Enrichment of bioactive compounds in microalgae for aquaculture

Microalgae are promising microorganisms for the production of food and fine chemicals. Several species of microalgae are used in aquaculture with the purpose of transfer bioactive compounds up to the aquatic food chain. The main objective of this project was to develop a stress–inducement strategy in order to enhance the biochemical productivity of Nannochloropsis gaditana, Rhodomonas marina and Isochrysis sp. for aquaculture purposes having in account their growth and organizational differences. In this regard, two experiments were design: the first one consisted on the alteration of overall nutrient availabilities in growth medium; and the second one comprised changes in nitrogen and sulfur concentrations maintaining the concentrations of the other nutrients present in a commercial growth medium (Nutribloom plus), which is frequently used in aquaculture. Microalgae dried biomass was characterized biochemically and elemental analysis was also performed for all samples. In first experimental design: linear trends between nutrient availability in growth media and microalgae protein content were obtained; optimum productivities of eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic acids (DHA) were attained for both R. marina and N. gaditana in growth media enriched with 1000 L L-1 of nutrient solution whereas for Isochrysis sp. the double of Nutribloom plus was needed; the decrease of glucans and total monosaccharides with nutrient availability for R. marina and Isochrysis sp. showed the occurrence of a possible depletion of carbohydrates towards lipids and proteins biosynthesis. Second experimental desing: N. gaditana exhibited the highest variation in their biochemical composition against the applied perturbation; variations observed for microalgae in their biochemical composition were reflected in their elemental stoichiometry; in N. gaditana the highest nitrogen concentrations lead to overall maximum productivities of the biochemical parameters. The results of the present work show two stress-inducement strategies for microalgae that may constitute a base for further investigations on their biochemical enhancement.

Resíduos da indústria agro-alimentar como possíveis fontes de ácido ferúlico

A indústria agro-alimentar produz anualmente uma grande quantidade de subprodutos, ainda tratados como desperdício. A indústria cervejeira, em particular, está associada à produção de vários resíduos, entre os quais o bagaço de malte, também designado bagaço de cerveja ou dreche. Sendo produzida numa razão de 20 kg por cada 100 litros de cerveja, só na Ilha da Madeira a produção de dreche ultrapassa as 2000 toneladas/ano. O presente trabalho foi realizado com o intuito de estudar a utilização da dreche como material de partida para a extracção de ácido ferúlico, um ácido hidroxicinâmico com elevada bioactividade e aplicações. A caracterização físico-química da dreche permitiu determinar um teor de humidade de aproximadamente 70% e um teor de cinzas de cerca de 3,6%. A distribuição granulométrica da dreche seca, revelou que cerca de 70% das partículas que a constituem têm dimensão entre 1 e 0,25 mm. A extracção com acetona produziu um extracto contendo 5 compostos de natureza fenólica, determinados por LC-MS. A hidrólise alcalina – uma das técnicas que permitem a extracção de compostos como o ácido ferúlico a partir de matrizes lenhocelulósicas – foi estudada em amostras de dreche submetidas a tratamento prévio. O pré-tratamento com ácido diluído demonstrou ser eficiente na extracção do ácido ferúlico a partir da dreche. A extracção em autoclave mostrou ser eficiente na extracção do ácido ferúlico [0,28% (m/m)] e uma simplificação do procedimento posterior à reacção de hidrólise alcalina fez aumentar o rendimento de extracção em cerca de 84%, comparativamente ao procedimento habitual. As condições óptimas de hidrólise alcalina em tubos autopressurizados aconteceram a 120 ºC, por 1,5 horas, num rácio de 20 mL/g e NaOH (1,5%). O processo de purificação do ácido ferúlico extraído por adsorção numa resina sintética resultou em percentagens de adsorção de 90,83% e de dessorção em torno dos 68,70%.

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.

Estudo da composição e das propriedades bioactivas de plantas produtoras de bagas

O consumo de frutas e vegetais tem sido associado à prevenção de várias doenças crónicas, nomeadamente doenças cardiovasculares, diabetes, cancro e outras que envolvam processos inflamatórios. As bagas destacam-se pelo seu elevado conteúdo em polifenóis, cujas propriedades antioxidantes contribuem para a manutenção da saúde humana. O presente trabalho teve como alvo de estudo as diferentes partes morfológicas (bagas e folhas) de espécies produtoras de bagas, nomeadamente Elaeagnus umbellata, a Rubus grandofolius, a Sambucus lancolata, a Vaccinium padifolium e a Vaccinium cylindraceum, tendo em vista a sua valorização como produtos alimentares e/ou nutracêuticos. A caracterização físico-química destas espécies permitiu determinar que o teor total de sólidos solúveis (TSS) das bagas varia de 4,4 a 16,5 °Brix. As bagas demonstraram ser a parte morfológica com teor de humidade mais elevado. A análise do perfil fenólico por HPLC-DAD-ESI/MSn, no modo negativo, dos extractos metanólicos mostrou que as folhas apresentam maior conteúdo de compostos fenólicos, comparativamente às bagas. Os ácidos hidroxicinâmicos (derivados dos ácidos cafeicos, cumárico e ferúlico), os ácidos cafeoilquínicos, bem como os flavonóis-O-glicosilados (derivados da quercetina e canferol) predominam nestas espécies. A análise pelo modo positivo permitiu a identificação de antocianinas glicosiladas (delfinidina, cianidina, petunidina, peonidina e malvidina) nas bagas e folhas jovens da espécie Vaccinium padifolium. Os ensaios in vitro de simulação da digestão gastrointestinal permitiram compreender a sua influência na actividade antioxidante dos extractos. Após a digestão, as folhas continuam a apresentar maior capacidade antioxidante do que as bagas. Adicionalmente, concluiu-se que as enzimas presentes neste processo têm menor influência do que o pH e a força iónica dos sucos digestivos. O estudo do efeito inibitório in vitro dos extractos sobre a actividade de enzimas responsáveis pelo metabolismo dos hidratos de carbono permitiu determinar que os viii Joana Pinto (2016) extractos foram mais eficientes na inibição da actividade da α-glucosidase do que na inibição da actividade da α-amilase.