Separation of natural colorants from the fermented broth of filamentous fungi using colloidal gas aphrons

There is a worldwide interest in the development of processes for producing colorants from natural sources. Microorganisms provide an alternative source of natural colorants produced by cultivation technology and extracted from the fermented broth. The aim of the present work was to study the recovery of red colorants from the fermented broth of Talaromyces amestolkiae using the technique of colloidal gas aphrons (CGA) comprising surfactant-stabilized microbubbles. Preliminary experiments were performed to evaluate the red colorants’ solubility in different organic solvents, octanol/water partitioning, and their stability in surfactant solutions, namely hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB), sodium dodecyl sulfate (SDS), and polyoxyethylenesorbitan monolaurate (Tween 20), which are cationic, anionic and nonionic surfactants, respectively. The first recovery experiments were carried out using CGA generated by these surfactants at different volumetric ratios (VR, 3–18). Subsequently, two different approaches to generate CGA were investigated at VR values of 6 and 12: the first involved the use of CTAB at pH 6.9–10.0, and the second involved the use of Tween 20 using red colorants partially dissolved in ethanol and Tween 20. The characterization results showed that red colorants have a hydrophilic nature. The highest recoveries were obtained with Tween 20 (78%) and CTAB (70%). These results demonstrated that the recovery of the colorants was driven by both electrostatic and hydrophobic interactions. The VR was found to be an important operating parameter and at VR 12 with CTAB (at pH 9) maximum recovery, partitioning coefficient (K = 5.39) and selectivity in relation to protein and sugar (SP = 3.75 and SS = 7.20 respectively) were achieved. Furthermore, with Tween 20, the separation was driven mainly by hydrophobic interactions. Overall CGA show promise for the recovery of red colorants from a fermented broth. Although better results were obtained with CTAB than with Tween 20 the latter may be more suitable for some application due to its lower toxicity.

Polymeric colorants: Statistical copolymers of indigo building blocks with defined structures

Statistical copolymers of indigo (1a) and N-acetylindigo (1b) building blocks with defined structures were studied. They belong to the class of polymeric colorants. The polymers consist of 5,5′-connected indigo units with keto structure and N-acetylindigo units with uncommon tautomeric indoxyl/indolone (=1H-indol-3-ol/3H-indol-3-one) structure (see 2a and 2b in Fig. 1). They formed amorphous salts of elongated monomer lengths as compared to monomeric indigo. The polymers were studied by various spectroscopic and physico-chemical methods in solid state and in solution. As shown by small-angle-neutron scattering (SANS) and transmission-electron microscopy (TEM), disk-like polymeric aggregates were present in concentrated solutions (DMSO and aq. NaOH soln.). Their thickness and radii were determined to be ca. 0.4 and ca. 80 nm, respectively. From the disk volumes and by a Guinier analysis, the molecular masses of the aggregates were calculated, which were in good agreement with each other. Defined structural changes of the polymer chains were observed during several-weeks storage in concentrated DMSO solutions. The original keto structure of the unsubstituted indigo building blocks reverted to the more flexible indoxyl/indolone structure. The new polymers were simultaneously stabilized by intermolecular H-bonds to give aggregates, preferentially dimers. Both aggregation and tautomerization were reversible upon dissolution. The polymers were synthesized by repeated oxidative coupling of 1,1′-diacetyl-3,3′-dihydroxybis-indoles 5 (from 1,1′-diacetyl-3,3′-bis(acetyloxy)bis-indoles 6) followed by gradual hydrolysis of the primarily formed poly(N,N′-diacetylindigos) 7 (Scheme). N,N′-Diacetylbis-anthranilic acids 9 were isolated as by-products.

Improvement of submerged culture conditions to produce colorants by Penicillium purpurogenum

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Extraction of natural red colorants from the fermented broth of Penicillium purpurogenum using aqueous two-phase polymer systems

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Surface-enhanced vibrational techniques for the detection of synthetic organic colorants

