Thermal technologies in food processing

[Excerpt] Introduction: Thermal processing is probably the most important process in food industry that has been used since prehistoric times, when it was discovered that heat enhanced the palatability and the life of the heat-treated food. Thermal processing comprehends the heating of foods at a defined temperature for a certain length of time. However, in some foods, the high thermotolerance of certain enzymes and microorganisms, their physical properties (e.g.,highviscosity),ortheircomponents(e.g.,solidfractions) require the application of extreme heat treatments that not only are energy intensive, but also will adversely affect the nutritional and organoleptic properties of the food. Technologies such as ohmic heating, dielectric heating (which includes microwave heating and radiofrequency heating), inductive heating, and infrared heating are available to replace, or complement, the traditional heat-dependent technologies (heating through superheated steam, hot air, hot water, or other hot liquid, being the heating achieved either through direct contact with those agents – mostly superheated steam – or through contact with a hot surface which is in turn heated by such agents). Given that the “traditional” heatdependent technologies are thoroughly described in the literature, this text will be mainly devoted to the so-called “novel” thermal technologies. (...)

Introduction [to Food Safety in the Seafood Industry: A practical guide for ISO 22000 and FSSC 22000 implementation]

The prelims comprise: * Half-Title Page * Dedication Page * Title Page * Copyright Page * Table of Contents * Foreword * Acknowledgements * Disclaimer * Introduction

Reduction of QTc interval dispersion. Potential mechanism of cardiac protection of pyridostigmine bromide

OBJECTIVE: Parasympathetic dysfunction is an independent risk factor in individuals with coronary artery disease, and cholinergic stimulation is a potential therapeutical option. We determined the effects of pyridostigmine bromide, a reversible anticholinesterase agent, on electrocardiographic variables of healthy individuals. METHODS: We carried out a cross-sectional, double blind, randomized, placebo-controlled study. We obtained electrocardiographic tracings in 12 simultaneous leads of 10 healthy young individuals at rest before and after oral administration of 45 mg of pyridostigmine or placebo. RESULTS: Pyridostigmine increased RR intervals (before: 886±27 ms vs after: 1054±37 ms) and decreased QTc dispersion (before: 72±9ms vs after: 45±3ms), without changing other electrocardiographic variables (PR segment, QT interval, QTc, and QT dispersion). CONCLUSION: Bradycardia and the reduction in QTc dispersion induced by pyridostigmine may effectively represent a protective mechanism if these results can be reproduced in individuals with cardiovascular diseases.

Vermiculite bio-barriers for Cu and Zn remediation: an eco-friendly approach for freshwater and sediments protection

The increase in heavy metal contamination in freshwater systems causes serious environmental problems in most industrialized countries, and the effort to find ecofriendly techniques for reducing water and sediment contamination is fundamental for environmental protection. Permeable barriers made of natural clays can be used as low-cost and eco-friendly materials for adsorbing heavy metals from water solution and thus reducing the sediment contamination. This study discusses the application of permeable barriers made of vermiculite clay for heavy metals remediation at the interface between water and sediments and investigates the possibility to increase their efficiency by loading the vermiculite surface with a microbial biofilm of Pseudomonas putida, which is well known to be a heavy metal accumulator. Some batch assays were performed to verify the uptake capacity of two systems and their adsorption kinetics, and the results indicated that the vermiculite bio-barrier system had a higher removal capacity than the vermiculite barrier (?34.4 and 22.8 % for Cu and Zn, respectively). Moreover, the presence of P. putida biofilm strongly contributed to fasten the kinetics of metals adsorption onto vermiculite sheets. In open-system conditions, the presence of a vermiculite barrier at the interface between water and sediment could reduce the sediment contamination up to 20 and 23 % for Cu and Zn, respectively, highlighting the efficiency of these eco-friendly materials for environmental applications. Nevertheless, the contribution of microbial biofilm in open-system setup should be optimized, and some important considerations about biofilm attachment in a continuous-flow system have been discussed.

