Formulação de extrato aquoso de tremoço branco (Lupinus albus L.) adicionado de suco de pitanga utilizando metodologia de superfície de resposta

The aim of the present study was to verify, through the response surface methodology, the optimum conditions for the combined use of aqueous extract of white lupine (Lupinus albus L.) and tropical pitanga juice (Eugenia unifl ora L.) in the development of a drink. Therefore, the independent variables were represented by the volume of aqueous extract of lupine (mL) and by the volume of pitanga juice (mL). The dependent variables (responses) were obtained through sensory test of acceptance (“appearance”, “aroma”, “taste” and “overall acceptability”). The combined optimization of the variables pointed the second formulation (50mL of aqueous extract of lupine and 30mL of pitanga juice) of the experimental project as the most adequate. In conclusion it was possible to get a drink with attractive sensory characteristics using aqueous extract of white lupine and tropical pitanga juice. The usage of response surface methodology made possible the determination of regions of maximum acceptance for each attribute evaluated in the formulation of a drink with aqueous extract of white lupine and pitanga juice, with a minimum of tests.

Caracterização de propriedades mecânicas e óticas de biofilmes a base de proteínas miofibrilares de tilápia do nilo usando uma metodologia de superfície-resposta

Biopolímeros como polissacarídeos e proteínas, têm despertado interesse recentemente, como matérias primas para embalagens comestíveis e/ou biodegradáveis. Os materiais a serem desenvolvidos devem possuir boas propriedades mecânicas e aparência, para proteger e apresentar o produto embalado. Este trabalho teve como objetivo a caracterização das propriedades mecânicas e óticas de biofilmes à base de proteínas miofibrilares de tilápia-do-nilo, em função do pH (2,0-3,0), da concentração de proteína (Cp= 0,5-2,0g/100g solução) e do teor de glicerol (Cg= 30-70g/100g proteína) da solução filmogênica (SF). Foram determinadas a força e a deformação na ruptura por teste de perfuração e a opacidade aparente através de espectrofotometria, à 22ºC e umidade relativa ambiente. Os biofilmes obtidos nessas condições de ensaio apresentaram-se manuseáveis e transparentes. A força e a deformação na ruptura apresentaram comportamentos opostos em função da Cg (pH= 2,5 e Cp= 1,25 g/100g solução): a variação da Cg de 30 a 70% provocou uma variação na força e na deformação na ruptura entre 6,67N e 2,94N e 2,71% e 7,5%, respectivamente. A Cg e o pH exercem influência significativa sobre a força na ruptura (p< 0,05). Porém nenhum dos fatores estudados demonstrou ter influência significativa sobre a deformação na ruptura ou sobre a opacidade aparente dos biofilmes.

Otimização da extração sólido-líquido de antioxidantes de subprodutos florestais pelo método de superfície de resposta

