ACE-I inhibitory properties of hydrolysates from germinated and ungerminated Phaseolus lunatus proteins

Phaseolus lunatus protein concentrates and the proteases Alcalase(R) and Pepsin-Pancreatin were used for the production of protein hydrolysates that inhibit angiotensin-I converting enzyme (ACE). Protein concentrate obtained from germinated and ungerminated seeds flour was hydrolyzed with Alcalase(R) at enzyme/substrate ratio (E/S) 1/10 and during 0.5 and 2.0 h, respectively. On the other hand, protein concentrate obtained from ungerminated (E/S: 1/10) and germinated (E/S: 1/50) seeds flour was sequentially hydrolyzed with Pepsin-Pancreatin during 1.0 and 3.0 h, respectively. Peptide fractions with ACE inhibitory activity in a range of 0.9 to 3.8 µg/mL were obtained by G-50 gel filtration chromatography and high- performance liquid chromatography C18 reverse phase chromatography. The observed amino acid composition suggests a substantial contribution of hydrophobic residues to the peptides’ inhibitory potency, which potentially acts via blocking of angiotensin II production. These results show that P. lunatus seed proteins are a potential source of ACE inhibitory peptides when hydrolyzed with Alcalase(R) and Pepsin-Pancreatin.

Development of a rapid method for the determination of antibiotic residues in honey using UPLC-ESI-MS/MS

Abstract An accurate, reliable and fast multianalyte/multiclass ultra-performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry (UPLC–MS/MS) method was developed and validated for the simultaneous analysis of 23 pharmaceuticals, belonging to different classes amphenicols, sulfonamides, tetracyclines, in honey samples. The method developed consists of ultrasonic extraction followed by UPLC–ESI–MS/MS with electrospray ionization in both positive mode and negative mode. The influence of the extraction solvents and mobile phase composition on the sensitivity of the method, and the optimum conditions for sample weight and extraction temperature in terms of analyte recovery were extensively studied. The identification of antibiotics is fulfilled by simultaneous use of chromatographic separation using an Acquity BEH C18 (100 mm x 2.1 mm, 1.7 µm) analytical column with a gradient elution of mobile phases and tandem mass spectrometry with an electrospray ionization. Finally, the method developed was applied to the determination of target analytes in honey samples obtained from the local markets and several beekeepers in Muğla, Turkey. Ultrasonic-extraction of pharmaceuticals from honey samples is a well-established technique by UPLC–ESI–MS/MS, the uniqueness of this study lies in the simultaneous determination of a remarkable number of compounds belonging to 23 drug at the sub-nanogram per kilogram level.

Anti-quorum sensing activity of phenolic extract from Eugenia brasiliensis (Brazilian cherry)

Abstract The aim of this study was to assess the anti-quorum sensing activity of phenolic extracts from grumixama (Eugenia brasiliensis), also known as Brazilian cherry, in concentrations that did not interfere with bacterial growth. The pulp phenolic compounds were extracted by using solid phage extraction in a mini-collumn C18 and quantified by spectrophotometry. The anti-quorum sensing activity was evaluated by testing the inhibition of violacein production in Chromobacterium violaceum and by evaluating the swarming motility in Aeromonas hydrophila and Serratia marcescens, both phenotypes regulated by quorum sensing. The phenolic extract strongly inhibited the production of violacein in C. violaceum, reducing its production in comparison with a control with no extract. No inhibition of growth was observed at the concentrations tested for quorum sensing inhibition. Confirming the quorum sensing inhibition phenotype, the extract was also able to inhibit swarming motility in S. marcescens and in A. hydrophila, although in the later the effect was marginal. Overall, these results indicate that phenolic extract from E. brasiliensis presents quorum sensing inhibitory activity most likely due to the presence of fruit phenolics which have been implicated as quorum sensing inhibitors in Gram negative bacteria.

Determinação de inibidores da germinação no espermoderma de sementes de café (Coffea arabica L.)

