Early diagenesis of plant-derived dissolved organic matter along a wetland, mangrove, estuary ecotone

We studied the role of photochemical and microbial processes in contributing to the transformation of dissolved organic matter (DOM) derived from various plants that dominate the Florida Everglades. Plant-derived DOM leachate samples were exposed to photochemical and microbial degradation and the optical, chemical, and molecular weight characteristics measured over time. Optical parameters such as the synchronous fluorescence intensity between 270 and 290 nm (Fnpeak I), a strong indicator of protein and/or polyphenol content, decreased exponentially in all plant leachate samples, with microbial decay constants ranging from 21.0 d21 for seagrass to 20.11 d21 for mangrove (half-life [t1/2] 5 0.7–6.3 d). Similar decreases in polyphenol content and dissolved organic carbon (DOC) concentration also occurred but were generally an order of magnitude lower or did not change significantly over time. The initial molecular weight composition was reflected in the rate of Fnpeak I decay and suggests that plantderived DOM with a large proportion of high molecular weight structures, such as seagrass derived DOM, contain high concentrations of easily microbially degradable proteinaceous components. For samples exposed to extended simulated solar radiation, polyphenol and Fnpeak I photochemical decay constants were on average 20.7 d21 (t1/2 1.0 d). Our data suggest that polyphenol structures of plant-derived DOM are particularly sensitive to photolysis, whereas high molecular weight protein-like structures are degraded primarily through physical–chemical and microbial processes. Furthermore, microbial and physical processes initiated the formation of recalcitrant, highly colored high molecular weight polymeric structures in mangrove-derived DOM. Thus, partial, biogeochemical transformation of plant-derived DOM from coastal areas is rapid and is likely to influence carbon and nutrient cycling, especially in areas dominated by seagrass and mangrove forests.

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.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Understanding the role of auxins and oxidative enzymes on adventitious root formation in olive (olea europaea L.) cultivars

