Mathematical modeling of drying process of unripe banana slices

Unripe banana flour (UBF) production employs bananas not submitted to maturation process, is an interesting alternative to minimize the fruit loss reduction related to inappropriate handling or fast ripening. The UBF is considered as a functional ingredient improving glycemic and plasma insulin levels in blood, have also shown efficacy on the control of satiety, insulin resistance. The aim of this work was to study the drying process of unripe banana slabs (Musa cavendishii, Nanicão) developing a transient drying model through mathematical modeling with simultaneous moisture and heat transfer. The raw material characterization was performed and afterwards the drying process was conducted at 40 ºC, 50 ºC e 60 ºC, the product temperature was recorded using thermocouples, the air velocity inside the chamber was 4 m·s-1. With the experimental data was possible to validate the diffusion model based on the Fick\'s second law and Fourier. For this purpose, the sorption isotherms were measured and fitted to the GAB model estimating the equilibrium moisture content (Xe), 1.76 [g H2O/100g d.b.] at 60 ºC and 10 % of relative humidity (RH), the thermophysical properties (k, Cp, ?) were also measured to be used in the model. Five cases were contemplated: i) Constant thermophysical properties; ii) Variable properties; iii) Mass (hm), heat transfer (h) coefficient and effective diffusivity (De) estimation 134 W·m-2·K-1, 4.91x10-5 m-2·s-1 and 3.278?10-10 m·s-2 at 60 ºC, respectively; iv) Variable De, it presented a third order polynomial behavior as function of moisture content; v) The shrinkage had an effect on the mathematical model, especially in the 3 first hours of process, the thickness experienced a contraction of about (30.34 ± 1.29) % out of the initial thickness, finding two decreasing drying rate periods (DDR I and DDR II), 3.28x10-10 m·s-2 and 1.77x10-10 m·s-2, respectively. COMSOL Multiphysics simulations were possible to perform through the heat and mass transfer coefficient estimated by the mathematical modeling.

Estudo e desenvolvimento de lipossomas com potencial para aplicação em base cosmética

A acne vulgar é uma das doenças cutâneas mais comuns, apresentando como um de seus fatores fisiopatológicos primários a colonização pelo microrganismo Propionibacterium acnes. Atualmente, têm-se buscado terapias alternativas para o combate ao P. acnes, destacando-se alguns ácidos graxos, como o ácido laúrico (LA). O LA é uma molécula pouco solúvel em água, sendo possível sua incorporação em lipossomas. Os lipossomas apresentam capacidade de encapsulação/ liberação de ativos e impedem a desidratação da pele, tornando-se ingredientes inovadores na área de cosméticos. Foram preparados lipossomas de dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) contendo diferentes concentrações de LA, que variaram de 0 a 50% da concentração total em mol, em quatro pHs: 9,0, 7,4, 5,0 e 3,0. Nestes pHs o estado de protonação do LA muda variando de 0 a -1. Os lipossomas foram extrusados por filtros com poros de 100 nm de diâmetro visando à obtenção de vesículas unilamelares grandes (LUV). As LUV foram caracterizadas quanto a sua estabilidade em condições de prateleira, temperatura de transição de fase da bicamada, encapsulamento no interior aquoso, liberação do LA, difusão das vesículas na pele e seus aspectos morfológicos foram caracterizados por espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) e crio-microscopia eletrônica de transmissão. Estudos de estabilidade mostraram que independentemente da concentração de LA, as formulações são mais estáveis em pHs mais altos, quando LA está em sua maioria na forma de laurato. Os experimentos de DSC revelaram que em pHs 3,0 e 5,0 e concentrações maiores de LA, a interação deste ácido graxo com as bicamadas é favorecida, havendo um aumento da temperatura de transição de fase (Tm) e diminuição da cooperatividade. Análises de taxa de incorporação de sondas hidrofílicas confirmaram a presença de um compartimento aquoso interno para as vesículas de DPPC:LA. O LA conseguiu permear a pele no período avaliado e pouco LA foi liberado das vesículas em condições de temperatura ambiente. A morfologia das LUV se mostrou bem diferente da esperada e se observaram vesículas com mais de uma bicamada e outros formatos que não o esférico. Estes resultados podem auxiliar na otimização das condições para uma formulação que poderá ser usada no tratamento da acne, aumentando a eficácia do LA no sítio alvo.

