardt<br>Tese (doutorado) - Universidade Estadualde Campinas, Instituto de Quimica<br>Made available in DSpace on 2018-07-13T23:15:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cotrim_AndreRibeiro_D.pdf: 4748662 bytes, checksum: e1122f0c90761e0c9a43917f4f2e04b6 (MD5) Previous issue date: 1990<br>Doutorado

Darbo tikslas - įvertinti daugiametės svidrės (Lolium perenne L.) ir nendrinio dryžučio (Phalaris arundinacea L.) drėgnio ir morfologinių dalių santykio kaitos, cheminių medžiagų (lignino, struktūrinių, nestruktūrinių angliavandenių, baltymų) kaupimosi dėsningumus augalų biomasėje ir skirtingose augalo morfologinėse dalyse priklausomai nuo augalų vystymosi tarpsnio bei vandenyje tirpių angliavandenių (VTA) koncentracijos dinamiką dienos bėgyje.<br>The objective of this study was to evaluate the changes in moisture content, morphological parts ratio, regularities of chemical components (protein, lignin, structural and non-structural carbohydrates) accumulation in plant biomass and different morphological parts of perennial ryegrass (Lolium perenne L.) and reed canary grass (Phalaris arundinacea L.) depending on plant development stages and to compare diurnal variation of water soluble carbohydrate (WSC) concentrations in above-ground dry matter in the two perennial grass species tested.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2003.<br>ENGLISH ABSTRACT: Today there is renewed interest in using soil improvers with fertilising capability as the use of inorganic fertilisers results in ground water pollution through leaching and formation of nitrates in plant materials. Lignin is an important precursor of humic material in soils and with modification, can be used as a raw material for producing slow release nitrogenous fertilisers. This project focussed on the use of industrial residues such as technical lignins which are produced by the South African pulping industry as well as low grade coals such as lignite occurring in South Africa, for the production of high-grade humic substances like Novihum TM, using the special technology developed by the Institute of Plant and Wood Chemistry of the Technical University of Dresden in Germany. Technicallignins derived from kraft lignin, sugar cane baggase, autohydrolysis lignin with a trade name Sucrolin, a calcium lignosulphonate and South African lignites mined in the Kraaifontein and BraekenfeIl areas as well as German brown coal were subjected to oxidative ammonolysis with the aim to produce slow release nitrogenous fertilizers. Curie Point Pyrolysis GCIMS was used to determine the structural composition of the raw materials and products. Oxidative ammonolysis reactions were carried out on a laboratory and a pilot plant scale. Highest nitrogen contents were obtained with Sucrolin lignin followed by the lignite from Germany. The amount of nitrogen that could be fixed with oxidative ammonolysis varied between 1.44 - 10% for the various raw materials. The CIN ratios obtained were in the range between 5 - 34. Marginal differences were observed between the materials modified on lab and pilot plant scales. There were improvements in the total incorporated nitrogen when the raw materials were pre-activated with oxidising agents such as hydrogen perxide and a fungal species, Phanaerochateae chrysosporium prior to oxidative ammonolysis. Variable amounts of differently bonded nitrogen forms were obtained for the materials tested due to their structural differences.<br>AFRIKAANSE OPSOMMING: Daar is deesdae hernude belangstelling in die gebruik van grondverbeteringsmiddels wat ook 'n bemestingsfunksie het, aangesien die gebruik van anorganiese kunsmis besoedeling van grondwater deur uitlogingen insypeling veroorsaak, wat weer tot die vorming van nitrate in plantmateriaallei. Lignien is 'n belangrike voorloper van humiese materiale in grondstowwe en kan dmv modifisering gebruik word as 'n grondstof vir die produksie van stadigstikstof vrystellende nitro gene kunsmisstowwe. Die huidige projek het gefokus op die gebruik van industriële residue en tegniese ligniene wat deur die Suid- Afrikaanse pulpnywerheid geproduseer word, sowel as lae-graad steenkool soos ligniet wat in Suid-Afrika aangetrefword, vir die produksie van hoë-graad humiese stowwe soos Novihum TM. Hierdie produk is mbv spesiale tegnologie deur die Instituut van Plant- en Houtchemie van die Tegniese Universiteit van Dresden in Duitsland ontwikkel. In hierdie ondersoek is verskeie Suid-Afrikaanse tegniese ligniene soos Kraft lignien, suikerriet bagasse, 'n outohidrolise lignien met die naam van Sucrolin en 'n kalsiumlignosulfonaat sowel as SA ligniete, afkomstig van Brackenfell en Kraaifontein, gebied en Duitse bruinkool, aan oksidatiewe ammonolise onderwerp om sodoende verskillende, stadigvrstellende, stikstofryke kunsmisstowwe te vervaardig. Curie Punt Pirolise GC/MS is gebruik om die chemiese struktuur van die grondstowwe en produkte vas te stel. Oksidatiewe ammonolise reaksies is op 'n laboratorium en loodsaanlegskaal. uitgevoer. Die hoogste stikstofinhoud is met Sucrolin lignien verkry, gevolg deur die ligniet van Duitsland. Die hoeveelheid stikstof wat dmv oksidatiewe ammonlise bereik kon word, het tussen 1.44 en 10% gewissel. Die CIN verhoudings wat verkry was, het varieer tussen 5 en 34. Marginale verskille is tussen laboratorium - en loodsaanlegsskaal gemodifiseerde grondstowwe waargeneem. Daar was verhogings in stikstofinhoud wanneer die grondstowwe vooraf met oksiderende middels soos waterstofperoksied of swamkultur soos Phanaerochatae chrysosporium, aktiveer is. Stikstof is op verskillende maniere en in verskillende hoeveelhede gebind.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-08-15Bitstream added on 2014-06-13T20:06:24Z : No. of bitstreams: 1 sacco_ap_dr_araiq.pdf: 974516 bytes, checksum: df003a2a3edadda2bab3403b7e91624e (MD5)<br>Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)<br>A elucidação da estrutura da lignina, macromolécula natural amorfa, é um desafio para a pesquisa. Sua estrutura pode variar bastante de uma fonte vegetal para a outra, dependendo da sua origem. Neste trabalho, foi realizada a extração, a caracterização e o estudo cinético de decomposição térmica de ligninas obtidas a partir de duas fontes de biomassa: de bagaço de cana-de-açúcar (utilizada como referência) e dos resíduos sólidos urbanos (RSU) de leiras em diferentes estágios de compostagem. As técnicas utilizadas para a caracterização das ligninas foram: análise térmica (TG/DTA), FITR, RMN de 13C no estado sólido e fluorescência de raios-X. O estudo cinético de degradação térmica das ligninas foi realizado utilizando o método isoconversional de Flynn- Wall e Ozawa. A lignina obtida do bagaço de cana-de-açúcar apresentou-se como uma boa amostra de referência por possuir características de protolignina, sem impurezas de carboidratos associados à sua estrutura, o que pôde ser confirmado pela técnica de RMN de 13C. Já as ligninas obtidas dos RSU apresentaram decomposição térmica e grupos característicos da lignina e a presença de outros elementos complexados em sua estrutura, principalmente o íon ferro. No entanto, a presença de carbonos alifáticos comprovados pelas técnicas de TG/DTA e RMN de 13C, sugere que as ligninas extraídas dos RSU encontram-se fragmentadas. De acordo com o estudo cinético, para o primeiro evento de decomposição térmica da lignina, verificou-se o efeito de compensação cinética para as amostras de ligninas referências, bem como, para as ligninas extraídas dos RSU, levando à conclusão de que ambas apresentam a mesma composição orgânica básica.<br>The elucidation of the structure of lignin, amorphous natural macromolecule, is a challenge for the research. Its structure can vary a lost from a vegetable source to other, depending on its origin. In this work, it was made the extraction, the characterization and the kinetic study of thermal decomposition of lignins obtained from two biomass sources: sugarcane bagasse (used as reference) and the urban solid residues (RSU) of stacks in different stages of composting. The techniques used for the characterization of lignins were: thermal analysis (TG/DTA), FITR, NMR 13C in the solid state and fluorescence of ray-X. The kinetic study of thermal degradation of the lignins was made using the method isoconversional of Flynn - Wall and Ozawa. Lignin obtained from sugarcane bagasse was a good reference sample for owning protolignin characteristics, without carbohydrate impurities associated in your structure, what could be confirmed by the technique of RMN 13C. By other hand, lignin obtained from RSU presented thermal decomposition and characteristic groups of lignin and the presence of other elements complexed in your structure, mainly the ion iron. However, the presence of aliphatic carbons confirmed by techniques of TG/DTA and NMR 13C, suggests that lignins extracted from RSU are fragmented. In agreement to kinetic study, for the first event of thermal decomposition of the lignin, the effect of kinetic compensation was verified for the samples of reference lignins, as well as, for lignins extracted from RSU, taking to the conclusion that both present the same basic organic composition.

Orientador: Marisa Spirandeli Crespi<br>Banca: Fernando Luis Fertonani<br>Banca: Luis Vitor Silva do Sacramento<br>Banca: Ana Maria de Guzzi Plepis<br>Banca: Eder Tadeu Gomes Cavalheiro<br>Resumo: A elucidação da estrutura da lignina, macromolécula natural amorfa, é um desafio para a pesquisa. Sua estrutura pode variar bastante de uma fonte vegetal para a outra, dependendo da sua origem. Neste trabalho, foi realizada a extração, a caracterização e o estudo cinético de decomposição térmica de ligninas obtidas a partir de duas fontes de biomassa: de bagaço de cana-de-açúcar (utilizada como referência) e dos resíduos sólidos urbanos (RSU) de leiras em diferentes estágios de compostagem. As técnicas utilizadas para a caracterização das ligninas foram: análise térmica (TG/DTA), FITR, RMN de 13C no estado sólido e fluorescência de raios-X. O estudo cinético de degradação térmica das ligninas foi realizado utilizando o método isoconversional de Flynn- Wall e Ozawa. A lignina obtida do bagaço de cana-de-açúcar apresentou-se como uma boa amostra de referência por possuir características de protolignina, sem impurezas de carboidratos associados à sua estrutura, o que pôde ser confirmado pela técnica de RMN de 13C. Já as ligninas obtidas dos RSU apresentaram decomposição térmica e grupos característicos da lignina e a presença de outros elementos complexados em sua estrutura, principalmente o íon ferro. No entanto, a presença de carbonos alifáticos comprovados pelas técnicas de TG/DTA e RMN de 13C, sugere que as ligninas extraídas dos RSU encontram-se fragmentadas. De acordo com o estudo cinético, para o primeiro evento de decomposição térmica da lignina, verificou-se o efeito de compensação cinética para as amostras de ligninas referências, bem como, para as ligninas extraídas dos RSU, levando à conclusão de que ambas apresentam a mesma composição orgânica básica.<br>Abstract: The elucidation of the structure of lignin, amorphous natural macromolecule, is a challenge for the research. Its structure can vary a lost from a vegetable source to other, depending on its origin. In this work, it was made the extraction, the characterization and the kinetic study of thermal decomposition of lignins obtained from two biomass sources: sugarcane bagasse (used as reference) and the urban solid residues (RSU) of stacks in different stages of composting. The techniques used for the characterization of lignins were: thermal analysis (TG/DTA), FITR, NMR 13C in the solid state and fluorescence of ray-X. The kinetic study of thermal degradation of the lignins was made using the method isoconversional of Flynn - Wall and Ozawa. Lignin obtained from sugarcane bagasse was a good reference sample for owning protolignin characteristics, without carbohydrate impurities associated in your structure, what could be confirmed by the technique of RMN 13C. By other hand, lignin obtained from RSU presented thermal decomposition and characteristic groups of lignin and the presence of other elements complexed in your structure, mainly the ion iron. However, the presence of aliphatic carbons confirmed by techniques of TG/DTA and NMR 13C, suggests that lignins extracted from RSU are fragmented. In agreement to kinetic study, for the first event of thermal decomposition of the lignin, the effect of kinetic compensation was verified for the samples of reference lignins, as well as, for lignins extracted from RSU, taking to the conclusion that both present the same basic organic composition.<br>Doutor