Sementes de café apresentam germinação lenta, aumentando consequentemente o período de formação das mudas. A causa dessa germinação lenta, ainda não está elucidada. Aparentemente, a difusão de gases e da água tem papel secundário comparadas ao efeito de inibidores presentes. A presente pesquisa foi desenvolvida no Setor de Sementes do Departamento de Agricultura e no Laboratório de Química da Universidade Federal de Lavras. Em uma pesquisa preliminar, utilizando sementes de alface como indicadora de inibidores e extrato aquoso de espermoderma ("película prateada"), ficou evidenciada a presença de inibidores nesse tecido. Em uma segunda etapa o extrato aquoso da película prateada foi submetido a um fracionamento, em teste in vitro. Observou-se, por meio desse teste, que a fração ativa encontrava-se na fase metanólica, a qual foi concentrada sob vácuo e eluída através de coluna de sílica gel com metanol, água destilada e HCl 0,1M. Após concentração sob vácuo da fração ativa originou-se um sólido branco, que se mostrou homogêneo segundo análise por cromatografia em camada fina com placas de sílica gel. Por meio de análise de espectrometria de infravermelho, de massas e de ressonância magnética nuclear de ¹H e de 13C, atribuiu-se a tal sólido a estrutura da cafeína. Conclui-se que o espermoderma pode contribuir para a lenta germinação das sementes de café, possivelmente devido à presença de cafeína.

Isotermas de sorção de sementes de Eucaliptus grandis e Pinus taeda

As sementes florestais devem ser armazenadas adequadamente, a fim de reduzir ao mínimo o processo de deterioração. É possível estabelecer uma relação entre o teor de água livre na semente e sua conservação, expresso pela atividade de água, através da relação entre a pressão de vapor de água em equilíbrio sobre a semente e a pressão de vapor de água pura, à mesma temperatura. Uma isoterma é uma curva que descreve, em uma umidade específica, a relação de equilíbrio de uma quantidade de água sorvida por componentes da semente e a pressão de vapor ou umidade relativa, a uma temperatura específica. O objetivo deste trabalho foi estudar as isotermas de sorção para sementes de Eucalyptus grandis e Pinus taeda, que são espécies florestais de interesse econômico. Os graus de umidade das sementes foram ajustados, antes do armazenamento, usando-se dessecadores com sílica gel ou através de reidratação sobre água. Para o controle da quantidade de água removida ou absorvida, as subamostras foram pesadas periodicamente, sendo o processo encerrado ao ser atingido o peso correspondente ao grau de umidade final desejado para cada tratamento. Foram realizadas determinações de umidade e de atividade de água e utilizados diferentes modelos de equações empíricas que correlacionam dados experimentais das isotermas de sorção em materiais biológicos. O melhor ajuste das isotermas de sorção foi alcançado pelos modelos de três parâmetros de Langmuir e de quatro parâmetros de Peleg para sementes de E. grandis e de P. taeda, respectivamente.

Ajuste de isotermas de sorção de sementes de cultivares de feijoeiro

É possível estabelecer uma relação entre o teor de água livre na semente e sua conservação, expresso pela atividade de água, através da relação entre a pressão de vapor de água em equilíbrio na semente e a pressão de vapor de água pura, à mesma temperatura. Uma isoterma é uma curva que descreve a relação de equilíbrio de uma quantidade de água sorvida por componentes da semente e a pressão de vapor ou umidade relativa, a uma temperatura específica. O objetivo deste trabalho foi estudar as isotermas de sorção para sementes de feijoeiro dos cultivares Tibatã e Una. Os graus de umidade das sementes foram ajustados, antes do armazenamento, em dessecadores com sílica gel ou através de reidratação sobre água. Para o controle da quantidade de água removida ou absorvida, as subamostras foram pesadas periodicamente, sendo o processo encerrado ao ser atingido o peso correspondente ao grau de umidade final desejado para cada tratamento. Foram realizadas determinações de umidade e de atividade de água e utilizados diferentes modelos de equações empíricas que correlacionam dados experimentais das isotermas de sorção em materiais biológicos. O melhor ajuste das isotermas de sorção foi alcançado pelos modelos de Oswin e Peleg para sementes de feijoeiro, cultivares Tibatã e Una, respectivamente.