Efeito do estresse hídrico sobre a locomoção e morfologia de girinos de Leptodactylus fuscus e Physalaemus nattereri

Diversas espécies de anuros da família Leptodactylidae se reproduzem em corpos dágua sazonais, temporários e mantidos exclusivamente por chuvas. Em períodos de estiagem prolongada a poça pode secar completamente, ocasionando elevadas taxas de mortalidade de ovos e girinos dessas espécies, podendo exercer forte pressão seletiva na evolução de mecanismos de resistência e sobrevivência nas fases iniciais do desenvolvimento. Algumas espécies de girinos conseguem sobreviver cerca de cinco dias fora dágua o que pode proporcionar uma adaptação vantajosa, porque possibilita a sobrevivência dos girinos por um período que pode ser suficiente para a reincidência de novas chuvas e restabelecimento do corpo dágua. Apesar dessa capacidade de sobrevivência, pouco se sabe sobre as possíveis modificações que a desidratação pode causar na locomoção e na morfologia durante o desenvolvimento desses animais. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do estresse hídrico: (1) no nível de sobrevivência e perda de massa corpórea; (2) no desempenho locomotor; (3) na morfologia externa (morfometria linear) e interna, analisando tanto o volume total quanto o volume visceral (estereologia); e (4) no tempo até metamorfose após o estresse. Utilizamos girinos de duas espécies de anuros, Leptodactylus fuscus (Leptodactylinae) e Physalaemus nattereri (Leiuperinae), ambas as espécies se reproduzem em corpos dágua temporários, em áreas com estação seca definida estando, portanto sujeitas as mesmas pressões seletivas. Além disso, as duas espécies apresentam modos reprodutivos diferentes, podendo apresentar diferentes graus de resistência ao estresse hídrico. Os girinos das duas espécies foram divididos em dois grupos, os que ficaram em água (grupo controle) e os que foram submetidos ao estresse hídrico (grupo tratamento), por três períodos de tempo (12, 24 e 72 horas). Houve diferenças significativas para valores de perda de massa entre os grupos controle e tratamento em ambas as espécies, sendo o grupo tratamento que mais perdeu massa corpórea em todos os períodos, além disso, quase metade dos girinos de P. nattereri morreram em 36 horas de estresse. Não houve diferenças significativas para os dados de desempenho locomotor e volume total entre os grupos testado para girinos de L. fuscus, mas houve diferenças morfometricas significantes nos componentes relacionados a cauda e no volume visceral, onde, o intestino do grupo tratamento foi menor que do controle. Já em P. nattereri, houve diferenças significativas entre os grupos testados para desempenho locomotor, volume total, morfometria da cauda e volume visceral, sendo o estomago e anexo do tratamento maior que do controle. Nossos resultados sugerem que a exposição ao estresse hídrico não afeta significativamente a morfologia e o desempenho locomotor dos girinos de L. fuscus. No entanto, girinos de P. nattereri apresentaram uma sensibilidade ao estresse hídrico prolongado, principalmente sobre o seu desempenho locomotor.

Avaliação do potencial antimicrobiano e antioxidante do extrato de jabuticaba (Myrciaria cauliflora) microencapsulado adicionado em linguiça frescal e mortadela

O objetivo do presente estudo foi utilizar o extrato de jabuticaba microencapsulado como corante e avaliar o seu potencial antimicrobiano e antioxidante em produtos cárneos embutidos do tipo linguiça frescal e mortadela, em substituição ao corante tradicionalmente utilizado carmim de cochonilha. Uma primeira etapa consistiu na avaliação in vitro da capacidade antioxidante e antimicrobiana do extrato de jabuticaba aquoso e microencapsulado. O extrato de jabuticaba foi obtido a partir do resíduo do despolpamento da fruta, com posterior desidratação (microencapsulação) por spray dryer, utilizando maltodextrina como agente carreador. A caracterização foi efetuada por determinação do teor de antocianinas e identificação destas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e espectrometria de massas (MS), determinação da sua capacidade antioxidante pelos métodos Folin-Ciocalteu, capacidade redutora do ferro no plasma (FRAP) e capacidade antioxidante pelo radical DPPH. As características físicas avaliadas no extrato aquoso foram o valor de pH e o teor de sólidos solúveis. O potencial antimicrobiano foi determinado pelo método da concentração inibitória mínima (CIM) sobre as bactérias Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Salmonella Enteritidis. O extrato de jabuticaba microencapsulado (EJM) foi utilizado para a elaboração de linguiça frescal e mortadela em duas diferentes concentrações: 2 e 4% de EJM para a linguiça frescal e 2% para mortadela. A linguiça frescal (à base de carne suína) e a mortadela (à base de carne bovina e carne mecanicamente separada de frango) foram avaliadas quanto à estabilidade durante armazenamento refrigerado a 1±1 e 4±1°C, por 15 e 56 dias, respectivamente. Os produtos foram caracterizados quanto à composição centesimal e foram realizadas análises físico-químicas, microbiológicas e sensoriais. Os resultados encontrados para a linguiça frescal confirmaram que o uso de 2% e 4% de EJM contribuíram para reduzir a oxidação lipídica durante os 15 dias de armazenamento e nas análises microbiológicas o EJM contribuiu para reduzir a contagem de microrganismos por quatro dias quando comparado com a linguiça controle (sem adição de EJM). A análise sensorial comprovou que 2% de EJM não comprometeu a maioria dos atributos sensoriais avaliados, com exceção da coloração mais escura. Recomenda-se, portanto, a utilização de 2% de EJM na produção de linguiça frescal. Nas mortadelas, os resultados não diferiram quando se comparou os produtos com 2% de EJM e sem adição do extrato (controle), porém, a utilização de 2% de EJM pode ser considerada uma alternativa interessante devido as demandas atuais por novas fontes de baixo custo e a utilização de pigmentos naturais que possam ser benéficos à saúde. Com estes resultados, pode-se dizer que o aproveitamento de cascas de jabuticaba oriundos do processamento da fruta, na forma de extrato microencapsulado, pode representar uma boa alternativa como corante natural, trazendo uma nova concepção da utilização de produtos mais saudáveis em linguiça frescal e mortadela.

