Efeito antiobesogênico do óleo de peixe: função do tecido adiposo marrom e branco

A modulação do tecido adiposo marrom (TAM) e do tecido adiposo branco (TAB) está associada à prevenção ou redução do ganho de massa corporal. O óleo de peixe possui diversos efeitos benéficos que podem estar relacionados a esses tecidos. Dessa forma, objetivou-se avaliar os efeitos antiobesogênicos de diferentes dietas hiperlipídicas com óleo de peixe na termogênese do TAM e na lipogênese e beta-oxidação do TAB. Para isso, foram utilizados camundongos machos C57BL/6, com três meses de idade, que foram divididos em quatro grupos experimentais: um que recebeu dieta standard-chow (SC, 10% kcal de lipídios) e outros três que receberam dieta hiperlipídica (HL, 50% kcal de lipídios). Obtivemos os grupos HL com banha de porco (HL-B), HL com banha de porco mais óleo de peixe (HL-B+Px) e HL com óleo de peixe (HL-Px). As dietas foram administradas por um período de oito semanas, sendo que a ingestão alimentar foi avaliada diariamente e a massa corporal, semanalmente. Na última semana de experimento, realizou-se a calorimetria indireta e o teste oral de tolerância à glicose. No sacrifício, a glicemia foi aferida, o sangue foi puncionado para obtenção do plasma e o TAM interescapular e o TAB epididimário foram dissecados e armazenados. A leptina, os triglicerídeos e a insulina foram mensurados no plasma. O índice de adiposidade e o HOMA-IR foram calculados. O TAM e o TAB foram avaliados por microscopia confocal e de luz. Realizou-se RT-qPCR e Western blot para avaliação de marcadores termogênicos, da captação e oxidação de ácidos graxos e glicose e de PPAR no TAM, e para a avaliação da lipogênese e beta-oxidação e de PPAR no TAB. Com relação aos resultados, o grupo HL-B apresentou ganho de massa corporal e elevação da adiposidade, associado com hipertrofia dos adipócitos, hiperleptinemia, hipertrigliceridemia, intolerância à glicose e resistência à insulina, reproduzindo um quadro de obesidade e síndrome metabólica. Por outro lado, a ingestão de óleo de peixe nos dois grupos (HL-B+Px e HL-Px) foi capaz de reduzir o ganho de massa corporal e a adiposidade, sem alterar a ingestão alimentar. Essa ingestão também aumentou o gasto energético dos animais, regularizou a leptina e os triglicerídeos plasmáticos, bem como a tolerância à glicose e a resistência à insulina. Esses efeitos foram associados ao aumento de marcadores termogênicos no TAM, bem como da captação e oxidação de ácidos graxos e glicose e da expressão de PPAR nesse tecido. No TAB, houve redução de marcadores da lipogênese e aumento de marcadores da beta-oxidação, juntamente com elevação na expressão de PPAR. Em conclusão, nossos resultados mostram que a ingestão de óleo de peixe tem efeitos antiobesogênicos em camundongos através da modulação benéfica do TAM e do TAB e pode, portanto, representar uma terapia auxiliar alternativa contra a obesidade e suas comorbidades.

Avaliação do estresse oxidativo em modelos de plasticidade ontogenética: papel do resveratrol

