Particle flux characterisation and sedimentation patterns of protistan plankton during the iron fertilisation experiment LOHAFEX in the Southern Ocean

The taxonomic composition and types of particles comprising the downward particle flux were examined during the mesoscale artificial iron fertilisation experiment LOHAFEX. The experiment was conducted in low-silicate waters of the Atlantic Sector of the Southern Ocean during austral summer (January-March 2009), and induced a bloom dominated by small flagellates. Downward particle flux was low throughout the experiment, and not enhanced by addition of iron; neutrally buoyant sediment traps contained mostly faecal pellets and faecal material apparently reprocessed by mesozooplankton. TEP fluxes were low, <5 mg GX eq/m**2/day, and a few phytodetrital aggregates were found in the sediment traps. Only a few per cent of the POC flux was found in the traps consisting of intact protist plankton, although remains of taxa with hard body parts (diatoms, tintinnids, thecate dinoflagellates and foraminifera) were numerous, far more so than intact specimens of these taxa. Nevertheless, many small flagellates and coccoid cells, belonging to the pico- and nanoplankton, were found in the traps, and these small, soft-bodied cells probably contributed the majority of downward POC flux via mesozooplankton grazing and faecal pellet export. TEP likely played an important role by aggregating these small cells, and making them more readily available to mesozooplankton grazers.

Effect of enhanced pCO2 levels on the production of dissolved organic carbon and transparent exopolymer particles in short-term bioassay experiments

It has been proposed that increasing levels of pCO2 in the surface ocean will lead to more partitioning of the organic carbon fixed by marine primary production into the dissolved rather than the particulate fraction. This process may result in enhanced accumulation of dissolved organic carbon (DOC) in the surface ocean and/or concurrent accumulation of transparent exopolymer particles (TEPs), with important implications for the functioning of the marine carbon cycle. We investigated this in shipboard bioassay experiments that considered the effect of four different pCO2 scenarios (ambient, 550, 750 and 1000 µatm) on unamended natural phytoplankton communities from a range of locations in the northwest European shelf seas. The environmental settings, in terms of nutrient availability, phytoplankton community structure and growth conditions, varied considerably between locations. We did not observe any strong or consistent effect of pCO2 on DOC production. There was a significant but highly variable effect of pCO2 on the production of TEPs. In three of the five experiments, variation of TEP production between pCO2 treatments was caused by the effect of pCO2 on phytoplankton growth rather than a direct effect on TEP production. In one of the five experiments, there was evidence of enhanced TEP production at high pCO2 (twice as much production over the 96 h incubation period in the 750 ?atm treatment compared with the ambient treatment) independent of indirect effects, as hypothesised by previous studies. Our results suggest that the environmental setting of experiments (community structure, nutrient availability and occurrence of phytoplankton growth) is a key factor determining the TEP response to pCO2 perturbations.

Experiment: Response of Nodularia spumigena to pCO2

The filamentous and diazotrophic cyanobacterium Nodularia spumigena plays a major role in the productivity of the Baltic Sea as it forms extensive blooms regularly. Under phosphorus limiting conditions Nodularia spumigena has a high enzyme affinity for dissolved organic phosphorus (DOP) by production and release of alkaline phosphatase. Additionally, it is able to degrade proteinaceous compounds by expressing the extracellular enzyme leucine aminopeptidase. As atmospheric CO2 concentrations are increasing, we expect marine phytoplankton to experience changes in several environmental parameters including pH, temperature, and nutrient availability. The aim of this study was to investigate the combined effect of CO2-induced changes in seawater carbonate chemistry and of phosphate deficiency on the exudation of organic matter, and its subsequent recycling by extracellular enzymes in a Nodularia spumigena culture. Batch cultures of Nodularia spumigena were grown for 15 days aerated with three different pCO2 levels corresponding to values from glacial periods to future values projected for the year 2100. Extracellular enzyme activities as well as changes in organic and inorganic compound concentrations were monitored. CO2 treatment-related effects were identified for cyanobacterial growth, which in turn was influencing exudation and recycling of organic matter by extracellular enzymes. Biomass production was increased by 56.5% and 90.7% in the medium and high pCO2 treatment, respectively, compared to the low pCO2 treatment and simultaneously increasing exudation. During the growth phase significantly more mucinous substances accumulated in the high pCO2 treatment reaching 363 µg Gum Xanthan eq /l compared to 269 µg Gum Xanthan eq /l in the low pCO2 treatment. However, cell-specific rates did not change. After phosphate depletion, the acquisition of P from DOP by alkaline phosphatase was significantly enhanced. Alkaline phosphatase activities were increased by factor 1.64 and 2.25, respectively, in the medium and high compared to the low pCO2 treatment. In conclusion, our results suggest that Nodularia spumigena can grow faster under elevated pCO2 by enhancing the recycling of organic matter to acquire nutrients.

