In vitro application of biocontrol agents to improve the safety and quality of grapevine products

Pathogenic fungi are responsible for vine diseases affecting the grapevine yield and the organoleptic quality of the final wine products. Using of biocontrol agents can represent a sustainable alternative to the use of synthetic fungicides whose intense use can have negative effects on the ecosystem and cause increase resistant pathogen population to synthetic agents. The principal aim of my PhD thesis was the isolation and characterization of new yeast strains and Bacillus subtilis SV108 as biocontrol agent and the comprehension of the mechanism of their antimicrobial action. Accordingly, twenty wild yeast and one selected bacterium isolated among 62 samples, isolated from different Italian and Malaysian regions and molecularly identified, were evaluated in a preliminary screening test on agar. Results showed the highest effects on inhibiting mycelial growth by Starmerella bacillaris FE08.05, Metschnikowia pulcherrima GP8 and Hanseniaspora uvarum GM19. On the other side, Bacillus subtilis SV108 showed the ability of inhibit the mycelial growth of selected fungi by producing antimicrobial compounds on Malt Extract Broth medium recovered by sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and identified by electrospray ionization (ESI) tandem mass spectrometer Triple TOF 5600. Moreover, in order to analyze the volatile fraction of compounds, the quantitative analysis of the VOCs profiles was performed by GC/MS/SPME. The analysis highlighted the presence of isoamyl and phenylethyl alcohols and an overall higher presence of low-chain fatty acids and volatile ethyl esters. All the data collected suggest that the tested yeasts, found among the epiphytic microbiota associated with grape berries, can be potentially effective for the biological control of pathogenic moulds. On the other hand, the proteomic study conducted on B. subtilis SV108 revealed that there are two cyclic antifungal peptides which can explain the antimicrobial effect of Bacillus subtilis SV108 acting as biocontrol agent against fungal pathogens in grapevine.

Detection of the bacterium, Xylella fastidiosa, in saliva of glassy-winged sharpshooter, Homalodisca vitripennis

Homalodisca vitripennis ( Germar) ( Hemiptera: Cicadellidae), the glassy- winged sharpshooter, is one of the most important vectors of the bacterium, Xylella fastidiosa subsp. piercei ( Xanthomonadales: Xanthomonadaceae) that causes Pierce's Disease in grapevines in California. In the present study we report a new method for studying pathogen transmission or probing behavior of H. vitripennis. When confined, H. vitripennis attempt to probe the surface of sterile containers 48 hours post- acquisition of X. f. piercei. The saliva deposited during attempted feeding probes was found to contain X. f. piercei. We observed no correlation between X. f. piercei titers in the foregut of H. vitripennis that fed on Xylella- infected grapevines and the presence of this bacterium in the deposited saliva. The infection rate after a 48 h post- acquisition feeding on healthy citrus and grapevines was observed to be 77% for H. vitripennis that fed on grapevines and 81% for H. vitripennis that fed on citrus, with no difference in the number of positive probing sites from H. vitripennis that fed on either grapevine or citrus. This method is amenable for individual assessment of X. f. piercei- infectivity, with samples less likely to be affected by tissue contamination that is usually present in whole body extracts.

Strain origin drives virulence and persistence of Xylella fastidiosa in alfalfa

Generalist pathogens frequently exist as a complex of genetically differentiated strains, which can differ in virulence and transmissibility. A description of the extent to which strain variability mediates host species competence is needed to understand disease dynamics for systems with both host and pathogen strain diversity. This study tested the hypothesis that strain-specific variation of a generalist vector-borne plant pathogen, Xylella fastidiosa, affects disease severity in alfalfa (Medicago sativa) and competence of this crop as a reservoir host. Alfalfa seedlings were inoculated with one of 23 X. fastidiosa isolates collected from different hosts, eight identified as belonging to an almond strain, and the remainder from a grape strain. Pathogen population, symptom severity and infection incidence were compared over five successive harvests. Infected plant size, measured mainly by plant height, internode length and above ground biomass, was reduced up to 50% compared to buffer-inoculated controls, and more severe symptoms were observed at later harvests and for higher pathogen populations. Grape isolates had higher bacterial populations within alfalfa than almond isolates. In addition, infection with grape isolates resulted in more severe alfalfa stunting than that caused by almond isolates. Moreover, there was a strong positive relationship between isolate multiplication rate and both symptom severity and infection persistence (i.e. maintenance of chronic infection within host). Isolates with low initial populations had low incidence at the final harvest, with one isolate dying out altogether. The results showed that X. fastidiosa-genetic diversity contributed to variation in alfalfa disease severity. The results also suggest that pathogen strain may mediate host competence via differences in bacterial population density and persistence.

