Caracterização de antioxidantes com potencial interesse industrial

Mestrado em Engenharia Química

Eficiência de antioxidantes em biodiesel

Mestrado em Engenharia Química.Ramo optimização energética na indústria química

Implementação e validação de um método de avaliação do perfil de ácidos gordos e do teor de gordura em alimentos por cromatografia gasosa

Nos dias de hoje é necessário criar hábitos de vida mais saudáveis que contribuam para o bem-estar da população. Adoptar medidas e práticas de modo regular e disciplinado, pode diminuir o risco do aparecimento de determinadas doenças, como a obesidade, as doenças cardiovasculares, a hipertensão, a diabetes, alguns tipos de cancro e tantas outras. É também importante salientar que, uma alimentação cuidada dá saúde e aumenta a esperança média de vida. Em Portugal, nos últimos anos, os costumes alimentares da população têm vindo a alterar-se significativamente. As refeições caseiras confeccionadas com produtos frescos dão lugar à designada “cultura do fast food”. Em contrapartida, os consumidores são cada vez mais exigentes, estando em permanente alerta no que se refere ao estado dos alimentos. A rotulagem de um produto, para além da função publicitária, tem vindo a ser objecto de legislação específica de forma a fornecer informação simples e clara, correspondente à composição, qualidade, quantidade, validade ou outras características do produto. Estas informações devem ser acessíveis a qualquer tipo de público, com mais ou menos formação e de qualquer estrato social. A qualidade e segurança dos produtos deve basear-se na garantia de que todos os ingredientes, materiais de embalagem e processos produtivos são adequados à produção de produtos seguros, saudáveis e saborosos. A Silliker Portugal, S.A. é uma empresa independente de prestação de serviços para o sector agro-alimentar, líder mundial na prestação de serviços para a melhoria da qualidade e segurança alimentar. A Silliker dedica-se a ajudar as empresas a encontrar soluções para os desafios actuais do sector, oferecendo uma ampla gama de serviços, onde se inclui o serviço de análises microbiológicas, químicas e sensorial; consultadoria em segurança alimentar e desenvolvimento; auditorias; rotulagem e legislação. A actualização permanente de procedimentos na procura de uma melhoria contínua é um dos objectivos da empresa. Para responder a um dos desafios colocados à Silliker, surgiu este trabalho, que consistiu no desenvolvimento de um novo método para determinação de ácidos gordos e da gordura total em diferentes tipos de alimentos e comparação dos resultados, com os obtidos com o método analítico até então adoptado. Se a gordura é um elemento de grande importância na alimentação, devido às suas propriedades nutricionais e organoléticas, recentemente, os investigadores têm focado a sua atenção nos mais diversos ácidos gordos (saturados, monoinsaturados e polinsaturados), em particular nos ácidos gordos essenciais e nos isómeros do ácido linoleico conjugado (CLA), uma mistura de isómeros posicionais e geométricos do ácido linoleico com actividade biológica importante. A técnica usada nas determinações foi a cromatografia gasosa com ionização de chama, GC-FID, tendo as amostras sido previamente tratadas e extraídas de acordo com o tipo de matriz. A metodologia analítica desenvolvida permitiu a correcta avaliação do perfil em ácidos gordos, tendo-se para isso usado uma mistura de 37 ésteres metílicos, em que o ácido gordo C13:0 foi usado como padrão interno. A identificação baseou-se nos tempos de retenção de cada ácido gordo da mistura e para a quantificação usaram-se os factores de resposta. A validação do método implementado foi baseada nos resultados obtidos no estudo de três matrizes relativas a materiais certificados pela BIPEA (Bureau Interprofessionnel des Etudes Analytiques), para o que foram efectuadas doze réplicas de cada matriz. Para cada réplica efectuada foi calculado o teor de matéria gorda, sendo posteriormente o resultado comparado com o emitido pela entidade certificada. Após análise de cada constituinte foi também possível calcular o teor em ácidos gordos saturados, monoinsaturados e polinsaturados. A determinação do perfil em ácidos gordos dos materiais certificados foi aceitável atendendo aos valores obtidos, os quais se encontravam no intervalo de valores admissíveis indicados nos relatórios. A quantificação da matéria gorda no que se refere à matriz de “Paté à Tartinier” apresentou um z-score de 4,3, o que de acordo com as exigências internas da Silliker, não é válido. Para as outras duas matrizes (“Mélange Nutritif” e “Plat cuisiné à base de viande”) os valores de z-score foram, respectivamente, 0,7 e -1,0, o que permite concluir a validade do método. Para que o método possa vir a ser adoptado como método alternativo é necessário um estudo mais alargado relativamente a amostras com diferentes composições. O método foi aplicado na análise de amostras de fiambre, leite gordo, queijo, ovo com ómega 3, amendoim e óleo de girassol, e os resultados foram comparados com os obtidos pelo método até então adoptado.

