Contribution of plant phytochemicals to organic homeostasis: focus on the aging process and opportunistic infections

Aging process is conceived as a normal stage during human life cycle, but it is also considered a hot topic among scientists and medical community. Alarming rates of premature aging and oxidative stress-related diseases have increasingly affect human individuals. Stress, pollution and exposition to chemical substances are considered the main triggering factors for those conditions; in addition, they also suppress the immune system and, therefore, improve organic vulnerability and occurrence of opportunistic infections [I]. Apart from the associated morbidity and mortality, the increasing rates of antimicrobial resistance improve the severity of the clinical conditions [2]. Botanical preparations possess a multitude of bioactive properties, namely acting as antimicrobials, antioxidants, and homeostasis modulators. Thus, upcoming alternatives, mainly based in plant phytochemicals, are necessary to improve the wellbeing as also life expectancy of individuals. The present study aims to evaluate and to compare both antioxidant and antimicrobial properties of plant extracts rich in phenolic compounds. Among the tested plants, Glycyrrhiza glabra L. (licorice) evidenced the most pronounced free radicals scavenging and antimicrobial effects, followed by Salvia officina/is L. (sage), Thymus vulgaris L. (thyme) and Origanum vulgare L. (oregano). Eucalyptus globulus Labill. (blue gum) and Juglans regia L. (walnut) also showed a high effect, while Pterospartum tridentatum (L.) Willk. (carqueja) and Rubus ulmifolius Schott (elm leaf blackberry) displayed moderate effects, and lastly, Tabebuia impetigirwsa (Mart. ex DC) Standley (pau d'arco), Foeniculum vulgare Miller (fennel), Rosa canina L. (rose hips) and Matricaria recutita L. (chamomile) gave only slight effects. In general, the most pronounced bioactivities were observed in the plant preparations (infusion>decoction>hydromethanolic extract) with higher levels of phenolic compounds (both flavonoids and phenolic acids). The observed synergisms between the phenolic compounds present in the extracts highlight the use of phytochemicals as future health promoters. However, further studies are necessary to understand the effective mode of action of individual phenolic constituents as also the existence of polyvalence relationships between them.

Antiangiogenic potential of yogurts added with extracts rich in apigenin derivatives

Angiogenesis is a biological process through which there is the formation of new blood vessels from preexisting ones [I]. However, in pathological cases, the abnormal growth of new blood vessels promotes the development of various diseases including cancer [2) through the production of atypically large amounts of angiogenesis factors, e.g. the vascular endothelial growth factor (VEGF) [3]. The plant secondary metabolites have been the subject of several studies to evaluate their benefits to human health. In particular, the phenolic compounds have high potential for use in the food industry, including the development of functional foods. Among these, apigenin has been associated with chemopreventive effects related to cancer [4]. In fact, chemoprevention is a present-day concept and contemplates the use of medicines, biological compounds or nutrients as an intervention strategy of cancer prevention. In this work, an Arenaria montana L hydroethanolic extract was prepared and after characterization by HPLC-DAD-ESI/MS showed to be rich in apigenin derivatives. Furthermore, it exhibited ability to inhibit the phosphorylation of VEGFR-2 (vascular endothelium growth factor receptor) through an enzymatic assay. However, for the major protection of bioactive compounds, the extract was microencapsulated by an atomization/coagulation technique with alginate as the matrix material. Posteriorly, the hydroethanolic extract, in free and microencapsulated forms, was incorporated in yogurts in order to develop a novel chemopreventer food in relation to the angiogenesis process. The functionalized yogurts with A. montana extracts (free and microencapsulated) showed a nutritional value similar to the used control (yogurt without extract); however, the samples enriched with extracts revealed added-value regarding the VEGFR-2 phosphorylation inhibition ability. This effect was more effectively preserved over time in the samples functionalized with the protected extract. Overall, this work contributes to the valorization of plants rich in flavonoids, exploring its antiangiogenic potential with VEGFR-2 as target. Moreover, the atomization/coagulation technique allowed the production of viable microspheres enriched with the plant extract. The microspheres were effectively incorporated into yogurts, protecting the extract thus envisaging the development of novel functional foods with chemopreventive effects.