The research project object of this thesis is focused on the development of an advanced analytical system based on the combination of an improved thin layer chromatography (TLC) plate coupled with infrared (FTIR) and Raman microscopies for the detection of synthetic dyes. Indeed, the characterization of organic colorants, which are commonly present in mixtures with other components and in a very limited amount, still represents a challenging task in scientific analyses of cultural heritage materials. The approach provides selective spectral fingerprints for each compound, foreseeing the complementary information obtained by micro ATR-RAIRS-FTIR and SERS-Raman analyses, which can be performed on the same separated spot. In particular, silver iodide (AgI) applied on a gold coated slide is proposed as an efficient stationary phase for the discrimination of complex analyte mixtures, such as dyes present in samples of art-historical interest. The gold-AgI-TLC plate shows high performances related both to the chromatographic separation of analytes and to the spectroscopic detection of components. The use of a mid-IR transparent inorganic salt as the stationary phase avoids interferences of the background absorption in FTIR investigations. Moreover, by ATR microscopy measurements performed on the gold-AgI surface, a considerable enhancement in the intensity of spectra is observed. Complementary information can be obtained by Raman analyses, foreseeing a SERS activity of the AgI substrate. The method has been tested for the characterization of a mixture of three synthetic organic colorants widely used in dyeing processes: Brilliant Green (BG1), Rhodamine B (BV10) and Methylene Blue (BB9).

Recherches dans le groupe des colorants oxaziniques et azinique...

Thesis (doctoral)--

Tandem mass spectrometry applied to isolation and characterization of natural colorants from Actinomycetes.

2009

Transfert ultrarapide d’électron et transfert modéré d’énergie au sein d’assemblages supramoléculaires de colorants et d’un cluster de palladium