Determinação do grau crítico de umidade em sementes de Cenostigma tocantinum Ducke

Estudos referentes à longevidade natural de sementes florestais são fundamentais para o manejo de espécies promissoras. Cenostigma tocantinum é nativa da Amazônia, com potencial para arborização de ruas, avenidas e praças. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento de sementes de Cenostigma tocantinum Ducke, quanto à sensibilidade à desidratação. Com a finalidade de reduzir o teor de água das sementes, foram usados os seguintes métodos de secagem: câmara com ventilação forçada e ar aquecido a 35 ºC; dessecador com sílica gel (27 ºC) e secagem natural em laboratório (27 ºC), pelos períodos de zero, 12, 24, 48, 72 e 96 horas. O efeito da desidratação foi avaliado por meio da porcentagem total de germinação, do índice de velocidade de germinação (IVG) e do comprimento de plântulas. Os resultados permitem concluir que, as sementes de C. tocantinum comportam-se como ortodoxas, tendo em vista que o grau crítico de umidade é inferior a 5,8%, ou seja, as sementes da espécie toleraram à dessecação em níveis muito baixos de umidade, quando comparados com a umidade inicial de 23,4%.

Tolerância à dessecação de pólen de berinjela

A alta demanda por sementes híbridas tem estimulado pesquisas que asseguram a oferta destas, como é o caso da manipulação de grãos de pólen. Assim, em estudo conduzido na Embrapa Hortaliças, no ano de 2006, objetivou-se determinar a tolerância à dessecação dos grãos de pólen berinjela 'Ciça'. Para isso foi utilizado pólen fresco (testemunha) e pólen seco em recipiente de alumínio fechado com 300 gramas de sílica gel e em dessecador, ambos por períodos de 24 e 48 horas em ambiente de laboratório. Os respectivos grãos de pólen foram os polinizadores da linhagem feminina. Foi avaliado o pegamento de fruto, a produção e a qualidade fisiológica de sementes através de: massa de 100 sementes, teste de primeira contagem, germinação, emergência de plântulas e envelhecimento acelerado. Concluiu-se que grãos de pólen toleram dessecação até 4,7% de umidade e com teores de água entre 4,7% a 47,2% proporcionam boa produção de sementes sem afetar sua qualidade fisiológica.

Armazenamento de sementes de girassol em temperaturas subzero: aspectos fisiológicos e bioquímicos

O grande avanço obtido na produção agropecuária se deve, dentre outros fatores, a capacidade brasileira de incorporar e utilizar recursos genéticos. A Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia é a empresa responsável pela conservação em longo prazo de germoplasma semente, conservados a -20 °C. Para garantir a qualidade do material conservado, minimizando o processo de deterioração, é necessário que se mantenham as condições adequadas de armazenamento, realizando o manejo correto do germoplasma. Os objetivos dessa pesquisa foram avaliar o efeito do teor de água nas sementes sobre a tolerância das mesmas ao armazenamento em temperaturas subzero de -20 °C e -196 °C, bem como associar essa tolerância aos aspectos fisiológicos e bioquímicos. Foi objetivo também verificar o efeito da umidificação prévia das sementes sobre a qualidade fisiológica das mesmas, após armazenamento. A qualidade das sementes foi avaliada pelos testes de condutividade elétrica, primeira contagem e contagem final do teste de germinação, e determinação do índice de peróxidos. Sementes de girassol podem ser secadas até 3,2% de teor de água em sílica gel ou em câmara de secagem e armazenadas a -20 °C ou -196 °C, sem perda de germinação e vigor. Menor deterioração das sementes, avaliada pelo índice de peróxidos, é observada em sementes armazenadas em nitrogênio líquido. O tratamento de umidificação deve ser utilizado na avaliação de plântulas na primeira contagem do teste de germinação e no teste de condutividade elétrica.