Portugal continental apresenta uma vasta área florestal, que representa cerca de 35,4% da ocupação total do solo, com predominância de espécies como o eucalipto (Eucalyptus globulus) e o pinheiro-bravo (Pinus pinaster). Estas espécies apresentam uma elevada importância a nível económico, designadamente devido à sua ampla utilização, nomeadamente na indústria de celulose e papel, gerando elevadas quantidades de resíduos. Este resíduo de biomassa florestal é utilizado, na sua totalidade, para a geração de energia, na forma de eletricidade ou aquecimento. No entanto, existem outras opções viáveis, a nível económico, tais como a valorização destes subprodutos como fonte de compostos polifenólicos tornando-os, assim, um produto de valor acrescentado. A extração de compostos fenólicos de subprodutos florestais, como folhas de eucalipto e agulhas de pinheiros tem vindo a aumentar devido, principalmente, à substituição de antioxidantes sintéticos, contribuindo para a valorização de subprodutos florestais. Contudo, apesar de todas as potenciais aplicações e vantagens, apenas algumas centenas de espécies aromáticas identificadas são utilizadas à escala comercial. Neste trabalho foi avaliada a capacidade antioxidante de subprodutos da floresta, otimizando as condições de extração através do estudo dos fatores: tempo de extração, temperatura e composição de solvente através do método de superfície de resposta. O planeamento experimental utilizado teve como base um planeamento de compósito central e a avaliação do perfil de antioxidantes das matrizes analisadas foi realizada através de métodos de quantificação total, como o teor fenólico total, a atividade anti-radicalar – método do DPPH (radical 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) e o método de FRAP. Estes métodos analíticos convencionais foram modificados e, devidamente validados, para a análise em leitor de microplacas. Verificou-se que os extratos de pinheiro e de eucalipto, tanto as amostras verdes com as amostras, apresentam uma promissora capacidade antioxidante. O planeamento fatorial aplicado permitiu otimizar as condições de extração em relação às matrizes verdes. Contudo, o mesmo não se verificou em relação às matrizes secas. A composição (% de água) é sem dúvida o fator com mais efeito em todas as amostras (coeficientes de primeira e segunda ordem no modelo). Também a temperatura foi identificada como um fator com efeito significativo sobre os sistemas em análise.

Otimização de método para determinação de flavonóis e flavonas em frutas por cromatografia líquida de alta eficiência utilizando delineamento estatístico e análise de superfície de resposta

This work optimized the HPLC conditions for the simultaneous determination of luteolin, apigenin, myricetin, quercetin and kaempferol in aglycone form, as well defined the best conditions for hydrolysis/extraction of these flavonoids in fruits, using the statistical central composite design and response surface analysis. A reverse phase method was developed using a gradient of methanol/water acidified with 0.3% formic acid as mobile phase and a photodiode array detector. The samples were extracted with methanol/water (50:50 v/v) at 90 ºC. The optimum time and HCl concentration varied for the different fruits investigated, demonstrating the necessity of optimizing these conditions for each fruit analyzed. Good recovery (87.1 to 96.3%), repeatability and linearity were obtained.

Planejamento fatorial e superfície de resposta: otimização de um método voltamétrico para a determinação de ag(i) empregando um eletrodo de pasta de nanotubos de carbono

A factorial design applied in a voltammetric stripping method for the measurement of Ag(I) in natural water is described. The procedure is based on the effective pre-concentration of silver ions on electrode surface. The calibration graph was linear in the silver concentration range from 7.92 x 10"7 to 1.07 x 10"5 mol L"1 with a detection limit of 3.81 x 10-7 mol L-1. The determination of Ag(I) in natural water samples was carried out satisfactory with the proposed electrode.

OTIMIZAÇÃO DA DETERMINAÇÃO DE ÁCIDO FÓLICO EM LEITES ENRIQUECIDOS ATRAVÉS DA ANÁLISE DE SUPERFÍCIE DE RESPOSTA

A etapa de extração é uma das maiores fontes de erros na determinação de vitaminas, já que estas são compostos freqüentemente lábeis e estão presentes em concentrações muito pequenas numa matriz orgânica complexa que são os alimentos. A extração desenvolvida por Catharino e Godoy para análise de ácido fólico em leites enriquecidos consiste em uma técnica rápida e bastante simples, sendo por esse motivo escolhida neste estudo para ser avaliada. A análise de superfície de resposta foi aplicada para investigar as alterações na concentração de ácido fólico em leite enriquecido frente a algumas modificações, especialmente, na etapa de extração. Foram avaliados quatro parâmetros: quantidade de amostra, tempo de extração, volume de ácido tricloroacético (TCA) e tempo de espera para injeção no equipamento. As condições preestabelecidas para análise de 1,0g amostra, 10 minutos no ultra-som, 350miL de ácido tricloroacético e injeção imediata são parâmetros que estão dentro da faixa teórica ótima, segundo os resultados obtidos pela análise da superfície de resposta, embora quantidades um pouco inferiores de amostra (0,9g) e maior volume de TCA (425miL) proporcionaram quantidades de ácido fólico ligeiramente superiores.