Avaliação da influência de antioxidantes na estabilização de biodiesel

O biodiesel é uma fonte de energia renovável, que se pode obter pela transformação dos resíduos domésticos, e é ambientalmente inócuo, e fácil de transportar, pois tem um ponto de fulgor elevado. Atualmente tem-se focado a atenção nos efeitos da oxidação do biodiesel causados pelo contato com o ar ambiente durante o seu armazenamento. Os produtores, fornecedores e consumidores, pretendem garantir que a qualidade do biodiesel e das suas misturas com combustíveis destilados do petróleo, mantém-se durante longos períodos de armazenamento. A maioria dos óleos vegetais e das gorduras animais, usados como matéria – prima, são triacilgliceróis com grupos ácido gordos de cadeia longa (C16 – C18) ligados por ligações éster a uma estrutura de glicerol. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência do ácido gálhico e seus derivados alquilo ésteres aumentando a resistência relativa à oxidação do ácido linoléico, inibindo a peroxidação ácido gordos de cadeia longa insaturados. Outro objetivo foi estudar a taxa de inibição da auto-oxidação do ácido linoleico. Foi, ainda estudado o efeito que a concentração do antioxidante, tinha na estabilidade do ácido linoleico. No caso do ácido gálhico verificou-se que o aumento para o dobro da concentração do antioxidante utilizada, obtinha-se quase o dobro da taxa de inibição da oxidação do ácido linoleico. A auto-oxidação de ácido linoleico é acompanhada pela formação do seu dieno conjugado, o qual foi medido sua absorvância, durante 7 dias, por espetrofotometria de absorção UV a 234 nm. Uma diminuição da taxa de formação de dieno conjugado, indica o aumento da atividade antioxidante do composto adicionado à micela de ácido linoleico. Os resultados obtidos permitem concluir que de todos os antioxidantes testados o galhato de butilo é o que possibilita uma maior inibição da oxidação do ácido linoleico para as duas concentrações de antioxidantes testadas (0,1 mM e 1mM), obteve-se uma percentagem de inibição do ácido linoleico de 54,0% e 63,6%, respetivamente. O estudo comparativo da estabilização do ácido linoleico com o antioxidante de referência, o butil -hidroxitolueno, mostrou que este composto tem um poder de estabilização inferior a qualquer dos antioxidantes estudados. Os resultados deste estudo demonstraram que a utilização de compostos fenólicos, em especial o galhato de butilo, constitui uma boa alternativa para a estabilização de matrizes lipídicas, nomeadamente de combustíveis como o biodiesel.

Eficiência de antioxidantes na estabilização do Biodiesel

O Biodiesel é uma fonte de energia renovável que actualmente se encontra em expansão. O Biodiesel é constituído por uma mistura de ésteres alquílicos de ácidos gordos. A existência de ácidos gordos insaturados torna o Biodiesel quimicamente menos estável, podendo ocorrer oxidação, degradação e polimerização do combustível, se este for inadequadamente armazenado ou transportado. O objectivo deste trabalho consistiu em avaliar a eficiência da utilização de antioxidantes fenólicos (ácido protocatecuico, ácido gálico, ácido 3,4 di-hidroxifenilacético, ácido cafeico, ácido hidrocafeico, ácido 3,4,5-tri-hidroxicinâmico, ácido m-coumárico e ácido p-coumárico), na estabilização do Biodiesel. O estudo envolveu a análise da influência do uso de cada um dos antioxidantes na inibição da peroxidação lipídica do ácido linoleico um dos principais ácidos gordos insaturados presentes na matéria-prima utilizada na produção de Biodiesel. A avaliação do efeito de inibição dos antioxidantes na peroxidação do ácido linoleico foi efetuada usando o método do tiocianato de ferro (III). Os resultados obtidos demonstraram, que todos os ácidos fenólicos estudados, apresentam uma elevada capacidade para inibir a peroxidação lipídica do ácido linoleico. As percentagens de inibição da peroxidação do ácido linoleico variaram entre os 72%, observada para o ácido p-coumárico, e os 82 %, verificada para o ácido protocatecuico. A eficiência de inibição da peroxidação por parte dos antioxidantes fenólicos em estudo foi comparada com a obtida utilizando um antioxidante de referência, o trolox. A eficiência de inibição obtida para todos os antioxidantes fenólicos estudados foi muito superior à observada para o trolox. Os resultados obtidos nesta dissertação permitem concluir que a utilização de ácidos fenólicos constitui uma boa alternativa para a estabilização de matrizes lipídicas, particularmente em combustíveis como o Biodiesel.