A obesidade, cuja origem é multifatorial e a prevalência é crescente em diferentes regiões no mundo, está geralmente associada à produção desregulada de adipocinas, ao aumento do estresse oxidativo e à ocorrência de distúrbios metabólicos como dislipidemia, intolerância à glicose e hipertensão. A Programação Metabólica ou Plasticidade Ontogenética tem sido proposta como um importante fator na etiologia da obesidade. Este fenômeno sugere que alterações nutricionais, hormonais e ambientais durante períodos críticos do desenvolvimento, tais como gestação e lactação, podem alterar a fisiologia e o metabolismo de um organismo provocando o desenvolvimento de distúrbios metabólicos na vida adulta. Neste trabalho foram estudados dois modelos de plasticidade ontogenética que programam ratos Wistar para obesidade na vida adulta: a supernutrição na lactação e o desmame precoce. A supernutrição na lactação provocada pela redução da ninhada causou obesidade, hiperfagia, aumento do estresse oxidativo, resistência hepática à ação da insulina e esteatose nas proles na idade adulta. A desnutrição, provocada pelo desmame precoce, também se associou na idade adulta com obesidade visceral, aumento do estresse oxidativo e esteatose, assim como dislipidemia, resistência à insulina, hipertensão arterial e resistência central à leptina. No modelo de programação pelo desmame precoce, os animais adultos foram tratados com resveratrol (30mg/kg/MC), um polifenol encontrado nas uvas e conhecido por seus efeitos antioxidante e hipoglicemiante, por 30 dias. Os animais programados pelo desmame precoce que receberam resveratrol tiveram massa corporal, gordura visceral e morfologia hepática semelhantes aos animais controles. Ainda, o resveratrol normalizou a pressão arterial, a dislipidemia, a glicemia e as concentrações de adiponectina e leptina. A normalização da leptinemia esteve associada à correção da resistência central à leptina nestes animais, uma vez que o resveratrol normalizou além da ingestão, o conteúdo hipotalâmico de JAK2, pSTAT3 e NPY. Portanto, os animais programados pela supernutrição na lactação ou pelo desmame precoce apresentaram aumento do estresse oxidativo associado à obesidade e alterações metabólicas como esteatose. O tratamento com resveratrol nos animais programados pelo desmame precoce preveniu o aumento de estresse oxidativo, obesidade visceral, resistência à insulina, dislipidemia e esteatose. Além disso, o resveratrol causou normalização da leptinemia nestes animais, assim como da ação deste hormônio no hipotálamo, controlando a hiperfagia característica deste modelo.

Ativação da via central anorexigênica pela Liraglutida (análogo do hormônio GLP-1) em modelo de obesidade induzida por dieta

No presente estudo, foram investigados o mecanismo central e a termogênese pelo tecido adiposo marrom (BAT) envolvidos com a perda de massa corporal (MC) observada com a administração de liraglutida (análoga do hormônio GLP1). Camundongos machos C57BL/6, foram alimentados com dieta padrão e tratados com veículo (SC) ou com liraglutida (SC/Lir) ou com dieta hiperlipídica e tratados com veículo (HF) ou com liraglutida (HF/Lir) Nossos resultados demostram que a administração de liraglutida aumentou o neuropeptídeo anorexigênico pro-opiomelanocortina no hipotálamo e diminuiu a expressão do mRNA da proteína supressora da sinalização de citocinas-3. A administração de liraglutida melhorou os níveis plasmáticos de adiponectina e diminuiu tanto a intolerância à glicose, como a resistência à insulina. Além do mais, tanto o grupo SC como o grupo HF, consumiram a mesma quantidade de comida, já o grupo SC/Lir comeu 17,5 menos comida comparado com o grupo SC e, da mesma forma, o grupo HF/lir diminuiu o consumo alimentar em 22,5% comparado com o grupo HF. A massa corporal final foi 8,5% menor no grupo SC/Lir comparado com o grupo SC e 16% menor no grupo HF comparado com o grupo HF/Lir. Além do mais, a administração de liraglutida aumentou o consumo de oxigênio e a produção de dióxido de carbono, e diminuiu o quociente respiratório. A liraglutida aumentou ainda os níveis do receptor beta 3 adrenérgico, da proteína desacopladora mitocondrial-1, do TC10 e do transportador de glicose estimulado pela insulina (GLUT)-4 no BAT. Em conclusão, a administração de liraglutida em camundongos obesos induzidos por dieta ativou a via anorexigênica, diminuindo o consumo alimentar, atuando sinergicamente com o aumento do gasto energético.