Nitrogen vs argon: what is the most effective atmosphere for shelf-life extension of buckler sorrel leaves?

Buckler sorrel (Rumex induratus Boiss. & Reut.) is an underutilized leafy vegetable with peculiar sensory properties and potential as a gourmet food. In the food industry, different packaging methods have been used for shelf-life extension, but it is important to know how the quality of minimally processed vegetable is affected by these treatments. Recently, nitrogen and argon have been used for food packaging. Nitrogen is low soluble in water and other food constituents and does not support the growth of aerobic microbes. In turn, argon is biochemically active and appears to interfere with enzymatic oxygen receptor sites. In this study, modified atmospheres enriched with nitrogen and argon were evaluated for shelf-life extension of buckler sorrel leaves. Wild samples were gathered in Bragança, Portugal, considering local consumers’ sites and criteria. Healthy and undamaged leaves were selected, rinsed in tap water, and a portion was immediately analyzed (non-stored control). The remaining fresh material was packaged in polyethylene bags under nitrogen- and argon-enriched atmospheres and a conventional control atmosphere (air). All packaged samples were stored at 4 ºC for 12 days and then analyzed. The headspace gas composition was monitored during storage. Different quality attributes were evaluated, including visual (colour), nutritional (macronutrients, individual sugars and fatty acids) and bioactive (hydrophilic and lipophilic molecules and antioxidant properties) parameters. Different statistical tools were used; the one-way analysis of variance (ANO VA) was applied for analyse the differences among treatments and a linear discriminant analysis (LDA ) was used to evaluate the effects on the overall postharvest quality. The argon-enriched atmosphere better prevent the samples yellowing. The proximate composition did not change significantly during storage. Samples in control atmosphere revealed higher protein and ash contents and lower levels of lipids. The non-stored control samples presented the higher amounts of fructose, glucose and trehalose. The storage time increased the palmitic acid levels and decreased the content in α-linolenic and linoleic acids. The γ- e δ-tocopherols were higher after the 12 days of cold storage. Probably, the synthesis of these lipophilic compounds was a plant strategy to fight against the abiotic stress induced by storage. Higher levels of total phenolics and flavonoids and increased reducing power and β-carotene bleaching inhibition capacity were also found in the stored control samples. Once again, this result may be attributed to the intrinsic plant-protection mechanisms. Overall, the argon atmosphere was more suitable for quality preservation and shelf-life extension of buckler sorrel.

Biossorção do corante têxtil preto reafix super 2R com bagaço de malte

Na indústria têxtil grandes volumes de efluentes são gerados, os quais são caracterizados por serem coloridos e poluentes , devido à presença de corantes em sua composição. Com a necessidade de descontaminação, diferentes métodos são utilizados no tratamento, sendo um deles, a biossorção. Este consiste na remoção das substâncias tóxicas recorrendo a biossorventes obtidos a partir de resíduos agrícolas e sub-produtos de processos industriais. O objetivo principal deste trabalho foi estudar a remoção do corante Preto Reafix Super 2R em soluções aquosas por meio de biossorção com bagaço de malte. Baseando-se sobretudo no estudo da cinética e equilíbrio entre o biossorvente e o corante. Numa primeira fase foi estudada a influência dos parâmetros operacionais, como a influência do diâmetro médio das partículas do biossorvente, o pH da solução e a velocidade de agitação da solução. Sendo as condições ótimas de biossorção definidas a pH 2, velocidade de agitação de 150 rpm e biomassa sem peneiramento. Posteriormente, ajustaram-se os modelos cinéticos de Pseudo-primeira ordem, Pseudo-segunda ordem e de Difusão intrapartícula aos resultados experimentais obtidos pela cinética de adsorção avaliando também a influência da temperatura no tempo de contato para se alcançar o equilibrio. O modelo de Pseudo-segunda ordem conduziu ao melhor ajuste, com um coeficiente de correlação (R2) de apróximadamente 1. A partir dos testes de equilíbrio realizados com diferentes concentrações de corante, foram ajustadas as isotermas de Langmuir, Freundlich, Tempkin aos resultados experimentais tendo-se obtido parâmetros bastante significativos para o modelo Langmuir, cuja capacidade máxima de remoção (qmax) obtida foi de 40,16 mg.g-1. A análise dos parâmetros termodinâmicos permitiram avaliar que o processo de adsorção ocorre espontaneamente, sendo endotérmico e que ao longo do processo aumenta a aleatoriedade na interface sólido/solução, devido à desorganização do processo em virtude das interações que ocorrem.