Cultivo e avaliação do potencial da microalga Chlorella zofingiensis para a produção de biodiesel e produtos de valor acrescentado

O presente trabalho tem como objetivo o cultivo da microalga Chlorella zofingiensis, e a avaliação da sua potencial aplicação na produção de biodiesel e de produtos de valor acrescentado, de entre os quais se destacam os antioxidantes. Com o intuito da produção de biocombustível é necessário efetuar o cultivo da microalga num volume que permita a obtenção de elevada quantidade de biomassa para a concretização do trabalho. Além deste biocombustível, existe ainda a possibilidade de valorização de alguns produtos com valor comercial, como é o caso da astaxantina, a saber na área farmacêutica, alimentar ou até mesmo cosmética. O cultivo da microalga foi feito em meio Bold’s Basal Medium (BBM), inicialmente em matrazes de 5 L e, quando se obteve uma cultura suficientemente densa, inocularam-se fotobiorreatores de 50 L. Conseguiu-se atingir uma concentração máxima de 0,76 g/L, no reator de 5 L, após cerca de 6 semanas de ensaio. Por sua vez, em fotobiorreatores de 50 L, a concentração máxima obtida foi de 0,4 g/L, após 4 semanas de ensaio. Nestas culturas foi possível obter-se uma percentagem lipídica de 7 %, apresentado concentração de pigmentos por litro de cultura na ordem dos 10 mg/L, 4 mg/L e 2 mg/L de clorofila a, clorofila b e carotenoides totais, respetivamente. Com esta percentagem lipídica recuperaram-se 400 mg de óleo, obtendo-se posteriormente 280 mg de biodiesel. Pela análise à amostra de biodiesel obtida foi possível obter o perfil lipídico desta microalga, quando cultivada em meio BBM, sendo 41% de ácido palmítico (C16:0), 9% de ácido esteárico (C18:0), 27% de ácido oleico (C18:1) e 23% de ácido linoleico (C18:2). Os resultados obtidos mostram que a Chlorella zofingiensis é uma microalga com interesse potencial para a produção de clorofila e carotenóides, mas não para o óleo para a produção de biodiesel.

Development of a "green process" for the isolation of natural functional extracts with anti-cancer activity - Application of high-pressure technology

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Uptake of macromolecules by cercariae during skin penetration and transformation to schistosomula (Schistosoma mansoni)

Here, we observed the uptake of membrane-impermeant molecules by cercariae as they penetrate the skin and are transformed into schistosomula. We propose that membrane-impermeant molecules, Lucifer Yellow, Propidium iodide and Hoechst 33258 enter the parasite through both thenephridiopore and the surface membrane and then diffuse throughout the body of the parasite. We present a hypothesis that the internal cells of the body of the schistosomulum represent a new host-parasite interface, at which skin-derived growth factors may stimulate receptors on internal membranes during transformation of the cercariae into the schistosomulum.

A rapid assay for the coupled cell free generation of oxylipins

We developed a rapid and simple assay for the coupled in vitro synthesis of oxylipins using free unsaturated fatty acids as substrates. Reactions were catalysed with extracts expressed from living plant tissues. Preliminary experiments involving the cell free transformation of fatty acid hydroperoxides revealed that storage or pretreatment of the plant extract rapidly altered its capacity to catalyse the generation of oxidised fatty acid derivatives. This could reflect changes in oxylipin generation that might take place in situ in damaged plant cells during herbivory. All subsequent experiments were performed without dilution, titration or any other modification of the plant extract prior to its addition to the assay system. The assays were used to study, for the first time, tissue-specific differences in fatty acid transformation to divinyl ethers. Root tissues from tomato efficiently catalysed the formation of corneleic and colnelenic acids from linoleic acid and linolenic acids, respectively, whereas leaf, hypocotyl and cotyledon extracts did not promote the formation of these compounds. We observed the efficient generation of 9-oxo-nonanoic acid from the substrate linolenic acid and speculate that this aldehyde could arise either from the action of hydroperoxide lyase on 9-hydroperoxylinolenic acid or by a novel route involving cleavage of colnelenic acid which was also present among the products of the reaction. A potential role of divinyl ethers as substrates for the generation of toxic aldehydes is discussed