Tesis por compendio de publicaciones<br>Zinnia elegans constituye uno de los sistemas modelos más útiles para estudiar la diferenciación en el xilema que incluye la síntesis de la pared celular secundaria, la lignificación de la pared celular, y la muerte celular programada. Además, el cultivo de células del mesófilo de Z. elegans in vitro también se ha utilizado como sistema modelo ya que la diferenciación de las células del mesófilo en traqueidas permite estudiar de manera sencilla la bioquímica y la fisiología de la xilogénesis alejados de la complejidad que imponen los tejidos vegetales. Por otra parte, Z. elegans ha resultado ser una excelente planta modelo para estudiar la implicación de las peroxidasas en la lignificación de la pared celular. Esto es debido a la simplicidad y dualidad del patrón de lignificación mostrado en los tallos e hipocotilos de esta planta y a la naturaleza básica de esta isoenzima de peroxidasa. Sin embargo, esta proteína no solo se expresa en hipocotilos y en tallos sino también en células que se encuentran en diferenciación en traqueidas. Por lo tanto, esta peroxidasa no solo cumple todos los requerimientos catalíticos impuestos para ser la candidata idónea implicada en la lignificación cumpliendo con todas las restricciones impuestas por la etapa de acoplamiento oxidativo de los alcoholes hidroxicinamilicos y polimerización, sino también debido a que su expresión es inherente en la lignificación. De hecho, su naturaleza básica no es excepcional ya que las peroxidasas básicas se expresan diferencialmente durante la lignificación en otros sistemas modelo, mostrando propiedades bioquímicas inusuales y exclusivas tales como la oxidación de las unidades siringilo. Esta Tesis se ha centrado en la realización de las actividades que conducen a un mejor entendimiento de la lignificación en Zinnia, comenzando con el estudio del patrón de lignificación, cómo se sucede este proceso, y la implicación de la peroxidasa, demostrando sus propiedades catalíticas inusuales y cómo esta enzima es regulada por el óxido nítrico (NO) y el H2O2. En relación a la producción de NO y H2O2 en los haces vasculares, utilizando la microscopía confocal láser de barrido, se observó un gradiente espacial de producción de NO inversamente relacionado con el grado de diferenciación del xilema ya que las células del xilema jóvenes, en diferenciación manifestaron una mayor capacidad para producir NO que las células del xilema completamente maduras y diferenciadas. Estos resultados demuestran la fuerte relación entre la producción de NO y la muerte celular programada que se produce durante la diferenciación del xilema y que precede a la lignificación de la pared celular. Además, la producción de NO en los cultivos celulares de mesófilo de Z. elegans que se diferencian a traqueidas, las células del mesófilo mantienen la misma propiedad mostrada por las células del xilema en diferenciación ya que la señal fluorescente se detectó, principalmente, en las células predeterminadas y en las que se encontraban en diferenciación. Por el contrario, las células aisladas del mesófilo que no habían adquirido la capacidad para diferenciarse a traqueidas, manifestaban unos niveles muy débiles de la señal fluorescente que contrastaba con la producción elevada mostrada por las células predeterminadas para diferenciarse a traqueidas. Por otra parte, mediante la utilización conjunta de técnicas de microscopía óptica y electrónica, se realizó un estudio detallado de los sitios de producción de H2O2 en el xilema en lignificación, comprobándose que en las células del xilema en diferenciación y en las células del parénquima adyacentes se localizaba la producción de H2O2 sugiriendo que estas células podrían ser las responsables de la producción de H2O2 que, posteriormente, difunde de célula a célula, a través del espacio intercelular hacia las células del xilema en diferenciación para que tenga lugar la biosíntesis de ligninas en la pared celular secundaria. Una evidencia adicional que apoyó la hipótesis planteada se obtuvo mediante la localización del H2O2 en los cultivos celulares de mesófilo de Z. elegans en diferenciación a elementos traqueales. Utilizando este sistema modelo junto con la microscopía confocal láser y el diacetato de diclorofluoresceína como sonda fluorescente, la producción de H2O2 se localizó mayoritariamente en las células del mesófilo predeterminadas para diferenciarse, detectándose un bajo nivel de H2O2 en las traqueidas completamente diferenciadas.<br>Zinnia elegans constitutes one of the most useful model systems for studying xylem differentiation, which simultaneously involves secondary cell wall synthesis, cell wall lignification, and programmed cell death. Likewise, the in vitro culture system of Z. elegans has been the best characterized since the differentiation of mesophyll cells into tracheary elements allows study the biochemistry and physiology of xylogenesis free from the complexity that heterogeneous plant tissues impose. Moreover, Z. elegans has resulted in an excellent plant model to study the involvement of peroxidases in cell wall lignification. This has been due to the simplicity and duality of the lignification pattern shown by the stems and hypocotyls, and to the basic nature of the peroxidase isoenzyme. This protein is expressed not only in hypocotyls and stems but also in mesophyll cells transdifferentiating into tracheary elements. Therefore, not only does this peroxidase fulfil all the catalytic requirements to be involved in lignification overcoming all restrictions imposed by the polymerization step, but also its expression is inherent in lignification. In fact, its basic nature is not exceptional since basic peroxidases are differentially expressed during lignification in other model systems, showing unusual and unique biochemical properties such as oxidation of syringyl moieties. This Thesis has focused on the experiments which led to a better understanding of the lignification process in Zinnia, starting with the basic knowledge about its lignin pattern, how lignification takes place, and the involvement of the basic peroxidase in the lignification process, demonstrating its unusual catalytic properties, and how this enzyme is regulated by nitric oxide and H2O2. In relation to the production of NO in the vascular bundles using confocal laser scanning microscopy, a spatial NO gradient inversely related to the degree of xylem differentiation was observed since differentiating xylem cells clearly manifest a higher capacity for NO production than differentiated xylem cells. In addition, the NO production in cultured mesophyll cells which are trans-differentiating in tracheary elements maintain the same property shown by differentiating xylem from the Z. elegans vascular bundles since the fluorescent probe was mainly observed in pro-differentiating thin-walled and differentiating (secondary cell wall forming) tracheary elements. By the contrary, mesophyll cells which have not acquired competence for trans-differentiation showed only background levels of triazolofluorescein green fluorescence. These results confirm that NO formation by tracheary elements is directly related to the early processes of xylem differentiation, which takes place immediately before the late processes of secondary cell wall formation and cell autolysis. On the other hand, a study of both localization and production of H2O2 in the lignifying xylem by the joint use of optical and electronic microscopy and 2,7-dichlorofluorescein diacetate and CeCl3 assays was carried out. Thus, H2O2 production was observed in thin-walled cells surround thick-walled xylem vessels and in the xylem parenchyma cells intercalated between xylem vessels suggesting that these cells could be responsible of H2O2 production and a degree of cell to cell cooperation is produced during lignin biosynthesis. Further evidence that supports this hypothesis was obtained by studying the production and localization of H2O2 during the differentiation of Z. elegans mesophyll cells into tracheary elements. Using this model system and confocal laser scanning microscopy and 2,7-dichlorofluorescein diacetate as fluorescent probe, H2O2 was mainly produced by both differentiating tracheary and parenchyma-like elements being the non-lignifying parenchyma-like cells the main H2O2 source and detecting a low level of H2O2 in the totally differentiated tracheary elements.

Orientador: Ulf Schuchardt<br>Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica<br>Made available in DSpace on 2018-07-21T22:35:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Benar_Priscila_D.pdf: 4690124 bytes, checksum: 6aabd7caec6d2331129937e2b46c81b5 (MD5) Previous issue date: 1996<br>Doutorado

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-12T14:16:24Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Rafaela Cavalcanti Lira.pdf: 2200155 bytes, checksum: 033c308333c60d90e9ac43c421470f9e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5)<br>Made available in DSpace on 2015-03-12T14:16:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Rafaela Cavalcanti Lira.pdf: 2200155 bytes, checksum: 033c308333c60d90e9ac43c421470f9e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-02-27<br>FACEPE<br>A utilização integral dos materiais lignocelulósicos é de grande interesse tanto econômico quanto ambiental. A lignina, depois da celulose, é o segundo mais abundante biopolímero encontrado na natureza e a sua utilização para obtenção de produtos com alto valor agregado, tal como matriz para fertilizante, está inserida no conceito de biorrefinaria. Com base nisso, este trabalho visou a obtenção de celulignina e lignina de bagaço e palha de cana-de-açúcar, para a avaliação da conversão enzimática e potencial aplicabilidade em sistemas de liberação gradual de fertilizantes, respectivamente. As biomassas utilizadas, tanto pré-tratadas como in natura, foram caracterizadas quimicamente e analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A celulignina foi obtida por meio de um pré-tratamento hidrotérmico, realizado em um reator semi-piloto de 20 L a 190 ºC por 10 min para o bagaço e a palha. O pré-tratamento removeu aproximadamente 90% da hemicelulose contida no material in natura (bagaço e palha), apresentado fatores de severidade considerado severos, 4,4 (bagaço) e 5,4 (palha). Para avaliação da conversão enzimática das celuligninas obtidas, utilizou-se 15 FPU/g de celulase e 10 UI/g de β-glicosidase, com e sem a adição do surfactante Tween 20 a 1%. As conversões enzimáticas com a adição de surfactante resultaram em acréscimos de aproximadamente 45% de conversão para o bagaço de cana, entretanto, para a palha não foram obtidos ganhos significativos. Para avaliação da potencial aplicabilidade da lignina como sistema de liberação de fertilizantes, prepararam-se formulações de lignina e ureia. Utilizou-se lignina previamente obtidas pelo processo de deslignificação alcalina e residual da hidrólise enzimática. A liberação in vitro das formulações mostrou que a tendência é que a concentração de lignina na solução chegue a um limite e que mais de 90% da ureia seja completamente solubilizada nas primeiras 24 horas independente da proporção de ureia utilizada e do plasticizante. De acordo com os dados, conclui-se que o pré-tratamento ocasionou mudanças morfológicas nas amostras, resultando em uma maior susceptibilidade à hidrólise enzimática. As formulações lignina/ureia, com a lignina proveniente da deslignificação alcalina, apresentou uma liberação muito alta nas primeiras 24 horas, já nas pastilhas com lignina residual o perfil de liberação foi reduzido para os primeiros 60 dias.

A necessidade de desenvolver novos materiais que atendam aos aspectos econômicos e ambientais leva à busca de se fazer uso dos recursos naturais para várias aplicações tecnológicas. Assim, o desenvolvimento de materiais compósitos poliméricos utilizando fibras naturais como reforço é crescente, e vem ocupando novos segmentos de mercado, devido ao baixo custo das fibras, biodegradabilidade, menor densidade e boas propriedades mecânicas. Este trabalho teve como objetivo a separação dos principais componentes da palha e do bagaço de cana-de-açúcar para a obtenção de insumos químicos com maior valor econômico, sendo proposta a obtenção e caracterização da celulose, que será utilizada como reforço, e da lignina que atuará como agente compatibilizante em compósitos poliméricos. Para alcançar os objetivos propostos no projeto, foi realizado o pré-tratamento por ácido diluído da palha e do bagaço de cana-deaçúcar, seguido de uma etapa de deslignificação com NaOH. As polpas de bagaço e de palha foram submetidas a um pré-branqueamento com xilanase e a um branqueamento composto de extração alcalina, quelação com EDTA e tratamento com peróxido de hidrogênio. O licor negro foi acidificado para que as ligninas precipitassem. Após lavagem, secagem e maceração, as ligninas obtidas foram submetidas ou não à oxidação química em meio ácido com peróxido de hidrogênio. Além da caracterização química das frações a cada etapa do processamento, foram determinados o número Kappa, viscosidade, e também foram feitas medidas de DRX e MEV. A confirmação e extensão da reação de oxidação das ligninas foi avaliada por RMN, FTIR, MEV e TGA/DSC. Os compósitos foram obtidos por mistura em homogeneizador termocinético de alta intensidade e, depois de injetados, caracterizados por ensaios mecânicos, análises térmicas, microscopia, FTIR, medidas de ângulo de contato e energias de superfície, absorção de água e sorção dinâmica de vapor. Os resultados obtidos por meio da caracterização química, número Kappa e viscosidade indicaram expressiva remoção de hemiceluloses e de lignina durante todas as etapas de obtenção da celulose branqueada, tanto de bagaço quanto de palha, mas também houve significativa perda de celulose. Os resultados de DRX mostraram significativa diminuição da cristalinidade da celulose, para as duas biomassas estudadas. Os resultados de FTIR e RMN confirmaram a mudança na estrutura das ligninas após a oxidação. O tempo de mistura dos compósitos variou com a composição e/ou presença ou não de lignina/lignina oxidada. Nas análises de TGA observou-se que os compósitos PP/celulose sem a adição de lignina/lignina oxidada apresentaram temperatura inicial de decomposição menor do que os compósitos nos quais utilizou-se a lignina como aditivo. As curvas de DSC dos compósitos apresenta perfil e picos de temperatura e entalpias de fusão semelhantes ao PP puro. A lignina não tem notável efeito sobre as propriedades mecânicas dos compósitos, sendo que a melhora nestas propriedades é principalmente devido à incorporação das fibras de celulose. As imagens de MEV para as ligninas mostraram o grande efeito da oxidação sobre a superfície deste material. A análise do ângulo de contato estático para ligninas mostrou que a oxidação produziu um material mais hidrofóbico. As energias de superfície mostraram que os compósitos têm uma superfície mais hidrofóbica do que o PP puro. As curvas de FTIR dos materiais mostraram-se bastante similares, porém as maiores diferenças foram na intensidade das bandas correspondentes aos grupos hidroxila presentes nas fibras e, aos anéis aromáticos da estrutura da lignina. Os resultados DVS mostraram que a absorção de umidade dos compósitos é muito baixa, e corrobora os resultados de absorção de água.<br>The need of developing new materials that attend economic and environmental aspects leads to the search of using natural resources for various technological applications. Thus, the development of polymeric composite materials using natural fibers as reinforcement is growing, and occupying new market segments, due to the low cost of fibers, biodegradability, low density and good mechanical properties. This work aimed to separate the main components of sugarcane straw and bagasse for obtaining chemical products with higher economic value, it proposes the obtaining and characterization of cellulose, which will be used as a reinforcement, and of the lignin that will act as coupling agent in polymeric composites. To achieve these objectives, it was carried out a dilute acid pretreatment of straw and bagasse of sugar cane, followed by a step of delignification with NaOH. The pulps of bagasse and straw were submitted to a pre-bleaching with xylanase and a bleaching step, composed by an alkaline extraction, EDTA chelation and a treatment with hydrogen peroxide. The black liquor was acidified for the precipitation of the lignins. After washing, drying and milling, the lignins obtained were subjected or not to an oxidation reaction in acid medium with hydrogen peroxide. In addition to the chemical characterization of the fractions at each stage of processing, the Kappa number and viscosity were determined, and it was also made measures of DRX and MEV for bagasse and straw. The confirmation of the oxidation reaction of the lignins was analysed by NMR, FTIR, MEV and TGA/DSC. The composites were obtained by mixing in thermokinetic mixer and once injected, they were characterized by mechanical tests, thermal analysis, microscopy, FTIR, contact angle and surface energies, water absorption and dynamic vapor sorption. The results obtained by the chemical characterization, Kappa number and viscosity indicated a great solubilization of hemicelluloses and lignin during all stages of production of bleached cellulose, both from bagasse and straw, but it was also observed an expressive cellulose loss. The results of DRX showed a great decrease of cellulose crystallinity, for both biomasses, demonstrating that the removal of hemicellulose and lignin affected the structure of cellulose. The FTIR and NMR results confirmed the change in structure of the lignins after oxidation. The mixing time of composites varied with the composition and the presence or absence of lignin/oxidized lignin. From TGA analyses it was observed that the composites PP/cellulose without the addition of oxidized lignin/lignin showed an initial degradation temperature lower than the composites in which lignin was used as an additive. The DSC curves of composites presents profile and temperature peaks and enthalpies of fusion similar to pure PP. Lignin has no remarkable effect on the mechanical properties of the composites, and the improvement in these properties is mainly due to the incorporation of the cellulosic fibers. MEV pictures of lignins showed that the oxidation had a great effect on the surface of this material. From the analysis of the static contact angle for lignins, it was observed that the oxidation produced a more hydrophobic material. The energies of surface showed that the composites have a more hydrophobic surface than the pure PP. FTIR curves of materials were quite similar, however the greatest differences were in the intensity of the bands corresponding to the hydroxyl groups present in the fibers and the aromatic rings of lignin structure. DVS results showed that the moisture absorption of composites is very low, and corroborates the results of water absorption.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:35:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6537.pdf: 2866156 bytes, checksum: f6a431ef47337cb8c9a1f74dc2835f9f (MD5) Previous issue date: 2014-07-25<br>Universidade Federal de Minas Gerais<br>The present work aimed the development of a model bioinsecticide for pest insect control using microencapsulated botanical extracts of Azadirachta indica (neem), and natural polymer of lignins, witch were extracted from sugarcane bagasse. Several different extraction methods and chemical modifications were carried out on lignin in order to evaluate yield, cost, environmental advantages and biological efficacy. Among the proposed chemical modifications the main reactions were oxidation and acetylation. Techniques used for biopolymer characterization were FITR, 1H NMR, MALDI-TOF and SEM. Chemometric tools on NMR analyses aided on lignin differentiation according to their groups: oxidized, acetylated and naturals. Lignins were used in microencapsulation processes of extracts and fractions of the natural insecticide, A. indica L. Juss, by using Spray-Drying methods. The obtained products were subjected to thermal and photochemical degradation assays. The formulation promoted stability gains of approximately 40% for the formulated botanical extract. Use of commercial thermal and photochemical protectors were also investigated where it was observed that lignin was more efficient than traditional commercial photostabilizers protectors, showing that there is no need for adding synthetic protectors on microencapsulation process, and consequently, they are not needed on the final product. Microencapsulation was done through process known as Nanoemulsion/Solvent Displacement developed by the workgroup. In this process, botanical material was firstly nanoemulsioned, coated by a biopolymeric film in order to promote nanocapsules, and dried using Spray-Dryer generating micrometric clusters. All formulated material was subjected to biological assays to Spodoptera frugiperda, Diabrotica speciosa, Diatraea saccharalis e Anticarsia gemmatalis. Data obtained on biological testes shows that formulations that were prepared with neem and lignin were as active as non-formulated botanical extract on pest insects.<br>O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um bioinseticida modelo para controle de insetos-pragas formulado com extrato vegetal de Azadirachta indica (nim), microencapsulado, utilizando como polímero natural ligninas extraídas do bagaço da cana-de-açúcar. Foram realizados diferentes métodos de extração e modificação química da lignina no intuito de comparação de rendimento, custo, vantagens ambientais e eficácia biológica. Entre as modificações químicas propostas as principais foram reações de oxidação e acetilação. As técnicas utilizadas para a caracterização do biopolímero foram o IV-TF, RMN de 1H, MALDI-TOF e MEV. Tecnicas de quimiometria foram empregadas na analise de RMN, auxiliando na diferenciação dos biopolímeros segundo seu grupo: oxidadas, acetiladas e naturais. As ligninas foram utilizadas em processos de microencapsulação de extratos e frações do inseticida natural, Azadirachta indica L. Juss, por Spray-Drying. Os produtos obtidos foram submetidos a ensaios de degradação térmica e fotoquímica. A formulação promoveu ganhos de estabilidade em aproximadamente 40% para o extrato vegetal formulado. O uso de protetores térmicos e UV comerciais também foram investigados onde verificou-se que a lignina foi mais eficiente que protetores fotoestabilizantes tradicionalmente comercializados, mostrando assim, a não necessidade de inserir aditivos sintéticos no processo de microencapsulamento e, consequentemente, no produto final. O microencapsulamento foi realizado utilizando o processo nomeado Nanoemulsão/Deslocamento Solvente desenvolvido no grupo de trabalho. Neste processo, o material vegetal foi nanoemulsionado, revestido por um filme biopolimérico formando as nanocápsulas e secas pela técnica de Spray-Drying gerando um cluster em escala micrométrica. Todo material formulado foi submetido a ensaios biológicos para os insetos Spodoptera frugiperda, Diabrotica speciosa, Diatraea saccharalis e Anticarsia gemmatalis que foram usados como modelos. Os dados obtidos nos ensaios biológicos demostraram que as formulações preparadas com nim e ligninas como envoltórios foram ativas contra os insetos-pragas tanto quanto o extrato vegetal não formulado.