Otimização dos parâmetros de maquinagem no processo de fresagem

Cada vez mais, os principais objetivos na indústria é a produção a baixo custo, com a máxima qualidade e com o tempo de fabrico o mais curto possível. Para atingir esta meta, a indústria recorre, frequentemente, às máquinas de comando numérico (CNC), uma vez que com esta tecnologia torna se capaz alcançar uma elevada precisão e um tempo de processamento mais baixo. As máquinas ferramentas CNC podem ser aplicadas em diferentes processos de maquinagem, tais como: torneamento, fresagem, furação, entre outros. De todos estes processos, o mais utilizado é a fresagem devido à sua versatilidade. Utiliza-se normalmente este processo para maquinar materiais metálicos como é o caso do aço e dos ferros fundidos. Neste trabalho, são analisados os efeitos da variação de quatro parâmetros no processo de fresagem (velocidade de corte, velocidade de avanço, penetração radial e penetração axial), individualmente e a interação entre alguns deles, na variação da rugosidade num aço endurecido (aço 12738). Para essa análise são utilizados dois métodos de otimização: o método de Taguchi e o método das superfícies. O primeiro método foi utilizado para diminuir o número de combinações possíveis e, consequentemente, o número de ensaios a realizar é denominado por método de Taguchi. O método das superfícies ou método das superfícies de resposta (RSM) foi utilizado com o intuito de comparar os resultados obtidos com o método de Taguchi, de acordo com alguns trabalhos referidos na bibliografia especializada, o RSM converge mais rapidamente para um valor ótimo. O método de Taguchi é muito conhecido no setor industrial onde é utilizado para o controlo de qualidade. Apresenta conceitos interessantes, tais como robustez e perda de qualidade, sendo bastante útil para identificar variações do sistema de produção, durante o processo industrial, quantificando a variação e permitindo eliminar os fatores indesejáveis. Com este método foi vi construída uma matriz ortogonal L16 e para cada parâmetro foram definidos dois níveis diferentes e realizados dezasseis ensaios. Após cada ensaio, faz-se a medição superficial da rugosidade da peça. Com base nos resultados obtidos das medições da rugosidade é feito um tratamento estatístico dos dados através da análise de variância (Anova) a fim de determinar a influência de cada um dos parâmetros na rugosidade superficial. Verificou-se que a rugosidade mínima medida foi de 1,05m. Neste estudo foi também determinada a contribuição de cada um dos parâmetros de maquinagem e a sua interação. A análise dos valores de “F-ratio” (Anova) revela que os fatores mais importantes são a profundidade de corte radial e da interação entre profundidade de corte radial e profundidade de corte axial para minimizar a rugosidade da superfície. Estes têm contribuições de cerca de 30% e 24%, respetivamente. Numa segunda etapa este mesmo estudo foi realizado pelo método das superfícies, a fim de comparar os resultados por estes dois métodos e verificar qual o melhor método de otimização para minimizar a rugosidade. A metodologia das superfícies de resposta é baseada num conjunto de técnicas matemáticas e estatísticas úteis para modelar e analisar problemas em que a resposta de interesse é influenciada por diversas variáveis e cujo objetivo é otimizar essa resposta. Para este método apenas foram realizados cinco ensaios, ao contrário de Taguchi, uma vez que apenas em cinco ensaios consegue-se valores de rugosidade mais baixos do que a média da rugosidade no método de Taguchi. O valor mais baixo por este método foi de 1,03μm. Assim, conclui-se que RSM é um método de otimização mais adequado do que Taguchi para os ensaios realizados. Foram obtidos melhores resultados num menor número de ensaios, o que implica menos desgaste da ferramenta, menor tempo de processamento e uma redução significativa do material utilizado.