Résumé : Les transferts d’électrons photo-induits et d’énergie jouent un rôle primordial dans un grand nombre de processus photochimiques et photobiologiques, comme la respiration ou la photosynthèse. Une très grande quantité de systèmes à liaisons covalentes ont été conçus pour copier ces processus de transferts. Cependant, les progrès sont, en grande partie, limités par les difficultés rencontrées dans la synthèse de nouveaux couples de types donneurs-accepteurs. Récemment, des espèces utilisant des liaisons non-covalentes, comme les liaisons hydrogènes, les interactions [pi]-[pi], les liaisons de coordination métal-ligands ou encore les interactions électrostatiques sont le centre d’un nouvel intérêt du fait qu’ils soient plus faciles à synthétiser et à gérer pour obtenir des comportements de transferts d’électrons ou d’énergie plus flexibles et sélectifs. C’est dans cette optique que le travail de cette thèse a été mené, i.e. de concevoir des composés auto-assemblés avec des porphyrines et un cluster de palladium pour l’étude des transferts d’électrons photo-induits et d’énergie. Cette thèse se divise en quatre parties principales. Dans la première section, le chapitre 3, deux colorants porphyriniques, soit le 5-(4-carboxylphényl)-10, 15, 20-tristolyl(porphyrinato)zinc(II) (MCP, avec Na+ comme contre-ion) et 5, 15-bis(4-carboxylphényl)-15, 20-bistolyl(porphyrinato)zinc(II) (DCP, avec Na+ comme contre-ion) ont été utilisés comme donneurs d’électrons, et le [Pd3(dppm)3(CO)]2+ ([Pd32+], dppm = (Ph2P)2CH2, PF6‾ est le contre-ion) a été choisi comme accepteur d’électrons. La structure de l’assemblage [Pd32+]•••porphyrine a été élucidée par l’optimisation des géométries à l’aide de calculs DFT. La spectroscopie d’absorption transitoire (TAS) montre la vitesse de transferts d’électrons la plus rapide (< 85 fs, temps inférieurs à la limite de détection) jamais enregistrée pour ce type de système (porphyrine-accepteur auto-assemblés). Généralement, ces processus sont de l’ordre de l’échelle de la ps-ns. Cette vitesse est comparable aux plus rapides transferts d’électrons rapportés dans le cas de systèmes covalents de type porphyrine-accepteur rapide (< 85 fs, temps inférieurs à la limite de détection). Ce transfert d’électrons ultra-rapide (ket > 1.2 × 1013 s-1) se produit à l’état énergétique S1 des colorants dans une structure liée directement par des interactions ioniques, ce qui indique qu’il n’est pas nécessaire d’avoir de forts liens ou une géométrie courbée entre le donneur et l’accepteur. Dans une deuxième section, au chapitre 4, nous avons étudié en profondeur l’effet de l’utilisation de porphyrines à systèmes π-étendus sur le comportement des transferts d’électrons. Le colorant 9, 18, 27, 36-tétrakis-meso-(4-carboxyphényl)tétrabenzoporphyrinatozinc(II) (TCPBP, avec Na+ comme contre-ion) a été sélectionné comme candidat, et le 5, 10, 15, 20-tétrakis-meso-(4-carboxyphényl)porphyrineatozinc(II) (TCPP, avec Na+ comme contre-ion) a aussi été utilisé à des fins de comparaisons. TCPBP et TCPP ont, tous deux, été utilisés comme donneurs d’électrons pour fabriquer des assemblages supramoléculaires avec le cluster [Pd32+] comme accepteur d’électrons. Les calculs DFT ont été réalisés pour expliquer les structures de ces assemblages. Dans les conditions expérimentales, ces assemblages sont composés principalement d’une porphyrine avec 4 équivalents de clusters. Ces systèmes ont aussi été investigués par des mesures