Effect of phenolic-rich plant materials on protein and lipid oxidation reactions

The antioxidant activity of natural plant materials rich in phenolic compounds is being widely investigated for protection of food products sensitive to oxidative reactions. In this thesis plant materials rich in phenolic compounds were studied as possible antioxidants to prevent protein and lipid oxidation reactions in different food matrixes such as pork meat patties and corn oil-in water emulsions. Loss of anthocyanins was also measured during oxidation in corn oil-in-water emulsions. In addition, the impact of plant phenolics on amino acid level was studied using tryptophan as a model compound to elucidate their role in preventing the formation of tryptophan oxidation products. A high-performance liquid chromatography (HPLC) method with ultraviolet and fluorescence detection (UV-FL) was developed that enabled fast investigation of formation of tryptophan derived oxidation products. Byproducts of oilseed processes such as rapeseed (Brassica rapa L.), camelina (Camelina sativa) and soy meal (Glycine max L.) as well as Scots pine bark (Pinus sylvestris) and several reference compounds were shown to act as antioxidants toward both protein and lipid oxidation in cooked pork meat patties. In meat, the antioxidant activity of camelina, rapeseed and soy meal were more pronounced when used in combination with a commercial rosemary extract (Rosmarinus officinalis). Berry phenolics such as black currant (Ribes nigrum) anthocyanins and raspberry (Rubus idaeus) ellagitannins showed potent antioxidant activity in corn oil-in-water emulsions toward lipid oxidation with and without β-lactoglobulin. The antioxidant effect was more pronounced in the presence of β-lactoglobulin. The berry phenolics also inhibited the oxidation of tryptophan and cysteine side chains of β-lactoglobulin. The results show that the amino acid side chains were oxidized prior the propagation of lipid oxidation, thereby inhibiting fatty acid scission. In addition, the concentration and color of black currant anthocyanins decreased during the oxidation. Oxidation of tryptophan was investigated in two different oxidation models with hydrogen peroxide (H2O2) and hexanal/FeCl2. Oxidation of tryptophan in both models resulted in oxidation products such as 3a-hydroxypyrroloindole-2-carboxylic acid, dioxindolylalanine, 5-hydroxy-tryptophan, kynurenine, N-formylkynurenine and β-oxindolylalanine. However, formation of tryptamine was only observed in tryptophan oxidized in the presence of H2O2. Pine bark phenolics, black currant anthocyanins, camelina meal phenolics as well as cranberry proanthocyanidins (Vaccinium oxycoccus) provided the best antioxidant effect toward tryptophan and its oxidation products when oxidized with H2O2. The tryptophan modifications formed upon hexanal/FeCl2 treatment were efficiently inhibited by camelina meal followed by rapeseed and soy meal. In contrast, phenolics from raspberry, black currant, and rowanberry (Sorbus aucuparia) acted as weak prooxidants. This thesis contributes to elucidating the effects of natural phenolic compounds as potential antioxidants in order to control and prevent protein and lipid oxidation reactions. Understanding the relationship between phenolic compounds and proteins as well as lipids could lead to the development of new, effective, and multifunctional antioxidant strategies that could be used in food, cosmetic and pharmaceutical applications.