Bromocriptina na lactação atenua os efeitos deletérios do desmame precoce

Como o desmame precoce (DP) não-farmacológico programa a prole para obesidade, microesteatose hepática e maior estresse oxidativo na vida adulta, e o DP farmacológico, inibindo a prolactina com um agonista dopaminérgico (bromocriptina), causa também obesidade neste trabalho objetivamos: (1) verificar o status redox e função hepática no modelo de programação pelo DP farmacológico. Como a bromocriptina tem efeitos protetores sobre a homeostase glicêmica em animais adultos, formulamos a hipótese de que poderia interferir na programação do DP não-farmacológico e para testá-la tivemos os seguintes objetivos: (2) avaliar uma possível interferência desta droga na programação através da sua aplicação nas proles submetidas ao DP não-farmacológico; (3) avaliar os efeitos a longo prazo deste tratamento neonatal frente a diferentes dietas. Métodos: Experimento 1: ratas lactantes foram divididas em 2 grupos: DP (BROMO) no qual as mães foram tratadas via i.p. com 1mg/dia de bromocriptina nos 3 últimos dias de lactação; Controle (C) cujas mães receberam tratamento semelhante com solução veículo. As proles foram avaliadas aos 90 e 180 dias de vida (P90 e P180) através de teste t-Student (significância de P<0,05). Experimento 2: realizamos novo protocolo onde lactantes foram dividas em 2 grupos: DP não-farmacológico (DP) cujas mães recebiam uma bandagem adesiva ao redor do corpo para impedir o acesso dos filhotes ao leite nos últimos 3 dias de lactação; Controle (C) cujos filhotes mamavam livremente. Em seguida as proles de ambos os grupos foram subdividas de acordo com o tratamento: proles que recebiam bromocriptina intraperitoneal (4mg/kg massa corporal/dia) nos últimos 3 dias de lactação (DP/BRO e C/BRO); proles que recebiam solução veículo (DP e C). Os grupos foram analisados em P120. Em P130 estas proles foram subdivididas de acordo com a dieta, compondo ao final 8 grupos experimentais (C; C/BRO; DP e DP/BRO - ração padrão e C-HF; C/BRO-HF; DP-HF e DP/BRO-HF - ração hiperlipídica - 45% Kcal de lipídeos) sendo acompanhados até P200. A análise estatística foi feita através de two-way ANOVA com pós-teste de Bonferroni, one-way ANOVA com pós-teste de Newman-Keuls e teste t-Student (entre os respectivos grupos com diferenciação dietética) (P<0,05). Experimento 1: verificamos que o DP promoveu maior adiposidade visceral e dislipidemia. Em P90, animais BROMO apresentaram intolerância a glicose, normoinsulinemia, superexpressão de sirtuína-1 (SIRT-1) no fígado, aumento da atividade da superóxido dismutase (SOD) no plasma e fígado e da glutationa peroxidase (GPx) hepática levando a uma redução de malondialdeído (MDA) somente no fígado. Já em P180 constatamos resistência insulínica, maior atividade de GPx plasmática e SOD e catalase no fígado promovendo redução de MDA em ambos os tecidos e prevenindo o surgimento da esteatose hepática no grupo BROMO, apesar do declínio da expressão de SIRT-1. Experimento 2: a bromocriptina intensifica a perda de peso dos filhotes ao final da lactação. Em P120 somente observamos uma intolerância a glicose no C/BRO (permanecendo ao longo do experimento) e uma hipertrofia de adipócitos no DP. Já em P200 evidenciamos no grupo DP, maior adiposidade, hiperleptinemia, hipertrofia de adipócitos, e aumento de triglicerídeo hepático. Estas alterações foram prevenidas nos grupos tratados com bromocriptina. Em contrapartida, a dieta HF promoveu uma descompensação metabólica e os efeitos benéficos da bromocriptina não foram tão evidentes. Confirmamos os efeitos deletérios do DP e verificamos o potencial terapêutico da bromocriptina, prevenindo o ganho de peso corporal, a adiposidade e a leptinemia podendo, portanto, colaborar com a prevenção de danos ao tecido hepático, desde que associado a um padrão dietético adequado.