Compositional analysis of biofilms formed by Staphylococcus aureus isolated from food sources

The Supplementary Material for this article can be found online at: http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb. 2016.00390

Influence of ischemic preconditioning in myocardial protection in patients undergoing myocardial revascularization with intermittent crossclamping of the aorta. Analysis of ions and blood gases

OBJECTIVE: To test the hypothesis that short periods of ischemia may increase the myocardial protection obtained with intermittent crossclamping of the aorta. METHODS: In the control group (18 patients), surgery was performed with systemic hypothermia at 32ºC and intermittent crossclamping of the aorta. Extracorporeal circulation was used. In the preconditioning group (17 patients), 2 crossclampings of the aorta lasting 3min each were added prior to the intermittent crossclamping of the conventional technique with an interval of 2min of reperfusion between them. Blood samples for analyses of pH, pCO2, pO2, sodium, potassium, calcium, and magnesium were obtained from the coronary sinus at the beginning of extracorporeal circulation (time 1), at the end of the first anastomosis (time 2), and at the end of extracorporeal circulation (time 3). RESULTS: No difference was observed in the results of the 2 groups, except for a variation in the ionic values in the different times of blood withdrawal; sodium values, however, remained stable. All patients had a good clinical outcome. CONCLUSION: The results of intermittent crossclamping of the aorta with moderate hypothermia were not altered by the use of ischemic preconditioning.

Food consumption of adolescents. A simplified questionnaire for evaluating cardiovascular risk

OBJECTIVE: To develop a simplified questionnaire for self-evaluation by adolescents of foods associated with the risk of coronary diseases. METHODS: Frequency questionnaires about 80 foods were answered by representative samples of 256 adolescents aged 12 to 19 from Rio de Janeiro as part of the Nutrition and Health Research project. The dependent variable was the serum cholesterol predicting equation as influenced by diet, and the independent variables were the foods. The variables were normalized and, using Pearson's correlation coefficient, those with r>0.10 were selected for the regression model. The model was analyzed for sex, age, random sample, and total calories. Those food products that explained 85% of the cholesterol variation equation were present in the caloric model, and contained trans fatty acids were selected for the questionnaire. RESULTS: Sixty-five food products had a statistically significant correlation (P<0.001) with the dependent variable. The simplified questionnaire included 9 food products present in all tested models: steak or broiled meat, hamburger, full-fat cheese, French fries or potato chips, whole milk, pies or cakes, cookies, sausages, butter or margarine. The limit of the added food points for self-evaluation was 100, and over 120 points was considered excessive. CONCLUSION: The scores given to the food products and the criteria for the evaluation of the consumption limits enabled the adolescents to get to know and to balance their intake.

Development of nanohydrogels as a vehicle for the release of bioactive compounds in food matrices

PhD in Chemical and Biological Engineering

Vacunación en la Enfermedad de Chagas experimental: estudio de mediadores involucrados en la protección en ratones y aplicación de la vacuna en perros. Vaccination in experimental Chagas'disease: study of intermediates involved in the protection of mice and application of the vaccine in dogs.