de quenching (perte de luminescence), par électrochimie et par d’autres techniques. Les transferts d’électrons (< 85 fs; temps inférieurs à la limite de détection) étaient aussi observés, de façon similaire aux assemblages MCP•••[Pd32+] et [Pd32+]•••DCP•••[Pd32+]. Les résultats nous indiquent que la modification de la structure de la porphyrine vers la tétrabenzoporphyrine ne semble pas influencer le comportement des cinétiques de transferts d’électrons (aller ou retour). Dans la troisième section, le chapitre 5, nous avons synthétisé la porphyrine hautement [pi]-conjuguée: 9, 18, 27, 36-tétra-(4-carboxyphényléthynyl)tétrabenzoporphyrinatozinc(II) (TCPEBP, avec Na+ comme contre-ion) par des fonctionnalisations en positions meso- et β, β-, qui présente un déplacement vers le rouge de la bande de Soret et des bandes Q. TCPEBP était utilisé comme donneur d’électrons pour fabriquer des motifs supramoléculaires avec le [Pd32+] comme accepteur d’électrons. Des expériences en parallèle ont été menées en utilisant la 5, 10, 15, 20-tétra-(4-carboxyphényl)éthynylporphyrinatozinc(II) (TCPEP, avec Na+ comme contre-ion). Des calculs DFT et TDDFT ont été réalisés pour de nouveau déterminer de façon théorique les structures de ces systèmes. Les constantes d’association pour les assemblages TCPEBP•••[Pd32+]x sont les plus élevées parmi tous les assemblages entre des porphyrines et le cluster de palladium rencontrés dans la littérature. La TAS a montré, encore une fois, des processus de transferts d’électrons dans des échelles de l’ordre de 75-110 fs. Cependant, les transferts de retour d’électrons sont aussi très rapides (< 1 ps), ce qui est un obstacle potentiel pour des applications en cellules solaires à pigment photosensible (DSSCs). Dans la quatrième section, le chapitre 6, les transferts d’énergie triplets (TET) ont été étudiés pour les assemblages MCP•••[Pd32+] et [Pd32+]•••DCP•••[Pd32+]. Les analyses spectrales des états transitoires dans l’échelle de temps de la ns-[mu]s démontrent de façon évidente les TETs; ceux-ci présentent des transferts d’énergie lents et/ou des vitesses moyennes pour des transferts d’énergie T1-T1 (3dye*•••[Pd32+] → dye•••3[Pd32+]*) opérant à travers exclusivement le mécanisme de Förster avec des valeurs de kET autour de ~ 1 × 105 s-1 selon les mesures d’absorption transitoires à 298 K. Des forces motrices non-favorables rendent ces types de processus non-opérants ou très lents dans les états T1. L’état T1 de [Pd32+] (~8190 cm-1) a été qualitativement déterminé par DFT et par la mise en évidence de l’émission S0 ← Tn retardée à 680-700 nm provenant de l’annihilation T1-T1, ce qui fait que ce cluster peut potentiellement agir comme un donneur à partir de ses états Tn, et accepteur à partir de T1 à l’intérieur de ces assemblages. Des pertes d’intensités de types statiques pour la phosphorescence dans le proche-IR sont observées à 785 nm. Ce travail démontre une efficacité modérée des colorants à base de porphyrines pour être impliquée dans des TETs avec des fragments organométalliques, et ce, même attachées grâce à des interactions ioniques. En conclusion, les assemblages ioniques à base de porphyrines et de clusters de palladium présentent des propriétés de transferts d’électrons S1 ultra-rapides, et des transferts d’énergie T1 de vitesses modérées, ce qui est utile pour de possibles applications comme outils optoélectroniques. D’autres études, plus en profondeur, sont présentement en progrès.

