Production of lipase by extractive fermentation with ionic liquids

Novos processos fermentativos, designados por processos de Fermentação Extractiva, são caracterizados por apresentarem etapas de produção e extracção em simultâneo. A extracção líquido-líquido como técnica de separação é amplamente usado na indústria química pela sua simplicidade, baixo custo e facilidade de extrapolação de escala. No entanto o uso de solventes orgânicos nestes processos potencia os riscos ocupacionais e ambientais. Neste contexto, o uso de sistemas de duas fases aquosas baseados em líquidos iónicos, apresenta-se como uma técnica eficaz para a separação e purificação de produtos biológicos. Este trabalho apresenta um estudo integrado sobre o uso de líquidos iónicos não aromáticos foram determinados. A capacidade para a formação de sistemas de duas fases foi estudada para uma vasta gama de líquidos iónicos hidrofílicos com diferentes aniões, catiões e cadeias alqúilicas. A capacidade de separação e purificação de um largo conjunto de líquidos iónicos foi posteriormente investigada, recorrendo-se ao uso de várias biomoléculas modelo de diferentes graus de complexidade, um amino-acido (L-triptofano) e duas enzimas lipolíticas (enzima produzida pela bactéria Bacillus sp. e Candida antarctica lipase B – CaLB). Esta última foi ainda usada para um estudo de biocompatibilidade, tendo sido determinado o efeito de diferentes LIs hidrofílicos na sua actividade enzimática. Este trabalho mostra um estudo ecotoxicológico duma vasta gama de líquidos iónicos e espécies aquáticas, inseridas em diversos níveis tróficos. A bioacumulação foi investigada através do estudo dos coeficientes de distribuição 1-octanol-água (Dow).

Characterization of bioactive compounds of dealcoholized wine: valuation of distillation process