La Enfermedad de Chagas es una de las principales endemias de América Latina donde existen cerca de 18 millones de infectados y 90 millones en riesgo. Entre el 25 y el 30 por ciento desarrolla patología cardíaca o digestiva en el período crónico. Se ha postulado que mecanismos autoinmunes, sumados a la acción directa del parásito, podrían estar involucrados en la patogenia de la enfermedad. El desarrollo de vacunas tradicionales en Enfermedad de Chagas es una meta difícil de alcanzar, por lo cual parece más factible abordar estrategias basadas en la inmunomodulación, para disminuir la carga parasitaria, minimizar las acciones deletéreas en el periodo agudo y prevenir el desarrollo de patología en la etapa crónica. Para ello es necesario avanzar en el conocimiento de los mecanismos involucrados en la protección y en la patogenia. Si se acepta la hipótesis autoinmune, una estrategia de vacunación con un tripanosoma antigénicamente similar al T. cruzi pero no patógeno podría evitar posibles mecanismos autoagresivos. En nuestro Laboratorio se ha empleado un modelo de vacunación en ratones utilizando como inmunógeno el Trypanosoma rangeli, no patógeno en humanos. Los ratones vacunados, infectados con T. cruzi, mostraron buena respuesta inmune celular y humoral, bajas parasitemias, ausencia de lesiones histológicas, y sobrevida cercana al 100 por ciento. Los controles no vacunados tuvieron una elevada mortalidad. Debido al ciclo biológico del parásito, la defensa efectiva contra el T. cruzi requiere una potente respuesta de anticuerpos contra las formas extracelulares y una eficaz respuesta celular contra los amastigotes intracelulares. En el modelo desarrollado en nuestro laboratorio la protección se asocia con un adecuado equilibrio entre respuesta TH1 y TH2, con leve predominio TH1, disminución de citoquinas (Ck) proinflamatorias e incremento de receptores solubles de Ck. El esquema de inmunización demostró asimismo su eficacia en cobayos y en perros mantenidos en el Laboratorio. Hipótesis de trabajo: - La vacunación con T. rangeli desencadena mecanismos inmunomodulatorios que protegen de la infección con T. cruzi, entre los cuales se encuentran eventos que actúan tempranamente en el sitio de inoculación y en los que están involucradas células y moléculas del sistema inmune innato. - La vacunación a perros constituye una nueva herramienta en la lucha contra la Enfermedad de Chagas. Objetivos: i) profundizar el estudio tendiente a dilucidar los mecanismos involucrados en la resistencia inducida por la inmunización con T. rangeli en ratones; ii) estudiar el efecto que tiene el estrés físico de los ratones sobre la eficacia de la vacunación y iii) analizar la inmunogenicidad de la vacuna en perros de zonas endémicas para Enfermedad de Chagas. Material y metodos: Los ratones y perros serán vacunados con tres dosis de epimastigotes de T. rangeli, fijados con glutaraldehido y los controles solo recibirán PBS. Los ratones seran desafiados con T. cruzi. Se estudiará en liquido peritoneal: a) poblaciones celulares por Citometria de flujo; b) cuantificación de los distintos tipos de inmunoglobulinas, de citoquinas y sus receptores solubles, por ELISA, c) ON y arginasa, por técnicas colorimetricas; d) est.udio de la interacción macrófago-parásito y de receptores celulares por Inmunofluorescencia. e) En perros, se realizarán estudios parasitológicos (xenodiagnostico) y serológicos en vacunados y controles, 12 y 24 meses post vacunación. Resultados esperados e importancia del proyecto: se espera conocer los principales eventos tempranos que participan en la eliminación de los parásitos en los animales vacunados, el efecto del stress sobre la vacunación y asimismo, la inmunogenicidad de la vacuna en perros de campo. Todo ello permitirá obtener información sobre la eficacia de la vacunación experimental y podría aportar una herramienta adicional contra la Enfermedad de Chagas, interfiriendo en la cadena epidemiológica en áreas endémicas.

Efecto de la incorporación de proteínas de origen vegetal sobre sistemas alimenticios basados en almidón. Effect of vegetal protein addition to gelled-starch food.

