Production of polyhydroxyalkanoates from oil-containing substrates

Different oil-containing substrates, namely, used cooking oil (UCO), fatty acids-byproduct from biodiesel production (FAB) and olive oil deodorizer distillate (OODD) were tested as inexpensive carbon sources for the production of polyhydroxyalkanoates (PHA) using twelve bacterial strains, in batch experiments. The OODD and FAB were exploited for the first time as alternative substrates for PHA production. Among the tested bacterial strains, Cupriavidus necator and Pseudomonas resinovorans exhibited the most promising results, producing poly-3-hydroxybutyrate, P(3HB), form UCO and OODD and mcl-PHA mainly composed of 3-hydroxyoctanoate (3HO) and 3-hydroxydecanoate (3HD) monomers from OODD, respectively. Afterwards, these bacterial strains were cultivated in bioreactor. C. necator were cultivated in bioreactor using UCO as carbon source. Different feeding strategies were tested for the bioreactor cultivation of C. necator, namely, batch, exponential feeding and DO-stat mode. The highest overall PHA productivity (12.6±0.78 g L-1 day-1) was obtained using DO-stat mode. Apparently, the different feeding regimes had no impact on polymer thermal properties. However, differences in polymer‟s molecular mass distribution were observed. C. necator was also tested in batch and fed-batch modes using a different type of oil-containing substrate, extracted from spent coffee grounds (SCG) by super critical carbon dioxide (sc-CO2). Under fed-batch mode (DO-stat), the overall PHA productivity were 4.7 g L-1 day-1 with a storage yield of 0.77 g g-1. Results showed that SCG can be a bioresource for production of PHA with interesting properties. Furthermore, P. resinovorans was cultivated using OODD as substrate in bioreactor under fed-batch mode (pulse feeding regime). The polymer was highly amorphous, as shown by its low crystallinity of 6±0.2%, with low melting and glass transition temperatures of 36±1.2 and -16±0.8 ºC, respectively. Due to its sticky behavior at room temperature, adhesiveness and mechanical properties were also studied. Its shear bond strength for wood (67±9.4 kPa) and glass (65±7.3 kPa) suggests it may be used for the development of biobased glues. Bioreactor operation and monitoring with oil-containing substrates is very challenging, since this substrate is water immiscible. Thus, near-infrared spectroscopy (NIR) was implemented for online monitoring of the C. necator cultivation with UCO, using a transflectance probe. Partial least squares (PLS) regression was applied to relate NIR spectra with biomass, UCO and PHA concentrations in the broth. The NIR predictions were compared with values obtained by offline reference methods. Prediction errors to these parameters were 1.18 g L-1, 2.37 g L-1 and 1.58 g L-1 for biomass, UCO and PHA, respectively, which indicates the suitability of the NIR spectroscopy method for online monitoring and as a method to assist bioreactor control. UCO and OODD are low cost substrates with potential to be used in PHA batch and fed-batch production. The use of NIR in this bioprocess also opened an opportunity for optimization and control of PHA production process.

Distúrbios osteomioarticulares : lombalgia e escoliose : prevalência e fatores associados : um estudo analítico e transversal em adolescentes da região do Algarve

