Utilização de isótopos estáveis de 13C e 15N na identificação de bacalhau Gadus e outras espécies de peixes salgados secos

O Brasil é dos países líderes na importação de peixes salgados e secos. Em 2008, importou da Noruega cerca de 30 mil toneladas destes produtos, a um custo de aproximadamente 190 milhões de dólares. O bacalhau é um produto salgado e seco bastante apreciado no país, mas espécies afins, de menor valor comercial, são também utilizadas na fabricação de peixes salgados secos e muitas vezes comercializadas como o bacalhau do Atlântico (Gadus morhua). A variação da razão de isótopos estáveis de carbono (13C/12C) e de nitrogênio (15N/14N) é medida com alta precisão por espectrômetro de massa de razão isotópica (IRMS) e nos últimos 20 anos tem aumentado significativamente a aplicação desta tecnologia na avaliação de fraudes e adulterações dos alimentos. O objetivo deste trabalho foi utilizar isótopos estáveis de 15N e 13C na identificação de bacalhau e espécies afins. Utilizando a análise isotópica, em músculos e ossos, foi possível diferenciar o bacalhau (do Atlântico e do Pacífico) de Ling, Zarbo e Saithe (p < 0,01), que são três produtos salgados e secos de menor valor comercial. Com a pele não foi possível tal distinção entre bacalhau do Pacífico e Ling (p > 0,05). A combinação de análises de valores de 15N de diferentes tecidos – músculo, pele e ossos – possibilitou a separação das espécies. A comparação gráfica de valores de 15N de músculo vs. pele, músculo vs. ossos e pele vs. ossos permite estabelecer três regiões de confiança: uma com bacalhau do Atlântico e bacalhau do Pacífico; outra com Ling e Zarbo; e finalmente, uma terceira região com o Saithe isolada de todos. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia é viável para a distinção entre bacalhau e outros peixes salgados secos. No entanto, conclusões mais seguras serão obtidas com uma base de dados, para que, isotopicamente, se faça um histórico da origem desses peixes

Utilização de isótopos estáveis de 13C e 15N na identificação de bacalhau Gadus e outras espécies de peixes salgados secos

O Brasil é dos países líderes na importação de peixes salgados e secos. Em 2008, importou da Noruega cerca de 30 mil toneladas destes produtos, a um custo de aproximadamente 190 milhões de dólares. O bacalhau é um produto salgado e seco bastante apreciado no país, mas espécies afins, de menor valor comercial, são também utilizadas na fabricação de peixes salgados secos e muitas vezes comercializadas como o bacalhau do Atlântico (Gadus morhua). A variação da razão de isótopos estáveis de carbono (13C/12C) e de nitrogênio (15N/14N) é medida com alta precisão por espectrômetro de massa de razão isotópica (IRMS) e nos últimos 20 anos tem aumentado significativamente a aplicação desta tecnologia na avaliação de fraudes e adulterações dos alimentos. O objetivo deste trabalho foi utilizar isótopos estáveis de 15N e 13C na identificação de bacalhau e espécies afins. Utilizando a análise isotópica, em músculos e ossos, foi possível diferenciar o bacalhau (do Atlântico e do Pacífico) de Ling, Zarbo e Saithe (p < 0,01), que são três produtos salgados e secos de menor valor comercial. Com a pele não foi possível tal distinção entre bacalhau do Pacífico e Ling (p > 0,05). A combinação de análises de valores de 15N de diferentes tecidos – músculo, pele e ossos – possibilitou a separação das espécies. A comparação gráfica de valores de 15N de músculo vs. pele, músculo vs. ossos e pele vs. ossos permite estabelecer três regiões de confiança: uma com bacalhau do Atlântico e bacalhau do Pacífico; outra com Ling e Zarbo; e finalmente, uma terceira região com o Saithe isolada de todos. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia é viável para a distinção entre bacalhau e outros peixes salgados secos. No entanto, conclusões mais seguras serão obtidas com uma base de dados, para que, isotopicamente, se faça um histórico da origem desses peixes.

Assignment strategies for large proteins by magic-angle spinning NMR: the 21-kDa disulfide-bond-forming enzyme DsbA.