Vector within-host feeding preference mediates transmission of a heterogeneously distributed pathogen

2. We documented the within-host distribution of two vector species that differ in transmission efficiency, the leafhoppers Draeculacephala minerva and Graphocephala atropunctata, and which are free to move throughout entirely caged alfalfa plants. The more efficient vector D. minerva fed preferentially at the base of the plant near the soil surface, whereas the less efficient G. atropunctata preferred overwhelming the top of the plant. 3. Next we documented X. fastidiosa heterogeneity in mechanically inoculated plants. Infection rates were up to 50% higher and mean bacterial population densities were 100-fold higher near the plant base than at the top or in the taproot. 4. Finally, we estimated transmission efficiency of the two leafhoppers when they were confined at either the base or top of inoculated alfalfa plants. Both vectors were inefficient when confined at the top of infected plants and were 20-60% more efficient when confined at the plant base. 5. These results show that vector transmission efficiency is determined by the interaction between leafhopper within-plant feeding behaviour and pathogen within-plant distribution. Fine-scale vector and pathogen overlap is likely to be a requirement generally for efficient transmission of vector-borne pathogens.

HACCP numa indústria corticeira: implementação, identificação de pontos críticos e proposta de acções correctivas

Mestrado em Engenharia Química

Evaluating the efficiency of a vegetal coagulant in the treatment of industrial effluents

The present work aims at evaluating the efficiency of an organic polymer from vegetal source used as coagulant for treating different types of industrial effluents. This coagulant (Flox-QT) is obtained from the Black Acacia (Acacia mearnsii). The effluents studied were produced in petrochemical, leather, cork stoppers, metalworking, olive oil, glue, paint (printing), textile and paper industries. The parameters analyzed in the effluents before and after treatment were selected according to the type of wastewater and included pH, conductivity, apparent colour, turbidity, total suspended solids (TSS), chemical oxygen demand (COD) and some metals. The coagulant proved to be efficient for almost all effluents tested. The best results were obtained for the paper industry wastewater, with 91% removal of chemical oxygen demand and 95% of total suspended solids removal. The estimated cost of this treatment would be only 0.24 Euro per cubic meter of treated effluent, only regarding the price of the coagulant and the required dosage. The use of this coagulant is also adequate for the valorisation of the sludge obtained, which in this case could be recycled for paper production.

Estudo, fabrico e caracterização de painéis sanduíche com núcleos em materiais compósitos de cortiça

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Valorização de subprodutos da vinha e do vinho: impacto do tempo e métodos de preservação nas suas características

Os polifenóis constituem um grupo biologicamente relevante de compostos naturais, que têm gerado um crescente interesse por parte dos consumidores e das indústrias alimentar, farmacêutica e de cosméticos. Os compostos fenólicos exibem uma vasta gama de propriedades fisiológicas, tais como anti-alérgica, anti-aterogénica, anti-inflamatória, anti-microbiana, antioxidante, anti-trombótica, possuindo efeitos cardio-protetores e vasodilatadores. Por conseguinte, o interesse na obtenção deste compostos ativos de uma forma fácil, barata e rápida tem vindo a aumentar. Uma das fontes de polifenóis são os subprodutos agrícolas, tais como os produtos derivados do vinho e/ou processamento de uvas. As folhas, os caules e os resíduos obtidos durante o processo de produção do vinho têm sido subutilizados, apesar de representarem uma boa fonte de compostos antioxidantes e bioativos. Portugal é um dos mais importantes países produtores de vinho, onde todos os anos são geradas várias toneladas de subprodutos associados a esta indústria. A extração, caracterização, quantificação e avaliação da atividade antioxidante de compostos bioativos extraídos destes subprodutos são, pois, tarefas importantes a fim de avaliar o potencial de utilização destes produtos como novas fontes de compostos antioxidantes. O objetivo deste trabalho foi quantificar e avaliar os teores de polifenóis de extratos preparados a partir de folhas e caules de videira, e bagaço, engaço e grainha de uva. Os parâmetros experimentais da extração foram otimizados, incluindo a proporção de solvente de extração (água/etanol), a temperatura e o tempo de extração. A quantificação dos polifenóis (como fenóis totais e flavonoides) foi efetuada por espetrofotometria de UV/Vis. Verificou-se que a melhor razão de solventes extratores foi de 50/50 (v/v) em água/etanol para todos os subprodutos estudados. No caso dos subprodutos folhas e caules, as condições ideais de extração foram obtidas quando se usou uma temperatura de 40ºC e um tempo de extração de 30 min. Para o bagaço, a temperatura ideal foi de 55ºC durante 5 min. Para o engaço e grainha a utilização de uma temperatura de 40ºC durante 5 min e 30 min, respetivamente, revelou-se o ideal para se obter os compostos. Com este trabalho conclui-se que os subprodutos da vinha e do vinho efetivamente possuem compostos de elevado valor e com capacidade antioxidante.