Seasonal changes in broodstock spawning performance and egg quality in ballan wrasse (Labrus bergylta)

Sea lice continue to be one of the largest issues for the salmon farming industry and the use of ballan wrasse (Labrus bergylta) as a biological control is considered to be one of the most sustainable solutions in development. Broodstock management has proved challenging in the initial phases due to the significant lack of understanding of basic reproductive physiology and behaviour in the species. The aim of the study was to monitor captive breeding populations throughout a spawning season to examine timing and duration of spawning,quantify egg production, and look at seasonal changes in egg quality parameters as well as investigate the parental contribution to spawning events. A clear spawning rhythm was shown with 3-5 spawning periods inclusive of spawning windows lasting 1-9 days followed by inter spawning intervals of 8-12 days. Fertilization rate remained consistently high (> 87.5%) over the spawning season and did not differ significantly between spawning populations. Hatch rate was variable (0-97.5 %), but peaked in the middle of the spawning season. Meanoocyte diameter and gum layer thickness decreased slightly over the spawning season with no significant differences between spawning populations. Fatty acid (FA) profile of eggs remained consistent throughout the season and with the exception of high levels of ARA (3.8 ± 0.5 % of total FA) the FA profile was similar to that observed in other marine fish species. Parental contribution analysis showed 3 out of 6 spawning events to be single paired mating while the remaining 3 had contributions from multiple parents. Furthermore, the proposed multiple batch spawning nature of this species was confirmed with proof of a single femalecontributing to two separate spawning events. Overall this work represents the first comprehensive data set of spawning activity of captive ballan wrasse, and as such and will be helpful in formulating sustainable broodstock management plans for the species.

Koffeinets ergogena effekter på power i överkropp

Koffein har sedan 1962 fram och tillbaka varit dopingklassat men är sedan 2004 ett tillåtet ergogent preparat inom idrotten. Flera studier har visat positiva resultat i uthållighetsidrotter och på maximal styrkeförmåga. Syftet med denna studie var att se om koffein har någon ergogen effekt på power i överkroppsmuskulaturen. I denna studie användes en dubbel-blindad, randomiserad cross-over design. En slumpmässig indelning inför det första testtillfället avgjorde ifall deltagarna började studien med koffein- eller placebosupplementering och bytte sedan supplementering inför testtillfälle två. Som supplementeringsmetod användes koffein i tuggummiform på grund av att det ger ett snabbare upptag. Power mättes genom testet sittande stöt med en kula på 5 kg. Resultatet visar på en mycket svag (ES=0,13) positiv förbättring av stötlängderna mellan interventionerna. En av anledningarna till det triviala resultatet tros kunna bero på att det urval som användes ej bestod av en homogengrupp vad gäller träningsbakgrund och prestationsnivå. På grund av detta är det svårt att dra några slutsatser om koffeinet har eller inte har några ergogena effekter på power i överkroppen.