La soja y el maní son cultivos de gran importancia en la provincia de Córdoba y en la Argentina. La utilización de proteínas vegetales se ha incrementado notablemente debido a su alto valor nutricional y a sus atributos funcionales deseables. Las harinas de soja y de maní, subproductos de la extracción de aceite, presentan un alto contenido de proteínas vegetales de excelente calidad nutricional, de bajo precio y con escaso nivel de aprovechamiento en la industria alimenticia. Los concentrados de proteínas de soja son poco utilizados en la elaboración de alimentos, además el desarrollo de concentrados de proteínas de maní puede proveer a la industria de un nuevo ingrediente con alto contenido de proteínas para la formulación y fortificación de alimentos tradicionales. Los postres listos para consumir disponibles en el mercado, están formados por mezclas de almidón gelificado y derivados lácteos, sobre los que se agregan diversos aditivos alimentarios (como sacarosa, aromatizantes, espesantes, etc.). La incorporación de proteínas vegetales puede ser una eficaz forma de incrementar el nivel de proteínas y, en consecuencia, el valor nutricional de estos productos. Además de ser una alternativa a los alimentos elaborados con proteínas animales. Pese a que Córdoba es un gran productor de soja y maní, sus derivados no son empleados actualmente como ingredientes en este tipo de alimentos.El objetivo general de este proyecto es estudiar el efecto de la incorporación de proteínas de origen vegetal sobre las propiedades físico-químicas y funcionales de sistemas alimenticios basados en almidón gelatinizado, prestando fundamental atención a las interacciones que se establecen entre las diferentes moléculas. Se planifica obtener concentrados de proteínas a partir de harina desgrasada de soja y de maní y estudiar su composición y sus propiedades funcionales. Se elaborarán mezclas de los concentrados con almidones de maíz, mandioca y trigo. Se estudiará el comportamiento termo-mecánico de las mezclas y la calidad de los geles mediante la cantidad de agua liberada, el perfil reológico y el color. También se realizarán análisis sensoriales para la selección de los parámetros de calidad de los geles y se estudiarán la digestibilidad de las proteínas y del almidón. Al mismo tiempo se estudiarán las interacciones químicas y físicas entre los distintos componentes. Los resultados servirán para generar y difundir conocimientos sobre la relación entre las interacciones y la calidad de los productos, lo que facilitará la optimización de formulaciones y procesos.

Bases neurobiológicas del efecto de grelina sobre ansiedad, memoria e ingesta. Neurobiological mechanisms of ghrelin effect on anxiety, memory and food intake.

El objetivo de este proyecto es investigar el sustrato neurobiológico que subyace a los efectos centrales de grelina (Gr) en estructuras extrahipotalámicas tales como núcleo dorsal del rafe (NDR), hipocampo(Hi) y amígdala(Am) donde hemos demostrado que el péptido incrementa la memoria e ingesta, Los mecanismos neurales, neurotrasmisores(nt), segundos mensajeros, etc., involucrados en estos procesos fisiológicos, inducidos por el péptido, necesitan aun ser esclarecidos. Hemos demostrado que grelina incrementa la retención de la memoria cuando es inyectado en Hi, NDR y Am. También incrementa la ingesta al ser administrado en Hi y NDR pero no así en Am. En Hi los efectos de Gr sobre la memoria se correlacionan con incremento en los niveles tisulares de óxido nítrico (NO) y con la disponibilidad del nt 5-HT. En lo que a electrofisiología se refiere hemos demostrado que Gr disminuye el umbral para generar potenciación a largo plazo (LTP). A fin de aportar nuevas evidencias que contribuyan a esclarecer los efectos del péptido sobre memoria e ingesta utilizaremos estudios conductuales, determinaciones bioquímicas y determinaciones electrofisiológicas. En lo que a ingesta se refiere intentaremos esclarecer el papel de los núcleos central y basolateral de la Am en aspectos hedónicos de la ingesta inducida por Gr En esta etapa, más específicamente nos proponemos:1) Determinar si los efectos de grelina sobre ingesta y memoria demostrados en hipocampo y NDR después de la su administración se correlacionan con modificaciones en la liberación de serotonina utilizando cortes de hipocampo precargados con 5HT tritiada en presencia y ausencia del péptido.2) Evaluar si el incremento de óxido nítrico inducido por grelina en hipocampo se correlaciona con cambios en la expresión de nNOS, utilizando Western-blot y la importancia de NOS/NO en la acción de grelina repitiendo los experimentos previo tratamiento de las ratas con inhibidores de NOS. 3)Estudiar la participación del nt glutamato en los efectos hipocampales de Gr sobre la memoria. Analizando a) si grelina modifica la liberación del nt a partir de sinaptosomas aislados de hipocampo de ratas pretratadas con Gr.b) la participación de los receptores NMDA y GABAa en los efectos de grelina previo bloqueo farmacológico del mencionado receptor y el test step down.c) la participación de los receptores NMDA y GABAa en los efectos de grelina utilizando electrofisiología y Western Blot. 4) Estudiar el efecto de la administración de Gr en Amigdala Central y Basolateral sobre aspectos hedónicos de la ingesta utilizando diferentes paradigmas conductuales en animales. Estudiaremos:a) si Gr modifica el consumo de alimento de diferente palatabilidad en animales y si afecta el componente motivacional de la conducta de ingesta paradigma de "runway".