Anthraquinones from the Fungus Dermocybe sanguinea as Textile Dyes

This study is based on the multidiciplinary approach of using natural colorants as textile dyes. The author was interested in both the historical and traditional aspects of natural dyeing as well as the modern industrial applications of the pure natural compounds. In the study, the anthraquinone compounds were isolated as aglycones from the ectomycorrhizal fungus Dermocybe sanguinea. The endogenous beta-glucosidase of the fungus was used to catalyse the hydrolysis of the O-glycosyl linkage in emodin- and dermocybin-1-beta-D-glucopyranosides. The method, in which 10.45 kg of fresh fungi was starting material, yielded two fractions: 56.0 g of Fraction 1 (94% of the total amount of pigment,) consisting almost exclusively of the main pigments emodin and dermocybin, and 3.3 g of Fraction 2 (6%) consisting mainly of the anthraquinone carboxylic acids. The anthraquinone compounds in Fractions 1 and 2 were separated by one- and two-dimensional thin-layer-chromatography (TLC) using silica plates. 1D TLC showed that neither an acidic nor a basic solvent system alone separated completely all the anthraquinones isolated from D. sanguinea, in spite of the variation of the rations of the solvent components in the systems. Thus, a new 2D TLC technique was developed, applying n-pentanol-pyridine-methanol (6:4:3, v/v/v) and toluene-ethyl acetate-ethanol-formic acid (10:8:1:2, v/v/v/v) as eluents. Fifteen different anthraquinone derivatives were completely separated from one another. Emodin, physcion, endocrocin, dermolutein, dermorubin, 5-chlorodermorubin, emodin-1-beta-D-glucopyranoside, dermocybin-1-beta-D-glucopyranoside and dermocybin, and five new compounds, not earlier identified in D. sanguinea, 7-chloroemodin, 5,7-dichloroemodin, 5,7-dichloroendocrocin, 4-hydroxyaustrocorticone and austrocorticone, were separated and identified on the basis of their Rf-values, UV/Vis spectra and mass spectra. One substance remained unidentified, because of its very low concentration. The anthraquinones in Fractions 1 and 2 were preparatively separeted by liquid-liquid partition, with isopropylmethyl ketone and aqueous phosphate buffer as the solvent system. Advantage was taken of the principle of stepwise pH-gradient elution. The multiple liquid-liquid partition (MLLP) offered an excellent method for the preparative separation of compounds, which contain acidic groups such as the phenolic OH and COOH groups. Due to their strong aggregation properties, these compounds are, without derivatization, very difficult to separate on a preparative scale by chromatographic methods. By the MLLP method remarkable separations were achieved for the components in each mixture. Emodin and dermocybin were both obtained from Fraction 1 in a purity of at least 99%. Pure emodin and dermocybin were applied as mordant dyes to wool and polyamide and as disperse dyes to polyester and polyamide, using the high temperature (HT) technique. A mixture of dermorubin and 5-chlorodermorubin was applied as an acid dye to wool. In these experiments, synthetic dyes were used as references. Experiments were also performed using water extract of the air-dried fungi as dye liquor for wool and silk. The main colouring compounds in the crude water extract were emodin and dermocybin, which indicated that the O-glycosyl linkages in emodin- and dermocybin-1-beta-D-glucopyranosides were broken by the beta-glucosidase enzyme. Apparently, the hydrolysis occurred during the drying of the fungi and during the soaking of the dried fruit bodies overnight when preparing the dyebath. The colour of each dyed material was investigated in terms of the CIELAB L*, a* and b* values, and the colour fastness to light, washing and rubbing was tested according to the ISO standards. In the mordant dyeing experiments, emodin dyed wool and polyamide yellow and red, depending on the pH of the dyebath. Dermocybin gave purple and violet colours. The colour fastness of the mordant-dyed fabrics varied from good to moderate. The fastness properties of the natural anthraquinone carboxylic acids on wool were good, indicating the strength of the ionic bonds between the COO- groups of the dyes and the NH3+ groups of the fibres. In the disperse dyeing experiments, emodin dyed polyester bright yellow and dermocybin bright reddish-orange, and the fabrics showed excellent colour fastness. In contrast, emodin and dermocybin successfully dyed polyamide brownish-orange and wine-red, respectively, but with only moderate fastness. In industrial dyeing processes, natural anthraquinone aglycone mixtures dyed wool and silk well even at low concentrations of mordants, i.e. with 10% of the weight of the fibre (owf) of KAl(SO4)2 and 1 or 0.5% owf of other mordants. This study showed that purified natural anthraquinone compounds can produce bright hues with good colour-fastness properties in different textile materials. Natural anthraquinones have a significant potential for new dyeing techniques and will provide useful alternatives to synthetic dyes.