We present strategies for chemical shift assignments of large proteins by magic-angle spinning solid-state NMR, using the 21-kDa disulfide-bond-forming enzyme DsbA as prototype. Previous studies have demonstrated that complete de novo assignments are possible for proteins up to approximately 17 kDa, and partial assignments have been performed for several larger proteins. Here we show that combinations of isotopic labeling strategies, high field correlation spectroscopy, and three-dimensional (3D) and four-dimensional (4D) backbone correlation experiments yield highly confident assignments for more than 90% of backbone resonances in DsbA. Samples were prepared as nanocrystalline precipitates by a dialysis procedure, resulting in heterogeneous linewidths below 0.2 ppm. Thus, high magnetic fields, selective decoupling pulse sequences, and sparse isotopic labeling all improved spectral resolution. Assignments by amino acid type were facilitated by particular combinations of pulse sequences and isotopic labeling; for example, transferred echo double resonance experiments enhanced sensitivity for Pro and Gly residues; [2-(13)C]glycerol labeling clarified Val, Ile, and Leu assignments; in-phase anti-phase correlation spectra enabled interpretation of otherwise crowded Glx/Asx side-chain regions; and 3D NCACX experiments on [2-(13)C]glycerol samples provided unique sets of aromatic (Phe, Tyr, and Trp) correlations. Together with high-sensitivity CANCOCA 4D experiments and CANCOCX 3D experiments, unambiguous backbone walks could be performed throughout the majority of the sequence. At 189 residues, DsbA represents the largest monomeric unit for which essentially complete solid-state NMR assignments have so far been achieved. These results will facilitate studies of nanocrystalline DsbA structure and dynamics and will enable analysis of its 41-kDa covalent complex with the membrane protein DsbB, for which we demonstrate a high-resolution two-dimensional (13)C-(13)C spectrum.

The application of NMR and MS methods for detection of adulteration of wine, fruit juices, and olive oil. A review

This review covers two important techniques, high resolution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and mass spectrometry (MS), used to characterize food products and detect possible adulteration of wine, fruit juices, and olive oil, all important products of the Mediterranean Basin. Emphasis is placed on the complementary use of SNIF-NMR (site-specific natural isotopic fractionation nuclear magnetic resonance) and IRMS (isotope-ratio mass spectrometry) in association with chemometric methods for detecting the adulteration.

Ant species (Hymenoptera, Formicidae) from the seasonally dry tropical forest of northeastern Brazil: a compilation from field surveys in Bahia and literature records

Ant species (Hymenoptera, Formicidae) from the seasonally dry tropical forest of northeastern Brazil: a compilation from field surveys in Bahia and literature records. The Caatingas occur predominantly in northeastern Brazil and comparatively it is the biome that received less attention than any other ecosystem in Brazil, representing the region where invertebrate groups are less known. We present here the first list of ant species of the Caatingas, compiling information from the literature, from a study of samples preserved in alcohol in the Laboratory of Entomology (Universidade Estadual de Feira de Santana), and from a field survey conducted in Milagres, Bahia, submitting standardized 1-m² samples of the leaf-litter to Winkler extractors. Summing all information, 11 subfamilies, 61 genera and 173 species (plus one subspecies) of ants are recognized in the biome. This species number does not consider morphospecies that could not be named due to the lack of reliable recent taxonomic information for some Neotropical ant genera. The list presented here for ant species of the Caatingas is therefore underestimated, but it is relevant because it allows the identification of areas to be sampled in order to improve our knowledge of the diversity of ants in this biome.

Avaliação de características de ácidos húmicos de resíduos de origem urbana: I. métodos espectroscópicos (UV-Vis, IV, RMN 13C-CP/MAS) e microscopia eletrônica de varredura

Foram caracterizados fisico-quimicamente ácidos húmicos, obtidos de composto de resíduos sólidos urbanos (AH-CRSU) e de lodo de estação de tratamento de esgoto (AH-LETE), ambos produzidos na cidade do Rio de Janeiro, por meio da análise da composição elementar, acidez total, de dados espectroscópicos (UV-Vis; IV, RMN de 13C-CP/MAS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise das características estruturais revelou diferenças entre os AHs estudados. A presença de sistemas aromáticos foi observada por meio da espectroscopia de UV-Vis, indicando sistemas mais substituídos nos AH-LETE. A espectroscopia na região do infravermelho (IV) mostrou a presença de estruturas alifáticas nos AHs e maior complexidade nos sinais de absorção devida a polissacarídeos nos AH-CRSU. Além disso, foram observados grupos OH, COOH, COO-, CO2NH2, e confirmada a presença de sistemas aromáticos. Com a análise de RMN de 13C-CP/MAS, foi possível verificar as diferenças quantitativas nos diferentes tipos de carbono. Os AH-LETE apresentaram maior quantidade de grupos aromáticos e de COOH. A análise de RMN de 13C-CP/MAS também mostrou presença de polissacarídeos, N em aminoácidos e grupamentos OCH3. O conjunto de propriedades avaliadas permitiu indicar que a fração ácidos húmicos dos resíduos é "do tipo" ou "análoga" aos ácidos húmicos de origem pedogênica.