Mães obesas, filhotes obesos: estudo experimental

O aumento da obesidade materna pode refletir em efeitos deletérios na prole adulta, manifestos diferentemente de acordo com o gênero do indivíduo. Este trabalho teve como objetivo verificar a hipótese de que a obesidade materna provoca alterações metabólicas, na estrutura do tecido adiposo e hepático e mudanças de perfil inflamatório nas proles adultas de machos e fêmeas. Fêmeas C57BL/ 6 receberam dieta padrão (SC, 17% da energia proveniente do lipídeo) ou dieta hiperlipídica (HF; 49% da energia proveniente do lipídeo) durante oito semanas pré-gestacionais até a lactação. Após o desmame, os filhotes foram divididos nos grupos: SCM (machos), SCF (fêmeas), HFM (machos) e HFF (fêmeas). As características metabólicas foram avaliadas pela massa corporal (MC), glicemia de jejum, área sob a curva no teste oral de tolerância a glicose; concentrações de triglicerídes (TG) hepáticos e estimativa da esteatose hepática; análise plasmática de insulina, colesterol total (CT), triglicerídes (TG) e adipocinas; distribuição e análise morfológica do tecido adiposo e estado pró-inflamatório dos filhotes. Diferenças entre os grupos foram analisadas pelo Teste T não pareado (dados entre progenitoras e pares de grupos nas proles); one-way ANOVA com pós-teste de Tukey (para proles) e two-way ANOVA (efeito da dieta materna e gênero). O nível de significância adotado foi de P≤0,05. Progenitoras HF tiveram maior MC (+20%), glicemia elevada (+22%) e intolerância à glicose em comparação ao grupo SC. A partir da quarta semana, a MC mostrou-se maior nas proles HF, em ambos os gêneros, quando comparados às proles SC. Na 12 semana, a MC foi 20% maior no grupo HF macho e 30% maior no grupo HF fêmea do que seus controles (p<0,0001, ambos os gêneros). Intolerância à glicose foi observada em machos e fêmeas HF em relação aos seus contrapares SC (+20%, p<0,05). Proles HF demonstraram hepatomegalia com maior acúmulo de TG hepático, resultando em maior percentual de esteatose em machos (27%) e fêmeas HF (25%). Proles HF apresentaram incremento na adiposidade (+20%) e nos níveis de CT e TG do que seus congêneres SC. Níveis plasmáticos de leptina e insulina foram maiores, enquanto houve diminuição da adiponectina no grupo HF macho em relação ao grupo SC macho. Hipertrofia de adipócitos foi observada nas proles HF. TNF-alfa, IL-6 e leptina foram mais expressos em proles HF, porém diminuição na expressão de adiponectina foi evidenciada nas proles geradas por mães obesas. A luz do exposto, a dieta HF administrada em mães antes e durante períodos de gestação e lactação leva à obesidade materna que tem consequências na prole, tais como remodelamento do tecido adiposo, juntamente com alterações bioquímicas e metabólicas dos adipócitos, intensificando o estado pró-inflamatório da prole, em ambos os gêneros, na idade adulta.

Capital como Droga, Trabalho como Vício: subjetividade, euforia e depressão na pós-modernidade

O objetivo central deste estudo é examinar as novas formas de subjetivação e de mal-estar engendradas pelas exigências da sociedade do trabalho no contexto do capitalismo contemporâneo. A emergência de uma nova e perversa forma de sociabilidade e de uma subjetividade ligada a ela está intrinsecamente associada às transformações estruturais da sociedade capitalista e suas atuais condições da acumulação de capital. Considerando o caráter social e histórico da sociedade capitalista, do sujeito e da subjetividade, o foco deste trabalho deve ser o sujeito interpelado pela ideologia, clivado pelo inconsciente e individualizado pelo mercado. Busco, portanto, articular pontos teóricos entre os conceitos de ideologia, fetiche e inconsciente referenciados no materialismo histórico e na psicanálise. Ao apresentar o Capital como droga e o Trabalho como vicio, pretende-se de forma alegórica desvelar os impasses e sintomas de um sistema em crise que, apesar das sucessivas tentativas de recuperação, colapsa historicamente, levando sua dinâmica perversa aos limites do insuportável. Ao subordinar a reprodução da vida ao trabalho assalariado, ao mesmo tempo em que para se reproduzir tem sistematicamente de aboli-lo, o capitalismo engendra, na sua crise estrutural, uma das mais sofisticadas formas de dominação, sujeição e exploração: a utilização dos componentes do psiquismo e da subjetivação em nome dos interesses da ordem mercantil. No mundo globalizado pelo mercado, vem aumentando o uso de drogas lícitas, fruto ou não de prescrição médica, como um recurso para inibir todo tipo de mal-estar e impasse psíquico ou reações indesejáveis que possam comprometer a adequação dos indivíduos aos padrões da produtividade, a permanência no ambiente de trabalho, bem como o enfrentamento de conflitos e frustrações inerentes à condição humana. Essa manipulação química da subjetividade potencializa-se na atualidade, expandindo globalmente a drogadicção, no sentido amplo do termo, privando o sujeito da capacidade de pensar. Ela aponta também para as impossibilidades de o sujeito desenvolver suas faculdades ativas e criativas, assim como o diálogo com o outro, o que nos conduz cada vez mais a atitudes de intolerância e violência ou estados compulsivos e depressivos. Ao contrário do que o capitalismo podia propiciar em seu período de ascensão, os modos de inclusão imaginária engendrados pelo capitalismo pós-moderno estão baseados no consumo conspícuo e no gozo imediato, implicando novos contornos para o sofrimento psíquico, agora marcado por transtornos narcísico-identitários e saídas não-representacionais. A partir dessa reflexão, busco a crítica do conceito de sujeito configurado pelo trabalho e pelo psicologismo, que tem contribuído para práticas legitimadoras de exclusão no interior da própria psicologia. Esta crítica representa um compromisso ético-político pela desalienação do sujeito e pela superação do capitalismo, aqui entendido como um sistema que produz mercadorias e viciados em drogas.