O crescente processo de industrialização na região de Cubatão, São Paulo, e as resultantes emissões de poluição vêm há tempos afetando a vegetação da Serra do Mar ao seu redor, um remanescente da Mata Atlântica. Para avaliar os efeitos da poluição aérea nos teores de alguns metabólitos, de forma a relacioná-los com a intensidade de herbivoria foliar em Tibouchina pulchra Cogn. (Melastomataceae), espécie predominante na região, foram realizadas análises de nitrogênio, compostos fenólicos totais, taninos totais, fibras, ligninas, área foliar total e área foliar perdida por herbivoria. Folhas maduras de cinco indivíduos adultos de Tibouchina pulchra foram coletadas nos meses de janeiro, fevereiro, junho e julho de 1996 e 1997, em três áreas amostrais na região de Cubatão e Serra do Mar: Vale do Rio Pilões (RP), próxima à captação de água da SABESP, com pouca influência da poluição aérea de Cubatão, considerada como área de referência neste trabalho; Caminho do Mar (CM), área que acompanha a antiga estrada de ligação São Paulo-Santos e com influência da poluição emitida por indústrias petroquímicas localizadas no final dessa rodovia; e Vale do Rio Mogi (VM), área fortemente afetada pela poluição devido à proximidade a indústrias dos ramos siderúrgico, químico, de fertilizantes e de cerâmica. Verificou-se que nas áreas poluídas do Vale do Rio Mogi e do Caminho do Mar, quando comparadas ao Vale do Rio Pilões, foram maiores os teores foliares de nitrogênio (19,86 mg/g RP; 23,16 mg/g CM; 25,14 mg/g VM), fibras (36,03% RP; 45,91% CM; 48,5% VM) e ligninas (9,98% RP; 12,98% CM; 8% VM), mas foram menores as concentrações foliares de compostos fenólicos (4,65% RP; 1,66% CM; 2,15% VM) e taninos (0,84% RP; 0,26% CM; 0,50% VM). Não se observou diferenças nas áreas foliares totais, mas houve uma maior porcentagem de área foliar perdida por herbivoria nos indivíduos das áreas poluídas (0,40% RP; 0,90% CM; 3,46% VM), assim como foi observada uma maior porcentagem de galhas na superfície adaxial das folhas dos indivíduos do Vale do Mogi (4,25% RP; 1,25% CM; 8,42% VM). Foram pequenas as diferenças entre os valores encontrados para verão e inverno para todos os parâmetros estudados. Os resultados indicam que há um efeito da poluição atmosférica nos parâmetros estudados e que as alterações nesses compostos, relacionados com os sistemas de defesa da planta contra o ataque de herbívoros, estejam influenciando na quantidade de área foliar perdida por herbivoria. Para explicar a intensidade de herbivoria foliar sofrida pelos indivíduos de Tibouchina pulchra, foram realizadas análises de regressão que revelaram três modelos diferentes, um para cada área amostral. Na área de referência do Vale do Rio Pilões, o modelo selecionado relaciona a intensidade de herbivoria foliar com a quantidade de taninos, explicando 11% da variabilidade da porcentagem de herbivoria, podendo-se dizer que há herbivoria tanto mais intensa quanto menor a quantidade de taninos foliares. Para o Caminho do Mar, o fator ligninas foi o que melhor explicou a quantidade de herbivoria: em aproximadamente 25% dos casos, a intensidade de herbivoria foi tanto maior quanto menor a quantidade de ligninas. No Vale do Rio Mogi, aproximadamente 8% da intensidade de herbivoria pode ser explicada pela quantidade de compostos fenólicos, também através de correlação negativa. Os coeficientes de regressão para os parâmetros selecionados nos três modelos são significantes. Uma vez que os coeficientes de explicação são baixos, sugere-se que outros fatores, não avaliados neste estudo, estejam interferindo na intensidade de herbivoria foliar sofrida pelos indivíduos das três áreas.<br>The vegetation of the Atlantic Forest on Serra do Mar near the industrial complex of Cubatão (state of São Paulo, Brazil) has been subject of severe damage caused by massive emissions of pollutants, as a result of the progressive industrialization in the area. The amounts of nitrogen, total soluble phenols, total tannins, fibers and lignins, as well as leaf area, leaf area damage by herbivory and percentage of galls, were measured for leaves of Tibouchina pulchra Cogn. (Melastomataceae), a species resistant to air pollution and widespread in the region. The purpose of the investigation was to evaluate the effects of air pollution on the content of some classes of secondary metabolites and the possible consequences on the intensity of foliar herbivory. Fully expanded leaves of five individuals were collected for analysis in January, February, June and July 1996 and 1997, at three sites of Cubatão and Serra do Mar, each area presenting distinct pollution loads: the Pilões Valley (RP), near to SABESP station, characterized by a virtually undamaged vegetation and taken as a reference area; the Caminho do Mar (CM), along the old road connecting the cities of São Paulo and Santos, influenced mainly by the pollution emitted by petrochemical industries at the foot of this road; Mogi Valley (VM), close to the core region of the industrial complex, influenced mainly by pollution emitted fertilizer and chemical industries, steel production and cement factories. Relative to Pilões Valley, the individuals growing in the Caminho do Mar and Mogi Valley areas presented higher amounts of foliar nitrogen (on average 19,86 mg/g RP, 23,16 mg/g CM and 25,14 mg/g VM), fibers (36% RP, 46% CM and 49% VM) and lignins (10% RP, 13% CM and 8% VM) and lower amounts of total soluble phenols (5% RP, 1,7% CM, and 2,2% VM) and tannins (0,84% RP, 0,26% CM and 0,5% VM). The total leaf area found was not significantly different from one area to another, but differences were observed relative to the areas consumed by herbivory: they were larger at Mogi Valley and Caminho do Mar than at Pilões Valley (0,4% RP, 0,9% CM and 3,5% VM). The percentage of galls was highest at Mogi Valley and lowest at Caminho do Mar, Pilões Valley presenting an intermediate value (4,25% RP, 1,25% CM and 8,42 VM). For all parameters measured, the differences between summer and winter were not significant. The results show that the air pollution released by the industrial complex of Cubatão affects the foliar content of nitrogen and secondary metabolites and that such alterations affect the intensity of herbivory. Regression analysis were carried out relative to the three selected areas of Cubatão, in order to look for an explanation for the leaf loss by herbivory. The model of regression selected the variable tannin content as the most important to explain the leaf area at Pilões Valley, 11% of the herbivory being accounted for by that parameter. In individuals from Pilões Valley, the intensity of foliar herbivory correlates negatively with tannin content. The lignins content accounts for 25% of the herbivory intensity at Caminho do Mar, a negative correlation between the latter parameter and lignins content being noticed. Approximately 8% of the herbivory intensity is accounted for by the content of total soluble phenols at Mogi Valley, again through a negative correlation. The regression coefficients found were significant, notwithstanding their small values. The results suggest that other factors, not investigated in the present work, also influence the intensity of foliar herbivory.

La lignine, residu fatal des industries des materiaux ligno-cellulosiques, souffre beaucoup de l'absence de voies definies de valorisation autres que l'utilisation comme combustible d'appoint. S'inscrivant dans une perspective d'ouverture de nouvelles possibilites de valorisation, le theme de recherche retenu a ete l'elaboration et la caracterisation finalisee de nouveaux materiaux associant des oligomeres lignine et des oligomeres et polymeres a comportement elastomere. Des cooligomeres greffes et a blocs et des polymeres greffes en peigne ont ete ainsi prepares, puis identifies, au travers de leurs proprietes de surface, de leurs caracteristiques rheologiques et de leur comportement dans des tests mecaniques, en vue d'applications dans des domaines divers, celui des adhesifs et des tensio-actifs notamment

Les lignines ne sont pas suffisamment considérées dans les procédés de bioraffinerie. Pourtant, elles sont une source abondante de synthons aromatiques, et éléments essentiels de la rentabilité de transformation des lignocelluloses. A ce jour, les perspectives de production de synthons à partir des lignines se heurtent aux réactions de condensations des lignines, limitant leurs conversions en produits de faibles masses. Cette étude nous a permis de cerner les conditions propices à l’hydrolyse et/ou aux condensations grâce à l’étude de différentes lignines modèles soumises aux conditions d’acidolyse. D’une part, les conditions propices à l’hydrolyse des liaisons -O-4 sont l’utilisation d’une catalyse homogène (HCl), pour des températures comprises entre 120 et 140°C et une acidité de l’ordre de 0.05 M. A l’inverse, l’emploi d’une catalyse hétérogène (Montmorillonite K10) est peu efficace car elle doit s’affranchir des phénomènes d’adsorption du substrat tout en lui permettant d’accéder à ses sites actifs. D’autre part, les réactions de condensation secondaires sont exacerbées par l’emploi de l’argile de Montmorillonite, mais aussi par l’augmentation de l’acidité et de la température, elles mêmes nécessaires pour une bonne hydrolyse. La substitution de l’alcool coniférylique par le coniféraldéhyde permet de minimiser ces condensations secondaires du fait de sa forte stabilité dans les conditions d’acidolyse. Toutefois, l’incorporation de ce type de précurseur dans les lignines provoque une diminution de la fréquence des liaisons -O-4. Cette réduction du potentiel d’hydrolyse des lignines est compensée par l’exacerbation des réactions de rétroaldolisation. Pour les condensations primaires, l’acidolyse des lignines pures -O-4 nous permet d’affirmer que celles-ci, constantes face à l’augmentation de la concentration en acide et en nucléophiles aromatiques, seraient plutôt de type intramoléculaire<br>Lignins are not sufficiently considered in the biorefinery processes. However, they are a rich source of aromatic building blocks, and essential elements of lignocellulose processing viability. Although the production prospects of building blocks from lignins exist, their strong affinities for condensation reactions limit the conversion into low molecular weight products. This study allowed us to identify hydrolysis or condensation suitable conditions by studying different models lignins subjected to acidolysis conditions. On the one hand, suitable conditions for the -O-4 bonds hydrolysis are the use of homogeneous catalysis (HCl), for temperatures and HCl concentration ranged from 120 to 140 ° C and from 0.05 M to 0.1M. In contrast, the use of heterogeneous catalysis (Montmorillonite K10) is inefficient because it has to overcome the substrate adsorption and allow an access to its active sites. On the other hand, secondary condensation reactions are exacerbated by the use of Montmorillonite clay, but also by acidity and temperature increases, themselves necessary for an efficient hydrolysis.The substitution of coniferyl alcohol by coniferaldehyde minimizes these condensation reactions due to its high stability in acid conditions. However, the incorporation of this precursor in lignin leads to a decrease of -O-4 bond frequency. This reduction of lignin hydrolysis potential is compensated for the exacerbation of retroaldolisation reactions. About primary condensations, pure -O-4 lignins acidolysis allows us to claim that this kind of reactions, unchanged at the hand of acid or aromatic nuclei concentration increase, are intramolecular

P. Chrysosporium est un basidiomycete responsable de la pourriture blanche du bois. La plupart des mecanismes reactionnels de la degradation des lignines par ce champignong sont attribues a une enzyme secretee: la lignine peroxydase. Cependant, la lignine peroxydase purifiee montre peu ou pas d'activite degradative de la lignine in vitro. Ceci rend actuellement impossible l'utilisation d'enzymes ligninolytiques pour des procedes biotechnologiques de delignification par voie enzymatique. Les objectifs de notre etude sont la determination des facteurs limitant ou favorisant la degradation des lignines par voie enzymatique et microbienne. Nous avons donc etudie l'influence des divers composants connus du systeme ligninolytique sur la mineralisation des lignines par des cultures de p. Chrysosporium: la lignine peroxydase, l'h#2o#2, la biomasse fongique, la lignine. Nous avons ensuite etudie la degradation des lignines par la lignine peroxydase purifiee. Nous nous sommes interesses a l'influence de la dispersion des lignines dans l'eau (lignines colloidales) sur leur reactivite vis-a-vis de l'enzyme purifiee. Nous avons etudie les modifications de la repartition des masses moleculaires du polymere induites par la lignine peroxydase. Enfin, nous avons etudie l'influence de l'alcool veratrylique, sur l'amplitude des reactions catalysees par la lignine peroxydase. Nos resultats montrent quatre points essentiels de la degradation des lignines: 1) le role predominant mais non exclusif de la lignine peroxydase dans la degradation des lignines; 2) la localisation d'un systeme ligninolytique relativement immobilise a la surface du mycelium de p. Chrysosporium; 3) l'importance de la dispersion des lignines dans le milieu aqueux sur l'amplitude des degradations enzymatiques de la macromolecule; 4) le role probable de mediateur de l'alcool veratrylique au cours de l'oxydation des lignines.