抗盐、耐海水蔬菜的生物技术培育与海水无土栽培应用

本研究是以植物起源于海洋的系统进化理论和植物细胞的全能性理论为依据的。 对芹菜(Apium graveolensL．)、油菜(B. rapa, chinese group)、叶用甜菜(Beta vulgaris(L.)Koch, Cicla group)、甘蓝(B. oleraceae, acephala group)、豆瓣菜(A'asturtiumofficinale R．Br*.）、番杏（Tetragonla expansa Ait.)、菠菜(Spinacia oleracea　L．)等蔬菜种类进行大规模种质资源筛选和鉴定， 从芹菜、油菜、叶用甜菜等植物中筛选出20多种能够耐受l%NaCI或1/3海水盐度的蔬菜品系。在耐盐蔬菜品种资源筛选的基础上，为了证明用生物技术提高盐敏感蔬菜耐盐性的可行性，本研究以植物体外培养细胞体系为操作平台，对盐敏感的蔬菜一一豆瓣菜进行了生物技术改造。一方面，筛选豆瓣菜的耐盐细胞变异体并使得耐盐细胞再生植株，获得了耐1/3海水的豆瓣菜变异体;另一方面，通过将盐生植物山菠菜(Atriplex hortensisL)的耐盐相关基因，甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因转入豆瓣菜，使得BADH基因在豆瓣菜中过量表达和积累甜菜碱，提高了豆瓣菜的渗透调节能力，从而提高了豆瓣菜的耐盐性。同时，本研究还将所获得的多种抗盐、耐海水蔬菜材料以海水无土栽培的方式进行生产和应用， 取得了很好的效果。 本文的结果证明了在陆地淡水栽培的蔬菜和野生蔬菜资源中，存在着部分耐盐性较强的蔬菜种质;通过生物技术改造能够提高盐敏感蔬菜的耐盐性，并获得抗盐、耐海水的蔬菜新品系。对这些抗盐、耐海水蔬菜材料进行1/3海水无土栽培应用的成功结果表明，某些陆地蔬菜具有重新适应海洋生境的潜能。

滇东南老君山变质核杂岩地球化学和年代学初步研究

本文通过对滇东南老君山变质核杂岩各组成单元的地质特征、地球化学、热年代学等详细而系统的研究，得到了如下结论： （1）老君山地区存在古元古代结晶基底和中、新元古代岩浆活动，其中新元古代岩浆活动与华南（超级）地幔柱侵入、罗德里亚大陆裂解有关。 （2）南捞片麻岩与南温河花岗岩同属加里东期扬子板块与华夏板块同碰撞造山环境产物，两者同属变质泥岩、砂岩及中基性岩上壳岩部分熔融的S型花岗岩。 （3）老君山变质核杂岩基本形成时限在印支期260-160Ma，之后经历了不断隆升并在第三纪末出露剥蚀的过程。 （4）在老君山变质核杂岩韧-脆性基底拆离断层系和韧性核部剥离断层系各存在一次大规模的成矿作用，前者形成了南秧田、新寨等大型矿床，后者形成了都龙超大型矿床。时代分别为晚印支期的220-200Ma左右和晚燕山期80Ma左右。 （5）越北古陆的构造属性属于扬子和华夏板块拼贴前的华夏板块，即属于华南板块构造单元而非印支板块构造单元；Song Ma和Day Nui Con Voi剪切带之间的部分是从扬子板块西缘走滑剪切600km的杂岩体，亦非印支板块构造单元。 （6）较为详细论证了老君山地区的构造演化过程，并对滇东南泥盆纪-三叠纪末的构造演化提出了新的模式，即Song Ma古缝合线是印支板块与华南板块陆陆碰撞的残留形迹，八布蛇绿岩是大陆边缘前陆盆地局部海盆化的产物，其构造位置在俯冲期位于弧后盆地位置，在陆陆碰撞其位于前陆褶皱冲断带位置。 此外，本文还对利用都龙锡锌多金属矿床矿石中的锡石TIMS U-Pb定年方法进行了探索，确定了行之有效的锡石溶解的实验流程及方法，并首次获得都龙锡锌多金属矿床矿石中锡石TIMS U-Pb年龄为79.1±1.6Ma，证实了锡矿化主要与燕山晚期岩浆热液活动有关。

ENVIRON 2011: 21st Irish Environmental Researchers Colloquium

The theme of this year’s colloquium is “Towards 2020: Environmental challenges and opportunities for the next decade” which reflects the many environmental targets that have been set for the year 2020 in areas of climate change, renewable energy, water protection and biodiversity. In relation to the latter, we are delighted to have Professor Michael Depledge (Former Chairman of UK Science Advisory Committee on the Environment & Climate Change) at ENVIRON 2011 to deliver the colloquium keynote address on “Health and the Value of Nature”. The colloquium plenary session has a number of high profile speakers who will address the colloquium theme of environmental challenges and opportunities for the next decade including Professor John Sweeney (NUI Maynooth), Ms Laura Burke (Director of EPA’s Office of Climate, Licensing Research and Resource Use) and Mr John Mullins (CEO of Bord Gais). The research programme has 95 oral presentations and 60 poster presentations in the themes of water quality, energy and climate change, marine and coastal research, environmental management, environmental technologies, environment and health, and biodiversity and ecosystems. In addition, for the first year, poster presenters have the opportunity to make a 1 minute oral presentation on their poster during the oral sessions in the relevant theme. The 2011 colloquium also sees an increase the number of workshops and seminars accompanying the programme with an emphasis on training and development for postgraduates in the environmental area. We are particularly pleased to have a link with the Environment Graduate Programme in the “Ocean Studies Workshop” which illustrates how the ENVIRON colloquium can support and benefit from the various graduate programmes currently being developed within Universities. Finally ENVIRON 2011 and the UCC 2011 Law and the Environment symposium have been deliberately scheduled together at the same time and location to allow delegates from both conferences to benefit from each other’s programmes.