Olive (Olea europaea L.), one of the main crops in the Mediterranean basin, is mainly propagated by cuttings, a classical propagation method that relies on the ability of the cuttings to form adventitious roots. While some cultivars are easily propagated by this technique, some of the most interesting olive cultivars are considered difficult-to-root which poses a challenge for their preservation and commercialization. Therefore, increasing the current knowledge on adventitious root formation is extremely important for species like olive. This research focuses on evaluating the role of free auxins and oxidative enzymes on adventitious root formation of two olive cultivars with different rooting ability - ‘Galega vulgar’ (difficult-to-root) and ‘Cobrançosa’ (easy-to-root). In this context, free auxin levels and enzyme activities were determined in in vitro-cultured ‘Galega vulgar’ microshoots and in semi-hardwood cuttings of cvs. ‘Galega vulgar’ and ‘Cobrançosa’. To attain this goal, an analytical method for the quantification of free indole-3-acetic acid (IAA) and indole-3-butyric acid (IBA) was developed, which is based on dispersive liquid-liquid microextraction followed by microwave derivatization (DLLME-MAD) and gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) analysis. The developed method was validated in terms of linearity, recovery, limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) and proved to be useful in the analysis of two very different types of plant tissues. The results from auxin quantification in olive samples point at a relationship between free auxin levels and rooting ability of both microshoots and semihardwood cuttings. A defective IBA-IAA conversion, resulting in a peak of free IAA during initiation phase, seems to be associated with low rooting ability. Likewise, differences in the activity of oxidative enzymes also appear to be related with rooting ability. Higher polyphenol oxidases (PPO) activity is likely related with an easyto- root behavior, while the opposite is true for peroxidases (POX) (including IAA oxidase (IAAox)) activity. A possible hypothesis for adventitious root formation in olive microcuttings is presented herein for the first time. Free auxins, oxidative enzymes, alternative oxidase (AOX) and reactive oxygen species (ROS) are some of the factors that may be involved in this highly complex physiological process. Interestingly, while temporal changes in auxin levels were similar between microshoots and semihardwood cuttings, the conclusions obtained from enzyme activity results in microshoots didn’t translate to semi-hardwood tissues, showing the emerging need for adaptation of classical agronomical research studies to modern techniques; Resumo: Procurando compreender o papel das auxinas e enzimas oxidativas na formação de raízes adventícias em cultivares de oliveira (Olea europaea L.) A oliveira (Olea europaea L.) é uma das principais culturas da bacia Mediterrânica e é propagada maioritariamente por estacaria, um processo altamente dependente da capacidade das estacas para formar raízes adventícias. Enquanto algumas cultivares são fáceis de propagar desta forma, algumas das cultivares de oliveira mais interessantes são consideradas difíceis de enraizar, o que dificulta a sua preservação e comercialização e torna extremamente importante aprofundar o conhecimento sobre o enraizamento adventício desta espécie. Este trabalho foca-se na avaliação do papel das auxinas livres e das enzimas oxidativas na formação de raízes adventícias em duas cultivares de oliveira com diferente capacidade de enraizamento - ‘Galega vulgar’ (difícil de enraizar) e ‘Cobrançosa’ (fácil de enraizar). Neste contexto, determinaram-se os níveis de auxinas livres e as actividades de enzimas oxidativas em microestacas de ‘Galega vulgar’ cultivadas in vitro bem como em estacas semi-lenhosas das cvs. ‘Galega vulgar’ e ‘Cobrançosa’. Para tal foi necessário desenvolver uma metodologia analítica para a quantificação de ácido indol-3-acético (IAA) e ácido indol-3-butírico (IBA), baseada em microextracção dispersiva líquido-líquido (DLLME) seguida de derivatização em microondas (MAD) e análise por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (GC/MS). O método desenvolvido foi validado em termos de linearidade, recuperação, limite de detecção (LOD) e limite de quantificação (LOQ), e mostrou-se eficaz na análise de dois tipos de tecidos vegetais bastante diferentes. Os resultados da análise de auxinas em amostras de oliveira apontam para uma possível relação entre os níveis de auxinas livres e a capacidade de enraizamento, tanto em microestacas como em estacas semi-lenhosas. Uma conversão IBA-IAA deficiente, que resulta num pico de IAA durante a fase de iniciação, parece estar associada à baixa capacidade de enraizamento. Por outro lado, a capacidade de enraizamento também parece estar relacionada com diferenças na actividade de enzimas oxidativas. Comportamentos fáceis de enraizar estão associados a actividade mais elevada das polifenoloxidases (PPO), enquanto o oposto é verdade para a actividade das peroxidases (POX) (incluindo a IAA oxidase (IAAox)). Neste trabalho propõe-se pela primeira vez uma possível explicação para o enraizamento adventício em microestacas de oliveira. Auxinas livres, enzimas oxidativas, oxidase alternativa (AOX) e espécies reactivas de oxigénio (ROS) são alguns dos factores envolvidos neste processo fisiológico altamente complexo. Curiosamente, enquanto as alterações temporais nos níveis de auxinas foram semelhantes entre microestacas e estacas semi-lenhosas, o mesmo não se observou relativamente à actividade enzimática, o que mostra a necessidade de adaptação dos estudos agronómicos tradicionais às técnicas correntes.

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.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Effect of cinnamon tea on postprandial glucose concentration

"Glycaemic control, in particular at postprandial period, has a key role in prevention of different diseases, including diabetes and cardiovascular events. Previous studies suggest that postprandial high blood glucose levels (BGL) can lead to an oxidative stress status, which is associated with metabolic alterations. Cinnamon powder has demonstrated a beneficial effect on postprandial glucose homeostasis in animals and human models. The purpose of this study is to investigate the effect of cinnamon tea (C. burmannii) on postprandial capillary blood glucose level on nondiabetic adults. Participants were given oral glucose tolerance test either with or without cinnamon tea in a randomized clinical trial. The data revealed that cinnamon tea administration slightly decreased postprandial BGL. Cinnamon tea ingestion also results in a significantly lower postprandial maximum glucose concentration and variation ofmaximum glucose concentration (p < 0.05). Chemical analysis showed that cinnamon tea has a high antioxidant capacity, whichmay be due to its polyphenol content. The present study provides evidence that cinnamon tea, obtained from C. burmannii, could be beneficial for controlling glucose metabolism in nondiabetic adults during postprandial period."

Bebidas espirituosas do Algarve

Tese de Doutoramento, Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016

Unraveling the performance of dispersion-corrected functionals for the accurate description of weakly bound natural polyphenols

Long-range non-covalent interactions play a key role in the chemistry of natural polyphenols. We have previously proposed a description of supramolecular polyphenol complexes by the B3P86 density functional coupled with some corrections for dispersion. We couple here the B3P86 functional with the D3 correction for dispersion, assessing systematically the accuracy of the new B3P86-D3 model using for that the well-known S66, HB23, NCCE31, and S12L datasets for non-covalent interactions. Furthermore, the association energies of these complexes were carefully compared to those obtained by other dispersion-corrected functionals, such as B(3)LYP-D3, BP86-D3 or B3P86-NL. Finally, this set of models were also applied to a database composed of seven non-covalent polyphenol complexes of the most interest.