Otimização via metodologia de superfície de respostas dos parâmetros tecnológicos para produção de fruta estruturada e desidratada a partir de polpa concentrada de mamão

O objetivo deste trabalho foi investigar os parâmetros tecnológicos relevantes no processo de estruturação de polpa concentrada de mamão (16ºBrix), utilizando um delineamento experimental associado a Metodologia de Superfície de Respostas. Os resultados do planejamento composto central utilizado mostraram que as variáveis pectina (x1) e alginato (x2) foram estatisticamente significativas para aumentar a firmeza de fruta estrutura de mamão. Foram realizados experimentos para confirmar as previsões do modelo matemático proposto para firmeza. As frutas estruturadas obtidas com os menores níveis de pectina (7g/kg) e alginato (7g/kg) apresentaram firmeza elevada, em torno de 3,2kg, cerca de 2,4 vezes maior que o valor previsto pelo modelo, provavelmente devido a variações no pH da polpa de mamão. Os resultados mostraram ser possível produzir fruta estruturada com teor elevado de polpa de mamão concentrada (672g/kg) e quantidade mínima de sacarose (364g/kg). O glicerol (x3) na concentração de 100g/kg suprimiu a atividade de água dos géis de polpa concentrada de mamão para 0,922. A secagem (60ºC/6h) sob vácuo (0,8kgf/kg) das frutas estruturadas minimizou o problema de adesividade superficial das frutas estruturadas e, concomitantemente, promoveu redução na atividade de água, para níveis de umidade intermediária, em torno de 0,860.

Modelagem e otimização por metodologia de superfícies de resposta: um estudo em arames de aço SAE 9254 para molas automobilísticas

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Otimização da extração de ergosterol assistida por microondas a partir de Agaricus bisporus L., aplicando a técnica estatística de superfície e resposta combinada com a técnica de HPLC-UV

O aumento de consumo de cogumelos tem-se verificado em todo o mundo, não só pelo seu valor nutricional, sabor apurado e textura, mas também pelas suas propriedades medicinais. Existem vários estudos científicos que descrevem os benefícios do consumo de cogumelos, que advêm da sua riqueza em compostos bioativos, tais como micosteróis, em particular, ergosterol. Agaricus bisporus L. é o cogumelo mais consumido em todo o mundo, sendo a sua fração de esteróis constituída essencialmente por ergosterol (90%) [1], tornando a sua extração um tópico de elevado interesse já que esta molécula apresenta elevado valor comercial e inúmeras aplicações nas indústrias alimentar, farmacêutica e cosmética. Segundo a literatura, o teor de ergosterol pode variar entre 3 e 9 mg por g de cogumelo seco. Atualmente, os métodos tradicionais tais como a maceração e a extração em Soxhlet estão a ser substituídos por metodologias emergentes, nomeadamente a extração assistida por microondas, visando diminuir a quantidade de solvente utilizado e o tempo de extração e, naturalmente, aumentar o rendimento da mesma. No presente trabalho, utilizou-se A. bisporus como fonte de ergosterol, tendo-se otimizado as seguintes variáveis relevantes para a sua extração pela tecnologia de microondas (MAE): tempo (0-20 min), temperatura (60-210 ºC) e razão sólido-líquido (1-20 g/L). O solvente utilizado foi o etanol tendo-se aplicado a técnica estatística de superfície de resposta por forma a gerar modelos matemáticos que permitissem maximizar a resposta e otimizar as variáveis que afetam a extração de ergosterol. O conteúdo em ergosterol foi monitorizado por HPLC-UV. Os resultados demonstraram que a técnica MAE é promissora para a extração de ergosterol, tendo-se obtido, para as condições ótimas (20,4 min, 121,5ºC e 1,6 g/L), 569,4 mg ergosterol/100 g de massa seca, valor similar ao obtido com extração convencional por Soxhlet (671,5±0,5 mg/100 g de massa seca). Em síntese, a extração assistida por microondas demonstrou ser uma tecnologia eficiente para maximizar o rendimento de extração em ergosterol.