Comportamento de Salmonella em ovo em pó em função da atividade de água (Aa) do binômio tempo x temperatura de armazenamento

Salmonella sp. é um dos principais microrganismos causadores de surtos de enfermidades transmitidas por alimentos associados ao consumo de ovos e de alimentos formulados com este ingrediente. Ovos desidratados são largamente utilizados pelas indústrias de alimentos, por oferecer maior praticidade e maior padronização em relação ao produto \"in natura\". Apesar do processo tecnológico de desidratação do ovo incluir uma etapa de pasteurização, existe um risco de haver microrganismos sobreviventes, já que a pasteurização é feita em temperatura branda. Além disso, a pasteurização pode destruir os fatores intrínsecos antimicrobianos presentes na clara, possibilitando a multiplicação de microrganismos que sobreviveram ao processo de pasteurização ou que contaminaram o produto após a pasteurização. O controle da Aa do produto desidratado e o tempo de armazenamento são, portanto, fatores fundamentais para o controle da multiplicação de microrganismos indesejáveis. Nesse estudo, avaliou-se a cinética de multiplicação de Salmonella experimentalmente adicionada a ovo em pó Aa ajustada para 0,4, 0,6, 0,8 e 0,9, durante o armazenamento em quatro temperaturas: 8°C, 15°C, 25°C e 35°C. Os resultados indicaram que S. Enteritidis é capaz de sobreviver por longo tempo (pelo menos 56 dias) em ovo em pó com Aa próximo de 0,4 quando armazenado a 8°C, 15° e a 25°C. Essa sobrevivência é menor (até 28 dias) quando o armazenamento é feito a 35°C. No ovo em pó com Aa em tomo de 0,6 ou 0,8, S. Enteritidis sobrevive por menos tempo do que no produto com Aa de cerca de 0,4, independentemente da temperatura de armazenamento. No produto com Aa de cerca de 0,9, há grande multiplicação de S. Enteritidis quando o armazenamento é feito a 15°C, 25°C ou 35°C. Nesse produto, o armazenamento a 8°C impede a multiplicação do patógeno. Verificou-se também que Salmonella Radar, resistente a diversos antibióticos, apresentou o mesmo comportamento que S. Enteritidis nas amostras de ovo estudadas.

Disposição de resíduos gerados em estações de tratamento de água em estações de tratamento de esgoto

