UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARAN

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM TECNOLOGIA DE

PROCESSOS QUMICOS E BIOQUMICOS

WILLIAM NORBEY SNCHEZ LUNA

ACETILAO DO EXOPOLISSACARDEO (16)- -D-GLUCANA (LASIODIPLODANA): DERIVATIZAO QUMICA E CARACTERIZAO

DISSERTAO DE MESTRADO

PATO BRANCO 2016

WILLIAM NORBEY SNCHEZ LUNA

ACETILAO DO EXOPOLISSACARDEO (16)- -D-GLUCANA (LASIODIPLODANA): DERIVATIZAO QUMICA E CARACTERIZAO

Dissertao apresentada como requisito para obteno do grau de Mestre em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos do Programa de Ps-Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos, Universidade Tecnolgica Federal do Paran.

Orientador: Dr. Mrio Antnio A. da Cunha

PATO BRANCO 2016

Ficha Catalogrfica elaborada por Sulem Belmudes Cardoso CRB9/1630 Biblioteca da UTFPR Campus Pato Branco

S211a Snchez Luna, William Norbey.

Acetilao do exopolissacardeo - -D-glucana (lasiodiplodana): derivatizao qumica e caracterizao / William Norbey Snchez Luna. -- 2016.

64 f. : il. ; 30 cm. Orientador: Prof. Dr. Mrio Antnio Alves da Cunha Dissertao (Mestrado) - Universidade Tecnolgica Federal do Paran.

Programa de Ps-Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos. Pato Branco, PR, 2016.

Bibliografia: f. 56 61.

1. Antioxidantes. 2.Biopolmeros. 3.Polissacardeos. 4. Modificao qumica. I. Cunha, Mrio Antnio Alves da, orient. II. Universidade Tecnolgica Federal do Paran. Programa de Ps-Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos. III. Ttulo.

CDD (22. ed.) 660.281

TERMO DE APROVAO N 47

Ttulo da Dissertao

ACETILAO DO EXOPOLISSACARDEO (16)--D-GLUCANA

(LASIODIPLODANA): DERIVATIZAO QUMICA E CARACTERIZAO

Autor

William Norbey Sanchez Luna

Esta dissertao foi apresentada s 14 horas e 30 minutos do dia 31 de maio de 2016,

como requisito parcial para a obteno do ttulo de MESTRE EM TECNOLOGIA DE

PROCESSOS QUMICOS E BIOQUMICOS Linha de pesquisa em biotecnologia no

Programa de Ps-Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos. O

autor foi arguido pela Banca Examinadora abaixo assinada, a qual, aps deliberao,

considerou o trabalho aprovado.

Prof. Dr. Mrio Antnio Alves da Cunha UTFPR/PB

Presidente

Profa. Dra. Sirlei Dias Teixeira UTFPR/PB

Examinadora

Prof. Dr. Carlos Ricardo Maneck Malfatti UNICENTRO Examinador

Profa. Dra. Patricia Teixeira Marques UTFPR/PB

Examinadora

Visto da Coordenao

Prof. Dra. Cristiane Regina Budziak Parabocz Coordenadora do Programa de Ps-Graduao em

Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos - PPGTP

O Termo de Aprovao assinado encontra-se na Coordenao do PPGTP

MINISTRIO DA EDUCAO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Cmpus Pato Branco

Programa de Ps-Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos

Dedico este trabalho a meu pas (Colmbia), a meus pais e a Sandra, minha esposa.

AGRADECIMENTOS

Agradeo a Sandra, minha esposa, pelas suas contribuies tanto intelectuais

como anmicas no dia a dia. Aos meus pais, pela presena constante mesmo

distantes.

Agradeo ao professor Mrio A. A. Cunha pela ajuda e orientao constante

no desenvolvimento do projeto e o interesse por procurar o melhor para seus alunos.

professora Sirlei pela colaborao e auxlio em dvidas tericas e analticas.

Ao CNPq pela bolsa concedida e ao Programa Estudante Convnio Ps-

graduao PEC-PG.

UTFPR Cmpus Pato Branco, especificamente ao corpo docente e

administrativo do programa PPGTP, pela oportunidade de estudar nesta instituio.

Ao Brasil, uma nao que inspira liberdade e sentimento.

RESUMO

SNCHEZ, William. Acetilao do exopolissacardeo (16)--D-Glucana (Lasiodiplodana): derivatizao qumica e caracterizao. 2016. 79 f. Dissertao Programa de Ps-Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos, Universidade Tecnolgica Federal do Paran. Pato Branco, 2016.