O vinho tinto é uma importante fonte de compostos fenólicos com atividade antioxidante e que estão relacionados com a prevenção de doenças cardiovasculares e cancro. Estes compostos são um sub-produto do processo de destilação vínica utilizado para produzir aguardente necessária para a produção de Vinho do Porto. Esta tese tem como objetivo valorizar os compostos fenólicos resultantes das destilarias de vinho, através do estudo da sua composição, das interações com o material polimérico do vinho, da sua estabilidade durante o armazenamento e avaliação dos seus potenciais efeitos biológicos in vitro. Isto irá permitir definir aplicações para estes compostos como ingredientes alimentares com propriedades funcionais. Dois vinhos tintos (RW1 e RW2) foram utilizados como fonte de compostos fenólicos. A fim de estudar estes compostos, cada vinho foi evaporado à pressão atmosférica, permitindo obter o respetivo vinho desalcolizado (DW1 e DW2). Os polissacarídeos e compostos fenólicos presentes nos vinhos desalcolizados foram fracionados por extração em fase sólida utilizando cartuchos C18 sep-pak. A fração hidrofóbica, rica em compostos fenólicos, foi separada em frações ricas em ácidos fenólicos, em procianidinas e em antocianinas, as quais foram usadas para avaliar a sua contribuição para a atividade antioxidante total e caracterização fenólica detalhada dos DW. Foram obtidas quantidades comparáveis de compostos fenólicos totais (1.3 g/L para RW1 e DW1, e 3.1 para RW2 e DW2), de taninos (1.2 g/L para RW1 e DW1 e 1.6 para RW2 e DW2) e de antocianinas (0.24 g/L para RW1 e DW1 e 0.41 para RW2 e DW2) para os vinhos e para os respetivos vinhos desalcolizados. A determinação da atividade antioxidante de RW e DW pelos métodos do DPPH e ABTS também originou valores semelhantes, permitindo inferir que o processo de destilação realizado não promoveu uma perda relevante de compostos fenólicos. A atividade antioxidante total de vinho deveu-se essencialmente à fração rica em antocianinas. Os dois DW foram dialisados para se obter o material polimérico dos vinhos (WPM1 e WPM2). O WPM1 e WPM2 apresentavam 1.1 e 1.3 g/L de material sólido, respetivamente. O WPM (WPM1 e WPM2) era composto por polissacarídeos (31 e 36%), proteínas (10 e 12%) e também por compostos fenólicos (32 e 43%). A análise de açúcares mostrou que as manoproteínas e as arabinogalactanas eram os principais polissacarídeos presentes. A extração do WPM com metanol deu origem a um material insolúvel em metanol (PMi) e a uma fração solúvel em metanol, que continuava a conter hidratos de carbono e compostos fenólicos, mostrando uma forte interação entre estes compostos. Para determinar a energia de ativação (Ea) da libertação dos compostos fenólicos de fracções de material polimérico do vinho, foram realizadas diálises do DW, WPM e PMi, utilizando-se quatro concentrações diferentes, a cinco temperaturas (5-40 °C). O valor da Ea foi 25 para o WPM e 61 kJ/mol para o PMi, mostrando que os compostos fenólicos do vinho podem estar associados de forma diferente à matriz polimérica e que uma fração pode estar, ainda, fortemente associada a esta matriz. A fim de avaliar a possível existência de interações seletivas com os compostos fenólicos, o WPM foi fracionado, permitindo a obtenção de uma fração rica em manoproteínas (MP), através de uma cromatografia de afinidade com concanavalina A e 3 frações ricas em arabinogalactanas (AG0, AG1 e AG2) obtidas por cromatografia de troca aniónica. Foi avaliada a difusão de nove antocianinas monoméricas através de uma membrana de diálise, em presença do WPM, e das frações ricas em MP e em AG. A diálise dos compostos fenólicos livres do vinho foi realizada como ensaio em branco. Todas as frações poliméricas mostraram capacidade para reter as antocianinas, embora em diferente extensão. Foi observada uma capacidade de retenção maior para as antocianinas acilglucosiladas do que para as antocianinas glucosiladas. A fração rica em AG teve uma maior contribuição para a capacidade de retenção das antocianinas pelo material polimérico vinho do que a fração rica em MP, principalmente quando as antocianinas estavam acetiladas. Com o objetivo de estudar formas para preservar, a longo prazo, as propriedades antioxidantes dos compostos fenólicos, o extrato de compostos fenólicos (PCE), em pó, foi armazenado em diferentes condições de luz e atmosfera, à temperatura ambiente durante 1 ano. Observou-se que o PCE armazenado no escuro, dentro de um exsicador sob atmosfera de azoto, preservou 95% da atividade antioxidante inicial. Também foram avaliadas as melhores condições para preservar as antocianinas quando em solução, armazenadas a duas temperaturas (5 e 30 ºC) durante 3 meses. A adição de 0.5 g/L de uma fração rica em polissacarídeos a um vinho armazenado a 30 ºC promoveu a proteção das antocianinas, especialmente das antocianinas cumaroiladas. Os potenciais efeitos biológicos dos compostos fenólicos foram avaliados em diferentes sistemas celulares in vitro utilizando as seguintes frações: WPM, WPS (polissacarídeos do vinho), WPC (compostos fenólicos do vinho), PA-E (fração rica em ácidos fenólicos), PR-E (fração rica em procianidinas) e APP-E (fração rica em antocianinas e procianidinas poliméricas). Foi observada uma maior viabilidade celular quando as células do carcinoma do cólon HT-29 foram expostas a dois agentes oxidantes (radiação UV e H2O2) em presença das frações PR-E e APP-E. Além disso, os extratos WPS, WPC, PR-E e APP-E mostraram propriedades anti-inflamatórias, avaliadas pela inibição da produção de NO por células de macrófagos RAW264.7, sendo o extrato APP-E (0.19 mg/mL) o que exibiu a maior capacidade anti-inflamatória. A fim de elucidar as propriedades antioxidantes dos extratos do vinho em células humanas, os glóbulos vermelhos (RBC) foram selecionados como um modelo metabolicamente simples. Os extratos WPM, WPS, WPC, PR-E, e APP-E mostraram efeito anti-hemolítico para a hemólise dos RBC provocada pelo peróxido de hidrogénio (H2O2) e pelo di-hidrocloreto de 2,2'-azo-bis(2-diaminopropano) (AAPH). Os resultados obtidos permitem concluir que o processo de desalcoolização dos vinhos à pressão atmosférica, preservou as principais características antioxidantes dos compostos fenólicos. Estes compostos podem contribuir para a defesa das células contra agentes oxidantes, nomeadamente por terem um potencial de atividades anti-inflamatória e anti-hemolítica, promovendo a viabilidade celular. A interação dos compostos fenólicos do vinho com o material polimérico permite inferir uma dosagem contínua e gradual das antocianinas vinho tinto após a sua ingestão, contribuindo para um período mais longo da sua exposição e, como consequência, dos seus potenciais benefícios para a saúde.