Avaliação da perda da tolerância à dessecação e da quantidade de dna nuclear em sementes de Peltophorum dubium (spreng.) taubert durante e após a germinação

O presente trabalho teve por objetivo a avaliação da perda da tolerância à dessecação (TD) em sementes de Peltophorum dubium durante e após a germinação. As sementes foram colocadas para germinar e, ao atingirem 1, 3 e 5 mm de raiz primária (68% de umidade), foram desidratadas em sílica gel, até atingirem o grau de umidade inicial (8%), sendo em seguida reidratadas e avaliadas quanto à sobrevivência (retomada do crescimento e formação de plântulas normais). Procedimento semelhante foi adotado para os ensaios realizados durante a embebição, onde foram amostradas 100 sementes divididas em quatro repetições de 25 para cada um dos seguintes tempos de embebição: 12, 24, 48, 60 e 72 horas. Em seguida, foram selecionados diferentes pontos de interesse (12, 48 e 60 horas de embebição e raízes primárias com 1 mm de comprimento) para determinação da quantidade de DNA nuclear, afim de analisar possível correlação entre início do ciclo celular e perda da TD. Com relação ao comportamento de sementes germinadas submetidas à secagem e reidratação, para os três comprimentos de raízes primárias amostradas, não houve sobrevivência. Foi observada queda progressiva na sobrevivência de sementes de Peltophorum dubium relacionada ao tempo de embebição, e posterior secagem e reidratação, sugerindo que a perda da TD desta espécie acontece nos estágios iniciais da germinação, antes da protrusão da radícula. Sementes embebidas por 12 h, 24 h, 48 h, 60 h, 72 h e aquelas germinadas, com 1 mm de comprimento radicular, apresentaram índices iguais a 98%, 93%, 83%, 35%, 17% e 0% de sobrevivência respectivamente. Os estudos relacionados ao conteúdo de DNA nuclear não demonstram correlação entre retomada do ciclo celular e perda da TD.

Green diesel synthesis by hydrodeoxygenation of lipids extracted from Chlorella algae in supercritical hexane

Lipids were extracted from Chlorella algae with supercritical hexane. The high lipids yield of approximately 10% was obtained at optimum conditions of 300 rpm stirring speed and 2 h duration compared to the total contents of lipids being 12%. Furthermore, an easiness of hexane recovery may be considered as economically and ecologically attractive. For the first time, in the current work catalytic hydrodeoxygenation (HDO) of Chlorella algal lipids was studied over 5 wt% Ni/H-Y-80 and 5 wt% Ni/SiO2 at 300 C and under 30 bar total pressure in H2. A comparative HDO of stearic acid was carried out under similar conditions. The conversion of lipids was about 35% over 5 wt% Ni/H-Y-80 after 6h, whereas, 5 wt% Ni/SiO2 was totally deactivated after 60 min. The selectivity to hydrocarbons (C15-C18) is 6%. As a comparison, complete conversion of stearic acid over 5 wt% Ni/H-Y-80 was achieved in 6 h. The transformation of lipids proceeded mostly via hydrogenation and hydrolysis with formation of free fatty acid (FFA). The lower activity might be attributed to deactivation of catalysts caused by chlorophylls and carotenoids. Even though the conversion is low, future studies in HDO of lipids extracted from other algae species having higher lipid content could be proposed. Coke resistant catalyst might be considered to improve catalytic activity.

The identification, distribution and persistence of oxamyl and its degradation products in planted corn seed, seedling root and soil from oxamyl-treated corn seeds

A simple method was developed for treating corn seeds with oxamyl. It involved soaking the seeds to ensure oxamyl uptake, centrifugation to draw off excess solution, and drying under a stream of air to prevent the formation of fungus. The seeds were found to have an even distribution of oxamyl. Seeds remained fungus-free even 12 months after treatment. The highest nonphytotoxic treatment level was obtained by using a 4.00 mg/mL oxamyl solution. Extraction methods for the determination of oxamyl (methyl-N'N'-dimethyl-N-[(methylcarbamoyl)oxy]-l-thiooxamimidate), its oxime (methyl-N',N'-dimethyl-N-hydroxy-1-thiooxamimidate), and DMCF (N,N-dimethyl-1-cyanoformanade) in seed" root, and soil were developed. Seeds were processed by homogenizing, then shaking in methanol. Significantly more oxamyl was extracted from hydrated seeds as opposed to dry seeds. Soils were extracted by tumbling in methanol; recoveries range~ from 86 - 87% for oxamyl. Root was extracted to 93% efficiency for oxamyl by homogenizing the tissue in methanol. NucharAttaclay column cleanup afforded suitable extracts for analysis by RP-HPLC on a C18 column and UV detection at 254 nm. In the degradation study, oxamyl was found to dissipate from the seed down into the soil. It was also detected in the root. Oxime was detected in both the seed and soil, but not in the root. DMCF was detected in small amounts only in the seed.

