Madeira wine vinification process: analysis and control

The present study was done in collaboration with J. Faria e Filhos company, a Madeira wine producer, and its main goal was to fully characterize three wines produced during 2014 harvest and identify possible improving points in the winemaking process. The winemaking process was followed during 4 weeks, being registered the amounts of grapes received, the fermentation temperatures, the time at which fermentation was stopped and evolution of must densities until the fortification time. The characterization of musts and wines was done in terms of density, total and volatile acidity, alcohol content, pH, total of polyphenol, organic acids composition, sugars concentration and the volatile profile. Also, it was developed and validated an analytical methodology to quantify the volatile fatty acids, namely using SPME-GC-MS. Briefly, the following key features were obtained for the latter methodology: linearity (R2=0.999) e high sensitivity (LOD =0.026-0.068 mg/L), suitable precision (repeatability and reproducibility lower than 8,5%) and good recoveries (103,11-119,46%). The results reveal that fermentation temperatures should be controlled in a more strictly manner, in order to ensure a better balance in proportion of some volatile compounds, namely the esters and higher alcohols and to minimize the concentration of some volatiles, namely hexanoic, octanoic and decanoic acids, that when above their odours threshold are not positive for the wine aroma. Also, regarding the moment to stop the fermentation, it was verified that it can be introduced changes which can also be benefit to guarantee the tipicity of Madeira wine bouquet.

Detecção e caracterização de biomarcadores voláteis em indivíduos com patologias oncológicas

Com a realização deste trabalho, pretendeu-se traçar o perfil padrão da composição volátil típico de fluidos biológicos (urina) de indivíduos sem patologia oncológica (grupo de controlo) comparando-os com os de pacientes (grupo com patologia oncológica). As amostras de urina de ambos os grupos foram analisadas por microextracção em fase sólida em modo de headspace acoplada à espectrometria de massa (HS-SPME-GC/qMS). Com o intuito de aumentar a eficiência de extracção da SPME, foram optimizados alguns parâmetros com influência no processo extractivo, nomeadamente o tipo de fibra, o tempo e a temperatura de extracção. Assim sendo, foram testadas e comparadas seis fibras comercialmente disponíveis, polidimetilsiloxano (PDMS, 100 m), poliacrilato (PA, 85 m), carboxeno-polidimetilsiloxano (CAR/PDMS, 75 m), carbowax-divinilbenzeno (CW/DVB, 65 m), divinilbenzeno-carboxen-polidimetilsiloxano (DVB/CAR/PDMS, 50/30 m) e polidimetilsiloxano-divinilbenzeno (PDMS/DVB, 65 m). A influência do tempo (30, 45, 60 e 75 min) e temperatura (30, 50 e 60 ºC) de extracção foram optimizados de modo a obter uma melhor eficiência de extracção dos compostos voláteis presentes nas amostras de urina. Os melhores resultados foram obtidos usando a fibra carboxeno-polidimetilsiloxano (CAR/PDMS, 75 m), com uma velocidade de agitação de 800 rpm durante 75 min a uma temperatura de 50 ºC. Para os dois grupos em estudo, foram identificados 80 compostos voláteis pertencentes a diversas famílias químicas, nomeadamente, aldeídos, cetonas, derivados benzénicos, compostos terpénicos, ácidos orgânicos, compostos furânicos, compostos sulfurados, fenóis voláteis, ésteres, álcoois superiores e derivados do naftaleno. Os compostos maioritários pertencentes aos grupos analisados foram a 4-heptanona, a 2-pentanona, a acetona, a 2-butanona, o 1(2- furanil)etanona, o 3-metil-3-fenil-2-propenal, o 3,4-dimetilbenzaldeído, o decanal, o dissulfureto de dimetilo, o metanotiol, o 2-metoxitiofeno, o 4-metil-fenol, o p-tert-butil-fenol, o 2,4-bis(1,1- dimetiletil)fenol, o fenol, o m-cimeno, o p-cimeno, o tolueno, o 1-etil-3,5-diisopropilbenzeno, o 2,6-dimetil-7-octen-2-ol, a D-carvona, o vitispirano I e o vitispirano II. O teste One-Way ANOVA foi aplicado aos resultados com o intuito de verificar se existiam diferenças significativas entre os grupos avaliados (Controlo e Oncológico), sendo o dissulfureto de dimetilo, o 2-metoxitiofeno, e o p-cimeno estatisticamente significativos. A aplicação da análise multivariável às amostras de urina das diferentes patologias permitiu diferenciá-las no qual se obteve 81,02% da variância total.A aplicação da análise multivariável às amostras de urina das diferentes patologias permitiu diferenciá-las no qual se obteve 81,02% da variância total. A patologia de Hodgkin é influenciada pelas variáveis heptanal e o 2-metil-3-fenil-2-propenal. O Controlo é afectado essencialmente pelas variáveis p-cimeno, 1,4,5-trimetilnaftaleno e o dissulfureto de dimetilo. O Cólon é influenciado pelo 4-metilfenol, anisole e 1,2-dihidro-1,1,6-trimetil-naftaleno. O 1-octanol e a 3-heptanona influenciam, essencialmente as patologias da Mama e Leucemia.