Better 6 months outcome for steroid refractory ulcerative colitis with infliximab rescue therapy compared to tacrolimus or cyclosporine: a Swiss IBD cohort retrospective analysis

BACKGROUND: C iclosporine ( CsA), Tacrolimus (Tcl) and Infliximab (IFX) are effective rescue therapies in steroidrefractory ulcerative colitis (UC). Comparative studies are however m issing. M ETHOD: T his i s the retrospective analysis of treatment outcome for oral Tcl (n=27, initially 0.05mg/Kg twice daily, aiming for serum trough levels of 5-10 n g/mL), i ntravenous C sA ( n=23, 2 mg/kg/daily a nd then o ral CsA 5mg/kg/daily) and IFX ( n=43, 5 mg/kg intravenously at week 0, 2, 6 and then every 8 weeks) in patients with s teroid r efractory moderate to s evere UC enrolled i n the SWISS IBD cohort s tudy. After successful rescue therapy with Tcl o r C sA, t hiopurine m aintenance therapy or maintenance therapy with Tcl (in Tcl pretreated patients) was introduced. The endpoints analyzed steroid free r emission r ate (on the basis of m odified Truelove- Witts severity index (MTWSI)) and number of colectomies after 6 m onths. R ESULTS: A t 6 months, 26% ( 7/27) o f patients treated with T cl r emained i n steroid free remission (MTWSI score ≤4) compared to 30 % (7/23) on 18 droplets to the same extend under the linoleic acid treat, whereas lipid hydrolysis or loss was significantly increased in Huh-7 WT cells after 24h. Conclusions: Chronic alcohol feeding in obese, insulin-resistant rats exerts significant and synergistic effects on PNPLA3 mRNA expression, which correlated with triglyceride content. In v itro experiments suggest that PNPLA3 expression depends on the t ypes of d ietary f atty acids with polyunsaturated fatty a cids i nducing a nd monounsaturated fatty a cids inhibiting PNPLA3 mRNA. I148M polymorphism of PNPLA3 l eads to attenuation o f lipolytic processes resulting in fat accumulation in the cell. 20 CsA and 58% ( 27/41) o f patients t reated w ith IFX ( Tcl & CsA vs I FX p = 0 .018). S ignificant m ore patients had primary non response, loss of response or severe adverse events i n the CsA cohort ( 61%, 1 4/23) c ompared to Tcl cohort (33.3 % , 9/27), and IFX cohort (30%, 1 3/43) (p= 0.037). Colectomy rate was significantly higher after CsA (17.4 %, 4/23) compared to Tcl (3.7 %, 1/27) or IFX (2.3 %, 1/43) (p= 0.047).CONCLUSION: After s ix m onth, rescue therapy with I FX h ad t he l owest c olectomy r ate, significantly h igher steroid free r emission rate, a nd t he lowest rate of non-response, loss of response and severe adverse events compared to CsA or Tcl rescue treatment.

Meat lipid profile of steers finished in pearl millet pasture with different rates of concentrate

The objective of this work was to evaluate the meat lipid profile from Devon beef steers finished in pearl millet (Pennisetum americanum) pasture and fed at different rates of concentrate supplementary diet. Twelve steers weighing 270 kg, at 12‑month‑average initial age, were randomly distributed into three treatments: pearl millet pasture; and pearl millet pasture plus a concentrate equivalent at 0.5 or 1.0% of body weight, with two replicates. Total contents of saturated and unsaturated fatty acids, the polyunsaturated:saturated ratio and other relevant fatty acids as the vaccenic acid, conjugated linoleic acid, omega‑3, and omega‑6 were not affected by the consumption of a concentrate supplement at 0.5 or 1.0% live weight. However, the 0.5% supplementation level reduced the concentration of dihomo‑γ‑linolenic fatty acid (C20: 3 n‑6), while the 1.0% supplementation level elevated the content of docosahexaenoic (DHA) (C22: 6 n‑3) fatty acid, and the omega‑6:omega‑3 ratio in meat. Consumption of up to 1.0% energy supplementation increases the omega‑6:omega‑3 ratio in meat from Devon steers grazing on pearl millet pasture.