Quantificou-se o teor de lignina em cinco amostras de plantas forrageiras, nas frações caule e folha, em quatro estádios de maturidade, através de três métodos analíticos: lignina detergente ácido (LDA), lignina permanganato de potássio (LPer) e lignina Klason (LK), todos de natureza gravimétrica. Os três métodos não foram concordantes entre si, sendo que para a maioria das amostras, o método LK mostrou valores mais elevados que os outros dois métodos, e o método LDA exibindo os menores valores. A fração caule exibiu teores mais elevados de lignina do que a folha; forrageiras maduras mostraram maiores concentrações de lignina do que plantas mais novas. Para quase todas as amostras, a digestibilidade in vitro da matéria seca foi negativamente correlacionada com os teores de lignina estimados pelos três métodos analíticos. O método LDA estimou razoavelmente bem a digestibilidade de forrageiras, seguindo-se a LPer. A LK não estimou bem a digestibilidade de gramíneas. Conclui-se que, nenhum dos três métodos foi totalmente satisfatório, sugerindo que a determinação analítica da lignina seja mais profundamente estudada. Este trabalho também quantificou as frações de carboidratos pelas equações da &#8243;Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS)&#8243;. A utilização da preparação parede celular (PC) nas equações da CNCPS, em substituição à fibra em detergente neutro (FDN), não proporcionou diferenças quanto aos teores de carboidratos de todas as frações. Porque foi realizada a comparação entre PC e FDN, foi descoberto que a equação da fração C, que estima os carboidratos indigeríveis da parede celular, pode ser simplificada, relacionando a fração indigerível em função do teor de lignina na matéria seca, e não em função da FDN, como é atualmente amplamente utilizado. Em outras palavras, o cálculo da fração indigerível da parede celular pode ser obtido independentemente da FDN isenta de cinzas e proteína. Como os valores da fração B1 (amido e pectina) pelo sistema CNCPS foram menores em relação à determinação laboratorial e com base nos resultados obtidos pelo emprego da PC nas equações de Cornell, sugere-se que a fração B2 seja destinada exclusivamente à pectina. E para os carboidratos digeríveis da parede celular, uma nova fração seja denominada, a B3 . Evidências colhidas na presente pesquisa sugerem que, pelas equações de Cornell, a pectina nunca esteve presente na fração B1 e sim na fração A. Portanto, do conteúdo da fração A, dever-se-ia subtrair o valor da pectina. A fração C continuaria inalterada e a fração B1 seria constituída apenas de amido<br>Lignin was quantified in five forage samples, in the fractions stem and leaf, at four maturity stages, through three analytical methods: acid detergent lignin (ADL), permanganate lignin (PerL) and Klason lignin (KL), all gravimetric procedures. The three techniques yielded different values for the same samples; in general, the KL method showed higher lignin concentrations than the two other methods, being the ADL which showed the lowest data. Stem fraction exhibited higher levels of lignin than leaf tissue; mature forages had higher concentrations of lignin than younger plants. For almost all the samples, lignin concentration was negatively correlated with the in vitro dry matter digestibility. The method ADL estimated reasonably well the digestibility of grasses, followed by PerL. The KL method was not a good predictor of digestibility of grasses. It was concluded that none of the three methods was totally satisfactory, suggesting that the analytical determination of lignin should be more deeply studied. This work also quantified the carbohydrate fractions through the Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS). The utilization of crude cell wall instead of neutral detergent fiber in the CNCPS equations showed no differences in the estimates of all carbohydrate fractions. Because it was made a comparison between CW and NDF, it was discovered that the equation for the fraction C could be simplified where lignin expressed as a ratio of NDF, could be described on dry matter basis and not on NDF basis as it is largely used nowadays. In another words, estimate of indigestible cell wall could be obtained independently of ash + protein-free NDF. Because estimates of B1 fraction (starch and pectin) by means of CNCPS equations were lower than wet chemistry determinations and based on the results obtained by the substitution of NDF for PC in the Cornell equations, we suggest that B2 fraction be allocated exclusively for pectin. And for the digestible cell wall carbohydrates a new fraction, B3, be named. Evidences collected in the present experiment suggest that in the Cornell equations pectin was never part of B1 fraction but present in the A fraction. Thus, from the content of fraction A, pectin must be subtracted. The fraction C would remain unaltered and the fraction B1 would be constituted only by starch

A digestibilidade in vitro da matéria seca e da parede celular, de diferentes amostras vegetais arranjadas em três grupos: forragens, madeiras ou bambus, foi correlacionada com os teores de lignia estimados por três métodos analíticos. Os métodos empregados foram: lígnina em detergente ácido (LDA). lignina Klason (LK) e lignina permanganato de potássio (LPer). Os teores de lignina foram diferentes entre os métodos, para as mesmas amostras analisadas, sendo no geral maiores para LK e LPer. Para quase todas as amostras, os teores de lignina foram negativamente correlacionadas com a digestibilidade in vitro da matéria seca e da parede celular. O método LDA estimou razoavelmente bem a digestibilidade de forrageiras e bambus, seguindo-se a LPer. A LK não estimou bem a digestibilidade de gramíneas. Quanto às madeiras, nenhum dos três métodos foi um bom indicador da digestibilidade, mesmo o método LK, tradicionalmente usado para madeiras. Conclui-se que, nenhum dos três métodos foi totalmente satisfatório, sugerindo que a determinação analítica da lignina seja mais profundamente estudada.<br>The in vitro digestibility either dry matter or cell wall of different vegetable samples arranged in three groups: forages, wood or bamboos was correlated with lignin concentration determined through three analytical methods. The employed methods were: acid detergent lignin (ADL), Klason lignin (KL) and potassium permanganate lignin (PerL). Lignin concentrations were different among the methods for the same samples, generally larger for KL and PerL. For almost all samples, lignin concentration was negatively correlated with in vitro digestibility of dry matter and cell wall. ADL method predicted digestibility of grasses and bamboos reasonably well, followed by PerL. KL content was not a good predictor of grass digestibility. Concerning woods, none of the three methods was a good predictor of digestibilty, even the KL method, traditionally used for wood. It is concluded that none of the three methods was totally satisfactory, suggesting that analytical determination of lignin needs more research effort.

Este trabalho teve como objetivo o estudo de parâmetros experimentais do fracionamento do bagaço de cana-de-açúcar, tais como o tipo de ácido (H3PO4 1,5 % m/v e H3SO4 1,0 % m/v) empregado como catalisador na etapa de pré-tratamento em reator piloto (350 L) a 120 ºC por 20 min. Avaliou-se também os efeitos de temperatura, tempo, concentração de hidróxido de sódio e relação sólido-líquido, de acordo com um planejamento fatorial completo 24 com três repetições no ponto central, para a etapa de deslignificação alcalina em reator de bancada (2 L) do bagaço de cana-de-açúcar previamente pré-tratado de forma a obter uma fração celulósica com elevadas taxas de conversão enzimática e maior recuperação de lignina no licor negro. As melhores condições experimentais obtidas em reator de bancada para o processo de deslignificação alcalina foram reproduzidas em reator piloto de 350 L, como forma de escalonamento deste processo. As ligninas obtidas foram caracterizadas e a fração celulósica da polpa bruta do bagaço pré-tratado com ácido fosfórico foi submetida à hidrólise enzimática de forma a obter quantidade de hidrolisado suficiente para a realização de um ensaio de fermentação alcoólica, com Saccharomyces cerevisiae Pe-2, em biorreator de 700 mL de volume de trabalho, empregando a tecnologia de reciclo de células. Os resultados mostraram que o pré-tratamento com H3PO4 1,5 % (m/v) removeu 45,5 % de hemicelulose, contra 75,6 % pelo pré-tratamento com H3SO4 1,0 % (m/v). Os fatores concentração de NaOH e relação sólido-líquido apresentaram maior influência do que os fatores tempo e temperatura, no processo de deslignificação alcalina dos bagaços pré-tratados, sendo reproduzidas em escala piloto as condições 120 ºC, 30 min, NaOH 1,5 % (m/v) e relação sólido-líquido 1:15. Estas condições de reação proporcionaram a obtenção de polpas celulósicas com conversão enzimática próxima a 80 %. Análises das polpas celulósicas por difração de raios X comprovam um aumento de cristalinidade da celulose, proporcionada pela remoção de hemicelulose e lignina. Já a análise de termoporometria mostrou um aumento do tamanho dos poros na estrutura da celulose, ao longo do seu processamento. Imagens de microscopia eletrônica de varredura mostram uma maior exposição das fibras celulósicas no bagaço de cana após a deslignificação alcalina. O ensaio de fermentabilidade mostrou que o hidrolisado celulósico foi bem assimilado pela levedura Saccharomyces cerevisiae Pe-2, com a possibilidade da realização de 5 bateladas sucessivas, sendo obtidos valores de 0,45 g/g para YP/S e 5,81 g L-1h-1 para produtividade. As ligninas obtidas apresentaram características muito parecidas entre si com pureza (lignina total) entre 95-97 %, massa molar média entre 9500 e 10200 g mol-1, ponto de transição vítrea entre 140 e 160 ºC, poder calorífico na ordem de 25 MJ/kg, sendo atribuída a razão H:G:S de 1:0,9:1,1 para a lignina (ácido fosfórico) e 1:1,4:1,7 para a lignina (ácido sulfúrico). Pelos resultados de caracterização foram também propostas as fórmulas C9H8,57O2,64 (OCH3)1,00 para a lignina (ácido fosfórico) e C9H9,05O3,19 (OCH3)0,92 para a lignina (ácido sulfúrico). Palavras-chave: Fracionamento do bagaço de cana-de-açúcar. Etanol. Saccharomyces cerevisiae Pe-2. Reciclo de células. Caracterização de ligninas.<br>This work aimed to the study of experimental parameters of sugarcane bagasse fractionation, such as, the type of acid (H3PO4 1.5 % w/v and H2SO4 1.0 % w/v) employed as catalyst in the pretreatment step carried out in a 350 L pilot reactor at 120 ºC for 20 min. Temperature, time, NaOH concentration and solid to liquid ratio effects were also evaluated according to a 24 full factorial design with three replications in the central point, for the alkaline delignification of pretreated bagasse, carried out in a 2 L reactor, aiming to get cellulosic fraction with high enzymatic conversion rates and greater lignin recovery in black liquor. Scaling up the alkaline delignification process, the best experimental conditions obtained from 2 L reactor were reproduced in 350 L reactor. Lignins obtained were characterized and the cellulosic fraction from bagasse pulp pretreated with H3PO4 was subjected to enzymatic hydrolysis in order to obtain sufficient amount of hydrolysate to conduct an alcoholic fermentation assay with Saccharomyces cerevisiae Pe-2 yeast in a bioreactor with 700 mL working volume, employing the cell recycle technology. The results showed that 45.5 % of hemicellulosic fraction were solubilised by H3PO4 1.5 % w/v pretreatment, versus 75.6 % of hemicellulose that was solubilised by H2SO4 1.0 % w/v. In the alkaline delignification process of pretreated sugarcane bagasse, NaOH concentration and solid to liquid ratio factors had higher influence than the time and temperature factors, with 120 ºC, 30 min, NaOH 1.5 % (w/v) and 1:15 solid to liquid ratio conditions performed in pilot scale. Enzymatic conversion near to 80 % was achieved for cellulosic pulps obtained in these alkaline delignification conditions. X-ray diffraction of cellulosic pulps confirms an increase of cellulose crystallinity, proportioned by hemicellulose and lignin removal. In relation to thermoporometry analysis, an increasing of pore large in cellulose structure was observed, throughout its processing. Scanning electronic microscopy images showed more exposed cellulosic fibers after alkaline delignification. The cellulosic hydrolysate was well assimilated by the Saccharomyces cerevisiae Pe-2 yeast, with the possibility of performing five successive batches, with 0.45 g/g for YP/S and 5.81 g L-1h-1 for productivity, as resulted of fermentation assay. Lignin obtained showed very similar characteristics each other with purity (total lignin) between 95-97 %, average molecular weight between 9500 and 10200 g mol-1, glass transition point between 140 and 160 ºC, calorific value of 25 MJ/kg being attributed H:G:S ratio of 1:0.9:1.1 for lignin (phosphoric acid) and 1:1.4:1.7 ratio for lignin (sulfuric acid). Lignin formulas C9H8.57O2.64 (OCH3)1.00 to lignin (phosphoric acid) and C9H9.05O3.19 (OCH3)0.92 to lignin (sulfuric acid) were also proposed by the characterization results.