Evaluation of Select Food Additive Exposures in Children with Crohn's Disease

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-09

Aumento de coroa clínica

O sorriso não se baseia apenas em factores dentários relacionados com a cor, a forma ou o alinhamento dos dentes na arcada, mas implica também a presença de tecidos periodontais saudáveis e com um contorno gengival harmónico. Este trabalho tem como objectivo abordar as diversas técnicas de aumento de coroa clínica, enunciar as vantagens e indicações das mesmas, bem como comparar as técnicas cirúrgicas com as ortodônticas. Para tal foi realizada uma pesquisa bibliográfica recorrendo aos motores de busca da Pubmed e b-on, utilizando como palavras-chave: crown lengthening, biological width, crown lengthening AND surgery e crown lengthening AND orthodontic extrusion. Dos 539 artigos encontrados, foram seleccionados 28 que correspondiam aos critérios de inclusão por nós estabelecidos. Critérios de inclusão: meta-análises, ensaios clínicos randomizados e revisões sistemáticas publicadas em Português, Inglês e Espanhol nos últimos 12 anos. De acordo com a literatura, podemos verificar que o aumento de coroa clínica está indicado em várias situações clínicas tais como: cáries infra-gengivais, fracturas radiculares, resolução de alguns problemas estéticos, como o sorriso gengival, principalmente em casos de erupção passiva alterada e assimetrias das margens gengivais. Este aumento pode ser realizado por técnicas cirúrgicas (gengivectomia e retalho de reposicionamento apical), técnicas ortodônticas (extrusão ortodôntica com ou sem fibrotomia) ou através da combinação de ambas.

Erupção passiva alterada

Introdução: Nos últimos anos, a estética tem vindo a desempenhar um papel cada vez mais importante na Medicina Dentária. Um sorriso considerado agradável é uma parte indispensável relativamente à harmonia facial e consequentemente à autoestima das pessoas. Quando durante o sorriso há exposição de mais de 3mm de gengiva, este é designado por “sorriso gengival”. Considerado como um sorriso inestético, representa uma queixa muito comum por parte dos pacientes e à qual se tem vindo a dar cada vez mais importância. De entre as várias causas, no âmbito deste trabalho, destaca-se a Erupção Passiva Alterada (EPA). Com uma prevalência de 12% na população geral, a EPA é uma condição de difícil diagnóstico devido aos seus sinais pouco específicos e, por isso, muitas vezes ignorada ao longo dos últimos anos. É um fenómeno que não é previsível e a sua etiologia ainda não é muito clara, mas parece tratar-se de um anormal desenvolvimento a nível dentário, em que uma grande porção da coroa dentária fica coberta por gengiva, dando a aparência de coroas clínicas curtas. Apesar de estar hoje em dia propriamente classificada, não dispensa um cuidadoso diagnóstico para que venha a ser tratada adequadamente. O objetivo deste trabalho é efetuar uma revisão bibliográfica dos principais conceitos relativos à etiologia deste fenómeno e à sua classificação, assim como fazer uma abordagem ao seu diagnóstico e tratamento. Materiais e métodos: Foi realizada uma pesquisa na base de dados da PubMed e Research Gate, utilizando como palavras/expressões-chave: “altered passive eruption” e “delayed passive eruption”. A pesquisa resultou num total de 23 artigos, tendo sido complementada com duas obras literárias de interesse. Resultados/conclusões: Foi possível verificar que, apesar de não haver muitos estudos relativos à EPA, é cada vez mais importante realizar um diagnóstico correto para que o tratamento seja o adequado e irmos de encontro às expectativas do paciente, já que muitas vezes este é um fenómeno não identificado devido às suas características inespecíficas. O tratamento da EPA é feito de acordo com a sua classificação e os seus resultados melhoram bastante a estética do sorriso.