O presente trabalho foi realizado em duas fases. Na primeira, foram estimados os efeitos produzidos nos decantadores primários de uma ETE, após receber resíduo da ETA-SC, que utiliza sulfato de alumínio como coagulante. Foram realizados ensaios em colunas de sedimentação, onde os parâmetros SST, SSV, cor, turbidez, DQO, coliformes totais, Escherichia coli e parasitas, pesquisados no sobrenadante, diminuíram com o aumento da quantidade de resíduo adicionado. Com relação aos sedimentos obtidos nas colunas de sedimentação, foi encontrada maior quantidade de ST e menor resistência específica nos lodos provenientes das colunas que receberam os resíduos da ETA-SC. No teste de atividade metanogênica, a concentração molar de metano foi reduzida nos sistemas que receberam resíduo da ETA-SC, influenciando negativamente no desenvolvimento dos microrganismos metanogênicas. As espécies de microrganismos do gênero Methanothrix sp foram inibidas, sendo encontradas em maior número no frasco-reator controle e em menor quantidade a medida que se aumentou a quantidade do resíduo adicionado. Nesta etapa foi constatado que o resíduo da ETA-SC poderá apresentar interferências negativas sobre a digestão anaeróbia do lodo produzido em decantadores primários de uma ETE. Na segunda fase, na estação piloto, composta de lagoa de aeração seguida de lagoa de sedimentação, que recebeu resíduo da ETA-Fonte, que utiliza cloreto férrico como coagulante, foi verificado que tal resíduo melhorou a qualidade do efluente em termos de DQO, DBO, SST, turbidez, cor, amônio, nitrato, NTK e fosfato total. Os parâmetros ST, SDT, cloreto, nitrito, condutividade e pH não apresentaram diferenças significativas. Em relação ao exame microscópico não houve influências negativas no licor misto das lagoas de aeração. O lodo formado nas lagoas de sedimentação piloto apresentou-se em maior quantidade na lagoa que recebeu resíduo da ETA-Fonte. Neste lodo a resistência específica a filtração foi menor em comparação ao lodo da lagoa que não recebeu resíduo da ETA-Fonte. A desidratação deste lodo por centrifugação necessitou menor quantidade de polieletrólito. Baseado neste estudo não foi verificado interferências que possa impedir o lançamento do resíduo da ETA-Fonte na ETE-Araraquara.

Avaliação da saúde e desempenho de bezerros leiteiros recebendo suplemento de colostro associado ao colostro materno

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do suplemento de colostro (SC) associado ao colostro materno (CM) de alta ou média qualidade na saúde e desempenho de bezerros leiteiros. No primeiro experimento foram utilizados 44 machos da raça Holandesa, distribuídos nos tratamentos: 1) CM de alta qualidade fornecido em volume correspondente a 15% do peso ao nascer (PN); 2) CM de média qualidade (15%PN) e 3) CM de média qualidade (15% PN) + SC. O protocolo de colostragem afetou a concentração de proteína total nas primeiras 48 horas de vida e durante a fase de aleitamento (P<0,05). Em relação a saúde, o protocolo de colostragem não afetou o escore fecal, bem como o número de dias com diarreia, dias com febre e dias de hidratação (P>0,05); no entanto, os animais que receberam CM de alta qualidade foram medicados por um menor número de dias (P<0,05). O consumo e o desempenho não foram afetados pelos tratamentos (P>0,05), embora tenha ocorrido efeito de idade (P<0,0001). O fornecimento de suplemento de colostro associado ao CM de média qualidade não afetou a transferência de imunidade passiva, o desempenho ou o metabolismo dos animais durante o período de aleitamento. No segundo experimento foram utilizadas 80 fêmeas da raça Holandesa nos seguintes tratamentos: 1) CM de alta qualidade fornecido em volume correspondente a 15% PN; e 2) CM de alta qualidade (15% PN) + SC. Não houve diferença na qualidade do colostro ingerido pelos animais (P>0,05). Os parâmetros sanguíneos nas primeiras 24 horas não foram afetados pelos tratamentos (P>0,05). O consumo e o desempenho não foram afetados pela administração do suplemento de colostro (P>0,05), no entanto houve efeito de idade para ambos os parâmetros (P<0,0001). Em relação à saúde, o fornecimento adicional de Ig não afetou os dias com diarreia, dias com febre ou dias medicados (P>0,05). A taxa de mortalidade observada durante o experimento foi de 2,5%. O consumo adicional de Ig através do fornecimento de suplemento de colostro em associação ao colostro materno de alta qualidade não melhorou a imunidade, bem como não afetou o desempenho ou a saúde de bezerros leiteiros. No terceiro experimento, foram utilizadas 67 fêmeas da raça Holandesa ou mestiças Girolando nos seguintes tratamentos: 1) CM de alta qualidade fornecido em volume correspondente a 10% PN; e 2) CM de alta qualidade (10% PN) + SC. O consumo e o desempenho não foram afetados pelo SC (P>0,05). O escore fecal também não foi afetado (P>0,05), mas observou-se maior frequência de animais com escore de desidratação nas 2ª e 3ª semana de vida, quando os escores fecais foram mais altos para todos os tratamentos. Houve uma maior porcentagem de animais suplementados sendo medicados devido a diarreias na segunda semana de vida. Houve maior frequência dos animais do grupo não suplementado com escore 1 de descarga nasal nas semanas 3 a 7. O consumo adicional de imunoglobulinas através do fornecimento de suplemento de colostro em associação ao colostro materno de alta qualidade não afetou o desempenho ou a saúde dos animais.