Características estruturais de ácidos húmicos isolados de solos com adição de resíduos orgânicos de origem urbana: composição elementar, análise de RMN 13C e Pi-CG/EM

Foram avaliadas as alterações nas características estruturais de ácidos húmicos (AH) decorrentes da adição de matéria orgânica de resíduos urbanos. Os AH foram extraídos da camada superficial (0-20 cm) de um Argissolo Vermelho-Amarelo (Seropédica, RJ) e de um Latossolo Vermelho Amarelo (Piraí, RJ), ambos tratados com o equivalente a 80 t ha-1 (em base seca) de composto de lixo urbano e lodo de estação de tratamento de esgotos. O tempo de incubação em laboratório foi de 24 semanas à temperatura ambiente e umidade mantida na capacidade de campo. Para caracterizar os AH, foram utilizadas a análise elementar, a ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C e Pirólise acoplada à cromatografia gasosa e a espectrometria de massas (Pi-CG/EM). A análise de RMN 13C permitiu observar alterações na composição molecular dos AH de forma clara, principalmente, pelo aumento do teor de C mono e di oxigenados (δC 50-110) e pela diminuição dos teores de grupos CH2 e CH3 (δC 50-110). O aumento no teor de carboidratos evidencia a presença de estruturas mais lábeis nos AH com adição dos resíduos. Em adição, a técnica de Pi-CG/EM permitiu verificar diferenças qualitativas significativas nos compostos orgânicos, provenientes da fragmentação térmica dos AH com incorporação de novas estruturas, sobretudo da fração lipídica e de derivados de carboidratos (furanos), nas amostras de solos tratados com ambos os resíduos orgânicos. O uso em conjunto das técnicas analíticas de RMN 13C e de Pi-CG/EM foi eficiente para avaliar as mudanças na composição molecular de ácidos húmicos decorrentes da adição de resíduos orgânicos de origem urbana.

Compilation report on the City of Sabula, Iowa, for the six months ended December 31, 2008 and the year ended June 30, 2008

Compilation report on the City of Sabula, Iowa, for the six months ended December 31, 2008 and the year ended June 30, 2008

Geoecological drivers of cerrado heterogeneity and 13C natural abundance in oxisols after land-use change

The 13C natural abundance technique was applied to study C dynamics after land-use change from native savanna to Brachiaria, Pinus, and Eucalyptus in differently textured Cerrado Oxisols. But due to differences in the d13C signatures of subsoils under native savanna and under introduced species, C substitution could only be calculated based on results of cultivated soils nearby. It was estimated that after 20 years, Pinus C had replaced only 5 % of the native C in the 0-1.2 m layer, in which substitution was restricted to the top 0.4 m. Conversely, after 12 years, Brachiaria had replaced 21 % of Cerrado C to a depth of 1.2 m, where substitution decreased only slightly throughout the entire profile. The high d13C values in the subsoils of the cultivated sites led to the hypothesis that the natural vegetation there had been grassland rather than Cerrado sensu stricto, in spite of the comparable soil and site characteristics and the proximity of the studied sites. The hypothesis was tested using aerial photographs of 1964, which showed that the cultivated sites were located on a desiccated runoff head. The vegetation shift to a grass-dominated savanna formation might therefore have occurred in response to waterlogging and reduced soil aeration. A simple model was developed thereof, which ascribes the different Cerrado formations mainly to the plant-available water content and soil aeration. Soil fertility is considered of minor significance only, since at the studied native savanna sites tree density was independent of soil texture or nutrient status.

Geochemical changes at the Permian-Triassic transition in Southern Alps and adjacent area: a review

Compilation of the recent literature from the Southern Alps and adjacent area confirms the geochemical variations of unusual amplitudes during the Permian-Triassic boundary interval (PTBI). A great attention has been given to the negative δ13C anomaly within the Tesero Member close to the Permian-Triassic boundary. Very detailed geochemical works have been done on the scientific Gartnerkofel core (Gk-1) and on the Slovenian sections. Major minor and rare earth elements (REE) data are reported and show a marked enrichment in alkaline metals and REE of some levels of the boundary interval. But recent studies show that the low Iridium anomalies and the Osmium and Helium isotopes anomalies lack the characteristics of a large extraterrestrial impact.