Determinación de la producción de forraje y la calidad nutricional de diferentes secuencias de cultivos anuales invernales

El contexto actual que enfrentan los productores lecheros, caracterizado por un incremento de los costos de producción y una fuerte presión de la agricultura sobre la actividad tambo, hace que deban incrementar la productividad para poder mantener la rentabilidad de sus explotaciones. Aumentos en la productividad pueden lograrse mediante el incremento de la cantidad de forraje producido y utilizado por hectárea, por ejemplo implementando rotaciones forrajeras complementarias (CFR). Los objetivos del siguiente trabajo fueron comparar la oferta forrajera y la calidad nutricional de los cultivos anuales invernales que componen las CFR, frente a otros de mayor tradicion en la pampa húmeda. Se evaluó la cantidad de materia seca producida por hectárea (tn MS ha-1) de tres tratamientos: colza forrajera (Brassica rapa) - trebol persa (Trifolium repesinatum), avena (Avena sativa) y raigras anual (Lolium multiflorum). Se tomaron muestras de cada cultivo para la determinacion de la calidad nutricional: proteína cruda (PC), fibra detergente neutro (FDN), fibra detergente acido (FDA) y se estimó la digestibilidad de la materia seca (DMS). El diseño experimental utilizado fue de bloques completos aleatorizados con tres repeticiones. Los cultivos se sembraron a fines de marzo, se realizaron tres cortes con destino a pastoreo y un cuarto con destino a silaje para la avena y el raigras anual. En el caso de la colza forrajera, solo fue factible realizar dos cosechas debido a un pobre segundo rebrote posiblemente atribuído a la falta de precipitaciones durante ese período. Asimismo, el trébol persa intersembrado luego de la segunda cosecha de la colza, no logró germinar debido a las mismas condiciones expuestas anteriormente. Los tratamientos se analizaron estadísticamente mediante un análisis de varianza (ANOVA) y cuando correspondió, se realizó una prueba de comparaciones multiples (Tukey p . 0,05) para determinar las diferencias entre las medias. Los resultados obtenidos en el presente trabajo demostraron que la oferta forrajera total del tratamiento colza forrajera fue significativamente menor a los tratamientos avena y raigras anual (p . 0,05) debido principalmente al deficit hídrico que generó la pérdida de la tercer cosecha de colza forrajera y la falla en la siembra del trebol persa. En cuanto a la calidad forrajera, se observaron menores valores de FDN, FDA y consecuentemente mayor DMS para el tratamiento colza forrajera, sin embargo para PC no se hallaron resultados consistentes como para los casos anteriores. Los resultados han sido promisorios considerando que la oferta forrajera y calidad nutricional de los dos primeros cortes del tratamiento colza forrajera igualaron a la avena y raigras. Serán necesarias nuevas experiencias en secano y también bajo riego con el fin de generar mas informacion sobre estas especies.

Community Engagement in Ireland's Developmental Welfare State: a study of the life cycle approach

The idea that people matter in modern democracies, often referred to as 'civic engagement' is recognised at the highest international level (United Nations 2008: 9). Civic or community engagement is essential to how budgets are decided, policy is developed and public services delivered. Significantly, community engagement is crucial in developing policy for sustained economic and social development. In Ireland the idea of the Developmental Welfare State (DWS) is based on the premise that the social policy system should support citizens so as to reach their full potential. Such a system comprises three overlapping elements: tax and welfare transfer, the provision of services and activist initiatives (National Economic and Social Council, 2005: ix-xviii). Civil Society Organisations have been challenged to 'operationalise the DWS' using a 'life cycle framework' as part of Ireland's corporatist partnership model (Department of Taoiseach, 2006: 40).