Desidratação osmótica de abacaxi aplicada à tecnologia de métodos combinados

The aim of this research was to optimize osmotic dehydration of pineapple, according to two criteria: maximize water loss and minimize solid gain. The process was made as an application to Combined Methods Technology, in which three preservation factors were combined: water activity, pH and chemical preservatives, all being applied at low levels, in order to get a product resembling non-processed fruit. The experiment was divided into three treatments, being: non-coated pineapple pieces (A), pieces coated with alginate (B) and coated with low-methoxyl pectin (C). Process involved the following main steps: enzymatic inactivation of fruit pieces; in treatments B and C, incorporation of their respective coatings; and osmotic dehydration, in sucrose syrup containing potassium sorbate and citric acid. Optimum conditions, determined from Response Surface Methodology, were the following: dehydration of fruit pieces coated by alginate, at 42-47° C, in sucrose syrup at 66-69° Brix, for 220 to 270 minutes. Results indicated that both coatings significantly affected the mass transfers of the process, reducing solid incorporation and increasing water loss; therefore, increasing weight loss and performance ratio (water loss: solid incorporation) took place. Water activity was not significantly affected by the coatings. The product obtained under optimum conditions was submitted to sensorial evaluation, and presented a good general acceptance. Moulds and yeasts countings indicated good microbiological stability of the product for at least 60 days at 30ºC.

Phase transitions in biodegradable films based on blends of gelatin and poly (vinyl alcohol)

The aim of this work was to study the effect of the hydrolysis degree (HD) and the concentration (C PVA) of two types of poly (vinyl alcohol) (PVA) and the effect of the type and the concentration of plasticizers on the phase properties of biodegradable films based on blends of gelatin and PVA, using a response-surface methodology. The films were made by casting and the studied properties were their glass (Tg) and melting (Tm) transition temperatures, which were determined by diferential scanning calorimetry (DSC). For the data obtained on the first scan, the fitting of the linear model was statistically significant and predictive only for the second melting temperature. In this case, the most important effect on the second Tm of the first scan was due to the HD of the PVA. In relation to the second scan, the linear model could be fit to Tg data with only two statistically significant parameters. Both the PVA and plasticizer concentrations had an important effect on Tg. Concerning the second Tm of the second scan, the linear model was fit to data with two statistically significant parameters, namely the HD and the plasticizer concentration. But, the most important effect was provoked by the HD of the PVA.

Hydrocarbonoclastic bacteria: from bioremediation to bioenergy feedstock

Tese de Doutoramento em Engenharia Química e Biológica.

Avaliação da influência da temperatura e do tratamento enzimático no comportamento reológico do suco de abacaxi pérola (Ananas Comosus L. merr.)