Enhancing extractive summarization with automatic post-processing

Tese de doutoramento, Informática (Ciência da Computação), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Act of Parliament Preventing Private Distillation, Scotland, 1824

The Act begins: "An Act to continue, until the Tenth Day of November One thousand eight hundred and twenty-six, certain Parts of an Act of the Third Year of His present Majesty, among other Things for the preventing private Distillation in Scotland"

Good governance and the extractive industries in sub-saharan Africa

This article critically examines the challenges that come with implementing the Extractive Industries Transparency Initiative (EITI)a policy mechanism marketed by donors and Western governments as a key to facilitating economic improvement in resource-rich developing countriesin sub-Saharan Africa. The forces behind the EITI contest that impoverished institutions, the embezzlement of petroleum and/or mineral revenues, and a lack of transparency are the chief reasons why resource-rich sub-Saharan Africa is underperforming economically, and that implementation of the EITI, with its foundation of good governance, will help address these problems. The position here, however, is that the task is by no means straightforward: that the EITI is not necessarily a blueprint for facilitating good governance in the region's resource-rich countries. It is concluded that the EITI is a policy mechanism that could prove to be effective with significant institutional change in host African countries but, on its own, it is incapable of reducing corruption and mobilizing citizens to hold government officials accountable for hoarding profits from extractive industry operations.

Improved process topology for membrane distillation

In membrane distillation in a conventional membrane module, the enthalpies of vaporisation and condensation are supplied and removed by changes in the temperatures of the feed and permeate streams, respectively. Less than 5% of the feed can be distilled in a single pass, because the potential changes in the enthalpies of the liquid streams are much smaller than the enthalpy of vaporisation. Furthermore, the driving force for mass transfer reduces as the feed stream temperature and vapour pressure fall during distillation. These restrictions can be avoided if the enthalpy of vaporisation is uncoupled from the heat capacities of the feed and permeate streams. A specified distillation can then be effected continuously in a single module. Calculations are presented which estimate the performance of a flat plate unit in which the enthalpy of distillation is supplied and removed by the condensing and boiling of thermal fluids in separate circuits, and the imposed temperature difference is independent of position. Because the mass flux through the membrane is dependent on vapour pressure, membrane distillation is suited to applications with a high membrane temperature. The maximum mass flux in the proposed module geometry is predicted to be 30 kg/m2 per h at atmospheric pressure when the membrane temperature is 65°C. Operation at higher membrane temperatures is predicted to raise the mass flux, for example to 85 kg/m2 per h at a membrane temperature of 100°C. This would require pressurisation to 20 bar to prevent boiling at the heating plate of the feed channel. Pre-pressurisation of the membrane pores and control of the dissolved gas concentrations in the feed and the recyled permeate should be investigated as a means to achieve high temperature membrane distillation without pore penetration and wetting.

Direct contact membrane distillation

This review looks at the work carried out over the past 15 years on membrane distillation and reports the conditions utilized for research. The process is still used mainly at the laboratory scale, but a few pilot plants have been built across the world, mostly for desalination and the production of potable water. Studies into membrane distillation have been concerned with the effect of mass transfer, heat transfer, and stirring rate, but the most important effect that has to be considered with this process is temperature polarization. A section on temperature polarization and the effect of boundary layers is included in this review.

Permeate flux modeling of membrane distillation

This paper concerns the modeling of membrane distillation. The model developed has been used to predict permeate fluxes using different initial operating conditions. PVDF and PTFE membranes were successfully used in a flat plate module to experimentally confirm the theoretical results. The correlation between theory and experiment was close for both membranes. The PTFE membranes produced higher fluxes than PVDF. A Versapor membrane was also used for this work. This membrane is a composite, with a thin porous layer on a support layer. It was found not to be suitable for membrane distillation. A comparison of the heat flux was also carried out. Again, there was good correlation between theory and experiment

Advances in module design for membrane distillation

This review looks at the work carried out over the past 15 years on membrane distillation and reports the conditions utilized for research. The process is still used mainly at the laboratory scale, but a few pilot plants have been built across the world, mostly for desalination and the production of potable water. Studies into membrane distillation have been concerned with the effect of mass transfer, heat transfer, and stirring rate, but the most important effect that has to be considered with this process is temperature polarization. A section on temperature polarization and the effect of boundary layers is included in this review.