Women (Re)Negotiating Care across Family Generations: Intersections of Gender and Socioeconomic Status

Changing Generations, a study of intergenerational relations in Ireland undertaken between 2011 and 2013 by the Social Policy and Ageing Research Centre (SPARC), Trinity College, Dublin, and the Irish Centre for Social Gerontology (ICSG), NUI Galway, used the Constructivist Grounded Theory method to interrogate support and care provision between generations. This article draws on interviews with 52 women ages 18 to 102, allowing for simultaneous analysis of older and younger women’s perspectives. The intersectionality of gender and class emerged as central to the analysis. Socioeconomic positions shape contrasting forms of interdependency among family generations, ranging from “enmeshed” lives among lower socioeconomic groups to “freed” lives among higher socioeconomic groups. Women are initiating changes in how care and support flow across generations. Older women in higher socioeconomic groups are attuned to how emotional capital women expend across family generations can constrain (young) women’s lives. In an expression of solidarity, older women are renegotiating the place of care labor in their own lives and in the lives of younger women. A new reciprocity emerges that amounts to women “undoing gender.” This process is, however, deeply classed as it is women in higher socioeconomic groups whose resources best place them to renegotiate care.

Ecotoxicological evaluation of pesticide mixtures

Neste trabalho o risco da aplicação de moluscicidas (metaldeído e metiocarbe) para o isópode terrestre Porcellionides pruinosus foi avaliado usando como parâmetros a mortalidade e biomarcadores de exposição. O tempo até à morte dos isópodes (após contacto com os moluscicidas) foi muito curto, especialmente no caso da exposição ao metiocarbe. Os vários biomarcadores revelaram-se úteis para a compreensão do modo de acção dos dois moluscicidas neste isópode, particularmente o efeito do carbamato metiocarbe na inibição da enzima acetilcolinesterase (AChE). Os efeitos de combinações binárias de três produtos de protecção das plantas (PPP) dimetoato, glifosato e espirodiclofeno foram avaliados testando o comportamento de evitamento de P. pruinosus, o sucesso reprodutivo do colêmbolo Folsomia candida e o crescimento das plantas Brassica rapa e Triticum aestivum, usando os dois modelos de referência de concentração de adição (CA) e acção independente (IA). O modelo MIXTOX foi usado para avaliar possíveis desvios (devido a interacções entre os pesticidas) dos dois modelos de referência. Os resultados obtidos permitem constatar que estes PPP quando aplicados segundo a dose recomendada não acarretam efeitos perniciosos para os organismos testados. Foi detectado sinergismo na mistura feita com glifosato e espirodiclofeno no isópode P. pruinosus e na mistura com glifosato e dimetoato na planta T. aestivum. Um ecossistema terrestre em pequena escala (“STEM”) foi desenvolvido, contendo um solo agrícola mediterrânico. Nestes STEM, minhocas (Eisenia andrei), P. pruinosus, B. rapa e “bait-lamina” foram incorporados no sentido de avaliar os efeitos da aplicação de dimetoato com espirodiclofeno e glifosato com dimetoato. A dose recomendada de aplicação dos PPP, quer na exposição individual quer nas misturas binárias não teve quaisquer efeitos nas espécies testadas. As minhocas foram sensíveis à aplicação conjunta de dimetoato com espirodiclofeno (10 vezes a dose recomendada) na sua distribuição vertical ao longo da coluna do STEM, e foi detectado sinergismo (i.e. mais minhocas escaparam do que a predição feita pelo modelo IA). Em todas as misturas binárias feitas com glifosato e dimetoato registou-se um decréscimo no consumo de “bait-lamina”, indicando sinergismo (menos “bait-lamina” consumidos que o esperado). Dos quatro biomarcadores (Catalase, AChE, GST e LPO) avaliados nos isópodes, verificaram-se diferenças significativas na actividade da enzima AChE (quando dimetoato foi aplicado no solo) e LPO (aumento da actividade devido à aplicação de glifosato e dimetoato).

