Intra- and interspecific mineral composition variability of commercial instant coffees and coffee substitutes: contribution to mineral intake

The present paper reports the amount and estimated daily mineral intake of nine elements (Ca, Mg, K, Na, P, Fe, Mn, Cr and Ni) in commercial instant coffees and coffee substitutes (n = 49). Elements were quantified by high-resolution continuum source flame (HR-CS-FAAS) and graphite furnace (HR-CS-GFAAS) atomic absorption spectrometry, while phosphorous was evaluated by a standard vanadomolybdophosphoric acid colorimetric method. Instant coffees and coffee substitutes are rich in K, Mg and P (>100 mg/100 g dw), contain Na, Ca and Fe in moderate amounts (>1 mg/100 g), and trace levels of Cr and Ni. Among the samples analysed, plain instant coffees are richer in minerals (p < 0.001), except for Na and Cr. Blends of coffee substitutes (barley, malt, chicory and rye) with coffee (20–66%) present intermediate amounts, while lower quantities are found in substitutes without coffee, particularly in barley. From a nutritional point of view the results indicate that the mean ingestion of two instant beverages per day (total of 4 g instant powder), either with or without coffee, cannot be regarded as important sources of minerals to the human diet, although providing a supplementation of some minerals, particularly Mg and Mn in instant coffees. Additionally, and for authentication purposes, the correlations observed between some elements and the coffee percentage in the blends, with particular significance for Mg amounts, provides a potential tool for the estimation of coffee in substitute blends.

Espresso coffee residues: a valuable source of unextracted compounds

Espresso spent coffee grounds were chemically characterized to predict their potential, as a source of bioactive compounds, by comparison with the ones from the soluble coffee industry. Sampling included a total of 50 samples from 14 trademarks, collected in several coffee shops and prepared with distinct coffee machines. A high compositional variability was verified, particularly with regard to such water-soluble components as caffeine, total chlorogenic acids (CGA), and minerals, supported by strong positive correlations with total soluble solids retained. This is a direct consequence of the reduced extraction efficiency during espresso coffee preparation, leaving a significant pool of bioactivity retained in the extracted grounds. Besides the lipid (12.5%) and nitrogen (2.3%) contents, similar to those of industrial coffee residues, the CGA content (478.9 mg/100 g), for its antioxidant capacity, and its caffeine content (452.6 mg/100 g), due to its extensive use in the food and pharmaceutical industries, justify the selective assembly of this residue for subsequent use.

Improvement of vegetables elemental quality by espresso coffee residues

Spent coffee grounds (SCG) are usually disposed as common garbage, without specific reuse strategies implemented so far. Due to its recognised richness in bioactive compounds, the effect of SCG on lettuce’s macro- and micro-elements was assessed to define its effectiveness for agro industrial reuse. A greenhouse pot experiment was conducted with different amounts of fresh and composted spent coffee, and potassium, magnesium, phosphorous, calcium, sodium, iron, manganese, zinc and copper were analysed. A progressive decrease on all lettuce mineral elements was verified with the increase of fresh spent coffee, except for potassium. In opposition, an increment of lettuce’s essential macro-elements was verified when low amounts of composted spent coffee were applied (5%, v/v), increasing potassium content by 40%, manganese by 30%, magnesium by 20%, and sodium by 10%, of nutritional relevance This practical approach offers an alternative reuse for this by-product, extendable to other crops, providing value-added vegetable products.

Optimization of antioxidants extraction from coffee silverskin, aroasting by-product, having in view a sustainable process

Coffee silverskin is a major roasting by-product that could be valued as a source of antioxidant compounds. The effect of the major variables (solvent polarity, temperature and extraction time) affecting the extraction yields of bioactive compounds and antioxidant activity of silverskin extracts was evaluated. The extracts composition varied significantly with the extraction conditions used. A factorial experimental design showed that the use of a hydroalcoholic solvent (50%:50%) at 40 °C for 60 min is a sustainable option to maximize the extraction yield of bioactive compounds and the antioxidant capacity of extracts. Using this set of conditions it was possible to obtain extracts containing total phenolics (302.5 ± 7.1 mg GAE/L), tannins (0.43 ± 0.06 mg TAE/L), and flavonoids (83.0 ± 1.4 mg ECE/L), exhibiting DPPHradical dot scavenging activity (326.0 ± 5.7 mg TE/L) and ferric reducing antioxidant power (1791.9 ± 126.3 mg SFE/L). These conditions allowed, in comparison with other “more effective” for some individual parameters, a cost reduction, saving time and energy.