Influence of a fish bacterium Lactobacillus sp. on the production of swordtail xiphophorus helleri (Heckel 1848)

The influence of a fish gut bacterium Lactobacillus sp on the production of swordtail Xiphophorus helleri was studied for a period of one year. The Lactobacillus sp P21 produced bacteriocin-like inhibitory substance and exhibited wide spectrum of action against Aeromonas hydrophila, Bacillus spp, Pseudomonas spp and Citrobacter freundi in vitro. The growth performance of X. helleri reared in the presence of Lactobacillus P21 at 106/ml rearing water was better than the control. The total plate counts, total MRS agar counts and the counts of motile aeromonads, presumptive pseudomonads, lactose fermenters and lactose non-fermenters in the gut of probiotic group were comparatively low than the control. On day 60 the count of Lactobacillus sp P21 was observed to be log 5.28/g in the gut of X. helleri indicating colonization of this bacterium in the gastrointestinal tract. The fecundity of X. helleri was in the range of 9-134. On average, it produced from 39.42±18.72 fry/female in control group to 53.00±23.57 fry/female in probiotic group. The increase in average fecundity in probiotic group over the control group was about 25%. There existed significant difference between probiotic group and control in respect of average fecundity/female (p<0.02), average number of fry survived /female (p<0.006) and average number of fry dead/female (p<0.029). The results of the present study demonstrated that the rearing of X. helleri in probiotic-enriched water have growth inducing ability and favourably influenced the reproductive performance in terms of high fecundity, high fry survival, reduced fry mortality and reduced fry deformity.

Chemical modifications of carboxylated chitosan

C-6-carboxylated chitosan obtained by oxidation of chitosan was selectively modified in order to obtain derivatives similar to bacterial antigens. Selective O-acetylation of 6-carboxyl chitosan afforded a modified polysaccharide with the 2-amino group available for further modifications to create carbonyl groups. A deaminative degradation reaction allowed the formation of oligosaccharides with terminal aldehyde groups. Reductive alkylation with lactose introduced lactityl branches which were oxidized with galactose oxidase to give aldehyde groups in its -galactose residues.

Consequências do trabalho por turnos e nocturno em profissionais de enfermagem (estudo realizado em dois hospitais do norte de Portugal)

Dissertação de Mestrado apresentada à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Psicologia.

Inibidores PCSK9

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Sugar matrices in stabilization of bioactives by dehydration

Development of functional foods with bioactive components requires component stability in foods and ingredients. Stabilization of sensitive bioactive components can be achieved by entrapment or encapsulation of these components in solid food matrices. Lactose or trehalose was used as the structure-forming material for the entrapment of hydrophilic ascorbic acid and thiamine hydrochloride or the encapsulation of oil particles containing hydrophobic α-tocopherol. In the delivery of hydrophobic components, milk protein isolate, soy protein isolate, or whey protein isolate were used as emulsifiers and, in some cases, applied in excess amount to form matrices together with sugars. Dehydrated amorphous structures with bioactives were produced by freezing and freeze-drying. Experimental results indicated that: (i) lactose and trehalose showed similar water sorption and glass transition but very different crystallization behavior as pure sugars; (ii) the glass transition of sugar-based systems was slightly affected by the presence of other components in anhydrous systems but followed closely that of sugar after water plasticization; (iii) sugar crystallization in mixture systems was composition-dependent; (iv) the stability of bioactives was better retained in the amorphous matrices, although small losses of stability were observed for hydrophilic components above glass transition and for hydrophobic components as a function of water activity; (v) sugar crystallization caused significant loss of hydrophilic bioactives as a result of the exclusion from the continuous crystalline phase; (vi) loss of hydrophobic bioactives upon sugar crystallization was a result of dramatic change of emulsion properties and the exclusion of oil particles from the protecting structure; (vii) the double layers at the hydrophilic-hydrophobic interfaces improved the stability of hydrophobic bioactives in dehydrated systems. The present study provides information on the physical and chemical stability of sugar-based dehydrated delivery systems, which could be helpful in designing foods and ingredients containing bioactive components with improved storage stability.