Argilas modificadas como catalisadores ácidos sólidos

Important bentonitic deposits are present in Porto Santo Island, part of the Madeira Archipelago. Several locations were selected and samples were collected and characterised. The bentonite obtained at Serra de Dentro (SD) was selected for further laboratorial work. The fine fraction of SD bentonite was purified using several methods and the sodium homoionic form was prepared. This was the starting material used in the three generic types of modifications: metal exchange, acid activation and pillaring. These modifications produce materials with markedly different acidic (e.g. Brönsted and/or Lewis acidity), textural (e.g. increase of the surface area and active site accessibility) or structural (e.g. creation of permanent porous structures) properties. The wide range of materials obtained (including reference clays counterparts) was characterised in terms of chemical, structural, textural and catalytic properties. Limonene is an important raw material produced in Portugal, and its aromatisation reaction was chosen for the catalytic characterisation of the clay catalysts prepared.

Contributo da exsudação de ácidos orgânicos para a tolerância ao alumínio em duas variedades de trigo da Madeira

O trigo encontra-se em terceiro lugar entre os cereais mais produzidos em todo o mundo. Um dos principais entraves ao seu cultivo e produção é a acidez dos solos, que proporciona a biodisponibilidade do alumínio, com a formação de catiões facilmente absorvidos que afetam o desenvolvimento radicular e podem levar à morte da planta. Algumas variedades de trigo desenvolveram a capacidade de tolerar a presença do alumínio. Esta tolerância pode resultar de diferentes estratégias, através da ação de diversos mecanismos, sendo que o presente trabalho pretende avaliar a importância da exsudação de ácidos orgânicos na tolerância ao alumínio por algumas variedades de trigo na Madeira. Ao longo deste trabalho foram analisados vários caracteres, cuja variação permite discriminar o comportamento de duas variedades regionais de trigo (Triticum aestivum erithrospermum Körn e Triticum aestivum var. milturum (Alef.) Velican) em condições de stress provocado pelo alumínio. As amostras de trigo foram colocadas em vasos herméticos na presença ou ausência da alumínio e o meio de crescimento final foi analisado para determinar a capacidade das plantas para exsudar malato e citrato. As plantas foram analisadas em relação a cinco marcadores moleculares para detetar a presença ou ausência do gene ALTM1 que codifica a proteína transmembranar de transporte do malato. Em resultado deste trabalho, conclui-se que uma das variedades regionais (T. aestivum erithrospermum) é tolerante ao alumínio e a outra (T. aestivum var. milturum) moderadamente tolerante. Ambas as variedades têm capacidade de exsudar ácidos orgânicos, ainda que a primeira tivesse uma exsudação mais proeminente. A variedade moderadamente tolerante apresentou uma taxa de alongamento radicular inferior e uma produção de calose superior devido à sua maior suscetibilidade ao alumínio. O gene ALMT1, responsável pelo transporte do malato do citoplasma para o exterior das células, foi detetado em ambas as variedades, levando a concluir que o que difere entre as variedades é a sua expressão.