Spent coffee grounds for biodiesel production and other applications

This work evaluates the possibility of using spent coffee grounds (SCG) for biodiesel production and other applications. An experimental study was conducted with different solvents showing that lipid content up to 6 wt% can be obtained from SCG. Results also show that besides biodiesel production, SCG can be used as fertilizer as it is rich in nitrogen, and as solid fuel with higher heating value (HHV) equivalent to some agriculture and wood residues. The extracted lipids were characterized for their properties of acid value, density at 15 °C, viscosity at 40 °C, iodine number, and HHV, which are negatively influenced by water content and solvents used in lipid extraction. Results suggest that for lipids with high free fatty acids (FFA), the best procedure for conversion to biodiesel would be a two-step process of acid esterification followed by alkaline transesterification, instead of a sole step of direct transesterification with acid catalyst. Biodiesel was characterized for its properties of iodine number, acid value, and ester content. Although these quality parameters were not within the limits of NP EN 14214:2009 standard, SCG lipids can be used for biodiesel, blended with higher-quality vegetable oils before transesterification, or the biodiesel produced from SCG can be blended with higher-quality biodiesel or even with fossil diesel, in order to meet the standard requirements.

Are coffee silverskin extracts safe for topical use? An in vitro and in vivo approach

Recent changes in regulatory requirements and social views on animal testing have incremented the development of reliable alternative tests for predicting skin and ocular irritation potential of products based on new raw materials. In this regard, botanical ingredients used in cosmetic products are among those materials, and should be carefully reviewed concerning the potential presence of irritant constituents. In particular, cosmetic products used on the face, in vicinity of the eyes or that may come in contact with mucous membranes, should avoid botanical ingredients that contain, or are suspected to contain, such ingredients. In this study, we aimed to evaluate the effect of a new cosmetic ingredient, namely, coffee silverskin (CS), with an in vitro skin and ocular irritation assay using reconstructed human epidermis, EpiSkin™, and human corneal epithelial model, SkinEthics™ HCE, and an in vivo assay. Three different extracts of CS were evaluated. The histology of the models after extracts applications was analysed. The in vitro results demonstrated that extracts were not classified as irritant and the histological analyses proved that extracts did not affect both models structure. The content of caffeine, 5-hydroxymethyl furfural and chlorogenic acid was quantified after the epidermal assay. The in vivo test carried out with the most promising extract (hydroalcoholic) showed that, with respect to irritant effects, these extracts can be regarded as safe for topical application.

Espresso beverages of pure origin coffee: Mineral characterization, contribution for mineral intake and geographical discrimination

Espresso coffee beverages prepared from pure origin roasted ground coffees from the major world growing regions (Brazil, Ethiopia, Colombia, India, Mexico, Honduras, Guatemala, Papua New Guinea, Kenya, Cuba, Timor, Mussulo and China) were characterized and compared in terms of their mineral content. Regular consumption of one cup of espresso contributes to a daily mineral intake varying from 0.002% (sodium; Central America) to 8.73% (potassium; Asia). The mineral profiles of the espresso beverages revealed significant inter- and intra-continental differences. South American pure origin coffees are on average richer in the analyzed elements except for calcium, while samples from Central America have generally lower mineral amounts (except for manganese). Manganese displayed significant differences (p < 0.05) among the countries of each characterized continent. Intercontinental and inter-country discrimination between the major world coffee producers were achieved by applying canonical discriminant analysis. Manganese and calcium were found to be the best chemical descriptors for origin.