Physico-chemical properties and component interactions in high solids food systems

The present study aimed to investigate interactions of components in the high solids systems during storage. The systems included (i) lactose–maltodextrin (MD) with various dextrose equivalents at different mixing ratios, (ii) whey protein isolate (WPI)–oil [olive oil (OO) or sunflower oil (SO)] at 75:25 ratio, and (iii) WPI–oil– {glucose (G)–fructose (F) 1:1 syrup [70% (w/w) total solids]} at a component ratio of 45:15:40. Crystallization of lactose was delayed and increasingly inhibited with increasing MD contents and higher DE values (small molecular size or low molecular weight), although all systems showed similar glass transition temperatures at each aw. The water sorption isotherms of non-crystalline lactose and lactose–MD (0.11 to 0.76 aw) could be derived from the sum of sorbed water contents of individual amorphous components. The GAB equation was fitted to data of all non-crystalline systems. The protein–oil and protein–oil–sugar materials showed maximum protein oxidation and disulfide bonding at 2 weeks of storage at 20 and 40°C. The WPI–OO showed denaturation and preaggregation of proteins during storage at both temperatures. The presence of G–F in WPI–oil increased Tonset and Tpeak of protein aggregation, and oxidative damage of the protein during storage, especially in systems with a higher level of unsaturated fatty acids. Lipid oxidation and glycation products in the systems containing sugar promoted oxidation of proteins, increased changes in protein conformation and aggregation of proteins, and resulted in insolubility of solids or increased hydrophobicity concomitantly with hardening of structure, covalent crosslinking of proteins, and formation of stable polymerized solids, especially after storage at 40°C. We found protein hydration transitions preceding denaturation transitions in all high protein systems and also the glass transition of confined water in protein systems using dynamic mechanical analysis.