A cocaína e suas manifestações orofaciais

A cocaína é uma droga com ação estimulante no sistema nervoso central, extraída e refinada a partir da planta de coca (Erythroxylum coca). É característica por induzir o consumidor a um estado de hipervigilância reduzindo ao mesmo tempo, o cansaço e a fadiga. Este pó branco, cristalino, de sabor amargo, possui também um efeito anestésico local e vasoconstritor. As formas de apresentação mais comuns da droga são o cloridrato de cocaína e a cocaína crack. Esta droga destaca-se por ser o estimulante mais consumido na Europa com cerca de 3,4 milhões de consumidores estimados no ano de 2014. A prevalência do consumo desta droga em Portugal aumentou 0,3% de 2001, para 2012 na população geral (15-64 anos). Os estudos mais recentes em populações escolares (entre 2010 e 2011) evidenciaram, de um modo geral, o aumento da prevalência de consumo nesta população. Os efeitos adversos resultantes, tanto a nível físico como psíquico, são vários, sendo as manifestações orofaciais as que mais interferem na Qualidade de vida do toxicómano. As manifestações mais frequentes são as perfurações do septo nasal e palatino, bruxismo, gengivite, erosão dentária, xerostomia, cárie, lesões brancas atípicas e cefaleias em salva, tendo o Médico Dentista um papel importante no diagnóstico e tratamento destas lesões. A legislação, ao nível Europeu, sobre drogas procura uma uniformização das medidas aplicadas nos países membros, baseando-se no equilíbrio entre as sanções e o tratamento. Apesar das convenções das Nações Unidas sobre drogas limitarem o consumo de estupefacientes e substâncias psicotrópicas exclusivamente para fins médicos e científicos, cabe aos países signatários a liberdade de decisão das políticas a adoptar em matérias de infrações penais como a posse e o consumo ilegal.

Caracterização do índice de biofilme oral em doentes internados no serviço de cuidados intensivos 1 do Centro Hospitalar do Porto

Introdução: A cavidade oral de um doente que esteja internado num serviço hospitalar apresenta uma flora diferente das pessoas saudáveis. Ao fim de 48 horas de internamento, a flora apresenta um maior número de microrganismos que rapidamente podem ser responsáveis por aparecimento de infeções secundárias, tais como pneumonias, resultante à proliferação bactérias que lhe está associada. Este risco é ainda superior em doentes críticos. Nesta população torna-se fundamental a implementação de um efetivo protocolo de higiene oral, procurando controlar ao máximo o desenvolvimento do biofilme oral. Objetivo: Avaliar o índice de biofilme oral dos doentes na admissão a um serviço de Cuidados Intensivos, procedendo á sua reavaliação após 7 dias de internamento e, procurando deste modo avaliar a eficácia de higienização oral efetuada no Serviço. Materiais e Métodos: Estudo prospetivo, institucional, descritivo, analítico e observacional realizado no Serviço de Cuidados Intensivos do CHP. Foram envolvidos no estudo doentes com mais de 18 anos, e com um tempo de internamento igual ou superior a 7 dias. Procedeu-se à colheita de dados demográficos, motivo de admissão, tempo de internamento, medicação prescrita, tipo de alimentação efetuada no serviço, necessidade ou não de suporte respiratório e qual o tipo de higiene realizada no serviço. Foi avaliado o índice de higiene oral simplificado de Greene & Vermillion (IHO-S) nas primeiras 24h e 7 dias após a 1ª avaliação. O IHO-S é um indicador composto que avalia 2 componentes, a componente de resíduos e a componente de cálculo, sendo cada componente avaliada numa escala de 0 a 3. São avaliadas 6 faces dentárias que são divididas em 3 porções clínicas (porção gengival, terço médio e porção oclusal). No final de cada avaliação é calculado o somatório do valor encontrado para cada face, sendo este total dividido pelo nº de faces analisadas. O cálculo do IHO-S por indivíduo corresponde à soma das componentes. Resultados: Foram avaliados 74 doentes, tendo-se excluído 42 por não terem a dentição mínima exigida. Os 32 doentes que completaram o estudo apresentaram uma idade média de 60,53 ± 14,44 anos, 53,1% eram do género masculino, e na sua maioria pertenciam a pacientes do foro médico e cirúrgico (37,5,5%). Os doentes envolvidos no estudo tiveram uma demora média de 15,69±6,69 dias de internamento, tendo-se verificado que 17 dos pacientes (53,1%) estiveram internados mais de 14 dias no Serviço de Cuidados Intensivos 1. Relativamente às características particulares da amostra verificou-se que durante o período de avaliação a maioria dos doentes estiveram sedados (75%), sob suporte ventilatório (81,3%) e a fazer suporte nutricional por via entérica por sonda nasogástrica (62,6%). O IHO-S inicial foi de 0,67±0,45tendo-se verificado um agravamento significativo ao fim de sete dias de internamento 1,04±0.51 (p<0,05).Este agravamento parece estar fundamentalmente dependente dos maus cuidados orais prestados aos doentes, não se tendo observado qualquer diferença significativa resultante dos aspetos particulares avaliados, com exceção para a nutrição entérica versus a soroterapia. Discussão e Conclusão: Apesar de vários estudos evidenciarem a necessidade de um boa higiene oral para evitar a proliferação bacteriana e o risco de infeção nosocomial, muitas das instituições de saúde continuam a não valorizar esta prática. Neste estudo observa-se que os doentes na admissão apresentam um bom índice de higiene oral tendo-se contudo observado um agravamento significativo ao fim de uma semana de internamento. Embora este agravamento possa não ser importante para o doente com uma semana de internamento ele poderá ser indicativo de um risco acrescido para infeções nosocomiais em doentes com internamentos mais prolongados, necessitando estes doentes de uma higiene oral mais eficaz.

