Time-dependent viscometry study of endoglucanase action on xyloglucan: A real-time approach

AbstractHydrolysis of xyloglucan from Tamarindus indica and Hymenaea courbaril seeds with endoglucanase (EGII), which randomly breaks the (1→4)-linked β-glycosidic bonds of the polymer chain, was monitored in real time using time-dependent viscometry analysis (TDV). For both samples there was a decrease in the intrinsic viscosity ([η]), viscosity average molar mass (Mv), radius de gyration (Rg) and persistence length (Lp) immediately after the addition of the enzyme. It was observed the formation of oligosaccharides and oligomers composed of ∼2 units, up to 140min. Galactose-containing side chains two positions away from the non-substituted glucose, modulated the action of EGII, and the complete hydrolysis of the XG oligomers occurred after 24h. The results demonstrate for the first time the real-time degradation of xyloglucan as well the macromolecular and oligosaccharide composition during the EGII hydrolysis process

Avaliação em tempo real com multi detectores de reações de modificação química em xiloglucanas

Orientador : Prof. Dr. Rilton Alves de FreitasCoorientadora : Profª Drª Maria Rita SierakowskiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 26/02/2016Inclui referências : f. 96-106Resumo: As hidrólises das xiloglucanas das sementes de Tamarindus indica (XGT) e de Hymenaea courbaril (XGJ) com endoglucanase (EGII) foram analisadas em tempo real utilizando detectores de espalhamento de luz estático e viscosimetria (TDSLS-vis). Foram avaliadas três diferentes concentrações da enzima. Para ambas as amostras de xiloglucana, houve uma diminuição na massa molar aparente, na viscosidade intrínseca, no comprimento de persistência e no raio de giro imediatamente após a adição da enzima. A constante de velocidade da reação foi dependente da concentração de EGII. Uma cinética de primeira ordem foi observada por 140 min, formando oligossacarídeos de 1 a 3 unidades. A galactose distante duas posições da glucose não substituída modula a ação da enzima e a hidrólise completa ocorreu em 24 h. Os resultados demonstraram, pela primeira vez, a degradação em tempo real da xiloglucana, sua composição macromolecular e oligossacarídeos formados durante o processo de hidrólise com EGII. A oxidação seletiva da XGT utilizando TEMPO como catalisador foi monitorada em um sistema ACOMP acoplado a multi detectores. Foram avaliadas a oxidação em diferentes condições de pH (9, 7 e 5), na ausência do catalisador TEMPO e em diferentes concentrações do catalisador. O grau de oxidação foi maior em pH 9 e foi observada degradação do material em todas as condições estudadas, de forma mais acentuada na ausência do catalisador TEMPO, e a constante de velocidade foi dependente da concentração do catalisador. As espécies reativas de oxigênio foram responsáveis pela degradação na cadeia polimérica e o TEMPO além de catalisador tem a função de proteger, como "molécula de sacrifício", o polissacarídeo da degradação. É a primeira vez em que é atribuída ao TEMPO uma função diferente das funções clássicas de catalisador da reação de oxidação. Tal observação só pode ser realizada a partir da avaliação em tempo real dos experimentos na presença e na ausência do catalisador. Comparativamente aos detectores de espalhamento de luz, o detector viscosimétrico mostrou-se eficiente para análises químicas em tempo real para polissacarídeos, por não ser sensível as interferências de agregados moleculares, tanto em reações enzimáticas quanto em reações de oxidação seletiva com TEMPO. Palavras chave: Xiloglucana, Endoglucanase (EGII), N-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidina (TEMPO), espalhamento de luz estático dependente do tempo (TDSLS), cromatografia de troca aniônica de alta eficiência com detector de pulso amperométrico (HPAEC), cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), monitoramento on-line contínuo e automático de reações de polimerização (ACOMP), mistura contínua automática ACM.Abstract: The hydrolysis of xyloglucan from Tamarindus indica (XGT) and Hymenaea courbaril (XGJ) seeds with endoglucanase (EGII) was monitored in real time using time-dependent static light scattering and viscometer (TDSLS-vis), performed at three different enzyme concentrations. For both samples there was a decrease in the apparent weight average molecular weight, intrinsic viscosity, persistence length, gyration radius, immediately after the addition of the enzyme and the rate constant was dependent on the EGII concentration. The first-order kinetics was observed for oligosaccharide digestion up to 140 min, forming oligomers composed of 1 to 3 units. Galactose at two positions far from the non-substituted glucose modulated the action of EGII, and the complete hydrolysis of XG oligomers occurred after 24 hours. The results demonstrate for the first time the real-time degradation of xyloglucan and the macromolecular and oligosaccharide composition during the EGII hydrolysis process. The selective oxidation of XGT mediated by TEMPO as a catalyst was evaluated using ACOMP coupled a multi detector train system. Oxidation were evaluated at different pH conditions (9, 7 and 5), without TEMPO catalyst and different concentrations of catalyst. The degree of oxidation was higher at pH 9 and polysaccharide degradation was observed in both conditions, it was higher without TEMPO. The first-order kinetics was dependent on the concentration of the catalyst. Reactive oxygen species were responsible for polymer degradation and besides catalyst; TEMPO has, also, the function to protect the polysaccharide from degradation. It is the first time which TEMPO is assigned to a different function of the classic functions, as a catalyst of the oxidation reaction. This observation can only be demonstrated by real-time degradation of xyloglucan in experiments with and without TEMPO. Compared to light scattering detector, the viscosity detector showed promise for chemical analyzes in real time to polysaccharides, by reducing interference from molecular aggregates, both enzymatic reactions as for selective oxidation reactions. Key-words: Xyloglucan, Endoglucanase (EGII), N-oxil-2,2,6,6-tetramethylpiperidine (TEMPO), time dependent static light scattering (TDSLS), high-performance anion-exchange chromatography coupled with pulsed amperometric detection (HPAEC), Size Exclusion Chromatography (SEC), Automatic Continuous Online Monitoring Reactions (ACOMP), Automatic Continuous Mixing (ACM)