Développement d’une méthode d’extraction des contaminants émergents dans les solides particulaires par LDTD-APCI-MS/MS

Douze contaminants émergents (composés pharmaceutiques, pesticides et hormones) ont été quantifiés et extraits de l'eau de rivières et d’échantillons d'eaux usées municipales. La séparation des solides en suspension est effectuée par filtration des échantillons d'eau. L'effet de filtration sur les concentrations de contaminants dissous a été évaluée afin de minimiser les pertes de composés cibles. Les échantillons ont été lyophilisés et ont été extraits en deux cycles par ultrasons combinés avec une étape de nettoyage sur cartouche d’extraction de type C18. La quantification a été réalisée en utilisant la spectrométrie de masse. Les recouvrements de la méthode pour tous les composés ont varié de 68 à 112% dans toutes les matrices étudiées, sauf pour le sulfaméthoxazole et le diclofénac où des recouvrements plus modestes ont été obtenus (38 à 85%). Les limites de détection pour les 12 analytes dans les sédiments et particules en suspension (SPM) de la rivière variaient de 0,7 à 9,4 ng g-1 et de 21 à 92 ng g-1, pour les échantillons SPM de station d'épuration. Tous les contaminants émergents cibles ont été détectés à des concentrations variant de 3 à 5440 ng g-1 dans les matrices étudiées, les concentrations les plus élevées ont été observées dans les échantillons SPM de stations d'épuration. Une partie importante de certains de ces contaminants est clairement associée aux sédiments de rivière ou aux particules en suspension. L’optimisation des processus de traitement de l'eau et le devenir environnemental doit absolument tenir compte de la fraction de contaminants qui liée à des particules si on espère avoir un bilan de masse raisonnable.

Développement de méthodes de dépistage des médicaments de contrefaçon et des produits adultérés par LC-MS/MS

Ce projet de maitrise implique le développement et l’optimisation de deux méthodes utilisant la chromatographie liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem (HPLC-MS/MS). L'objectif du premier projet était de séparer le plus rapidement possible, simultanément, 71 médicaments traitant la dysfonction érectile (ED) et 11 ingrédients naturels parfois retrouvés avec ces médicaments dans les échantillons suspectés d’être adultérés ou contrefaits. L'objectif du deuxième projet était de développer une méthode de dépistage permettant l'analyse rapide simultanée de 24 cannabinoïdes synthétiques et naturels pour une grande variété d'échantillons tels que les mélanges à base de plantes, des bâtons d'encens, de sérums et de cannabis. Dans les deux projets, la séparation a été réalisée en moins de 10 min et cela en utilisant une colonne C18 à noyau solide 100 x 2,1 mm avec des particules de 2,6 µm de diamètre couplée à un système MS avec trappe ionique orbitale fonctionnant en électronébulisation positive. En raison du nombre élevé de composés dans les deux méthodes et de l’émergence de nouveaux analogues sur le marché qui pourraient être présents dans les échantillons futurs, une méthode de dépistage LC-MS/MS ciblée/non-ciblée a été développée. Pour les deux projets, les limites de détection étaient sous les ng/mL et la variation de la précision et de l’exactitude étaient inférieures de 10,5%. Le taux de recouvrement à partir des échantillons réels variait entre 92 à 111%. L’innovation des méthodes LC-MS/MS développées au cours des projets est que le spectre de masse obtenu en mode balayage lors de l'acquisition, fournit une masse exacte pour tous les composés détectés et permet l'identification des composés initialement non-ciblés, comme des nouveaux analogues. Cette innovation amène une dimension supplémentaire aux méthodes traditionnellement utilisées, en permettant une analyse à haute résolution sur la masse de composés non-ciblés.