Considerações anatómicas sobre o envelhecimento do aparelho estomatognático

Introdução: com o crescente aumento da expectativa de vida, o conhecimento das alterações anatómicas e fisiológicas que ocorrem no aparelho estomatognático durante o envelhecimento é de suma importância para a correta avaliação do paciente idoso. Objetivos: descrição e abordagem das principais estruturas anatómicas do indivíduo, adulto e idoso. Estabelece-se uma anatomia comparativa e evolutiva durante o processo de envelhecimento. Pretende-se contribuir para o conhecimento e reflexão sobre o tema em questão e demonstrar a aplicabilidade deste conhecimento em contexto clínico. Métodos: realizou-se pesquisa bibliográfica, nas bases de dados Pubmed, b-on SciElo e Elsevier, no período entre 2006-2016. Resultados: Maxila - ocorre reabsorção óssea, alteração no contorno do arco da maxila, retrusão maxilar, rotação da maxila no sentido horário, diminuição gradual e constante do ângulo maxilar e redução vertical da altura maxilar. Mandíbula - aumento do ângulo da mandíbula, diminuição da densidade e volume ósseo. Articulação gonfose e Articulação Temporo-Mandibular - pode ocorrer tanto anquilose, como perda das estruturas de suporte. Observa-se degeneração e/ou perfuração do disco radicular e alteração do formato do côndilo. Dentes - cáries radiculares, fraturas dentárias e desgaste dentário. Ocorrem modificações histológicas no esmalte, dentina e polpa dentária. Periodonto: reabsorção do osso alveolar, gengiva atrófica com tendência a migração apical, deposição apical das camadas incrementais e desgaste de cemento exposto, ligamento periodontal fino, irregular e diminuição do espaço periodontal. Conclusões: as alterações anatómicas decorrentes do envelhecimento fisiológico são múltiplas. O Médico Dentista diante de um paciente idoso, deverá conhecer e distinguir entre uma alteração decorrente do envelhecimento fisiológico e uma alteração patológica, para o correto diagnóstico clínico e uma excelente decisão terapêutica. O Médico Dentista deverá contribuir para o envelhecimento saudável e para tal deve ser conhecedor em pleno da temática do presente trabalho.

Uso de diferentes agentes ligantes no desenvolvimento de barra de cereal salgada adicionada de chia (Salvia hispânica L.)

The objective of this study was to evaluate different binders when preparing salt cereal bars and to characterize them as physical, physico-chemical and sensory parameters. Four formulations of different cereal bars using binders have been developed. The evaluated binders were collagen, guar gum, xanthan gum and psyllium. The developed cereal bars were evaluated according to their physical characteristics (color and texture), physicochemical (pH, moisture, ash, protein, lipids, Aw, crude fiber) beyond their calorie, fatty acid composition and concentration of the main minerals. Among the four binding agents evaluated, psyllium stood out due to its physicochemical characteristics. A cereal bar high in protein and fiber; low in carbohydrates and water activity. The binding agent guar gum and xanthan showed characteristics similar to psyllium, especially regarding to fiber content. Collagen as binder gave the final product a high level in protein and lipid. The color and texture analyzes showed that the salt cereal bars had the color and crispness characteristics for this type of product. Regarding to the composition in the fatty acid, the developed bars offer a good supply of essential fatty acids to the human body. The same was observed regarding to mineral contents. Sensory, salt cereal bars made with chia showed good acceptability, highlighting the elaborate bar with psyllium binder. Different binders demonstrated technological efficiency in the preparation of salt cereal bars. The binder psyllium agent over others showed better physical-chemical and sensory characteristics. However, in general the product has healthy and nutritional characteristics it may be indicated for a protein diet with high fiber content and free sugars.