O objetivo deste trabalho foi determinar o comportamento reológico do suco de abacaxi- pérola natural e tratado com enzimas pectinolíticas. As condições de tratamento enzimático foram otimizadas através de um planejamento experimental do tipo fatorial completo 2k, com três repetições do ponto central. Na avaliação do comportamento reológico foram utilizadas duas amostras submetidas a peneiramento (N e D), analisadas em quatro diferentes temperaturas (10; 25; 50 e 65 °C). As análises reológicas foram realizadas utilizando um viscosímetro de cilindros concêntricos Brookfield e os dados experimentais foram ajustados ao modelo de Mizrahi-Berk. A relação entre temperatura e viscosidade aparente foi descrita por uma equação tipo Arrhenius. A otimização da atividade enzimática indicou, através da análise de variância e da metodologia de superfície de resposta, que as variáveis temperatura e tempo de tratamento exerceram efeito estatisticamente significativo (p<0,05) sobre a concentração de pectina presente na amostra. O modelo utilizado mostrou-se adequado para descrever o comportamento reológico dos sucos de acordo com os parâmetros R², χ² e Bf. Os baixos valores obtidos para o índice de comportamento indicaram um comportamento pseudoplástico (n<1). A temperatura exerceu influência sobre a tensão de cisalhamento e a viscosidade aparente dos sucos analisados, sendo os menores valores observados nas amostras analisadas a 65 °C. A equação tipo Arrhenius descreveu de modo satisfatório o efeito da temperatura sobre a viscosidade aparente. Os valores da energia de ativação (Eat) foram de 4,54 Kcal.g.mol-1 e 4,89 Kcal.g.mol-1, respectivamente, para as amostras do suco de abacaxi natural e despectinizado, aumentando com o tratamento enzimático. A atividade enzimática proporcionou uma redução nos valores dos parâmetros de comportamento reológico das amostras, bem como na viscosidade aparente, em todas as temperaturas utilizadas, sendo o maior percentual de redução observado a 65 °C (41,66%).

Quimiometria como ferramenta analitica para definição das condiçoes de ensaio da enzima peroxidase de soja

Enzimas Peroxidases são heme-proteínas encontradas nos diferentes organismos vivos, especialmente vegetais, apresentam importante papel fisiológico/bioquímico como proteção contra microorganismos invasores. A soja, um dos mais importantes produtos para o agronegócio brasileiro apresenta na casca de suas sementes (subproduto) alta atividade de peroxidase, denominada soybean peroxidase,com potencial de utilização em métodos analíticos clínicos. A proposta do trabalho foi aplicar o planejamento fatorial para otimização das condições extração da enzima, definição das condições ótimas de atividade (pH e temperatura), utilizando metodologia de superfície de resposta. Os dados obtidos com clara definição foram: i) extração em pó cetonico, ii) meio reacional: pH 3,3, volume da amostra contendo a enzima 330 µL - 340 µL, peróxido de hidrogênio 4,2 mmol.L-1 150 µL, tempo de reação 20 segundos, temperatura 50º C, substrato guaiacol 30mmol.L-1 300 µL, e 0,1 mol.L-1 de NaCl. O uso da dessa metodologia para definição das condições de extração e estudos cinético-enzimáticos da peroxidase de soja foram eficientes e mais precisos, comparado a metodologia de variações/repetições (tentativa e erro).

Efeito da umidificação, tratamento térmico e deformação sobre a decorticação da castanha de caju 'CCP-76' por meio de impacto único e direcionado

O sistema mecanizado, de múltiplos impactos, utilizado pela indústria brasileira no beneficiamento da castanha de caju, provoca danos às amêndoas e obtenção de apenas 50 a 60% de amêndoas inteiras. Para investigar o desempenho da aplicação de deformação limitada, por meio de impacto único e direcionado, um dispositivo especial foi projetado e construído. Determinou-se, inicialmente, a deformação específica correspondente ao melhor desempenho na decorticação. Utilizando-se desse valor, denominado de deformação específica limite, investigou-se o efeito de várias combinações de tempos de umidificação e tratamento térmico, utilizados na preparação da castanha do clone CCP-76, no desempenho da decorticação com impacto único e direcionado. Caracterizaram-se as castanhas pelas dimensões principais e peso, antes a após os tratamentos. O dispositivo construído mostrou-se eficaz e de fácil operação, sendo o maior índice de 77,55%, de amêndoas inteiras liberadas, foi obtido com deformação de 19%. Verificou-se que, após a preparação, as castanhas apresentaram perda média de massa de 25,7%, aumento no comprimento, largura e na espessura de 7,03%; 5,77% e 7,35%, respectivamente. Pela metodologia de superfície de resposta, não foram observadas diferenças de desempenho na decorticação.