Estudi d'una metal·lotioneïna d'alzina surera (QsMT)

En aquest treball es caracteriza per primera vegada la capacitat de coordinació metàl·lica d'una metal·lotineïna (MT) de planta i es proposa un model de plegament per a les MTs de planta en general. Els resultat mostren que aquestes proteïnes poden tenir un paper molt important en la regulació de l'estat redox de les cèl·lules, probablement a través de la coordinació a Cu. Les MTs de planta són proteïnes molt desconegudes. Es postula que participen en l'homeòstasi del Cu i en la protecció contra l'estrès oxidatiu, però es desconeix la capacitat de coordinació metàl·lica i el plegament. En aquest treball s'han estudiat una metal·lotioneïna d'alzina surera, QsMT, aïllada d'una llibreria de cDNA de fel·lema. Els objectius concrets han estat: (1) estudiar l'expressió de QsMT i la resposta a l'estrès oxidatiu; (2) determinar la capacitat de coordinació metàl·lica i la funcionalitat in vivo; (3) fer una aproximació al plegament de les MTs de planta. L'expressió del gen s'ha estudiat mitjançant hibridació in situ en plàntules i en embrions d'alzina surera. QsMT s'expressa majoritàriament en cèl·lules amb fort estrès oxidatiu, associat a la síntesi de polifenols (suberització i lignificació) i a la senescència. També s'expressa en cèl·lules meristemàtiques, cèl·lules en divisió molt activa on la funció de les MTs podria estar relacionada amb el manteniment de l'estat redox. L'aplicació d'estrès oxidatiu exogen (H2O2 i paraquat) incrementa fortament l'expressió de QsMT en teixits amb expressió constitutiva, confirmant la regulació de l'expressió del gen per estrès oxidatiu. Per l'estudi de les propietats de coordinació metàl·lica es va expressar QsMT en cèl·lules d'E. coli en medi de cultiu suplementat amb Cu, Zn o Cd. Es van aïllar els agregats metàl·lics corresponents i es van analitzar mitjançant tècniques espectroscòpiques i espectromètriques (ICP-OES, ESI-MS i CD). Els resultats mostren que QsMT coordina de forma estable Cu (8 ions metàl·lics/molècula), Zn (4 ions de Zn/molècula) i Cd (6 ions de Cd/molècula), i adopta una estructura especialment quiral en coordinació a Cu. L'elevada capacitat quelant de la proteïna i la quiralitat de l'estructura indiquen que QsMT possiblement té preferència metàl·lica pel Cu i per tant una funció relacionada amb aquest metall in vivo. Estudis de complementació en llevat demostren que QsMT coordina Cu de forma funcional in vivo. En coordinació a Cd QsMT presenta una peculiaritat no observada fins ara en altres MTs: la participació d'ions sulfur en la formació de l'agregat metàl·lic incrementant la capacitat de coordinació metàl·lica (6 ions metàl·lics divalents de Cd enlloc de 4 ions de Zn). A més QsMT coordina Cd de forma funcional en llevat, i per tant la seva funció també podria estar relacionada amb la destoxicació de Cd en la planta. QsMT s'ha utilitzat com a model per fer una aproximació al plegament de les MTs de planta. Amb aquest objectiu vam dissenyar tres pèptids mutants derivats de QsMT: N25 corresponent a la zona rica en cisteïna en posició amino-terminal, C18 corresponent a la zona rica en cisteïna en posició carboxil-terminal, i N25-C18 corresponent a les dues zones riques en cisteïna enllaçades per 4 glicines substituint la zona central de 39 aminoàcids. Es van expressar i estudiar aquests pèptids per les mateixes tècniques utilitzades en l'estudi de QsMT. Els resultats indiquen que QsMT es plega formant un sol agregat metàl·lic per la interacció de les dues zones riques en cisteïna. En aquest model la zona central d'enllaç, típica de les MTs de planta, no participa en la coordinació metàl·lica però és imprescindible per a la funció de la proteïna. El paper de la zona central podria variar en funció del metall que coordina, participant en el plegament i estructura de la proteïna quan coordina Zn i Cd i en la seva regulació i estabilització quan coordina Cu.