Orientador: Dilermando Perecin<br>Coorientador: Michael dos Santos Brito<br>Coorientador: Silvana Aparecida Creste Dias de Souza<br>Banca: Elisson Antônio da Costa Romanel<br>Banca: Luciana Rossini Pinto<br>Resumo: A busca pela diversificação de fontes da matriz energética, priorizando fontes renováveis, acarreta no maior consumo de etanol de primeira geração, podendo este ser insuficiente em suprir a necessidade da frota brasileira. Dessa forma, o etanol de segunda geração (E2G) surge como uma alternativa para aumento da produção de combustíveis renováveis. Ele é produzido a partir da fermentação dos resíduos de glicose após a quebra da celulose presente na biomassa vegetal. Contudo, além da celulose, a biomassa vegetal é também composta pela lignina, composto considerado recalcitrante no processo de obtenção deste tipo de etanol. Para transpor este obstáculo, é necessário encontrar maneiras de diminuir a quantidade ou modificar a composição da lignina. Fatores de transcrição (FTs) são alvos altamente promissores para a modificação deste polímero, uma vez que estão envolvidos com a regulação de sua via de biossíntese, bem como, da formação de toda parede celular secundária (PCS). Plantas de arroz transformadas para a superexpressão de AtSHN2 de Arabdopsis, apresentaram uma diminuição na quantidade de lignina e mostraram uma modulação na via de celulose, enquanto que a superexpressão do outro gene SHN de Arabidopsis (AtSHN1) em Arabidopsis apresentou uma modificação na via de biossíntese de cera e cutina. Isto ressalta a necessidade de avaliar os FTs de maneira espécie-específica. Assim sendo, este trabalho vem com o objetivo de ajudar a elucidar os mecanismos de funcionamento do FT SHI... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)<br>Abstract: The search for alternative sources of the energy, prioritizing renewable sources, increase the consumption of first generation ethanol, which could not be enough to supply the needs of the Brazilian flex fuel car fleet. In this scenario, second generation ethanol (E2G) appears as an alternative to increase production of renewable fuels. E2G it is produced from the fermentation of glucose residues after breaking the cellulose present in the plant biomass. However, adhered to the cellulose is lignin, a compound considered recalcitrant in the process of obtaining this type of ethanol. To overcome this obstacle, it is necessary to find ways to decrease the amount or modify the lignin composition. Transcription factors (TFs) are highly promising targets for the modification of this polymer, since they are involved in the regulation of its biosynthesis pathway, as well as the formation of the whole secondary cell wall (PCS). Rice plants transformed for the overexpression of AtSHN2 from Arabidopsis showed a decrease in the amount of lignin and a modulation of cellulose pathway whereas the overexpression of another gene of SHN (AtSHN1) in Arabidopsis showed a modification in the biosynthesis pathway of wax and cutin. This highlights the need to evaluate TFs in a species-specific manner. Basing on this, the present work has the objective of helping to elucidate the mode of action of TF SHINE (SHN), considered a potential regulator of PCS in grasses. Aiming to characterize SbSHN TF in ... (Complete abstract click electronic access below)<br>Mestre

Orientador: Paulo Mazzafera<br>Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia<br>Made available in DSpace on 2018-08-11T01:13:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sobczak_JullyanaCristinaMagalhaesSilvaMoura_M.pdf: 2446892 bytes, checksum: 4c97412103a3d5abdab642b94a070f35 (MD5) Previous issue date: 2008<br>Resumo: O controle de deposição de ligninas em diferentes espécies de Eucalyptus foi estudado utilizando baixa temperatura como modulador. Em baixas temperaturas, foi observada redução significativa dos crescimentos foliares de E. camaldulensis, E. grandis e E. pellita e isto pareceu ser um mecanismo adaptativo a este tipo de estresse. Em E. camaldulensis e E. pellita ocorreram reduções significativas dos crescimentos caulinares. Já em E. globulus, foi observado um aumento significativo destes crescimentos, demonstrando existir temperaturas preferenciais para cada espécie que podem estar relacionadas com a distribuição natural das mesmas, bem como com padrões de atividades enzimáticas, expressões gênicas e acúmulo diferencial de ligninas. Foi observada uma atividade diferencial de guaiacol peroxidase (GPX), siringaldazina peroxidase (SPX) e polifenoloxidases (PPO) nas espécies de Eucalyptus expostas às baixas temperaturas. Adicionalmente, foi observado também um padrão de expressão gênica diferenciado para as enzimas envolvidas na biossíntese dos precursores monolignóis das ligninas e variações na deposição de ligninas, indicando haver um efeito dos tratamentos de baixas temperaturas nestes processos. Em E. pellita, as maiores atividades de peroxidases e polifenoloxidases nas regiões apicais das plantas expostas aos tratamentos de baixa temperatura foram acompanhadas de um maior acúmulo de ligninas nessas regiões, bem como de uma redução do crescimento caulinar. Em E. grandis e em E. camaldulensis observou-se que as atividades de peroxidases e polifenoloxidases tendem a ser maiores em baixas temperaturas. Observou-se também uma maior expressão de importantes genes envolvidos na biossíntese dos monolignóis precursores das ligninas, mas isto não foi acompanhado de uma maior deposição de ligninas nestas plantas. Em E. grandis não ocorreram reduções dos crescimentos caulinares em baixas temperaturas, mas em E. camaldulensis as reduções observadas poderiam estar relacionadas como outros fatores, como uma maior degradação de AIA, promovida pelo aumento das atividades de peroxidases. Em E. globulus foram observadas reduções significativas das atividades enzimáticas analisadas, tanto nas amostras de ápices quanto em bases caulinares, expostos às baixas temperaturas. Esta menor atividade enzimática também foi acompanhada de uma menor expressão de genes envolvidos na biossíntese de ligninas. Observou-se uma redução da concentração de ligninas determinadas por ácido tioglicólico nas amostras de ápice e base das plantas expostas às baixas temperaturas e a quantidade de lignina insolúvel e solúvel, determinada pelo método Klason, aumentou nas amostras de ápices. Deste modo, em E. globulus, a maior tendência de redução de ligninas poderia estar associada com o maior crescimento desta espécie em baixas temperaturas. Ao utilizar um estresse como modulador da biossíntese de ligninas, alguns dos genes envolvidos puderam indicar possíveis pontos específicos do metabolismo de ligninas a serem alterados para se produzir plantas melhoradas com menor teor deste polímero<br>Abstract: The control of lignin deposition in different Eucalyptus species was studied using low temperature as a modulator. Under low temperatures, a significant reduction of leaf growth was observed in E. camaldulensis, E. grandis and E. pellita and this seemed to be an adaptive mechanism to this type of stress. Significant reductions of stem growth were observed for E. camaldulensis and E. pellita. In contrast, a significant increase of stem growth was found for E. globulus, indicating that the optimal growth temperatures for each species might reflect their natural distribution or patterns of enzymatic activities, patterns of gene expression and differential accumulation of lignins. Differential activities of guaiacol peroxidase (GPX), syringaldazine peroxidase (SPX) and polyphenol oxidases (PPO) were observed for the Eucalyptus species exposed to low temperatures. It was also observed that a pattern of differential gene expression exists for the enzymes involved in the biosynthesis of monolignol lignin precursors, as well as variations in lignin deposition, indicating an effect of the low temperature treatments in these processes. The increased peroxidase and polyphenol oxidase activities in the stem apical regions of E. pellita plants exposed to the low temperature treatments were accompanied by an increase in lignin accumulation in these regions. A reduction in stem growth was also found in this species. It was observed that the peroxidase and polyphenol oxidase activities tend to be greater under low temperatures for both E. grandis and E. camaldulensis. Additionally, a transcriptional increase of important genes involved in the biosynthesis of monolignol lignin precursors was found, although this was not accompanied by an increase in lignin deposition in these plants. A reduction in stem growth was not observed at low temperatures for E. grandis but in E. camaldulensis the observed reduction in growth could also be related to others factors, such as a greater degradation of AIA promoted by the increase in the activity of peroxidases. A significant reduction was observed for all of the enzymatic activities analyzed, in both shoot tips and shoot bases of E. globulus plants exposed to low temperature treatments. This lower enzymatic activity was also accompanied by a lower expression of genes involved in lignin biosynthesis. The amount of lignin determined by thioglycollic acid in the samples of shoot tips and shoot bases of the plants exposed to low temperatures was reduced and the amount of acid insoluble and soluble lignin, determined by the method of Klason, increased significantly in the shoot tips. Thus, the tendency of reducing lignin content under cold treatment observed for E. globulus could be associated with its increase in growth at low temperatures. By using a stress as a modulator of lignin biosynthesis, some of the genes involved may indicate possible specific points of lignin metabolism that could be changed when breeding plants for lower content of this polymer<br>Mestrado<br>Mestre em Biologia Vegetal

L’utilisation de la biomasse végétale, que ce soit à des fins énergétiques, papetières ou valorisation dans le domaine des biomatériaux via des filières de biorafineries, nécessite la séparation des différents copolymères qui la composent par des méthodes physique et/ou chimique. Par exemple, les méthodes classiques utilisées pour extraire la cellulose mettent en jeu des réactions acido-basiques et provoquent des modifications de la structure des lignines à cause des réactions de recondensation, de déalkylation et de déshydratation. L’exploitation des lignines dans le domaine des matériaux est limitée par plusieurs facteurs notamment leur faible solubilité dans les solvants usuels, leur poids moléculaire élevé et leur faible nombre de phénols libres à l’origine de leur réactivité chimique. Ce projet s’inscrit dans un contexte de valorisation des lignines industrielles en tenant compte la structure chimique spécifique de chaque type de lignine Son objectif consiste à développer de nouvelles stratégies permettant la rupture des liaisons les plus labiles sur la chaine propyle des sous unités phénylpropanoïdes puis leur fonctionnalisation en optimisant la formation d’éthers d’énols ou en permettant leur rupture directe en évitant au maximum les réactions de recondensation en utilisant les liquides ioniques comme milieu réactionnel. Un focus particulier sera fait sur la fonctionnalisation possible des éthers d’énols conduisant à une dépolymérisation sélective des lignines papetières qui en contiennent un taux non négligeable. Selon les lignines industrielles, ces méthodes devraient permettre d’obtenir des oligomères de plus faible masse, d’augmenter également la fraction phénolique et d’améliorer la solubilité des lignines transformées ainsi que leurs propriétés antioxydantes<br>The ability to use plant biomass in energy, paper industry or valorization in the field of biomaterials via biorefineries, requires the separation of the various copolymers by physical or chemical methods. For exemple, the classic methods used to extract the cellulose involve acido-basic reactions and cause modifications of the structure of lignins because of recondensation, dealkylation and dehydration reactions. The exploitation of lignins in the field of materials is limited by several factors as their low solubility in usual solvents, their high molecular weight and low number of free phenol fonctions. This project joins in a context of valuation of the industrial lignins by taking into account the specific chemical structure of every type of lignin. Its obvective consists in developing new strategies to cleave weak bonds on the propyl chain of phenylpropan units, then their fonctionnalization by optimizing the formation of enol ethers or their direct cleavage by avoiding the reactions of recondensation by using ionic liquids as reaction medium. A particular focus will be made on the possible fonctionnalization of enol ethers for a selective depolymerization of industrial lignins who contain a not insignificant rate. According to the structur of lignins, these methods should allow to obtain oligomers with low molecular weight, to increase also the phenolic fraction and improve the solubility of the transformed lignins as well as their antioxidant properties

O desempenho animal pode ser melhorado pelo incremento na digestibilidade dos alimentos. Um dos elementos neste processo é a acurada caracterização da composição química. Objetivando avaliar quatro métodos para determinar o teor de lignina, foram estudadas cinco gramíneas: Brachiaria brizantha cv. Marandú, Brachiaria brizantha cv. Xaraés (MG-5), Panicum maximum cv. Mombaça, Pennisetum purpureum cv. Cameroon e Pennisetum purpureum cv. Napier. As frações fibrosas da parede celular (PC), fibra em detergente neutro (FDN) e fibra em detergente ácido (FDA) aumentaram conforme as plantas amadureceram, refletindo as mudanças na composição dos componentes da parede celular (celulose, hemicelulose e lignina). Os valores de PC foram superiores aos da FDN indicando solubilização da pectina e outros oligossacarídeos da parede celular na solução de detergente neutro. O método LDA apresentou os menores teores de lignina, evidenciando a solubilização de parte da lignina na solução de detergente ácido. Os resultados de LPer foram maiores que os de LDA, que pode ser devido à oxidação da celulose e pectina pelo permanganato de potássio. Os teores de LK foram maiores que os de LDA possivelmente por contaminação protéica, mas, menores que os de LPer. Os teores de LBA foram maiores que os outros três métodos. A digestibilidade acompanhou, de forma inversa, o estádio de maturidade das plantas. A digestibilidade in vitro apresentou forte correlação negativa com os teores de lignina para todos os métodos, menos para LPer. Encontrou-se um valor de relação de 2,23, entre os métodos LDA e LBA, que, ao ser aplicado, nos teores de LDA, resultou em reta similar ao da LBA. Chama a atenção como este valor de 2,23 é muito próximo ao 2,4 utilizado nas equações B2 e C das frações de carboidratos do \"Cornell Net Carbohydrate & Protein System\" e nas equações do National Research Counsil de 1996, para corrigir o teor de lignina. O método LBA é um método fácil e conveniente para determinar a concentração de lignina em forrageiras e uma boa opção para uso rotineiro nas análises de laboratório.<br>Animal performance can be improved by enhancing feed digestibility. One of the elements for this process is an accurate characterization of feedstuff chemical composition. With the objective of evaluating four methods used today for lignin determination, five grasses were used: Brachiaria brizantha cv. Marandú, Brachiaria brizantha cv. Xaraés (MG-5), Panicum maximum cv. Mombaça, Pennisetum purpureum cv. Cameroon e Pennisetum purpureum cv. Napier, All fibrous fractions, neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) and cell wall (CW), increased as the plants matured, reflecting the changes in the CW composition (cellulose, hemicellulose and lignin). The values obtained for CW were higher than those obtained for NDF, indicating solubilization of pectin and other cell wall oligosaccharides in the neutral detergent solution. The ADL method produced the lowest lignin values, reflecting lignin solubilization by the acid detergent solution. PerL results were higher than those of ADL, possibly due to hemicellulose and pectin oxidation by potassium permanganate. The values for KL were higher than those of ADL, possibly due to protein contamination, but were lower than PerL values. ABL values were the highest among all methods. Digestibility inversely followed plant maturity throughout the study. In vitro dry matter digestibility showed high negative correlation with lignin contents. A 2,23 ratio between ADL and ABL methods was found, which when applied to ADL values, resulted in a curve similar to ABL method curve. It is interesting to note that, this value of 2,23 is very close to the 2,4 used in carbohydrate fractions B2 and C of the \"Cornell Net Carbohydrate & Protein System\", for the correction of lignin content. The ABL method is easy and convenient for total lignin content determination in forages.

