Publicação
Natural deep eutectic solvents - NADES: green solvents for extraction and enzymatic polymerization processes
| Resumo: | Nesta tese de doutoramento foram desenvolvidos, caracterizados e aplicados novos solventes eutécticos naturais profundos (NADES) para processos de síntese enzimática, extração, e preparação de emulsões translúcidas de NADES-em-óleo (TEs). Pela primeira vez, os NADES foram utilizados simultaneamente como substratos e solventes em reações de esterificação catalisadas pela lipase de Aspergillus oryzae em meio anidro, com o objetivo de produzir poliésteres. Este estudo revelou taxas de conversão de poliéster superiores a 70%, gerando pelo menos 20 unidades monoméricas de glicerol em relação ao ácido/base orgânica. Também foram investigados diferentes NADES na polimerização assistida pela lacase do catecol e fenólicos do café. Para alcançar níveis elevados de polimerização, foi realizada uma avaliação da estabilidade e atividade da lacase de Myceliophthora thermophila na presença de diferentes NADES. Surpreendentemente, constatou-se que a estrutura conformacional da enzima permanece praticamente inalterada na presença desses solventes. Verificou-se que a temperatura de reação e composição do NADES afetam a polimerização do catecol, resultando na formação de diferentes produtos. Notavelmente, foram alcançados graus de polimerização (DP) de até 40 unidades no caso do catecol, enquanto o café solúvel apresentou DP de 16. Esses resultados representam um avanço significativo no campo da química dos NADES, demonstrando sua viabilidade como solventes e substratos em reações de polimerização. Foi também investigada a extração seletiva de bioativos do pó de cortiça Quercus suber utilizando NADES como solventes. Os resultados revelaram rendimentos de extração superiores aos obtidos com solventes agressivos como o dioxano. Notavelmente, os NADES ácidos demonstraram maior eficácia na extração de compostos aromáticos, terpenóides e ácidos graxos e seus derivados. Por outro lado, as misturas eutécticas com caráter mais básico destacaram-se na extração de compostos polares de baixo peso molecular. Pela primeira vez, explorou-se o uso de NADES e a aplicação direta dos extratos naturais obtidos no desenvolvimento de TEs para aplicações cosméticas. As TEs demonstraram uma eficaz inibição das enzimas tirosinase e elastase, propriedades antifúngicas e antibacterianas, e baixa toxicidade. Os resultados obtidos evidenciam a versatilidade dos NADES como solventes sustentáveis para a extração seletiva de bioativos e aplicação em emulsões translúcidas com potencialidades cosméticas. |
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| Autores principais: | Freitas, David Silva |
| Assunto: | Biopolímeros Catálise Cosméticos Eutécticos Extração Biopolymers Catalysis Cosmetics Eutectics Extraction Engenharia e Tecnologia::Engenharia Química |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Nesta tese de doutoramento foram desenvolvidos, caracterizados e aplicados novos solventes eutécticos naturais profundos (NADES) para processos de síntese enzimática, extração, e preparação de emulsões translúcidas de NADES-em-óleo (TEs). Pela primeira vez, os NADES foram utilizados simultaneamente como substratos e solventes em reações de esterificação catalisadas pela lipase de Aspergillus oryzae em meio anidro, com o objetivo de produzir poliésteres. Este estudo revelou taxas de conversão de poliéster superiores a 70%, gerando pelo menos 20 unidades monoméricas de glicerol em relação ao ácido/base orgânica. Também foram investigados diferentes NADES na polimerização assistida pela lacase do catecol e fenólicos do café. Para alcançar níveis elevados de polimerização, foi realizada uma avaliação da estabilidade e atividade da lacase de Myceliophthora thermophila na presença de diferentes NADES. Surpreendentemente, constatou-se que a estrutura conformacional da enzima permanece praticamente inalterada na presença desses solventes. Verificou-se que a temperatura de reação e composição do NADES afetam a polimerização do catecol, resultando na formação de diferentes produtos. Notavelmente, foram alcançados graus de polimerização (DP) de até 40 unidades no caso do catecol, enquanto o café solúvel apresentou DP de 16. Esses resultados representam um avanço significativo no campo da química dos NADES, demonstrando sua viabilidade como solventes e substratos em reações de polimerização. Foi também investigada a extração seletiva de bioativos do pó de cortiça Quercus suber utilizando NADES como solventes. Os resultados revelaram rendimentos de extração superiores aos obtidos com solventes agressivos como o dioxano. Notavelmente, os NADES ácidos demonstraram maior eficácia na extração de compostos aromáticos, terpenóides e ácidos graxos e seus derivados. Por outro lado, as misturas eutécticas com caráter mais básico destacaram-se na extração de compostos polares de baixo peso molecular. Pela primeira vez, explorou-se o uso de NADES e a aplicação direta dos extratos naturais obtidos no desenvolvimento de TEs para aplicações cosméticas. As TEs demonstraram uma eficaz inibição das enzimas tirosinase e elastase, propriedades antifúngicas e antibacterianas, e baixa toxicidade. Os resultados obtidos evidenciam a versatilidade dos NADES como solventes sustentáveis para a extração seletiva de bioativos e aplicação em emulsões translúcidas com potencialidades cosméticas. |
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