Etude des propriétés dynamiques de la sécrétion régulée des vésicules glutamatergiques des astrocytes

RESUME GRAND PUBLICLe cerveau est composé de différents types cellulaires, dont les neurones et les astrocytes. Faute de moyens pour les observer, les astrocytes sont très longtemps restés dans l'ombre alors que les neurones, bénéficiant des outils ad hoc pour être stimulés et étudiés, ont fait l'objet de toutes les attentions. Le développement de l'imagerie cellulaire et des outils fluorescents ont permis d'observer ces cellules non électriquement excitables et d'obtenir des informations qui laissent penser que ces cellules sont loin d'être passives et participent activement au fonctionnement cérébral. Cette participation au fonctionnement cérébral se fait en partie par le biais de la libération de substances neuro-actives (appellées gliotransmetteurs) que les astrocytes libèrent à proximité des synapses permettant ainsi de moduler le fonctionnement neuronal. Cette libération de gliotransmetteurs est principalement causée par l'activité neuronale que les astrocytes sont capables de sentir. Néanmoins, nous savons encore peu de chose sur les propriétés précises de la libération des gliotransmetteurs. Comprendre les propriétés spatio-temporelles de cette libération est essentiel pour comprendre le mode de communication de ces cellules et leur implication dans la transmission de l'information cérébrale. En utilisant des outils fluorescents récemment développés et en combinant différentes techniques d'imagerie cellulaire, nous avons pu obtenir des informations très précises sur la libération de ces gliotransmetteurs par les astrocytes. Nous avons ainsi confirmé que cette libération était un processus très rapide et qu'elle était contrôlée par des augmentations de calcium locales et rapides. Nous avons également décrit une organisation complexe de la machinerie supportant la libération des gliotransmetteurs. Cette organisation complexe semble être à la base de la libération extrêmement rapide des gliotransmetteurs. Cette rapidité de libération et cette complexité structurelle semblent indiquer que les astrocytes sont des cellules particulièrement adaptées à une communication rapide et qu'elles peuvent, au même titre que les neurones dont elles seraient les partenaires légitimes, participer à la transmission et à l'intégration de l'information cérébrale.RESUMEDe petites vésicules, les « SLMVs » ou « Synaptic Like MicroVesicles », exprimant des transporteurs vésiculaires du glutamate (VGluTs) et libérant du glutamate par exocytose régulée, ont récemment été décrites dans les astrocytes en culture et in situ. Néanmoins, nous savons peu de chose sur les propriétés précises de la sécrétion de ces SLMVs. Contrairement aux neurones, le couplage stimulussécrétion des astrocytes n'est pas basé sur l'ouverture des canaux calciques membranaires mais nécessite l'intervention de seconds messagers et la libération du calcium par le reticulum endoplasmique (RE). Comprendre les propriétés spatio-temporelles de la sécrétion astrocytaire est essentiel pour comprendre le mode de communication de ces cellules et leur implication dans la transmission de l'information cérébrale. Nous avons utilisé des outils fluorescents récemment développés pour étudier le recyclage des vésicules synaptiques glutamatergiques comme les colorants styryles et la pHluorin afin de pouvoir suivre la sécrétion des SLMVs à l'échelle de la cellule mais également à l'échelle des évènements. L'utilisation combinée de l'épifluorescence et de la fluorescence à onde évanescente nous a permis d'obtenir une résolution temporelle et spatiale sans précédent. Ainsi avons-nous confirmé que la sécrétion régulée des astrocytes était un processus très rapide (de l'ordre de quelques centaines de millisecondes). Nous avons découvert que cette sécrétion est contrôlée par des augmentations de calcium locales et rapides. Nous avons également décrit des compartiments cytosoliques délimités par le RE à proximité de la membrane plasmique et contenant les SLMVs. Cette organisation semble être à la base du couplage rapide entre l'activation des GPCRs et la sécrétion. L'existence de compartiments subcellulaires indépendants permettant de contenir les messagers intracellulaires et de limiter leur diffusion semble compenser de manière efficace la nonexcitabilité électrique des astrocytes. Par ailleurs, l'existence des différents pools de vésicules recrutés séquentiellement et fusionnant selon des modalités distinctes ainsi que l'existence de mécanismes permettant le renouvellement de ces pools lors de la stimulation suggèrent que les astrocytes peuvent faire face à une stimulation soutenue de leur sécrétion. Ces données suggèrent que la libération de gliotransmetteurs par exocytose régulée n'est pas seulement une propriété des astrocytes en culture mais bien le résultat d'une forte spécialisation de ces cellules pour la sécrétion. La rapidité de cette sécrétion donne aux astrocytes toutes les compétences pour pouvoir intervenir de manière active dans la transmission et l'intégration de l'information.ABSTRACTRecently, astrocytic synaptic like microvesicles (SLMVs), that express vesicular glutamate transporters (VGluTs) and are able to release glutamate by Ca2+-dependent regulated exocytosis, have been described both in tissue and in cultured astrocytes. Nevertheless, little is known about the specific properties of regulated secretion in astrocytes. Important differences may exist between astrocytic and neuronal exocytosis, starting from the fact that stimulus-secretion coupling in astrocytes is voltage independent, mediated by G-protein-coupled receptors and the release of Ca2+ from internal stores. Elucidating the spatiotemporal properties of astrocytic exo-endocytosis is, therefore, of primary importance for understanding the mode of communication of these cells and their role in brain signaling. We took advantage of fluorescent tools recently developed for studying recycling of glutamatergic vesicles at synapses like styryl dyes and pHluorin in order to follow exocytosis and endocytosis of SLMVs at the level of the entire cell or at the level of single event. We combined epifluorescence and total internal reflection fluorescence imaging to investigate, with unprecedented temporal and spatial resolution, the events underlying the stimulus-secretion in astrocytes. We confirmed that exo-endocytosis process in astrocytes proceeds with a time course on the millisecond time scale. We discovered that SLMVs exocytosis is controlled by local and fast Ca2+ elevations; indeed submicrometer cytosolic compartments delimited by endoplasmic reticulum (ER) tubuli reaching beneath the plasma membrane and containing SLMVs. Such complex organization seems to support the fast stimulus-secretion coupling reported here. Independent subcellular compartments formed by ER, SLMVs and plasma membrane containing intracellular messengers and limiting their diffusion seem to compensate efficiently the non-electrical excitability of astrocytes. Moreover, the existence of two pools of SLMVs which are sequentially recruited suggests a compensatory mechanisms allowing the refill of SLMVs and supporting exocytosis process over a wide range of multiple stimuli. These data suggest that regulated secretion is not only a feature of cultured astrocytes but results from a strong specialization of these cells. The rapidity of secretion demonstrates that astrocytes are able to actively participate in brain information transmission and processing.