Procesos oxidativos en matrices alimentarias complejas. Oxidative processes in complex food matrices.

Las reacciones bioquímicas que ocurren como consecuencia del tratamiento y almacenamiento de los alimentos, mejoran la seguridad alimentaria, las propiedades sensoriales y la vida útil. Sin embargo, el tratamiento térmico, la exposición a la luz y el oxígeno pueden causar daño oxidativo a los lípidos y proteínas. Los procesos oxidativos de matrices complejas tienen características distintivas que no se manifiestan cuando los componentes son sometidos a oxidación individualmente. La hipótesis de trabajo es que la oxidación de proteínas en matrices alimentarias complejas altera la estructura y las propiedades funcionales de las proteínas y, que las modificaciones que se producen varían según las condiciones de procesamiento y de la composición química del alimento. Nuestros estudios intentan demostrar que el estado oxidativo de las proteínas de un alimento es un parámetro importante para la evaluación de las propiedades funcionales, sensoriales y nutricionales de un producto lácteo. El objetivo general del proyecto es el estudio de los procesos de oxidación de matrices alimentarias complejas (la leche, miel) y su relación con distintos procesos y materiales utilizados en la industria. Es decir, nos proponemos estudiar las consecuencias funcionales y biológicas (calidad nutricional, coagulación) de la oxidación proteica en modelos experimentales “in vitro” y en productos comerciales. 1. Estudiar los fenómenos de peroxidación proteica en leche entera y descremada sometida a los distintos procesos tecnológicos de la producción de leche y queso a escala laboratorio. Se realizarán las mismas experiencias con albúmina sérica y con proteínas aisladas de suero de leche para comparar diferencias entre una matriz compleja y una simple. 2. Determinar la relación entre oxidación y composición proteica de la leche, y los cambios en las fracciones proteicas aisladas (caseínas y beta-lactoglobulina). 3. Analizar el impacto de los procesos tecnológicos a nivel de producción primaria (composición proteica y estado de oxidación) en los indicadores de inflamación (contenido de células somáticas y proteína C Reactiva) y de estado redox (capacidad antioxidante de los productos lácteos y nivel de carbonilos de proteinas). 4. Comparar las características de composición química y el estado de oxidación de leche provenientes de las tres regiones (Buenos Aires, Santa Fe y Córdoba) que conforman la cuenca láctea Argentina. Este objetivo se realizará conjuntamente con los integrantes de nuestro grupo de investigación que trabajan en el Laboratorio de Control de Calidad de la Escuela Superior de Lechería. 5. Determinar los metabolitos secundarios de mieles uniflorales propuestos como responsables de la capacidad antioxidante de estas (polifenoles) y como indicadores de su origen botánico. 6. Valorar la capacidad antioxidante total de mieles uniflorales. 7. Validar los métodos analíticos y semicuantitativos utilizados y a utilizar en el presente proyecto teniendo en cuenta lo efectos de matrices típico de los fluidos biológicos y las mezclas. El estudio de las modificaciones oxidativas de matrices complejas es un tema que es importante tanto desde el punto de vista del conocimiento básico como del aplicado. Nosotros creemos que el presente proyecto aportará conocimiento sobre las características de las vías oxidativas de proteínas en matrices complejas y que podrá ser utilizado para diseñar estrategias productivas tendientes a disminuir el deterioro de la calidad de la leche debido a la exposición a energía radiante. Parte de la experiencia ganada por el grupo ha sido ya volcada a subsanar dificultades y problemas de oxidación y deterioro de la calidad de alimentos. Además, se contribuirá a discernir la paradoja que existe en el área sobre las propiedades oxidantes/antioxidantes de los polifenoles y la relación entre estas y el estado oxidativo de un alimento. The biochemical reactions that occur as a result of food treatment and storage, improve food security, sensory properties and shelf life. Heat treatment, exposure to light and oxygen can cause oxidative damage to lipids and proteins. Oxidative processes in complex matrices display distinctive features that do not appear when the components are individually subjected to oxidation. The hypothesis is that protein oxidation in complex food matrices alters the structure and functional properties of proteins and that the modifications vary according to process conditions and food composition. The main goal is to study oxidation of complex food matrices (milk, honey) with different processes and materials used in the industry. The specific aims are: 1. To study protein oxidation in whole milk and skim subject to various technological processes. The same experiences will be done with serum albumin and isolated whey proteins to compare complex and simple matrices. 2. To determine the relationship between oxidation and milk protein composition, and changes in casein and beta-lactoglobulin. 3. Analyze the impact of technological processes at the level of primary production on markers of inflammation and redox (antioxidant capacity and protein carbonyls). 4. Compare characteristics of chemical composition and oxidation state of milk. 5. Determine secondary metabolites of honey responsible for the antioxidant capacity of these. 6. To evaluate the total antioxidant capacity unifloral honey. This project will provide knowledge about characteristics of oxidative pathways of proteins in complex matrices that can be used to design production strategies aimed at reduce the deterioration of milk quality. Also, it would help to discern the paradox that exists on the oxidants/antioxidants properties of polyphenols and the relationship between these and the oxidative status of a food.