Biomethane production from macroalgae

Irish brown seaweeds have been identified as a potential bio-resource with potentially high specific methane yields. Anaerobic digestion is deemed the most feasible technology due to its commercial viability for handling such wet feedstock. However, the biomethane potential of seaweed is highly dependent on its chemical composition which can vary by species type, cultivation method, and time of harvest. This study aims to investigate and optimize the process for the production of biomethane from Irish brown seaweeds focusing on the key technology bottlenecks including for seaweed characterization, biomethane potential assessment, optimization of long-term anaerobic digestion and suitable pre-treatment technologies to enhance potential gas yields. Laminaria digitata and Ascophyllum nodosum were tested for seasonal variation. From the characterization and batch digestion of L. digitata, August was found to be the optimal month for harvest due to high organic matter content, low level of ash and ultimately highest biomethane yield. The specific methane yield of 53 m3 CH4 t-1 wwt in August was 4.5 times higher than the yield in December (12 m3 CH4 t-1 wwt), with ash content the key factor in seasonal variation. For A. nodosum, the optimal harvest month was October with polyphenol content found to be a more influential factor than ash. The gross energy yields from both species were evaluated in the range of 116-200 GJ ha-1 yr-1. Continuous digestion trials were subsequently designed for S. latissima and L. digitata to optimize the key digestion parameters. Results from mono-digestion and co-digestion with dairy slurry revealed that both seaweeds could be digested at maximum biomethane efficiency to a loading rate of 4 kg VS m-3 d-1. Accumulation of salt in the digesters was a concern for long term digestion and it was reasoned that suitable pretreatment may be required prior to digestion. Various pre-treatments were subsequently tested on L. digitata to enhance the gas yield. It was found that maceration after hot water washing yielded 25% more specific methane and up to 54% salt removal as compared to untreated L. digitata. The experiments undertaken aim to assist in providing a basic guideline for feasible design and operation of seaweed digesters in Ireland.

Tracking biochemical changes during adventitious root formation in olive (Olea europaea L.)

The activity of oxidative enzymes and the levels of free auxins were determined during adventitious root formation in olive explants. Rooting trials were performed both with in vitro-cultured micro shoots of the cultivar ‘Galega Vulgar’, treated with indole-3-butyric acid (IBA) and with salicylhydroxamic acid(SHAM) + IBA, as well as with semi-hardwood cuttings of the cultivars ‘Galega Vulgar’ (difficult-to-root)and ‘Cobrançosa’ (easy-to-root), treated with IBA. The auxin (IBA) was used in all experiments as a rooting promoter, while SHAM was used in micropropagation trials as rooting inhibitor, providing a negative control. Free indole-3-acetic acid (IAA) and IBA concentrations were determined in microshoots, as well as in semi-hardwood cuttings, throughout the rooting period at pre-established time-points. At the sametime-points, the enzymatic activity of polyphenol oxidases (PPO), peroxidases (POX), and IAA oxidase(IAAox) was evaluated in the microshoots. Microshoots treated with SHAM + IBA revealed higher POX and IAAox activity, as well as lower PPO activity, than those treated only with IBA. IAA levels were higher in IBA-treated microshoots during induction phase, but lower during early initiation phase. Incontrast, free IBA levels were higher in microshoots treated with SHAM + IBA during induction, but lower during initiation. A similar pattern of free auxin levels was observed in semi-hardwood cuttings of the two contrasting cultivars under evaluation. The similarities found on the auxin patterns of microshoots treated with SHAM and those of semi-hardwood cuttings of the difficult-to-root olive cultivar allow considering SHAM a reliable control for when simulation of a difficult-to-root behavior is necessary. The inhibitory effect of SHAM in root formation could be related with 1) the inhibition of alternative oxidase(AOX), leading to a down regulation of phenylpropanoid biosynthetic pathways, which would decrease the concentration of phenolic substrates for PPO; 2) an increase in IAAox activity resulting in lower free IAA levels or; 3) a defective conversion of IBA into IAA.