Caracterização espectroscópica e cromatrográfica de copoliésteres biodegradáveis

The recycling of poly(ethylene terephthalate) (PET) can be carried through by different techniques, one of them is the chemical recycling, where new aliphatic-aromatic copolymers are synthesized from melt reaction of the PET post-consumer with aliphatic homopolymers. The aliphatic polyesters, such as the poly(ethylene adipate) (PEA) are biodegradable. The synthesis of aliphatic-aromatic copolymers reveals a good alternative. Varying the composition of each polymer; it can be gotten materials with superior properties to either of the pure components and possibly biodegradable in soil can be obtained. In this work we characterized these aliphatic aromatic copolyesters in different compositions before and after soil biodegradation tests by infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetric (DSC), thermal analysis (TGA), gel permeation chromatography (GPC) and proton nuclear magnetic ressonance spectroscopy 1H NMR. In addition a new methodology for GPC analyses to aliphatic-aromatic copolyesters at room temperature is being proposal. The results of FTIR characterization did not show any alteration in the samples composition before and after 7 months of soil biodegradation. The samples were analyzed by DSC and TGA to evaluate the alterations in the thermal behavior. DSC curves of samples without degradation showed, through the values of Tg, that samples with higher percentage of PEA are more flexible, while those with higher PET content are more rigid. The TGA results showed that the thermal stability of the copolymers increase with the PET content. No changes were observed to material after degradation tests. GPC analysis showed a significative change in Mn and Mw results for PET-co-PEA 50-50, indicating that the copolymer suffered greater degradation in this composition. The new methodology proposal for GPC analyses demonstrated excellent performance in the attainment of the molar mass results for aliphatic-aromatic copolymers The 1H-NMR results showed that the adipate and terephthalate composition from copolymers are different from the copolymers before degradation.A reciclagem do poli(tereftalato de etileno) (PET) pode ser realizada por diferentes técnicas, uma delas é a reciclagem química, em que podem ser sintetizados novos copolímeros alifático-aromáticos através da reação em massa do PET pós-consumo com homopolímeros alifáticos. A síntese de copolímeros alifático-aromáticos mostra-se como uma boa alternativa, pois variando os teores de cada componente, pode-se obter materiais com propriedades mecânicas e térmicas superiores aos polímeros puros, passíveis de sofrerem biodegradação em solo. Neste trabalho foi realizada a caracterização do copolímero PET-co-PEA, nas diferentes composições obtidas antes e após testes de biodegradação em solo compostado, através das análises de espectroscopia no infravermelho (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), cromatografia de permeação em gel (GPC) e ressonância magnética nuclear de prótons (1H NMR). Também é proposta uma metodologia alternativa para análises de GPC a temperatura ambiente para poliésteres alifático-aromáticos. Os resultados de caracterização por FTIR não mostraram alterações na composição das amostras antes e depois de 7 meses de biodegradação em solo. As amostras foram analisadas por DSC e TGA para avaliar as alterações no comportamento térmico. As curvas de DSC das amostras sem degradação mostraram, através dos valores de Tg, que as amostras com maior porcentagem de PEA são mais flexíveis, enquanto àquelas com maior conteúdo de PET são mais rígidas. As análises de TGA mostraram que a estabilidade térmica dos copolímeros aumenta com o teor de PET. Não se observa alterações antes e após teste de biodegradação nas amostras que apresentam somente um estágio de degradação.Os resultados das análises GPC mostraram uma diferença significativa nos valores de Mn e Mw para a composição de PET-co-PEA 50-50, indicando que foi nesta proporção que o copolímero sofreu maior degradação. A nova metodologia proposta para análises GPC demonstrou ótimo desempenho na obtenção dos resultados de massas molares para os copolímeros alifático-aromáticos. Os resultados de 1H-NMR obtidos mostraram que a composição em adipato e em tereftalato dos copolímeros é diferente daquela dos copolímeros antes da degradação.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Adsorção de xantatos sobre pirita Adsorption of xanthate on pyrite

<abstract language="eng">This paper presents a study of adsorption of xanthate with alkyl chain of two (C2XK), four (C4XK) and eight (C8XK) atoms of carbon, on pyrite from Santa Catarina, Brazil. The results showed that pyrite surface changes from hydrophilic to hydrophobic when xanthate is adsorbed increasing the contact angle to 35º for C2XK, and to 90º for C4XK and C8XK. The rate of flotation of pyrite particles after adsorption increases with the increase of the number of carbon atoms in the alkyl chain in agreement with the results of contact angle measurements