La lignine, deuxième biopolymère le plus abondant sur Terre, possède une structure aromatique tridimensionnelle hautement ramifiée, porteuse de différents groupements fonctionnels, principalement alcooliques et phénoliques. Le travail de recherche a porté sur les méthodes de dérivation chimique de la lignine permettant de quantifier les hydroxyles et de déterminer les distributions de masses molaires des lignines par chromatographie d’exclusion stérique et multi-détection. Cinq lignines techniques ont été étudiées : Protobind 1000, Organosolv (CIMV), lignine Kraft de pin, lignine Kraft d’Eucalyptus et lignine Indulin. L’acétylation, méthode classique de dérivation des hydroxyles, a été comparée aux nouvelles méthodes de fluoro-dérivation développées durant l’étude (fluorobenzylation et fluorobenzoylation). Les fonctions hydroxyle ont été quantifiées par titrages conductimétriques et potentiométriques, aminolyse-GC, spectrométries IR et UV- différentielle, et spectrométrie RMN (1H, 13C, 19F et 31P). La distribution des masses molaires des lignines dérivées a été déterminée en utilisant différentes colonnes et solvants (DMAc et THF). La méthode d’étalonnage standard, utilisant différents polymères standards de calibration, et la méthode dite “d’étalonnage universel”, utilisant la détection viscosimétrique couplée à la réfractométrie, ont été comparées. La fluoro-dérivation augmente la solubilité de la lignine dans le THF et améliore les résultats chromatographiques. L'étalonnage universel conduit à environ trois fois les valeurs de masses molaires calculées par étalonnage standard<br>Lignin is the second most abundant biopolymer on earth and it consists of highly-branched, three dimensional aromatic structures with variety of functional groups, mainly phenolic and alcoholic functions. This research work was focused on derivatization methods to quantify hydroxyl groups in lignins and to determine lignin molar mass distribution by size-exclusion chromatography coupled to multi-detectors. Five different technical lignins were studied: Protobind 1000, Organosolv (CIMV), Pine Kraft, Eucalyptus Kraft and Indulin. Lignin samples were washed and derivatized by classical acetylation, which was compared to fluoro-derivatization using the new methods developed in this work, such as fluorobenzylation and fluorobenzoylation. Hydroxyl groups present in the lignin samples were quantified by potentiometric and conductometric titrations, GC-aminolysis, IR and differential UV spectroscopies and NMR spectroscopy (1H, 13C, 19F and 31P). Molar mass distributions of derivatized lignins were calculated using different columns and solvents (DMAc and THF). Conventional calibration, using different standard polymers as calibrants, was compared to the so-called “universal calibration method”, which uses viscometric and refractometric detectors. Fluoro-derivatization enhanced lignin solubility in THF and improved chromatographic results. Universal calibration led to about three times higher molar mass values than by conventional calibration

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-21Bitstream added on 2014-06-13T20:06:56Z : No. of bitstreams: 1 bertolin_dc_dr_ilha.pdf: 1651986 bytes, checksum: 10399b52ee1922c67368a091e43d8a3b (MD5)<br>Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)<br>O Brasil é o maior consumidor per capita de feijão e possui produtividade média de 946 kg ha-1, e dentre as causas da baixa produtividade Nacional está a falta de utilização de sementes de boa qualidade. O nível de qualidade fisiológica de sementes é avaliado por meio dos parâmetros viabilidade e vigor. A tecnologia de sementes como segmento do processo de produção tem procurado melhorar os testes de vigor com o objetivo de aprimorar a estimativa do potencial fisiológico de um lote de sementes em campo. Atendendo aos interesses da tecnologia de sementes o trabalho objetiva o estudo dos testes de alagamento, envelhecimento acelerado e deterioração controlada para avaliação do vigor de sementes de feijão (Phaseolus vulgaris, L.). Para isso foram utilizados 30 genótipos de feijão, sendo que o estudo individual de cada teste foi realizado com 19 genótipos. Para o teste de alagamento foram estudadas variações de períodos de embebição (4, 12, 16, 24 e 30 horas), e quantidades de água (50 e 75mL), para envelhecimento acelerado foram avaliadas variações entre temperaturas (41, 43 e 45°C) e períodos (12, 24, 36, 48 e 60horas) e para deterioração controlada o teste foi realizado com avaliação de períodos (0, 2, 3 e 4 dias), temperaturas (37 e 40°C) e umidades iniciais das sementes (0, 16, 20 e 24%). O estudo foi conduzido no Laboratório de Análise de sementes da Universidade Estadual Paulista, campus de Ilha Solteira-SP, durante o período de março de 2008 a março de 2010. Alguns genótipos apresentam comportamento diferente em relação aos parâmetros envolvidos no teste de envelhecimento acelerado, sendo que este pode ser realizado à 43ºC por 24 horas para determinação do vigor, o teste de alagamento possibilita diferenciar lotes de sementes com qualidade fisiológica distinta quando realizado com 50 ou 75mL de água por 12 horas e é influenciado...<br>Brazil is the largest per capita consumer of commom beans grains and has an average productivity of 946 kg ha-1, and among the causes of low productivity is the lack of National use of good seeds quality. The level of seed quality is evaluated by the parameters viability and vigor. The seed technology as segment of the production process has sought to improve the vigor tests with objective of improving the estimation of the physiological potential of seeds under field conditions. According to the interests of seed technology this research work objectively study the tests of flooding, accelerated aging and controlled deterioration to assess the vigor of commom bean seeds (Phaseolus vulgaris L.). For that were used 37 genotypes, and individual study of each test was conducted with 20 genotypes. For the test of flooding were studied variations of soaking periods (4, 12, 16, 24 and 30 hours), and the quantities of water (50 and 75mL) accelerated aging were evaluated for variations between temperatures (41, 43 and 45 ° C) and periods (12, 24, 36, 48 and 60horas) and controlled deterioration test was performed with evaluation periods (0, 2, 3 and 4 days), temperatures (37 and 40 ° C) and seed moisture (12, 16, 20 and 24%). The study was conducted at the Laboratório de Análise de Sementes of the Faculdade de Engenharia- Universidade Estadual Paulista, campus of Ilha Solteira-SP during the period 2008/2010. Some genotypes have behavior different regarding the parameters involved in the accelerated aging test, and this can be performed at 43 ° C for 24 hours to determine the vigor level, flooding test allows differentiating seed lots with distinct physiological quality when performed with 75mL of water for 12 hours and is influenced by genotypic characteristics, such as lignin content of seed coat, the controlled deterioration test provides satisfactory results when performed... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-02-01T18:17:45Z No. of bitstreams: 1 dissertação Mariana.pdf: 2676586 bytes, checksum: f84c5dd984b98dd78c0816e6a516bacc (MD5)<br>Made available in DSpace on 2017-02-01T18:17:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação Mariana.pdf: 2676586 bytes, checksum: f84c5dd984b98dd78c0816e6a516bacc (MD5)<br>Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico<br>Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro<br>Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica, Niterói, RJ.<br>Este trabalho teve como objetivo avaliar as condições atuais do impacto da cana-de-açúcar nos sedimentos superficiais do Sistema Lagunar Mundaú- Manguaba, estado de Alagoas, litoral nordeste do Brasil. Nas ultimas três décadas, aproximadamente metade das bacias de drenagem no entorno do sistema estiveram cobertas por lavouras de cana. A utilização de marcadores geoquímicos orgânicos na determinação da origem da matéria orgânica tem-se mostrado uma ferramenta importante na avaliação da magnitude da poluição de sistemas lagunares por atividades agrícolas. Análises da composição elementar do carbono e nitrogênio orgânico (razão C:N) e isotópica do carbono (d13C), associadas à determinação de carboidratos e ligninas foram realizadas em 30 amostras de sedimentos totais ao longo das duas lagunas, canais e principais rios, bem como nas frações fina e grossa dos sedimentos. Além disso, foram analisadas 8 amostras de solo, procurando abranger todos os estágios de plantio da cana. A distribuição dos compostos analisados evidenciou a compartimentação do sistema em setores distintos, sugerindo que ocorram diferentes padrões de produção, introdução e degradação de matéria orgânica em cada região. De uma maneira geral, os valores de C:N e d13C indicam a presença de material autóctone nas partes centrais das lagunas e nos canais, a influência de fontes terrestres nos rios e uma mistura entre os dois tipos de material nas saídas dos rios. Nas amostras de solo foram verificadas o sinal característico de plantas C4, como a cana, com d13C próximo a -15‰ e razão C:N de 16, em média. A baixa razão C:N dos solos pode ser resultado, principalmente, da introdução de fertilizantes nitrogenados. As razões carboidrato:carbono foram mais elevadas nos solos e rios, indicando a presença de material vegetal. Da mesma forma, as maiores concentrações de ligninas (?) foram encontradas nas desembocaduras dos rios, evidenciando o aporte de material terrestre nesses locais. A distribuição das razões dos grupos fenólicos (S/V e C/V) não se mostrou muito distinta entre as estações, mas na maioria das amostras apresentou valores elevados da razão C/V, indicando a contribuição de angiospermas não lenhosas, tais como a cana, na composição de ligninas. Foi verificada a evidência de contribuição alóctone nas partes medianas das lagunas, mas os altos valores da relação entre as formas ácida e aldeídica do grupo vanilina [(Ad/Al)v] identificam o estágio avançado da degradação desse material, mascarando sinais específicos da cana. A entrada de matéria orgânica nas lagunas contribui para o aumento da produtividade primária, fato evidenciado pelas maiores concentrações de carboidratos nas regiões centrais. De uma maneira geral, as frações finas apresentaram-se enriquecidas em carbono e carboidratos, enquanto que valores elevados de ligninas e C:N, associados a valores de d13C mais leves, indicam que a fração grossa dos rios e região montante das lagunas é constituída principalmente por fragmentos vegetais. Os rios Paraíba do Meio e Mundaú apresentaram maior participação de cana em seus sedimentos, com 44% e 39%, respectivamente, enquanto que o rio Sumaúma apresenta aproximadamente 15% de cana em sua estação após a usina. O material lixiviado das bacias de drenagem provavelmente já é introduzido nos rios bastante processado, devido ao constante revolvimento e manejo dos solos.<br>This work aims to evaluate the actual conditions of sugar cane impact on the superficial sediments of Mundaú-Manguaba Lagoon System, State of Alagoas, Northeastern Brazil. During the last three decades, almost half of catchments areas around the system have been covered by sugar cane crops. Organic geochemistry tracers are currently used for the determination of organic matter origin as important tools for the pollution evaluation in lagoon systems affected by agricultural activities. Organic carbon and nitrogen analysis (ratio C:N), carbon isotopic analysis and carbohydrates and lignins determination were performed among 30 samples of course and fine fractions from two lagoons, channels and main rivers. Eight soil samples were also analyzed in order to represent all sugar cane cultivation stages. The compounds distribution showed the system partition to distinct sectors suggesting that different patterns of organic matter production, introduction and degradation occur in each regions. Overall, C:N e d13C values indicate presence of autochthonous material along central parts of lagoons and channels, influence of terrigenous source in rivers and a mixture of both materials at rivers outlets. The characteristic signal of C4 plants like sugar cane, were found in soil samples: d13C near to -15‰ and C:N ratio average 16. Lower C:N ratios may result, mainly, from the introduction of nitrogen fertilizers. Carbohydrate:carbon ratios were higher in soil and rivers, which indicate the presence of vegetal fragments. In the same way, higher lignin (?) concentrations were found at rivers outlets, showing the input of terrigenous sources at these locations. The distribution of phenoic groups ratios (S/V e C/V) were not significantly distinct between samples, but most of them had high values of C/V ratio, which indicates the contribution of non-woody angiosperms to lignins composition. There is an evidence of alochthonous contribution at median sectors, but high values of the acid:aldehyde ratios of vanillyl group [(Ad/Al)v] able the identification of advanced degradation stage of this material, hiding the specific signature of sugar cane. The input of organic matter in the lagoons improves the primary production, as showed by higher concentrations of carbohydrates in central sectors. In general, fine fractions had higher carbon and carbohydrate content. Meanwhile, higher values of lignins and C:N associated with lighter values of d13C indicate that the course fraction from rivers and month lagoons sector is constituted mainly by vegetal fragments. Paraíba do Meio and Mundaú rivers sediments presented higher sugar cane content, with 44% and 39% respectively, while sugar cane content was close to 15% in the station close to the plant in Sumaúma River. The leaching material from the cachtment area already reaches the rivers in a highlyprocessed form due to the constant mixture and management of the soils.

La lignine représente 25% de la biomasse des végétaux terrestre. Sa quantité et sa qualité sont variables au sein des populations naturelles et sont devenues des cibles de l’amélioration génétique des eucalyptus. L’identification des polymorphismes génétiques impliqués dans la variation de ces caractères permettrait de disposer d’outils de diagnostic moléculaire pour une sélection précoce des meilleurs géniteurs et ainsi contribuer à l’augmentation des gains génétiques par unité de temps. Dans ce travail de thèse nous avons décrit la variabilité nucléotidique de gènes impliqués dans la biosynthèse des lignines, ainsi que la part de la variation génétique de ces deux caractères chez trois espèces d’Eucalyptus. En intégrant ces deux niveaux de variabilité au sein de plans de croisement factoriels, nous avons identifié des polymorphismes associés à la variation des caractères. Ces travaux posent les bases de la sélection assistée par marqueurs chez l’eucalyptus<br>Lignins represent 25% of plant biomass on earth. Lignins quantity and quality vary within natural populations and have become major targets for genetic improvement of eucalyptus. Identifying genetic polymorphisms involved in the variation of these traits could provide molecular tools for early selection of plus trees and contribute to increase genetic gains expected by time units. In this thesis work, we described the nucleotide diversity of genes involved in lignin biosynthesis and the genetic part of the variation of lignins quantity and quality in three eucalyptus species. Integrating these two levels of variation in a factorial matting design, we identified Single Nucleotide Polymorphisms statistically associated to the variation of lignin quality. This work paves the way to marker assisted selection in eucalyptus

Le cadre industriel de ce projet est de trouver une alternative à la résine phénol-formaldéhyde (RFP) et à son durcisseur, utilisée actuellement en pneumatique pour améliorer les performances aussi bien des compositions de caoutchouc que celles des produits semi-finis. Un des aspects essentiels de la pneumatique est d’augmenter la rigidité à faible déformation des pneus sans augmenter l'hystérésis des élastomères durcis chargés de noir de carbone. Ainsi, l'objectif de ce travail de thèse est de proposer un système thermodurcissable alternatif aux résines RFP actuelles. Ce nouveau système doit être riche en carbone renouvelable et doit être chimiquement modifié au moyen de procédés écologiques. La lignine a été choisie comme source de carbone renouvelable. Une étude préliminaire a souligné les potentialités d'une classe de lignines époxy pour l'application visée. Notre approche consiste en la conception de lignines modifiées par des époxy par une méthode originale évitant l'utilisation de l'épichlorhydrine suivie de son durcissement par des agents de réticulation appropriés. Des tests préliminaires avec un composé modèle de lignine ont donné la gamme des composés époxy et les conditions à tester pour la réaction avec la lignine. Les expériences avec la lignine ont alors confirmé le potentiel de l’ester diglycidylique de l’acide 4, 5-époxytetrahydrophthalique, un composé époxy contenant à la fois un groupement cycloaliphatique et deux types de groupements époxy glycidyliques, comme alternative à l'épichlorohydrine pour la préparation de lignines modifiées. Dans les conditions que nous avons définies, la réaction donne des prépolymères de type lignine-époxy sous forme de poudre avec un niveau d’époxydation de 1,2 mol/kg déterminé par spectroscopie FTIR. La série de tests effectuée sur des mélanges de caoutchouc a montré que la nouvelle lignine époxy associée à la p-xylylènediamine peut être mélangée avec succès avec le caoutchouc naturel et peut atteindre les propriétés de notre mix de référence<br>The industrial framework of this project is the substitution of phenol formaldehyde resin (RFP) and its methyl donor hardener currently used for improving the performances of rubber compositions of tires or semi-finished products for tires. A critical aspect is the need for an increase of rigidity at low deformation without enhancement of the hysteresis of the cured elastomers filled with carbon black. The specific aim of this PhD work was to propose an alternative thermosetting system to the current RFP resins. This new system should be rich in renewable carbon and chemically modified by environmentally friendly processes. Lignin was chosen as the source of the renewable carbon. A preliminary study emphasized the potentialities of a class of epoxy-modified lignins for the targeted application. The main approach was the design of epoxy modified lignin to be obtained by an original method avoiding the use of epichlorohydrine and to be subsequently cured by appropriate cross-linkers. A preliminary screening with a lignin model compound gave the range of the epoxy compounds and the conditions to be tested for the reaction with lignin. Then various experiments with lignin confirmed the potential of 4, 5-epoxytetrahydrophthalic acid diglycidylester, an epoxy compound containing both one cycloaliphatic and two glycidyl type of epoxy groups, as an alternative for epichlorohydrine for the preparation of modified lignin. In the conditions we have defined, the reaction yielded epoxy lignin-based prepolymers as a powder with epoxy level as high as 1,2 mol/kg determined by FTIR spectroscopy. The series of evaluation campaigns in rubber blends showed that the new epoxy-modified lignin associated with p-xylylenediamine can be successfully mixed with natural rubber and enable to reach the properties of our reference mix