Tributyltin (TBT) resistance in Aeromonas molluscorum Av27

O tributilestanho (TBT) é considerado um dos xenobióticos mais tóxicos, produzidos e deliberadamente introduzidos no meio ambiente pelo Homem. Tem sido usado numa variedade de processos industriais e subsequentemente descarregado no meio ambiente. O tempo de meia-vida do TBT em águas marinhas é de várias semanas, mas em condições de anóxia nos sedimentos, pode ser de vários anos, devido à sua degradação mais lenta. Embora o TBT tenha sido descrito como sendo tóxico para eucariotas e procariotas, muitas bactérias podem ser resistentes a este composto. O presente trabalho teve como objetivo principal elucidar o mecanismo de resistência ao TBT em bactérias. Para além disso, pretendeu-se desenvolver um biorepórter para detectar TBT no ambiente. Para atingir estes objetivos foram delineadas várias tarefas cujos principais resultados obtidos se apresentam a seguir. Várias bactérias resistentes ao TBT foram isoladas de sedimento e água do Porto de Pesca Longínqua (PPL) na Ria de Aveiro, Portugal. Entre estas, Aeromonas molluscorum Av27 foi selecionada devido à sua elevada resistência a este composto (concentrações até 3 mM), à sua capacidade de degradar o TBT em compostos menos tóxicos (dibutilestanho, DBT e monobutilestanho, MBT) e também por usar o TBT como fonte de carbono. A. molluscorum Av27 foi caracterizada genotipica e fenotipicamente. Os fatores de virulência estudados mostraram que esta estirpe i) possui atividade lipolítica; ii) não é citotóxica para células de mamíferos, nomeadamente para células Vero; iii) não possui integrões de classe I e II e iv) possui cinco plasmídeos com aproximadamente 4 kb, 7 kb, 10 kb, 100 kb e mais de 100 kb. Estes resultados mostraram que a estirpe Av27 não é tóxica, aumentando assim o interesse nesta bactéria para futuras aplicações, nomeadamente na bioremediação. Os testes de toxicidade ao TBT mostraram que este composto tem um impacto negativo no crescimento desta estirpe, bem como, na densidade, no tamanho e na atividade metabólica das células e é responsável pela formação de agregados celulares. Assim, o TBT mostrou ser bastante tóxico para as bactérias interferindo com a atividade celular geral. O gene Av27-sugE, que codifica a proteína SugE pertencente à família das “small multidrug resistance proteins” (SMR), foi identificado como estando envolvido na resistência ao TBT nesta estirpe. Este gene mostrou ser sobreexpresso quando as células crescem na presença de TBT. O promotor do gene Av27-sugE foi utilizado para construir um bioreporter para detetar TBT, contendo o gene da luciferase do pirilampo como gene repórter. O biorepórter obtido reúne as características mais importantes de um bom biorepórter: sensibilidade (intervalo de limite de detecção de 1-1000 nM), rapidez (3 h são suficientes para a deteção de sinal) e, possivelmente, não é invasivo (pois foi construído numa bactéria ambiental). Usando sedimento recolhido no Porto de Pesca Longínqua da Ria de Aveiro, foi preparada uma experiência de microcosmos com o intuito de avaliar a capacidade de Av27 para bioremediar o TBT, isoladamente ou em associação com a comunidade bacteriana indígena. A análise das amostras de microcosmos por PCR-DGGE e de bibliotecas de 16S rDNA revelaram que a comunidade bacteriana é relativamente estável ao longo do tempo, mesmo quando Av27 é inoculada no sedimento. Para além disso, o sedimento estuarino demonstrou ser dominado por bactérias pertencentes ao filo Proteobacteria (sendo mais abundante as Delta e Gammaproteobacteria) e Bacteroidetes. Ainda, cerca de 13% dos clones bacterianos não revelaram nenhuma semelhança com qualquer dos filos já definidos e quase 100% afiliou com bactérias não cultiváveis do sedimento. No momento da conclusão desta tese, os resultados da análise química de compostos organoestânicos não estavam disponíveis, e por essa razão não foi possível tirar quaisquer conclusões sobre a capacidade desta bactéria remediar o TBT em sedimentos. Esses resultados irão ajudar a esclarecer o papel de A. molluscorum Av27 na remediação de TBT. Recentemente, a capacidade da estirpe Av27 remediar solo contaminado com TBT foi confirmada em bioensaios realizados com plantas, Brassica rapa e Triticum aestivum (Silva 2011a), e também com invertebrados Porcellionides pruinosus (Silva 2011B). Assim, poder-se-á esperar que a bioremediação do sedimento na experiência de microcosmos também tenha ocorrido. No entanto, só a análise química dos compostos organostânicos deverá ser conclusiva. Devido à dificuldade em realizar a análise analítica de organoestânicos, um método de bioensaio fácil, rápido e barato foi adaptado para avaliar a toxicidade do TBT em laboratório, antes de se proceder à análise química das amostras. O método provou a sua utilidade, embora tenha mostrado pouca sensibilidade quando se usam concentrações de TBT baixas. Em geral, os resultados obtidos contribuíram para um melhor entendimento do mecanismo de resistência ao TBT em bactérias e mostraram o potencial biotecnológico de A. molluscorum Av27, nomeadamente, no que refere à sua possível aplicação na descontaminação de TBT no ambiente e também no desenvolvimento de biorepórteres.