Expression profiling and sequence diversity of novel DREB genes from common bean (Phaseolus vulgaris L.) and their association with drought-related traits

Common bean is a major dietary component in several countries, but its productivity is negatively affected by abiotic stresses. Dissecting candidate genes involved in abiotic stress tolerance is a paramount step toward the improvement of common bean performance under such constraints. Thereby, this thesis presents a systematic analysis of the DEHYDRATION RESPONSIVE ELEMENT-BINDING (DREB) gene subfamily, which encompasses genes that regulate several processes during stress responses, but with limited information for common bean. First, a series of in silico analyses with sequences retrieved from the P. vulgaris genome on Phytozome supported the categorization of 54 putative PvDREB genes distributed within six phylogenetic subgroups (A-1 to A-6), along the 11 chromosomes. Second, we cloned four novel PvDREB genes and determined their inducibility-factors, including the dehydration-, salinity- and cold-inducible genes PvDREB1F and PvDREB5A, and the dehydration- and cold-inducible genes PvDREB2A and PvDREB6B. Afterwards, nucleotide polymorphisms were searched through Sanger sequencing along those genes, revealing a high number of single nucleotide polymorphisms within PvDREB6B by the comparison of Mesoamerican and Andean genotypes. The nomenclature of PvDREB6B is discussed in details. Furthermore, we used the BARCBean6K_3 SNP platform to identify and genotype the closest SNP to each one of the 54 PvDREB genes. We selected PvDREB6B for a broader study encompassing a collection of wild common bean accessions of Mesoamerican origin. The population structure of the wild beans was accessed using sequence polymorphisms of PvDREB6B. The genetic clusters were partially associated with variation in latitude, altitude, precipitation and temperature throughout the areas such beans are distributed. With an emphasis on drought stress, an adapted tube-screening method in greenhouse conditions enabled the phenotyping of several drought-related traits in the wild collection. Interestingly, our data revealed a correlation between root depth, plant height and biomass and the environmental data of the location of the accessions. Correlation was also observed between the population structure determined through PvDREB6B and the environmental data. An association study combining data from the SNP array and DREB polymorphisms enabled the detection of SNP associated with drought-related traits through a compressed mixed linear model (CMLM) analysis. This thesis highlighted important features of DREB genes in common bean, revealing candidates for further strategies aimed at improvement of abiotic stress tolerance, with emphasis on drought tolerance

Identificação de padrões de uso do solo urbano em São Paulo/SP utilizando parâmetros de variogramas.

As imagens de alta resolução espacial impulsionaram os estudos de Sensoriamento Remoto em ambientes urbanos, já que elas permitem uma melhor distinção dos elementos que compõem esse ambiente tão heterogêneo. Técnicas de Geoestatística são cada vez mais utilizadas em estudos de Sensoriamento Remoto e o variograma é uma importante ferramenta de análise geoestatística, pois permitem entender o comportamento espacial de uma variável regionalizada, neste caso, os níveis de cinza de uma imagem de satélite. O presente trabalho pretende avaliar a proposta metodológica que consiste em identificar padrões residenciais urbanos de três classes de uso e ocupação do solo por meio da análise dos valores apresentados pelos parâmetros, alcance, patamar e efeito pepita de um variograma. A hipótese é que os valores correspondentes a esses parâmetros representem o comportamento espectral padrão de cada classe e, portando, indicam que há um padrão na organização espacial de cada uma das classes. Para a presente pesquisa foram utilizadas imagem IKONOS 2002, e a classificação de uso e ocupação do solo da sub-bacia do córrego Bananal na bacia do Rio Cabuçu de Baixo em São Paulo SP. Amostras das imagens de cada classe foram extraídas e os valores de nível de cinza em cada pixel foram utilizados para calcular os variogramas. Após análise dos resultados obtidos, apenas o parâmetro alcance foi levado em consideração, pois é através desse parâmetro que se observa o grau de homogeneidade de cada amostra. Os valores de alcance obtidos nos cálculos dos variogramas identificaram com melhor precisão a classe Conjuntos Residenciais que é uma classe com padrões e características singulares, já a identificação das classes Ocupação Densa Regular e Ocupação Densa Irregular não obteve uma precisão boa, sendo que essas classes são similares em diversos aspectos.