Orientador: Paulo Mazzafera<br>Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia<br>Made available in DSpace on 2018-08-25T03:44:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_Pedro_D.pdf: 6852680 bytes, checksum: b600bcf1dc03598d34cbd378b1a5725a (MD5) Previous issue date: 2014<br>Resumo: Eucalyptus globulus é amplamente cultivado devido à alta produção de celulose, fibras pouco densas e flexíveis, tornando-se industrialmente vantajoso. A lignina é fundamental para o desenvolvimento das plantas superiores, pois confere resistência mecânica, hidrofobicidade do xilema e facilita o transporte de água ao longo do vegetal. A biossíntese da lignina ocorre a partir de três precursores formados na via dos fenilpropanoides e, posteriormente incorporados: p-hidroxifenil (H), guaiacil (G) e siringil (S). Na última etapa da biossíntese de lignina temos as enzimas peroxidases de classe III que exercem papel fundamental. A tese foi divida em quatro capítulos. O Capítulo I aborda a caracterização de genes de referência que podem ser utilizados para a normalização de dados de PCR em tempo real para Eucalyptus sob diferentes tipos de tratamentos ¿ estresses abióticos. Duas abordagens foram utilizadas para o cálculo do gene mais estável e, dentre as análises realizadas, três genes se destacaram aos demais, independentemente do tratamento proposto: IDH, SAND e ACT. No Capítulo II, é descrito uma condição in vitro que propicia acúmulo diferencial de lignina em Eucalyptus globulus. Desse modo, identificamos duas peroxidases de classe III que eram preferencialmente induzidas com o acúmulo de lignina¿ EglPrx121 e EglPrx122. O Capítulo III descreve parcialmente uma peroxidase de classe III induzida no escuro. Experimentos de microdisecção e hibridização in situ corroboram a hipótese de que esse gene possa estar relacionado com a deposição de lignina em Eucalyptus globulus. Por fim , o Capítulo IV descreve um abordagem inédita na utilização de espectrometria de massas acoplada a um sistema de imagem na caracterização de precursores de lignina ¿ unidades S e G que são amplamente utilizados na caracterização de plantas quanto a recalcitrância.. Esses trabalhos podem servir de base para estudos posteriores envolvendo biologia molecular básica para arbóreas e caracterização de madeira e suas propriedades<br>Abstract: Eucalyptus globulus is widely cultivated due pulp content, low flexible and density fibers, becoming industrially advantageous . Lignin is essential for the development of higher plants, confers mechanical strength, xylem hydrophobicity and facilitates water transport through the plant. The biosynthetic lignin pathway occurs from three precursors and subsequently incorporated as: p- hydroxyphenyl (H), guaiacyl (G), and syringyl (S). The last step have class III peroxidases playing a key role. The thesis is divided into four chapters. Chapter I, characterization of reference genes which may be used for qPCR normalization for Eucalyptus under different treatments - abiotic stresses . Two approaches were used to calculate the most stable gene and we selected three genes, regardless of the proposed treatment: IDH, SAND and ACT. In Chapter II , is described in vitro condition that promotes differential accumulation of lignin in Eucalyptus globulus. We identified two class III peroxidases that were preferentially induced with the accumulation of lignin - EglPrx121 and EglPrx122. Chapter III describes one class III peroxidase induced in the dark condition. Microdissection and in situ hybridization support the hypothesis that this gene might be related to the deposition of lignin in Eucalyptus globulus. Finally , Chapter IV describes a novel approach for mass spectrometry coupled to an imaging system for the characterization lignin precursors - S and G units which are widely used to correlate plants and their recalcitrance. These thesis can be used for further studies involving basic molecular biology to characterize tree and wood properties<br>Doutorado<br>Biologia Vegetal<br>Doutor em Biologia Vegetal

The aim of this study was to optimize methane production by investigating hydrothermal pretreatment of sugarcane bagasse impregnated with acid (H2SO4) and alkaline H2O2 using substrate (g kg-1) -inoculum (g kg-1) ratio of 1:2. Batch reactors were realized under mesophilic conditions (37 °C). A central composite design (CCD) involving three factors; temperature (°C), time (min), and chemical compound concentration (H2O2 (%v/v) and H2SO4 (%w/v)) was utilized to optimize hydrothermal pretreatment. Thirty-two hydrothermal pretreatments were conducted according to CCD. H2O2 assisted hydrothermal pretreatment resulted in higher solid recovery (93.13%), higher percent glucan increase (139.52%), and lower lignin recovery (76.48%) in pretreated solid fraction in comparison to H2SO4 impregnated hydrothermal pretreatment. In the latter case, lower solid yield (12.27%), glucan recovery (187.01%) and higher lignin recovery (358.85%) was recorded. Higher COD solubilization (25.20 g L-1), lower total phenolic (content 658.13 ppm), higher sulfate (7240 mg L-1), furfural (925.77-2216.47 mg L-1) and 5-hydroxymehtylfurfural (70.95-970.08 mg L-1) were observed in liquid hydrolysate of H2SO4 assisted hydrothermal pretreatment. While lower COD solubilization (17.75 mg L-1), higher total phenolic content (3005.63 ppm), lower concentration of furfural (0-56.91 mg L-1) and 5-hydroxymethylfurfural (2.56-56.60 mg L-1) was recorded with H2O2 assisted hydrothermal pretreatment. Concerning methane production for H2O2 assisted conditions, 5.59 Nmmol g-1 TVS (2% H2O2) to 13.49 Nmmol g-1 TVS (6% H2O2) was recorded. However, pretreatment with 7.36% H2O2 resulted in 14.43 Nmmol g-1 TVS, which was 118.16% higher comparing to untreated sugarcane bagasse (6.60 Nmmol g-1 TVS). Methanogenic inhibition was recorded for most of the H2SO4.pretreated reactor (1 &#8211; 3 %w/v H2SO4). Minimum CH4 production observed was 0.58 Nmmol g-1 TVS in pretreatment O-HSO (2% w/v H2SO4). Acetic acid was the predominant volatile fatty acid observed in digestion process of H2O2 treated batch reactor however was not recorded in H2SO4 treated batch reactors. Microbial community analysis indicated the prevalence of unclassified AUTHM297, Clostridium, and Treponema related genera in H2O2 treated reactors. Genera related aromatic compound degradation were identified and abundant in H2SO4 treated reactors. Methanolinea, Methanobacterium, and Methanosaeta were abundant methanogens in both pretreatments. Hydrogen peroxide assisted hydrothermal pretreatment was verified as a better choice for methane production comparing to sulfuric acid assisted hydrothermal pretreatment primarily on account of higher lignin solubilization, higher glucan recovery, and lower furanic compounds production.<br>O objetivo deste estudo foi otimizar a produção de metano investigando as condições do pré-tratamento hidrotérmico assistido do bagaço da cana de açúcar sob impregnação de ácido (H2SO4) e álcali (H2O2) utilizando-se a razão substrato (g kg-1) inóculo (g kg-1) de 1:2. Os reatores em batelada foram mantidos em condições mesofílicas (37 ºC). Para otimizar as condições de pré-tratamento hidrotérmico, o design de composto central rotacional (DCCR) foi realizado utilizando três fatores: temperatura (ºC), tempo (min) e concentração do composto químico (H2O2 (%v/v) e H2SO4 (% p/v)). Trinta e dois pré-tratamentos hidrotérmicos foram realizados de acordo com a concepção do DCCR. O pré-tratamento hidrotérmico assistido do bagaço, com H2O2 resultou em maior recuperação de sólidos (93,13%), elevado percentual de glicana (139,52%) e menor recuperação de lignina (76,48%) da fração sólida pré-tratada, se comparada aquele com H2SO4. Nesse último caso, observou-se menor rendimento de sólidos (12,27%) e glucanas (187,01%) e maior recuperação de lignina (358,85%). No líquido hidrolisado do pré-tratamento hidrotérmico assistido do bagaço com H2SO4 foi observada elevada solubilização de DQO (25,20 g L-1), menor teor de fenóis totais (658,13 mg L-1), elevado sulfato (7240 mg L-1), furfural (925,77 - 2216,47 mg L-1 e 5-hidroximetilfurfural (70,95 - 970,08 mg L-1). Enquanto, foi registrado menor solubilização de DQO (17,27 g L-1), maior teor de fenóis totais (3005,63 ppm), e menor concentração de furfural (0 - 56.91 mg L-1), 5-hidroximetilfurfural (2,56 - 50,60 mg L--1 com H2O2. Em relação ao a produção de metano nas condições com H2O2, observou-se 5.59 Nmmol g-1 STV (2%v/v H2O2) a 13.49 Nmmol g-1 STV (6%v/v H2O2). No tratamento com 7.36% de H2O2 observou-se 14,43 Nmmol g-1 STV que foi 118.16% maior se comparado com o bagaço não-tratado (6,60 Nmmol g-1 STV). Inibição metanogênica foi observada na maioria dos reatores pré-tratados com H2SO4 (1 &#8211; 3% p/v), e a produção mínima observada foi de 0.58 Nmmol g-1 TVS no pré-tratamento com 2% p/v de H2SO4. Ácido acético foi o principal ácido orgânico volátil observado somente no reatores por tratamento de H2O2. Por meio da A análise da comunidade microbiana, para o domínio Bacteria, foi observado prevalência dos gêneros AUTHM297, Clostridium e Treponema nos reatores cujo substrato foi pré-tratado com H2O2. Gêneros relacionados à degradação de compostos aromáticos foram identificados e estiveram em maior abundância nos reatores cujo substrato foi pré-tratado com H2SO4. Methanolinea, Methanobacterium, e Methanosaeta foram os microrganismos do domínio Archaea mais abundantes e identificados em ambos os pré-tratamentos. O pré-tratamento hidrotérmico assistido com H2O2 foi a melhor opção em relação ao H2SO4, devido a maior solubilização de lignina, maior recuperação de glucano e baixa produção de compostos furânicos.

A biomassa lignicelul&oacute;sica tem sua estrutura composta por celulose, hemicelulose e lignina. Dentre essas, a lignina tem se mostrado interessante por ser uma fonte precursora sustent&aacute;vel de fragmentos arom&aacute;ticos antes obtidos apenas de combust&iacute;veis f&oacute;sseis. Sua estrutura &eacute; composta por res&iacute;duos de fenilpropan&oacute;ides p-hidroxibenzeno (H), guaiacil (G) e siringil (S) unidas por liga&ccedil;&otilde;es C&ndash;C e C&ndash;O&ndash;C em que a liga&ccedil;&atilde;o &#946;&ndash;O&ndash;4 &eacute; a predominante (mais de 50%). Devido &agrave; sua complexidade estrutural e conformacional, a clivagem de suas liga&ccedil;&otilde;es &eacute; pouco seletiva e a caracteriza&ccedil;&atilde;o dos fragmentos resultantes &eacute; complexa. Uma estrat&eacute;gia comumente empregada para evitar esses desafios &eacute; o uso de modelos mais simples. Entretanto, poucas metodologias s&atilde;o reportadas na literatura para a sua s&iacute;ntese e a maioria delas envolve o emprego de halocetonas. O presente trabalho desenvolveu duas novas metodologias promissoras para s&iacute;ntese desses olig&ocirc;meros, contendo liga&ccedil;&atilde;o &#946;&ndash;O&ndash;4 por meio da qu&iacute;mica de diazo: (a) rea&ccedil;&atilde;o de inser&ccedil;&atilde;o O&ndash;H entre fenol e &#945;&ndash;aril diazocetonas, e (b) compostos &#945;&ndash;diazo &#946;-ceto&eacute;ster. Ademais, a utiliza&ccedil;&atilde;o de mon&ocirc;meros contendo a fun&ccedil;&atilde;o fenol e diazocetona no mesmo anel permitiria a s&iacute;ntese de cadeias de diversos tamanhos em uma &uacute;nica etapa. Como ponto de partida para o estudo, limitou-se &agrave; s&iacute;ntese de d&iacute;meros, visando entender a rea&ccedil;&atilde;o de inser&ccedil;&atilde;o O&ndash;H. Os produtos desejados foram obtidos em rendimentos de 27&ndash;51% ap&oacute;s cat&aacute;lise com Cu(hfac)2. Por fim, os modelos de lignina propriamente ditos foram sintetizados ap&oacute;s simples adi&ccedil;&atilde;o ald&oacute;lica e redu&ccedil;&atilde;o em rendimentos globais de 51&ndash;78%. Os estudos envolvendo a inser&ccedil;&atilde;o de fenol em &#945;&ndash;diazo &#946;-ceto&eacute;ster mostraram resultados promissores, corroborando para uma nova estrat&eacute;gia sint&eacute;tica para a obten&ccedil;&atilde;o de modelos de lignina. Novos estudos em nosso laborat&oacute;rio est&atilde;o sendo desenvolvidos para se obter resultados mais conclusivos.<br>Lignocellulosic biomass is composed of cellulose, hemicellulose and lignin. Among these, the macromolecule lignin has widely received attention as an interesting source of aromatic building blocks to replace those currently obtained from fossil&ndash;based fuels. Lignin is composed by units of phenylpropanoids p-hydroxyphenyl (H), guaiacyl (G) and syringyl (S) linked by C&ndash;C and C&ndash;O bonds which &#946;&ndash;O&ndash;4 linkages are dominant by more than 50%. Unfortunately, due to the complex structure and 3D arrangement of lignin, it is difficult to control selectivity during its degradation as well as characterize the resulting fragment. A common strategy to avoid these challenges is the use of model substrates; however, few methods exist for the synthesis of these models oligomers. The present work developed two promising routes towards the synthesis of these oligomers containing &#946;&ndash;O&ndash;4 linkages through use of diazo chemistry: (a) O&ndash;H insertion with a phenol and &#945;&ndash;aryldiazoketones, and (b) &#945;&ndash;diazo &#946;&ndash;ketoether compounds. Additionally, monomers containing a phenol and diazoketone unit on the same aromatic ring could allow for the synthesis of a variety of side chains in a single step. We began our studies on the synthesis of dimers via O&ndash;H insertion and obtained 27&ndash;51% yield of the desired products using catalytic Cu(hfac)2. The mimetic lignin models were synthesized after simple Aldol addition and reduction in 51&ndash;78% overall yield. Our work involving this O&ndash;H insertion into &#945;&ndash;diazo &#946;&ndash;ketoether is a promising strategy to rapidly synthesize lignin model oligomers and is an active area of research within our lab.