Revalorization of spent coffee residues by a direct agronomic approach

Spent coffee grounds (SCG) represent a high-volume food waste worldwide, and several reuse approaches have been attempted. Herein, a greenhouse field experiment was carried out by cultivating Batavia lettuce with 5%, 10%, 15%, 20% and 30% (v/v) espresso SCG directly composted in the soil. Healthy vegetables were obtained for all treatments, without yield loss for up to 10% SCG. A progressive increment of green color intensity with increasing SCG content was observed, corroborated by the increase of their photosynthetic pigments (chlorophylls and carotenoids). Furthermore, total ascorbic acid and tocopherols showed statistical significant increases (p < 0.001) between control and all tested groups. Marked variations of nutritionally relevant minerals, particularly potassium, phosphorous and sodium were also revealed at higher percentage treatments (20% and 30%). This approach constitutes a clean, direct, simple and cost-effective measure to produce value-added vegetables, while reducing food waste disposal.

Mudanças comportamentais ao longo da gestação: gravidez activa e saudável

Objectivos: verificar a frequência dos comportamentos de risco para a saúde ao longo da gestação e verificar as alterações ocorridas na actividade física ao longo da mesma. Métodos: Realizou-se um estudo longitudinal prospectivo numa coorte constituída por 76 gestantes. Foram aplicados dois questionários (questionário de actividade física para gestantes e questionário de comportamentos relacionados com a saúde) em três momentos diferentes. O primeiro momento com menos de 14 semanas de gestação; o segundo entre a 14ª e 28ª semana e o terceiro entre a 29ª e 40ª semana de gestação. Resultados: Verificou-se uma tendência para a diminuição de comportamentos de risco ao longo da gestação, nomeadamente no consumo de álcool, tabaco, café assim como uma tendência para hábitos alimentares mais equilibrados. No que diz respeito aos níveis de actividade física, estes diminuem significativamente ao longo da gestação (p<0,05). Constatou-se que os gastos energéticos médios semanais (MET-h.semana-1) com as actividades ocupacionais e desportivas diminuíram entre o 1º e 2º trimestre e entre o 1º e 3º trimestre (p<0,001). Nas actividades domésticas os METh. semana-1 são maiores no 1º que no 3º trimestre (p=0,01). Conclusão: Com os resultados obtidos parece poder-se concluir-se que a gravidez está associada a mudanças de comportamento para estilos de vida mais saudáveis, porém essas mudanças não se constataram na prática de actividade física.

Bancada laboratorial remota para o ensino da electrónica

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

O Combate à fraude e evasão fiscais: a atuação da administração tributária e a avaliação dos resultados obtidos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Auditoria Orientação científica do Professor Coordenador Rodrigo Mário Oliveira Carvalho

Cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico de Arca d’Água (Paranhos): implicações para o modelo geomecânico comportamental

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente

Sistema de visão para percepção e navegação de um UAV Quadrotor

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico de Arca D'Água (sector de Carvalhido–Burgães): implicações para o modelo geomecânico comportamental

Este trabalho pretende enfatizar a importância da elaboração de uma base de dados extensa e robusta para o melhoramento da cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico do sector de Carvalhido–Burgães (Porto). Este estudo envolveu a análise e o refinamento das principais características geomecânicas ao longo de um traçado com cerca de 1220 m, para a caracterização do maciço rochoso da galeria subterrânea Carvalhido–Burgães. Para esta caracterização foram coligidos e uniformizados dados geológicos, geotécnicos e geomecânicos relativos a várias campanhas de campo, realizadas entre 2005 e 2011, tendo estado a técnica da amostragem linear aplicada ao grau de compartimentação do maciço rochoso na base do seu estudo. Além disso, procedeu‐se a um tratamento estatístico das descontinuidades, bem como dos parâmetros geológico‐geotécnicos e geomecânicos a estas associados. O zonamento geotécnico do maciço granítico foi realizado sempre em estreita ligação com o conhecimento das características do maciço in situ. Pretende‐se que esta metodologia contribua para um melhor conhecimento da compartimentação dos maciços rochosos em geral e, em particular, do modelo geomecânico comportamental do maciço rochoso do Porto.

Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.