Characterisation of bacteriophage-host interactions in Lactococcus lactis

Lactococcus lactis is used extensively world-wide for the production of fermented dairy products. Bacteriophages (phages) infecting L. lactis can result in slow or incomplete fermentations, or may even cause total fermentation failure. Therefore, bacteriophages disrupting L. lactis fermentation are of economic concern. This thesis employed a multifaceted approach to investigate various molecular aspects of phage-host interaction in L. lactis. The genome sequence of an Irish dairy starter strain, the prophage-cured L. lactis subsp. cremoris UC509.9, was studied. The 2,250,427 bp circular chromosome represents the smallest among its sequenced lactococcal equivalents. The genome displays clear genetic adaptation to the dairy niche in the form of extensive reductive evolution. Gene prediction identified 2066 protein-encoding genes, including 104 which showed significant homology to transposase-specifying genes. Over 9 % of the identified genes appear to be inactivated through stop codons or frame shift mutations. Many pseudogenes were found in genes that are assigned to carbohydrate and amino acid transport and metabolism orthologous groups, reflecting L. lactis UC509.9’s adaptation to the lactose and casein-rich dairy environment. Sequence analysis of the eight plasmids of L. lactis revealed extensive adaptation to the dairy environment. Key industrial phenotypes were mapped and novel lactococcal plasmid-associated genes highlighted. In addition to chromosomally-encoded bacteriophage resistance systems, six functional such systems were identified, including two abortive infection systems, AbiB and AbiD1, explaining the observed phage resistance of L. lactis UC509.9 Molecular analysis suggests that the constitutive expression of AbiB is not lethal to cells, suggesting the protein is expressed in an un/inactivated form. Analysis of 936 species phage sk1-escape mutants of AbiB revealed that all such mutants harbour mutations in orf6, which encodes the major capsid protein. Results suggest that the major capsid protein is required for activation of the AbiB system, although this requires furrther investigations. Temporal transcriptomes of L. lactis UC509.9 undergoing lytic infection with either one of two distinct bacteriophages, Tuc2009 and c2, was determined and compared to the transcriptome of uninfected UC509.9 cells. Whole genome microarrays performed at various time-points post-infection demonstrated a rather modest impact on host transcription. Alterations in the UC509.9 transcriptome during lytic infection appear phage-specific, with a relatively small number of differentially transcribed genes shared between infection with either Tuc2009 or c2. Transcriptional profiles of both bacteriophages during lytic infection was shown to generally correlate with previous studies and allowed the confirmation of previously predicted promoter sequences. Bioinformatic analysis of genomic regions encoding the presumed cell wall polysaccharide (CW PS) biosynthesis gene cluster of several strains of L. lactis was performed. Results demonstrate the presence of three dominant genetic types of this gene cluster, termed type A, B and C. These regions were used for the development of a multiplex PCR to identify CW PS genotype of various lactococcal strains. Analysis of 936 species phage receptor binding protein phylogeny (RBP) and CW PS genotype revealed an apparent correlation between RBP phylogeny and CW PS type, thereby providing a partial explanation for the observed narrow host range of 936 phages. Further analysis of the genetic locus encompassing the presumed CW PS biosynthesis operon of eight strains identified as belonging to the CW PS C (geno)type, revealed the presence of a variable region among the examined strains. The obtained comparative analysis allowed for the identification of five subgroups of the C type, named C1 to C5. We purified an acidic polysaccharide from the cell wall of L. lactis 3107 (C2 subtype) and confirmed that it is structurally different from the CW PS of the C1 subtype L. lactis MG1363. Combinations of genes from the variable region of C2 subtype were amplified from L. lactis 3107 and introduced into a mutant of the C1 subtype L. lactis NZ9000 (a direct derivative of MG1363) deficient in CW PS biosynthesis. The resulting recombinant mutant synthesized a CW PS with a composition characteristic for that of the C2 subtype L. lactis 3107 and not the wildtype C1 L. lactis NZ9000. The recombinant mutant exhibited a changed phage resistance/sensitivity profile consistent with that of L. lactis 3107, which unambiguously demonstrated that L. lactis 3107 CW PS is the host cell surface receptor of two bacteriophages belonging to the P335 species as well as phages that are member of the 936 species. The research presented in this thesis has significantly advanced our understanding of L. lactis bacteriophage-host interactions in several ways. Firstly, the examination of plasmidencoded bacteriophage resistance systems has allowed inferences to be made regarding the mode of action of AbiB, thereby providing a platform for further elucidation of the molecular trigger of this system. Secondly, the phage infection transcriptome data presented, in addition to previous work, has made L. lactis a model organism in terms of transcriptomic studies of bacteriophage-host interactions. And finally, the research described in this thesis has for the first time explicitly revealed the nature of a carbohydrate bacteriophage receptor in L. lactis, while also providing a logical explanation for the observed narrow host ranges exhibited by 936 and P335 phages. Future research in discerning the structures of other L. lactis CW PS, combined with the determination of the molecular interplay between receptor binding proteins of these phages and CW PS will allow an in depth understanding of the mechanism by which the most prevalent lactococcal phages identify and adsorb to their specific host.