An investigation of environmental conditions experienced during the life of high-value wood components and products

Australian forest industries have a long history of export trade of a wide range of products from woodchips (for paper manufacturing), sandalwood (essential oils, carving and incense) to high value musical instruments, flooring and outdoor furniture. For the high value group, fluctuating environmental conditions brought on by changes in temperature and relative humidity, can lead to performance problems due to consequential swelling, shrinkage and/or distortion of the wood elements. A survey determined the types of value-added products exported, including species and dimensions packaging used and export markets. Data loggers were installed with shipments to monitor temperature and relative humidity conditions. These data were converted to timber equilibrium moisture content values to provide an indication of the environment that the wood elements would be acclimatising to. The results of the initial survey indicated that primary high value wood export products included guitars, flooring, decking and outdoor furniture. The destination markets were mainly located in the northern hemisphere, particularly the United States of America, China, Hong Kong, Europe (including the United Kingdom), Japan, Korea and the Middle East. Other regions importing Australian-made wooden articles were south-east Asia, New Zealand and South Africa. Different timber species have differing rates of swelling and shrinkage, so the types of timber were also recorded during the survey. Results from this work determined that the major species were ash-type eucalypts from south-eastern Australia (commonly referred to in the market as Tasmanian oak), jarrah from Western Australia, spotted gum, hoop pine, white cypress, black butt, brush box and Sydney blue gum from Queensland and New South Wales. The environmental conditions data indicated that microclimates in shipping containers can fluctuate extensively during shipping. Conditions at the time of manufacturing were usually between 10 and 12% equilibrium moisture content, however conditions during shipping could range from 5 (very dry) to 20% (very humid). The packaging systems incorporated were reported to be efficient at protecting the wooden articles from damage during transit. The research highlighted the potential risk for wood components to ‘move’ in response to periods of drier or more humid conditions than those at the time of manufacturing, and the importance of engineering a packaging system that can account for the environmental conditions experienced in shipping containers. Examples of potential dimensional changes in wooden components were calculated based on published unit shrinkage data for key species and the climatic data returned from the logging equipment. The information highlighted the importance of good design to account for possible timber movement during shipping. A timber movement calculator was developed to allow designers to input component species, dimensions, site of manufacture and destination, to see validate their product design.

Amidos crioulos: caracterização fundamental e influência de biopolímeros nas propriedades funcionais do amido

O trabalho apresentado nesta tese focou-se no estudo do amido, nomeadamente na avaliação das características físico-químicas, morfológicas, térmicas e reológicas do amido de seis variedades de milho crioulo, preservadas no estado de Santa Catarina (Brasil), com o intuito de contribuir para a valorização e preservação de variedades locais que são cultivadas em sistemas de produção orgânica, também conhecidas como variedades crioulas. Estas sementes são importantes quer para a preservação da biodiversidade quer para os pequenos produtores que as conservam e as produzem fazendo uso de uma agricultura sustentável e independente comercialmente. Para além da caracterização dos amidos crioulos foram também analisadas as alterações que ocorrem nos processos de gelatinização e retrogradação do amido quando realizados na presença de outros biopolímeros, nomeadamente a quitosana e galactomananas. No Capítulo I é apresentada uma breve revisão do conhecimento científico sobre o amido e sobre a quitosana e galactomananas, os outros biopolímeros utilizados. Igualmente é feita uma sucinta abordagem sobre as principais técnicas analíticas que foram utilizadas: reologia fundamental, calorimetria diferencial de varrimento, microscopia eletrónica de varrimento e espectroscopia de infravermelho médio. No capítulo II apresenta-se o isolamento dos amidos das seis variedades de milho crioulo e a sua caracterização junto com um amido comercial usado como modelo de comparação. Os amidos apresentaram genericamente características físicoquímicas semelhantes e o amido extraído das variedades crioulas MT e MPA 01 apresentaram menor temperatura de gelatinização e maior percentagem de retrogradação, respetivamente. Os efeitos da adição da quitosana e de três galactomananas (goma guar, goma de alfarroba e goma cassia) em sistemas mistos com o amido são analisados nos Capítulos III e IV respetivamente. A adição dos biopolímeros aos amidos resultou no aumento das temperaturas de gelatinização, na alteração da retrogradação do amido pelas galactomananas e na alteração das propriedades viscoeláticas dos géis formados. Os dados de infravermelho esclareceram que nos sistemas com quitosana, o amido formou complexos com o ácido acético usado para dissolver a quitosana e que esta por sua vez formou acetato de quitosana. O comportamento durante a gelatinização do amido comercial quando comparado com o amido do milho crioulo MPA na sua interação com as galactomananas é diferenciado.