NZEB e os novos revestimentos

Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Análise de ciclo de vida de duas soluções de ETICS

Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil

Estudo laboratorial e em condições reais sobre o aglomerado de cortiça expandida aplicado como revestimento exterior

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório de Engenharia Civil para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC

A industria da cortiça e o seu potencial de inovação

Este trabalho teve como objectivo a avaliação da actual situação da indústria corticeira, o levantamento de eventuais possibilidades de inovação e o estudo de um caso promissor. Como caso promissor, decidiu-se estudar o efeito da pirólise nos resíduos de cortiça. A análise da situação actual da indústria corticeira aponta para a procura de novos produtos no sentido de alargar o mercado e promover um melhor escoamento deste recurso natural. Apesar de todos os esforços efectuados até ao momento, verifica-se que a indústria vinícola continua a ser o principal mercado da cortiça. O avanço da tecnologia tem permitido o desenvolvimento de novos produtos, alguns ainda em fase de desenvolvimento, e aponta para um potencial de inovação a vários níveis: ao nível do processo de transformação, no sentido da sua optimização; ao nível do desenvolvimento de novos produtos dado o potencial já demonstrado pela cortiça em desenvolvimentos recentes; ao nível da valorização de resíduos como, por exemplo, a consolidação de processo de recuperação de taninos da água de cozedura, a obtenção de suberina e poliois do pó e aparas de cortiça e a pirólise das aparas e pó de cortiça. Como estudo de caso, efectuou-se o estudo do efeito da pirólise em resíduos de cortiça natural, para se poder conhecer as características dos produtos obtidos bem como as condições óptimas de operação. Neste fase inicial e optou-se por se analisar as propriedades parte sólida de modo a saber as alterações sofridas durante a pirólise e estas podem apresentar uma mais-valia para o mercado corticeiro. Para efectuar o respectivo trabalho, recorreu-se a um forno pirolítico horizontal tipo Splitz e utilizou-se cortiça natural com granulometria entre 2,88 e 4,00mm. A pirólise foi realizada entre a gama de temperaturas de 400 e 900ºC e para duas rampas de aquecimento de 5ºC/min e 10ºC/min. O estudo experimental revela que na gama de temperaturas entre os 600 e 800ºC é onde a carbonização do resíduo está completa, sendo para essa mesma gama de temperaturas que se verifica, no resíduo carbonoso, um maior teor de carbono. Relativamente às rampas de aquecimento estas não apresentam efeitos significativos nas massas e teores de carbono no resíduo carbonoso final. Verificouse também, que o teor de hidrogénio diminui com o aumento da temperatura. Conclui-se que a pirólise consegue degradar os resíduos de cortiça levando à libertação de compostos que poderão ser uma mais-valia.

Aplicação de filmes de suberina na produção de materiais bio-funcionais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Task-based occupational exposure assessment and particle number concentration: two important data resources to perform risk assessment for occupational exposure to particles

Environment monitoring has an important role in occupational exposure assessment. However, due to several factors is done with insufficient frequency and normally don´t give the necessary information to choose the most adequate safety measures to avoid or control exposure. Identifying all the tasks developed in each workplace and conducting a task-based exposure assessment help to refine the exposure characterization and reduce assessment errors. A task-based assessment can provide also a better evaluation of exposure variability, instead of assessing personal exposures using continuous 8-hour time weighted average measurements. Health effects related with exposure to particles have mainly been investigated with mass-measuring instruments or gravimetric analysis. However, more recently, there are some studies that support that size distribution and particle number concentration may have advantages over particle mass concentration for assessing the health effects of airborne particles. Several exposure assessments were performed in different occupational settings (bakery, grill house, cork industry and horse stable) and were applied these two resources: task-based exposure assessment and particle number concentration by size. The results showed interesting results: task-based approach applied permitted to identify the tasks with higher exposure to the smaller particles (0.3 μm) in the different occupational settings. The data obtained allow more concrete and effective risk assessment and the identification of priorities for safety investments.