Combined effects of chemical and natural stressors to soil organisms and plants

Nas últimas décadas, a Terra tem experimentado um aquecimento global e mudanças nos padrões de precipitação. Muitos estudos sobre a avaliação de risco de agrotóxicos em organismos não-alvo foram realizados com base em protocolos padronizados, com condições abióticas controladas. Mas, em campo, os organismos são expostos a flutuações de vários fatores ambientais, bem como a poluentes, que podem alterar os limites de tolerância dos organismos aos stressores naturais, bem como alterar a toxicidade ou biodisponibilidade do químico em causa. Considerando isso, o principal objetivo deste trabalho foi o de avaliar de que modo e em que medida os fatores ambientais (temperatura, humidade do solo e radiação UV) podem interagir uns com os outros ou afetar a toxicidade do carbaril para invertebrados do solo e plantas. Para isso, foram utilizadas quatro espécies padrão: Folsomia candida, Eisenia andrei, Triticum aestivum e Brassica rapa, e simulados diferentes cenários climáticos, com vários parâmetros letais e subletais analisados. A exposição combinada foi analisada utilizando, quando possível, a ferramenta MIXTOX, com base no modelo de referência de acção independente (IA) e possíveis desvios, assim como rácios sinergísticos/antagonísticos (a partir de valores de EC50/LC50), quando a dose-resposta de um dos stressores não foi obtida. Todos os fatores de stress aplicados isoladamente causaram efeitos significativos sobre as espécies testadas e sua exposição combinada com carbaril, apresentaram respostas diferenciadas: para as minhocas, a seca e temperaturas elevadas aumentaram os efeitos deletérios do carbaril (sinergismo), enquanto o alagamento e temperaturas baixas diminuíram sua toxicidade (antagonismo). Para os colêmbolos, o modelo IA mostrou ser uma boa ferramenta para prever a toxicidade do carbaril tanto para temperaturas altas como para as baixas. Para as duas espécies de plantas foram encontradas diferenças significativas entre elas: em termos gerais, as interações entre carbaril e os stressores naturais foram observadas, com sinergismo aparecendo como o padrão principal relacionado com a radiação UV, solos secos e temperaturas elevadas, enquanto o padrão principal relacionado com temperaturas baixas e stress de alagamento foi o antagonismo. Quando os efeitos de dois stressores naturais (radiação UV e humidade do solo) em plantas foram avaliados, uma interação significativa foi encontrada: a seca aliviou o efeito deletério da radiação UV em T. aestivum e o alagamento aumentou os seus efeitos, mas para B. rapa a adição de ambos os stresses de água causou um aumento (sinergismo) dos efeitos deletérios da radiação UV para todos os parâmetros avaliados. Portanto é necessário que as diferenças sazonais e latitudinais, bem como as mudanças climáticas globais, sejam integradas na avaliação de risco de contaminantes do solo.

Paradigmas de interfaces dos novos media: desafios para o design

Trabalho de Projecto de Mestrado em Ciências da Comunicação Variante Novos Media e Práticas Web