Técnicas analíticas empregadas para a quantificação do teor de lignina em plantas forrageiras, atualmente em uso, são questionáveis quanto às suas acurácias. O método lignina detergente ácido (LDA), que é um dos métodos mais utilizado em Ciência Animal e Agronomia, apresenta algumas falhas, particularmente devido à parcial solubilização da lignina durante a preparação da fibra em detergente ácido (FDA). A lignina Klason (LK), outro método muito usado, apresenta o inconveniente de mensurar a proteína da parede celular como sendo lignina. Em ambos os procedimentos recomenda-se também mensurar cinzas nos resíduos de lignina. A quantificação da concentração de lignina pelo método espectrofotométrico lignina brometo de acetila (LBA) vem ganhando interesse de pesquisadores no Brasil e no exterior. Nesta metodologia, a lignina da planta contida na preparação parede celular (PC) é solubilizada numa solução a 25% de brometo de acetila em ácido acético e a absorbância mensurada é com luz UV a 280 nm. O valor da absorbância é inserido numa equação de regressão e a concentração de lignina é obtida. Para que esta técnica analítica seja mais aceita pelos pesquisadores, ela deve ser, obviamente, convincente e atrativa. O presente trabalho analisou alguns parâmetros relacionados à LBA em 7 gramíneas e 6 leguminosas, em dois estádios de maturidade. Dentre as diferentes temperaturas de pré-secagem, os resultados indicaram que os procedimentos de 55&deg;C com ventilação e liofilização podem ser utilizados com a mesma eficácia. As temperaturas de 55&deg;C sem ventilação e 80&deg;C sem ventilação não são recomendadas, pois aumentaram os valores de FDA e LDA, possivelmente devido ao surgimento de artefatos de técnica como os compostos de Maillard. No método LBA os valores menores das amostras de leguminosas chamaram a atenção e colocaram em questão se a lignina destas plantas seria menos solúvel no reagente brometo de acetila. Dentre algumas alterações na metodologia da técnica LBA, a utilização do moinho de bolas (para diminuir o tamanho particular) nas amostras de PC não mostrou efeito; a hipótese era melhorar a solubilização da lignina usando partículas menores. O uso de um ultrasonicador, que aumenta a vibração das moléculas e assim, facilitaria a solubilização da lignina no reagente brometo de acetila, melhorou a solubilização da lignina em cerca de 10%, tanto nas gramíneas como nas leguminosas. Foi acoplado um ensaio biológico como referência, a degradabilidade in vitro da matéria seca (DIVMS); e como a lignina está intimamente associada à estrutura fibrosa da parede celular, também foi feito um ensaio de degradabilidade in vitro da fibra em detergente neutro (DIVFDN). Os resultados confirmaram o efeito da maturidade, reduzindo a degradabilidade nas plantas mais maduras, e que o teor de lignina de leguminosas é realmente inferior ao de gramíneas. Os resultados de degradabilidade apresentaram coeficientes de correlação mais elevados com o método LBA, quando foi empregada a técnica do ultrasom; o método LK mostrou os menores coeficientes. Também testou-se, com sucesso, a utilização da FDN, como preparação fibrosa, ao invés de PC. A razão é simples: enquanto que a FDN é amplamente conhecida, a preparação PC não o é. Inquestionável que esta manobra facilitará substancialmente a divulgação desse método, tornando-a mais aceitável pela comunidade científica<br>Analytical techniques employed to quantify lignin content in forages, currently in use, are questionable as to their accuracies. The method acid detergent lignin (ADL), which is one of the most used method in Animal Science and Agronomy, has some flaws, due to the partial lignin solubilization during the preparation of acid detergent fiber (ADF). The Klason lignin method (KL), another analytical procedure commonly used, has the drawback of measuring the cell wall protein as lignin. In both procedures also are recommended to measure ash content in the lignin residues. Quantification of lignin concentration by the spectrophotometric acetyl bromide lignin method (ABL) has been gaining interest from researchers in Brazil and abroad. In this methodology, the lignin contained in the plant cell wall preparation (CW) is solubilized in a 25% acetyl bromide in acetic acid solution and the absorbance is measured with UV light at 280 nm. The absorbance value is inserted in a regression equation and the concentration of lignin is obtained. For this analytical technique be better accepted by researchers, it must be, obviously, convincing and attractive. This study analyzed some LBA-related parameters in 7 grasses and 6 legumes in two stages of maturity. Among the different temperatures of pre-drying, the results indicated that the procedures at 55&deg;C with ventilation and lyophilization can be used just as effectively. Temperatures of 55 and 80 both without ventilation are not recommended because they increased ADF and ADL values, possibly due to the emergence of technical artifacts such as the compounds of Maillard. The ABL method yielded lower values for legume samples which called into question if the lignin of these plants is less soluble in the acetyl bromide reagent. Among some changes studied in the ABL technique it was the utilization of ball milling in the PC samples, which showed no effect; the hypothesis was to reduce the particle size and thus improve the solubilization of lignin. The use of an ultrasonicator, which increases the vibration of molecules and possibly allowing better solubilization of lignin in the acetyl bromide reagent improved lignin solubilization by about 10%, both in grasses. As a reference, an in vitro dry matter degradability (IVDMD) was conducted. Because lignin is closely linked to the fibrous structure of the cell wall, an in vitro neutral detergent fiber degradability (IVNDFD) test of. Results confirmed the effect of maturity, reducing degradability as the plants matured, and that concentration of lignin is lower in legumes than in grasses. The degradability results showed higher correlation coefficients with the ABL method when the ultrasonicator was used; the KL method showed the lowest coefficients. We also tested, successfully, the use of NDF as a fiber preparation, instead of crude CW. While NDF is widely known, CW preparation is not. This maneuver will substantially facilitate the dissemination of this method, making it more acceptable to the scientific community

Ces travaux de thèse visent à valoriser la lignine, biopolymère aromatique le plus abondant sur terre. Pour cela, la dépolymérisation oxydante de la lignine par voie enzymatique a été explorée afin d’obtenir des synthons aromatiques fonctionnalisés. La laccase et le système laccase médiateur (LMS) ont été sélectionnés comme système enzymatique. Dans une première partie, les paramètres réactionnels (choix du médiateurs, température, co-solvant…) de fonctionnement optimal du LMS ont été déterminés notamment via l’utilisation de molécules modèles de lignine. Ces conditions optimales ont été directement appliquées pour l’oxydation d’une lignine organosolv issue d’une plante herbacée. Une étape de fractionnement organique a été conduite sur la lignine avant oxydation afin d’éliminer les populations à l’origine de réactions de couplage. La lignine a ensuite été oxydée par le LMS en milieu biphasique, puis traitée au peroxyde d’hydrogène. Ce procédé en trois étapes a permis de générer des composés aromatiques monomères à trimères (mis en évidence par chromatographies SEC, HPLC, GC et LC-MS) et a été appliqué avec succès à une seconde lignine issue de conifère. Dans les deux cas, des rendements élevés ont été constatés comparés à ceux obtenus dans la littérature. Après isolation, les composés aromatiques produits pourraient trouver des applications comme précurseurs dans les industries de la chimie fine et des polymères<br>This work aims at valorizing lignin, the most abundant aromatic biopolymer on earth. For that purpose, an enzymatic approach for the oxidative depolymerization of lignin was investigated in order to obtain fine chemicals. Laccase and the laccase-mediator system (LMS) were selected for the enzymatic oxidation. In the first part, optimal conditions (type of mediator, temperature, co-solvent…) were determined especially by studying reactions on lignin model molecules. These conditions were applied for the oxidation of an organosolv grass lignin. Prior to the oxidation, an organic fractionation was conducted on the lignin in order to remove the population responsible for radical coupling. Then, the lignin was oxidized by the LMS in a biphasic medium followed by a mild hydrogen peroxide treatment. This three-step process allowed the production of monomeric to trimeric aromatic compounds (as shown by SEC, HPLC, GC and LC-MS) and was successfully applied to a different organosolv lignin coming from hardwood. High yield were obtained in both cases as compared with literature results. After isolation, the obtained aromatic molecules could be of interest as precursors for the fine chemistry and polymer industries

Orientador: Mario de Oliveira Neto<br>Resumo: A busca por fontes de energias renováveis vêm ganhando cada vez mais importância, pois, com a eminente escassez dos combustíveis fósseis, que são as principais fontes energéticas utilizadas mundialmente e ao mesmo tempo com os problemas ambientais causados por esses combustíveis, o etanol de segunda geração (2G) surge como uma alternativa de energia renovável já que é obtido a partir de biomassa lignocelulósica. Entretanto, as tecnologias para a conversão desta biomassa em açúcares fermentáveis ainda possuem fatores limitantes. Um dos grandes problemas do processo de obtenção do etanol 2G está relacionado ao custo das enzimas celulolíticas. Sendo assim, desenvolver estratégias para a recuperação dessas enzimas é necessário para assegurar a viabilidade econômica do processo de conversão de biomassa. Diversas técnicas estão sendo estudadas e colocadas em prática para promover a recuperação, reciclagem e imobilização enzimática. Entretanto, nenhuma das metodologias utilizadas demonstram, de maneira geral, alta eficiência, custo baixo, rapidez e manutenção da atividade enzimática. A partir da lignina, subproduto da indústria de papel e celulose, pode-se sintetizar o lignocresol. Este, apresenta grandes expectativas de interação enzimática uma vez que apresenta características físico-químicas favoráveis à adsorção. Frente a isto, propusemos a produção deste composto para promover a interação com enzimas para promover recuperação enzimática. A síntese de lignocresol, oriundo da lig... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)<br>Abstract: The search for renewable energy sources is gaining increasing importance because, with the imminent shortage of fossil fuels, which are the main energy sources used worldwide and at the same time with the environmental problems caused by these fuels, second-generation ethanol (2G) arises as a renewable energy alternative since it is obtained from lignocellulosic biomass. However, the technologies for the conversion of this biomass to fermentable sugars still have limiting factors. One of the major problems in the process of obtaining 2G ethanol is related to the cost of cellulolytic enzymes. Thus, developing strategies for the recovery of these enzymes is necessary to ensure the economic viability of the biomass conversion process. Several techniques are being studied and put into practice to promote recovery, recycling, and enzymatic immobilization. However, none of the methodologies used shows, in general, high efficiency, low cost, fastness and maintenance of the enzymatic activity. From lignin, a byproduct of the pulp and paper industry, lignocresol can be synthesized. This one presents high expectations of enzymatic interaction since it presents physicochemical characteristics favorable to the adsorption. In view of this, we proposed the production of this compound to promote interaction with enzymes to promote enzymatic recovery. The lignocresol synthesis from Pinus spp. Kraft lignin was made by adapting to the phase separation system methodology. In this process, more ... (Complete abstract click electronic access below)<br>Doutor

A utilização de dióxido de carbono em condições sub e supercríticas (em associação com co-solventes) em processos de deslignificação/polpação já se encontra descrito na literatura especializada. Esta técnica se beneficia da elevada difusibilidade apresentada por fluidos no estado sub/supercrítico. Quando aplicada em processos de polpação, a utilização destes fluidos nestas condições pode proporcionar vantagens nas etapas de impregnação e de processamento dos efluentes gerados no processo. Visando aplicar o potencial da elevada difusibilidade apresentada pelo dióxido de carbono supercrítico, realizou-se o estudo comparativo do desempenho dos processos kraft, organossolve convencional e supercrítico frente à deslignificação de diferentes espécies (Eucalyptus grandis e Pinus taeda), empregando-se amostras de diferentes dimensões. O processo kraft se mostrou mais eficiente com o emprego de cavacos, enquanto que a utilização de dióxido de carbono supercrítico, com o uso de co-solvente etanol/água (processo SFE), foi mais eficiente com amostras de maiores dimensões (cubos de 3,5 x 3,5 x 4,0cm). Dentro dos intervalos considerados para as variáveis utilizadas nos diferentes processos de polpação, as polpas obtidas pelo processo SFE a partir de amostras de seção quadrada 3,5 x 3,5cm apresentaram maior conteúdo de holocelulose e maior alvura, evidenciando um elevado rendimento livre de lignina. Estudou-se também o uso de acetona/água e de dioxano/água como co-solventes em processos realizados com dióxido de carbono no estado supercrítico. Os resultados obtidos foram comparados com estudos anteriores realizados com álcoois alifáticos e indicaram a maior efetividade do uso de dioxano/água e 1-propanol/água. Foram realizados também estudos empregando amônia como fluido supercrítico no tratamento de cavacos de Pinus taeda, com o intuito de verificar a capacidade nucleofílica da amônia frente às reações de deslignificação. As reações foram realizadas com o uso exclusivo de amônia e na presença de etanol, água e misturas etanol/água como cosolventes. A análise dos resultados obtidos evidenciou a ocorrência pouco significativa de remoção de lignina, com migração desta para a periferia dos cavacos. As ligninas obtidas nos diferentes estudos foram caracterizadas por diferentes técnicas analíticas e não apresentaram diferenças significativas entre as amostras obtidas nos diferentes processos estudados.<br>The utilization of carbon dioxide under sub/supercritical conditions (in association with co-solvents) in delignification/pulping reactions has already been reported in the literature. This technique takes advantage of the high diffusivity presented by fluids at the supercritical state. When applied to pulping processes the utilization of these fluids can lead to advantages mainly in the impregnation and effluent treatment steps. In an attempt to apply the high diffusivity exhibited by supercritical carbon dioxide, this work presents the results obtained in the comparative study of the performance of the kraft, organosolv and supercritical processes in the delignification of different species (Eucalyptus grandis and Pinus taeda), employing samples with different dimensions. The kraft process presented a higher efficiency in the treatment of wood chips while the supercritical carbon dioxide, with ethanol/water as co-solvent, (SFE process) was more efficient in the treatment of high dimension samples (3.5 x 3.5 x 4.0 cm). In the experimental conditions applied in this study, the pulps obtained in the SFE treatment of samples with square section 3.5 x 3.5 cm showed higher holocellulose content and higher brightness which corresponds to high free of lignin pulp yield. It was also studied the utilization of acetone/water and dioxane/water as co-solvents in the carbon dioxide supercritical pulping process. The results were compared with previous studies performed with aliphatic alcohols and indicated a higher efficiency of the dioxane/water and 1-propanol/water mixtures. The utilization of supercritical ammonia in the treatment of Pinus taeda wood chips was also studied in order to verify the nucleophilic capability of this fluid in the delignification reactions. The reactions were performed with ammonia, exclusively, and in the presence of different co-solvents (ethanol, water and ethanol/water mixtures). The results of the delignifications showed the occurrence of low amount of lignin removal, with migration of lignin to the periphery of the wood chips. The lignins isolated from the reactions performed in this work were characterized by different analytical techniques. The results indicated no significant differences among the samples obtained in the different delignification processes.