RESUMO - Introdução: Os distúrbios osteomioarticulares envolvem diversas condições donde se destacam a lombalgia e a escoliose, a primeira considerando o fato que a sua prevalência tem vindo a aumentar em adolescentes consistindo num problema crescente de saúde pública que envolve custos indiretos e a escoliose pela ausência de estudos nacionais. Diversos fatores físicos, genéticos, mecânicos, comportamentais e ambientais podem estar envolvidos na patogénese das lombalgias e escolioses. O ambiente escolar, incluindo as posturas adotadas pelos alunos e o transporte das mochilas escolares, e alguns hábitos de estilos de vida constituem fatores que podem contribuir para o desenvolvimento destes distúrbios osteomioarticulares. Este estudo também aborda o estado ponderal, nomeadamente o excesso de peso e a obesidade, pois este é referido frequentemente como um potencial fator de risco destes distúrbios osteomioarticulares (apesar de ainda apresentar controvérsia na literatura), além de ser, por si só, atualmente considerado como um dos mais graves problemas de saúde pública a nível mundial. Objetivos do estudo: (1) determinar a prevalência pontual, anual e ao longo da vida de lombalgia, assim como a prevalência de escoliose em adolescentes da região do Algarve; (2) identificar os fatores associados ao desenvolvimento destes distúrbios osteomioarticulares; (3) determinar a prevalência de excesso de peso e de obesidade e explorar a sua eventual associação com a prevalência de lombalgia e escoliose em adolescentes; (4) comparar os resultados obtidos nos diferentes métodos antropométricos (Índice de massa corporal - IMC, medição das pregas cutâneas e circunferência abdominal) e verificar a sua concordância. Material e métodos: O desenho deste estudo foi de natureza observacional, analítico e transversal. O estudo foi aprovado pela Comissão de Ética da Administração Regional de Saúde do Algarve, pela Direção Regional de Educação do Algarve, pela Direção-Geral de Inovação e de Desenvolvimento Curricular, Ministério da Educação e Ciência, e pelas Direções dos Agrupamentos de Escolas que participaram do projeto. A amostra incluiu 966 adolescentes da região do Algarve, sul de Portugal, com idades compreendidas entre os 10 e 16 anos (12,24±1,53 anos), sendo 437 (45,2%) do sexo masculino e 529 (54,8%) do feminino. O método de amostragem foi aleatório estratificado, com base nos concelhos da região do Algarve, assumindo que poderia existir heterogeneidades geográficas. Os instrumentos de medida foram aplicados num único momento (2011/2012) e incluíram o Questionário de Lombalgia e Hábitos Posturais para caracterizar a presença de lombalgia e os hábitos posturais adotados pelos alunos em casa e na escola, o escoliómetro para avaliar a presença de escoliose, a balança, o estadiómetro (sendo posteriormente calculado o IMC), o adipómetro e a fita métrica. A análise dos dados incluiu técnicas de estatística descritiva, gráficas e analíticas aplicadas à todas as variáveis em estudo. Para determinar a associação entre as variáveis do estudo foi utilizada a estatística inferencial, nomeadamente o teste de independência do Qui-quadrado. Para analisar as correlações entre as medidas obtidas com os métodos antropométricos (na sua forma quantitativa), foi utilizado o coeficiente de Spearman. A influência das diversas variáveis na presença de lombalgia foi aferida através de regressões logísticas binárias, sendo os resultados apresentados como odds ratios brutos e ajustados e respetivos intervalos de confiança. Resultados: O presente estudo revelou uma elevada prevalência de lombalgia (anual: 47,2%; pontual: 15,7%; ao longo da vida: 62,1%). As raparigas apresentaram 2,05 de probabilidade de apresentar lombalgia comparativamente aos rapazes (IC 95%: 1,58-2,65; p<0,001), assim como os alunos com idades mais avançadas (13-16 anos) comparativamente aos mais novos (10-12 anos) que tiveram 1,54 de chances (IC 95%: 1,19-1,99; p=0,001). Os alunos que indicaram adotar uma postura de sentado com a coluna vertebral posicionada incorretamente apresentaram 2,49 de probabilidade de revelar lombalgia (IC 95%: 1,91-3,24; p<0,001), os alunos que afirmaram se posicionar de forma inadequada para assistir televisão ou jogar videojogos tiveram a probabilidade de 2,01 (IC 95%: 1,55- 2,61; p<0,001) e aqueles que adotaram a postura de pé incorretamente tiveram 3,39 de chance de apresentar lombalgia (IC 95%: 2,19-5,23; p<0,001). A escoliose esteve presente em 41 (4,2%) alunos. As raparigas apresentaram a maior prevalência (4,5% versus 3,9%) do que os rapazes e o mesmo foi observado nas raparigas que apresentaram a menarca tardia (8,6% versus 3,3%) e os que foram classificados como magros (7,1%), não sendo no entanto estas diferenças estatisticamente significativas. Relativamente à prevalência de excesso de peso e obesidade, os valores variaram de 31,6%, 61,4% e 41,1% de acordo com a medição do IMC, pregas cutâneas e circunferência abdominal, respetivamente. Os valores obtidos com a avaliação dos três métodos antropométricos apresentaram um elevado alto grau de correlação entre o IMC e as pregas cutâneas (p<0,001; r=0,712), entre o IMC e circunferência abdominal (p<0,001; r=0,884) e entre a circunferência abdominal e as pregas cutâneas (p<0,001; r=0,701). Conclusões: O presente estudo revelou valores de prevalência de lombalgia semelhante a estudos anteriores sendo que os alunos com idade mais avançada, ou do sexo feminino ou aqueles que adotavam a postura sentada e de pé de forma inadequada ou os que transportavam indevidamente a mochila escolar apresentaram a maior prevalência. Quanto à presença de escoliose, observou-se uma baixa prevalência não sendo verificada nenhuma associação significativa com os fatores analisados. Relativamente ao estado ponderal, verificou-se uma elevada prevalência de excesso de peso e obesidade, com a utilização dos três métodos antropométricos: IMC, medição das pregas cutâneas e circunferência abdominal, tendo sido verificado um elevado grau de correlação entre estes três métodos antropométricos. Este estudo contribuiu para determinar a magnitude destes distúrbios osteomiarticulares nesta população específica, assim como seus possíveis fatores associados. De acordo os resultados obtidos no presente estudo, torna-se necessário ações de intervenção nas escolas, envolvendo não somente os alunos, mas toda a comunidade escolar, com o objetivo de prevenção destes distúrbios osteomioarticulares através da promoção de hábitos de vida saudável.