Isolation, Stabilization and Characterization of Xanthophyll from Marigold Flower- Tagetes Erecta-L

The present paper deals with the chemistry, isolation, separation, characterisation and stabilisation of the Marigold oleoresin and its application as a natural food colorant. Marigold (Tagetes Erecta L), an ornamental plant belonging to the composite family, has a rich source of natural antioxidant-Lutein. A natural pigment, xanthophylls offer an alternative to synthetic dyes as a food colorant, due to its non-toxicity. Chromatographic separations of saponified and unsaponified oleoresin were performed and Trans-Lutein identified as the major constituent. Well-preserved flowers exhibit a high yield of Xanthophyll content (105.19 g/Kg) in contrast to the unpreserved flower sample (54.87 g/Kg), emphasizing the significance of flower preservation in the extraction of xanthophyll. The stability and amount of xanthophyll also increased from 105.19 g/Kg to 226.88 g/Kg on saponification and subsequent purification with Ethylene Dichloride

Estabilització del color de la fracció cel·lular de sang de porc deshidratada per atomització

L’ús de colorants alimentaris pot ser controvertit, ja que la seva presència s’associa amb problemes provocats pel seu consum a llarg termini, o perquè es tem que siguin emprats per dissimular deficiències en la qualitat del producte. Aquesta preocupació és una tendència creixent entre els consumidors i ha portat a moltes empreses del sector alimentari a revisar la formulació dels seus productes i substituir, sempre que sigui econòmica i tecnològicament possible, els colorants artificials per colorants naturals. L’hemoglobina procedent de la sang dels escorxadors industrials podria ser una font important de colorant vermell natural degut a les grans quantitats generades diàriament. A més, s' evitaria que anés a parar a les aigües residuals. El seu ús com a colorant vermell natural queda supeditada al fet de trobar alguna substància o sistema capaç de protegir-la de l’oxidació durant el procés de deshidratació i el posterior període d’emmagatzematge ja que l’hemoglobina és poc estable i es poden produir canvis en el seu color. Inicialment l’hemoglobina presenta un color vermell brillant. La seva desoxigenació comporta un canvi a color porpra. I l’oxidació del ferro confereix a la molècula un indesitjable color marró. En l’estudi que aquí es presenta es pretén estabilitzar el color de l’hemoglobina de sang porcina tant durant la seva deshidratació per atomització com durant l’emmagatzematge a temperatura ambient de la pols obtinguda afegint al concentrat d’hemoglobina, prèviament a la deshidratació, combinacions de diferents substàncies que puguin actuar de manera complementària en l’estabilització del ferro hèmic enfront la seva oxidació. L’objectiu d’aquest treball és determinar si la seva combinació amb agents antioxidants comporta una millora en l’estabilització de la forma reduïda de l’hemoglobina tant durant la deshidratació per atomització com durant l’emmagatzematge de la pols a temperatura ambient

Adsorbents a partir de fangs biològics excedents de depuradora mitjançant l'aplicació de microones: estudi d'obtenció, caracterització i aplicació en fase líquida

El fang biològic es produeix en les plantes de tractament d'aigües residuals urbanes i industrials. El tractament i la gestió dels fangs és un dels problemes més importants en el camp del tractament de les aigües residuals. Aquesta situació es preveu que es veurà agreujada en el futur, per un increment del volum de fang produït associat a l'exigència de nivells més alts de depuració i per l'augment dels nombre d'estacions depuradores en funcionament. D'altre banda, les limitacions que presenten les opcions tradicionals de gestió dels fangs, fa necessari buscar solucions innovadores i efectives per a solucionar el problema que suposa la gestió d'aquests fangs biològics. Els fangs biològics són de naturalesa carbonosa i amb un alt contingut de matèria orgànica. Aquestes característiques, permeten la conversió del fang en un sòlid adsorbent de tipus carbonós. Aquesta conversió ofereix el doble benefici de reduir el volum de fang que ha de ser gestionat i alhora produir un adsorbent amb un cost inferior a la dels adsorbents convencionals (carbons actius comercials). Fins el moment, els tractaments alta temperatura han demostrat la seva efectivitat per du a terme el procés de transformació dels excedents de fang biològic en un sòlid adsorbent carbonós (carbó actiu). Com a alternativa a aquests processos a alta temperatura, es proposa un nou procés d'obtenció d'un sòlid adsorbent carbonós a partir dels excedents de fangs biològics, mitjançant un tractament a baixa temperatura, combinant el tractament per microones amb l'addició d'un reactiu químic (H2SO4). La present tesi analitza el tractament dels excedents de fangs biològics utilitzant un tractament mitjançant microones i l'addició d'àcid sulfúric (H2SO4), al mateix temps analitza la possibilitat d'utilitzar els sòlids adsorbents obtinguts per a millorar la qualitat de les aigües residuals. Paràmetres d'operació com poden ser la quantitat d'àcid sulfúric addicionada al fang, el nivell de potència del forn microones i el temps de tractament, es modificaran per tal de determinar la influència que poden tenir sobre la qualitat del sòlid adsorbent. Un cop determinada la qualitat dels diferent sòlids adsorbents s'avalua la seva capacitat per a l'eliminació de colorant i metalls en fase líquida. Els resultats obtinguts es comparen amb els obtinguts per un carbó actiu derivat de fangs i un carbó actiu comercial.