Studies on factors relating to the development of defects in commercial cheese

Defects in commercial cheese result in a downgrading of the final cheese and a consequential economic loss to the cheese producer. Developments of defects in cheese are often not fully understood and therefore not controllable by the producer. This research investigated the underlying factors in the development of split and secondary fermentation defect and of pinking defects in commercial Irish cheeses. Split defect in Swiss-type cheese is a common defect associated with eye formation and manifests as slits and cracks visible in the cut cheese loaf (Reinbold, 1972; Daly et al., 2010). No consensus exists as to the definitive causes of the defect and possible factors which may contribute to the defect were reviewed. Models were derived to describe the relationship between moisture, pH, and salt levels and the distance from sample location to the closest external block surface during cheese ripening. Significant gradients within the cheese blocks were observed for all measured parameters in cheeses at 7 day post/after manufacture. No significant pH gradient was found within the blocks on exit from hot-room ripening and at three months post exit from the hot-room. Moisture content reached equilibrium within the blocks between exit from hot-room and 3 months after exit from hot-room while salt and salt-to-moisture levels had not reached equilibrium within the cheese blocks even at three months after exit from hot-room ripening. A characterisation of Swiss-type cheeses produced from a seasonal milk supply was undertaken. Cheeses were sampled on two days per month of the production year, at three different times during the manufacturing day, at internal and external regions of the cheese block and at four ripening time points (7 days post manufacture, post hot-room, 14 days post hot-room and 3 months in a cold room after exit from hot-room). Compositional, biochemical and microbial indices were determined, and the results were analysed as a splitplot with a factorial arrangement of treatments (season, time of day, area) on the main plot and ripening time on the sub-plot. Season (and interactions) had a significant effect on pH and salt-in-moisture levels (SM), mean viable counts of L. helveticus, propionic acid and non-starter lactic acid bacteria, levels of primary and secondary proteolysis and cheese firmness. Levels of proteolysis increased significantly during hot-room ripening but also during cold room storage, signifying continued development of cheese ripening during cold storage (> 8°C). Rheological parameters (e.g. springiness and cohesiveness) were significantly affected by interactions between ripening and location within cheese blocks. Time of day of manufacture significantly affected mean cheese calcium levels at 7 days post manufacture and mean levels of arginine and mean viable counts of NSLAB. Cheeses produced during the middle of the production day had the best grading scores and were more consistent compared to cheeses produced early or late during day of manufacture. Cheeses with low levels of S/M and low values of resilience were associated with poor grades at 7 days post manufacture. Chesses which had high elastic index values and low values of springiness in the external areas after exit from hot-room ripening also obtained good commercial grades. Development of a pink colour defect is an intermittent defect in ripened cheese which may or may not contain an added colourant, e.g., annatto. Factors associated with the defect were reviewed. Attempts at extraction and identification of the pink discolouration were unsuccessful. The pink colour partitioned with the water insoluble protein fraction. No significant difference was observed between ripened control and defect cheese for oxygen levels and redox potential or for the results of elemental analysis. A possible relationship between starter activity and defect development was established in cheeses with added coulourant, as lower levels of residual galactose and lactose were observed in defective cheese compared to control cheese free of the defect. Swiss-type cheese without added colourant had significantly higher levels of arginine and significantly lower lactate levels. Flow cell cytometry indicated that levels of bacterial cell viability and metabolic state differed between control and defect cheeses (without added colourant). Pyrosequencing analysis of cheese samples with and without the defect detected the previously unreported bacteria in cheese, Deinococcus thermus (a potential carotenoid producer). Defective Swiss-type cheeses had elevated levels of Deinococcus thermus compared to control cheeses, however the direct cause of pink was not linked to this bacterium alone. Overall, research was undertaken on underlying factors associated with the development of specific defects in commercial cheese, but also characterised the dynamic changes in key microbial and physicochemical parameters during cheese ripening and storage. This will enable the development of processing technologies to enable seasonal manipulation of manufacture protocols to minimise compositional and biochemical variability and to reduce and inhibit the occurrence of specific quality defects.

Infant milk formula manufacture: process and compositional interactions in high dry matter wet-mixes

Infant milk formula (IMF) is fortified milk with composition based on the nutrient content in human mother's milk, 0 to 6 months postpartum. Extensive medical and clinical research has led to advances in the nutritional quality of infant formula; however, relatively few studies have focused on interactions between nutrients and the manufacturing process. The objective of this research was to investigate the impact of composition and processing parameters on physical behaviour of high dry matter (DM) IMF systems with a view to designing more sustainable manufacturing processes. The study showed that commercial IMF, with similar compositions, manufactured by different processes, had markedly different physical properties in dehydrated or reconstituted state. Commercial products made with hydrolysed protein were more heat stable compared to products made with intact protein, however, emulsion quality was compromised. Heat-induced denaturation of whey proteins resulted in increased viscosity of wet-mixes, an effect that was dependant on both whey concentration and interactions with lactose and caseins. Expanding on fundamental laboratory studies, a novel high velocity steam injection process was developed whereby high DM (60%) wet-mixes with lower denaturation/viscosity compared to conventional processes could be achieved; powders produced using this process were of similar quality to those manufactured conventionally. Hydrolysed proteins were also shown to be an effective way of reducing viscosity in heat-treated high DM wet-mixes. In particular, using a whey protein concentrate whereby β-Lactoglobulin was selectively hydrolysed, i.e., α-Lactalbumin remained intact, reduced viscosity of wet-mixes during processing while still providing good emulsification. The thesis provides new insights into interactions between nutrients and/or processing which influence physical stability of IMF both in concentrated liquid and powdered form. The outcomes of the work have applications in such areas as; increasing the DM content of spray drier feeds in order to save energy, and, controlling final powder quality.