Determinação da diferença entre o valor real e o teórico do triglicerídeo ECN 42 para a detecção de adulteração em azeites de oliva comercializados no Brasil

The difference between the actual ECN 42 triacylglyceride content in vegetable oils, obtained by HPLC analysis, and the theoretical value calculated from the fatty acid composition was applied to detect the addition of seed oils with high contents of linoleic acid to olive oils commercialized in Brazil. The results indicate that samples analyzed were probably adulterated with low commercial value seed oils, rich in linoleic acid, like soybean, sunflower or corn.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA E TEMPERATURA DE CRISTALIZAÇÃO DE ÉSTERES OBTIDOS DE QUATRO ÓLEOS VEGETAIS EXTRAÍDOS DE SEMENTES DE PLANTAS DO CERRADO

The seed oils from four plants (Scheelea phalerata, Butia capitata, Syagrus romanzoffiana, Terminalia cattapa) found in Mato Grosso do Sul were extracted at good yields. Alkaline transesterification of these seed oils to esters using methanol and ethanol was studied and also produced good yields. Oleic acid (30.5/32.3%), lauric acid (30.7/32.9%) methyl and ethyl esters, were the main components of transesterification of the oils from Scheelea phalerata and Syagrus romanzoffiana. Lauric acid (42.2%), capric acid (15.9%) and caprylic acid (14.6%) methyl and ethyl esters were the main ester components of transesterification of the oil from Butia capitata. Oleic acid (37.8%), palmitic acid (33.5%) and linoleic acid (22.6%) methyl and ethyl esters were the main components of transesterification of oil from Terminalia catappa. Based on differential scanning calorimetry (DSC) studies, the first crystallization peak temperature of esters was observed. Esters derived from oils of the family Arecaceae (Scheelea phalerata, Butia capitata, Syagrus romanzoffiana) showed the lowest points of crystallization, despite having high levels of saturated fat. Esters of Terminalia cattapa oil, rich in unsaturated fat, showed the highest crystallization temperature. This difference in behavior is probably related to the high concentration of esters derived from lauric acid and palmitic acid.

Determination of phenolic compounds and evaluation of antioxidant capacity of Campomanesia adamantium leaves

Five flavanones and three chalcones were isolated from Campomanesia adamantium Berg. (Myrtaceae) leaves. The contents of these compounds were determined by HPLC. The phenolic contents were also determined. The monitoring of the antioxidant activity was carried out by inhibition of peroxidation using the linoleic acid system and radical-scavenging (DPPH). The plants were collected from 4 distinct cities of the Mato Grosso do Sul State, Brazil. The different samples exhibited a range of 4.67-232.35 mg/g chalcones and 15.62-50.71 mg/g flavanones and phenolic contents of the 7.24-21.19 mg/g gallic acid. All extracts showed high antioxidant activity with a wide range of the radical-scavenging (DPPH) from 52.0 to 92.2 % and inhibition oxidation of linoleic acid from 14.6 to 94.2%.

Catalysis by gold for biomass transformations

The development of new technologies to supplement fossil resources has led to a growing interest in the utilization of alternative routes. Biomass is a rich renewable feedstock for producing fine chemicals, polymers, and a variety of commodities replacing petroleumderived chemicals. Transformation of biomass into diverse valuable chemicals is the key concept of a biorefinery. Catalytic conversion of biomass, which reduces the use of toxic chemicals is one of the important approaches to improve the profitability of biorefineries. Utilization of gold catalysts allows conducting reactions under environmentally-friendly conditions, with a high catalytic activity and selectivity. Gold-catalyzed valorization of several biomass-derived compounds as an alternative approach to the existing technologies was studied in this work. Isomerization of linoleic acid via double bond migration towards biologically active conjugated linoleic acid isomers (CLA) was investigated. The activity and selectivity of various gold catalysts towards cis-9,trans-11-CLA and trans-10,cis-12-CLA were investigated in a semi-batch reactor, showing that the yield of the desired products varied, depending on the catalyst support. The structure sensitivity in the selective oxidation of arabinose was demonstrated using a series of gold catalysts with different Au cluster sizes in a shaker reactor operating in a semibatch mode. The gas-phase selective oxidation of ethanol was studied and the influence of the catalyst support on the catalytic performance was investigated. The selective oxidation of the lignan hydroxymatairesinol (HMR), extracted from the Norway spruce (Picea abies) knots, to the lignan oxomatairesinol (oxoMAT) was extensively investigated. The influence of the reaction conditions and catalyst properties on the yield of oxoMAT was evaluated. In particular, the structure sensitivity of the reaction was demonstrated. The catalyst deactivation and regeneration procedures were studied. The reaction kinetics and mechanism were advanced.