Groundwater vulnerability and protection in County Tipperary (South Riding), Ireland

The aim of the project was to determine the extent and quality of the groundwater in Tipperary South Riding with a view to developing a groundwater protection plan which would allow the Local Authority to manage, protect and develop the groundwater as efficiently as possible. The geology of the area varies with topography. The low-lying areas of the county comprise mainly Carboniferous limestones while the elevated regions consist of sandstones and shales of Upper Carboniferous, Devonian and Silurian ages. Deformation of these rocks decreases in magnitude moving northwards over the area; the Southern Synclines having suffered the effects of the Hercynian orogeny and the northern region exhibiting Caledonian orogenic trends. Quaternary (subsoil) deposits are found throughout the area and are of variable thickness and permeability. Till is the most widespread deposit with discontinuous pockets of sand and gravel in various proportions, and some marl, alluvium and peat in places. The principal aquifers of the area are the Kiltorcan sandstone formation and various limestone units within the Carboniferous succession. 50 % of south Tipperary constitutes either regionally or locally important aquifers. Secondary permeabilities created by structural deformation, dolomitisation, karstification and weathering processes create high transmissivities and often have large well yields. Specific baseflow analysis highlighted the complexity of the aquifers and proved that the lower part of the Suir river system is a major groundwater resource region. The hydrochemistry and water quality of the local authority groundwater sources was examined briefly. The majority of south Tipperary is underlain by limestone or Quaternary deposits derived from limestone and, consequently, calcium/magnesium bicarbonate waters predominate. The quality of the groundwater in south Tipperary demonstrates that the main concern originates from the presence of E.coli, and Total coliforms. The primary sources of contamination are from farmyard wastes and septic tanks. The vulnerability of groundwater to diffuse and point sources of pollution has been found to be dependent on the overlying soil, subsoil and the thickness of the unsaturated zone. A conceptual rather than quantitative approach is used and it is found that approximately 60% of south Tipperary is designated as being extremely or highly vulnerable. The groundwater protection plan was devised subsequent to an understanding of the aquifer systems, an assessment of the vulnerability, and a review of the Irish planning system and environmental law. It is recommended that the plan be integrated into the county development plan for legislative purposes. A series of acceptability matrices were devised to restrict potentially polluting activities in vulnerable areas while maintaining a balance between protection of the groundwater resource and the need to site essential developments.