An investigation into the properties of non-digestible carbohydrates that selectively promote colonic propionate production

Short chain fatty acids (SCFA), including propionate, are produced by the bacterial fermentation of carbohydrates in the colon. Propionate has many potential roles in health, including inhibiting cholesterol synthesis, de novo lipogenesis and increasing satiety. The profile of SCFA produced is determined by both the substrate available and the bacteria present and may be influenced by environmental conditions within the lumen of the colon. Whilst it may be beneficial to increase colonic propionate production, dietary strategies to achieve this are unproven. Adding propionate to food leads to poorer organoleptic properties, and oral propionate is absorbed in the small intestine. The optimum way to selectively increase colonic propionate would be to select fermentable carbohydrates that selectively promote propionate production. To date, few studies have undertaken a systematic assessment of the factors leading to increased colonic propionate production making the selection of propiogenic carbohydrates challenging. The aim of this thesis was to identify the best carbohydrates for selectively increasing propionate production, and to explore the factors which control propionate production. This work started with a systematic review of the literature for evidence of candidate carbohydrates, which led to a screen of ‘propiogenic’ substrates using in vitro batch fermentations and mechanistic analysis of the impact of pH, bond linkage and orientation using a range of sugars, polysaccharides and fibre sources. A new unit for SCFA production was developed to allow comparison of results from in vitro studies encompassing a range different methodologies found in the literature. The systematic review found that rhamnose yielded the highest rate and proportion of propionate production whereas, for polysaccharides, β-glucan ranked highest for rate and guar gum ranked highest for molar production, but this was not replicated across all studies. Thus, no single NDC was established as highly propiogenic. Some substrates appeared more propiogenic than others and when these were screened in vitro. Laminarin, and other β-glucans ranked highest for propionate production. Legume fibre and mycoprotein fibre were also propiogenic. A full complement of glucose disaccharides were tested to examine the role glycosidic bond orientation and position on propionate production. Of the glucose disaccharides tested, β(1-4) bonding was associated with increased proportion of propionate and α(1-1) and β(1-4) increased the rate and proportion of butyrate production. In conclusion, it appears that for fibre to affect satiety, high intakes of fibre are needed, and which a major mechanism is thought to occur via propionate. Within this thesis it was identified that rather than selecting specific fibres, increasing overall intakes of highly fermentable carbohydrates is as effective at increasing propionate production. Selecting carbohydrates with beta-bonding, particularly laminarin and other β(1-4) fermentable carbohydrates leads to marginal increases in propionate production. Compared with targeted delivery of propionate to the colon, fermentable carbohydrates examined in this thesis have lesser and variable effects on propionate production. A more complete understanding of the impact of bond configurations in polysaccharides, rather than disaccharides, may help selection or design of dietary carbohydrates which selectively promote colonic propionate production substrates for inclusion in functional foods. Overall this study has concluded that few substrates are selectively propiogenic and the evidence suggests that similar changes in propionate production may be achieved by modest changes in dietary fibre intake