A lasiodiplodana uma -glucana exocelular que apresenta funcionalidades biolgicas como atividade antioxidante, antiproliferativa, hipocolesterolmica, atividade protetora contra danos no DNA induzidos por doxorubicina e atividade hipoglicmica. A derivatizao qumica de macromolculas polissacardicas tem sido considerada como um mecanismo potencializador de bioatividade. Neste cotexto, o presente trabalho props a derivatizao da lasiodiplodana por acetilao. Anidrido actico foi utilizado como agente derivatizante e piridina como catalisador e meio reacional. Os derivados obtidos foram avaliados quanto a hidrossolubilidade, grau de substituio (DS), potencial antioxidante, e caracterizados por espectroscopia no infravermelho (FT-IR), anlise termogravimtrica, calorimetria diferencial de varredura, difratometria de raios X e microscopia eletrnica de varredura. Derivados acetilados com diferentes graus de substituio (1,26; 1,03; 0,66 e 0,48) foram obtidos, havendo correlao entre a concentrao do agente derivatizante e o DS. A anlise de espectroscopia FT-IR confirmou a insero de grupos acetil nas biomacromolculas derivatizadas (LAS-AC) atravs de bandas especificas referentes a grupo carbonila (C=O) e aumento na vibrao C-O. Anlise por MEV indicou que a lasiodiplodana nativa apresenta estrutura morfolgica na forma de filme fino, com aspecto translucido e dobras ao longo de sua extenso. A derivatizao levou a mudanas morfolgicas no polmero, incluindo aspectos de espessura, translucidez e aglomerao do filme. A anlise trmica indicou que a amostra nativa e o derivado com DS 0,48 apresentaram trs estgios de perda de massa. O primeiro estgio ocorreu at 125 C (perda de gua) e houve dois eventos consecutivos de perda de massa (200 C - 400 C) atribudos a degradao da molcula. As amostras com DS 1,26; 1,03 e 0,66 apresentaram quatro estgios de perda de massa. O primeiro estagio ocorreu at 130 C (perda de gua), na sequencia dois eventos consecutivos de perda de massa (200C 392 C) atribudos a degradao do biopolmero foram verificados. O quarto estgio ocorreu entre 381 C e 532 C (decomposio final) com picos exotrmicos entre 472 C e 491 C. Os padres da difrao de raios X demonstraram que a lasiodiplodana nativa e acetilada apresentam estrutura amorfa com regies semicristalina. A derivatizao no contribuiu para a solubilidade da macromolcula mas potencializou sua capacidade antioxidante. A acetilao da lasiodiplodana permitiu a obteno de uma nova biomacromolcula com maior potencial antioxidante do que a molcula nativa e com propriedades tecnolgicas aplicveis em diversos setores industriais. Palavras- Chave: Atividade biolgica. Biopolmero. Derivatizao. Exopolissacardeo. Modificao qumica.

ABSTRACT

SNCHEZ, William. Acetylation of exopolysaccharide (16)--D-Glucan (Lasiodiplodan): chemical derivatization and characterization. 2016. 79 p. Dissertao Programa de Ps-Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos, Universidade Tecnolgica Federal do Paran. Pato Branco, 2016. Lasiodiplodan is an exocellular -glucan with biological functionalities such as antioxidant, antiproliferative, hypocholesterolemic, protective activity against DNA damage induced by doxorubicin and hypoglycemic activity. Chemical derivatization of polysaccharide macromolecules has been considered as a potentiating mechanism for bioactivity. In this context, this work proposes the derivatization of lasiodiplodan by acetylation. Acetic anhydride was used as derivatizing agent and pyridine as catalyst and reaction medium. The derivatives obtained were evaluated by its water solubility, degree of substitution (DS), antioxidant potential, and characterized by infrared spectroscopy (FT-IR), thermal analysis, differential scanning calorimetry, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Acetylated derivatives with different degrees of substitution (1.26; 1.03; 0.66 and 0.48) were obtained, and there was correlation between the concentration of derivatizing agent and DS. FT-IR spectroscopy analysis confirmed the insertion of acetyl groups into derivatized macromolecules (LAS-AC) through of specific bands concerning to carbonyl group (C = O) and increase in C-O vibration. SEM analysis indicated that native lasiodiplodan presents morphological structure in the form of thin films with translucent appearance and folds along its length. Derivatization led to morphological changes in the polymer, including aspects thickness, translucency and agglomeration. Thermal analysis indicated the native sample and derivative with DS 0.48 presented three weight loss stages. The first stage occurred until 125 C (loss of water) and there were two consecutive events of weight loss (200 C - 400 C) attributed to molecule degradation. Samples with DS 1.26; 1.03 and 0.66 demonstrated four weight loss stages. The first stage occurred until 130 C (loss of water), following by two consecutive events of weight loss (200 C - 392 C) attributed to degradation of the biopolymer. The fourth stage was between 381 C and 532 C (final decomposition) with exothermic peaks between 472 C and 491 C. X-ray diffraction patterns showed that native and acetylated lasiodiplodan have amorphous structure with semicrystalline regions. Derivatization did not contribute to increased solubility