Enriquecimento e alocação de 13C em plantas de eucalipto

Nas últimas décadas, a utilização de isótopos estáveis em várias áreas de pesquisa vem se destacando, como na análise de fluxos e rotas metabólicas, análise de efeitos de estresses em plantas e, em grande escala, no estudo da matéria orgânica do solo (MOS). Estudos de alterações e dinâmica da MOS usando a variação da abundância natural do 13C requerem mudanças na razão isotópica do C. Quando não existe essa possibilidade, uma das alternativas é enriquecer o material vegetal (planta) com 13C, via fixação de 13CO2, de modo que a razão isotópica seja distinta daquela da MOS original. O objetivo deste trabalho foi investigar a magnitude e a homogeneidade do enriquecimento em 13C em diferentes componentes da planta de eucalipto. No processo de marcação, três plantas de eucalipto, com 4 meses de idade, cultivadas em solução nutritiva foram expostas a uma atmosfera enriquecida com 13CO2, em uma câmara de vidro (448 dm³), com temperatura em torno de 24 ºC. A concentração de CO2 e a razão 13C/12C foram monitoradas por um espectrômetro de massa de razão isotópica (IRMS) em amostras de ar retiradas ao longo do processo (126 dias com três pulsos de 13CO2 semanais). Após o período de marcação, as plantas foram separadas em folha (folha-fonte e folha-dreno), galho, casca, lenho e raiz e analisadas em IRMS. O resultado foi expresso em partes por mil (‰) em relação ao padrão internacional de C denominado Pee-Dee Belemnite (PDB), obtendo-se a δ13C PDB delas: folha-fonte (828,07 ‰), folha-dreno (645,72 ‰), galho (672,49 ‰), casca (691,86 ‰), lenho (632,02 ‰) e raiz (536,55 ‰). O padrão de alocação e enriquecimento de 13C entre os componentes das plantas foi homogêneo, embora com diferenças numéricas da ordem de 291 ‰ na δ13C PDB. As plantas de eucalipto mantiveram alta taxa de absorção de CO2 e, consequentemente, alta taxa fotossintética em concentrações de CO2 muito acima (180,4 mmol L-1 - 7.934 ppmv) da encontrada na atmosfera (8,64 mmol L-1 - 380 ppmv). O 13C fixado durante o dia foi liberado em menor escala na respiração noturna, em comparação com o 12C. O grau de enriquecimento com 13C obtido indica que a técnica empregada permite o enriquecimento suficiente do material para traçar o C em estudos de decomposição e estabilização de litter de eucalipto em frações da MOS.

Carbono total e δ13C em agregados do solo sob vegetação nativa e pastagem no bioma cerrado

Diferentes sistemas de uso e manejo alteram o teor de carbono no solo (C), porém diminuições no C do solo têm sido reportadas quando áreas de Cerrado nativo são convertidas em pastagem. Disso resulta a necessidade da realização de pesquisas em diferentes sistemas e condições edafoclimáticas, a fim de elucidar as tendências encontradas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a agregação, os teores de C e a abundância natural de δ13C do solo em uma área cultivada há nove anos sob lavoura seguida de 20 anos sob pastagem, a qual atualmente apresenta sinais de degradação (PA), comparando-a a uma vegetação nativa no bioma Cerrado (CE) que ocorre em área adjacente. As áreas de estudo estão localizadas no município de Rio Verde (GO), em solo classificado como Latossolo Vermelho distrófico, de textura argilosa. Em amostras de solo coletadas nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm de profundidade, foram determinados a distribuição de agregados estáveis em água (micro, meso e macroagregados), o diâmetro médio aritmético (DMA) e geométrico (DMG), os teores de C total e de δ13C, o tempo de residência média do C (TRM) e a fração da matéria orgânica leve livre (FLL). Os resultados indicaram que o uso sob lavoura seguido de pastagem reduziu em 21 % o estoque de C original, possivelmente devido ao menor aporte de material na FLL. O solo apresentou elevada agregação e não houve diferenças significativas entre as áreas avaliadas. No entanto, os teores de C nos macroagregados foram menores na PA em relação ao CE, enquanto nos microagregados não houve diferença entre os sistemas de uso, sugerindo, respectivamente, maior e menor sensibilidade ao manejo e menor e maior proteção do C por essas classes de agregados. Os valores de TRM e as análises isotópicas reforçaram esses resultados, mostrando, ainda, substituição de 83 % do C original durante os 29 anos de cultivo. O constante aporte de resíduos vegetais, assim como a manutenção do C no interior dos macro e mesoagregados, são importantes fatores para que ocorra o acúmulo de C nesse tipo de solo.

Hyperpolarized 13C lactate as a substrate for in vivo metabolic studies in skeletal muscle

Resting skeletal muscle has a preference for the oxidation of lipids compared to carbohydrates and a shift towards carbohydrate oxidation is observed with increasing exercise. Lactate is not only an end product in skeletal muscle but also an important metabolic intermediate for mitochondrial oxidation. Recent advances in hyperpolarized MRS allow the measurement of substrate metabolism in vivo in real time. The aim of this study was to investigate the use of hyperpolarized 13C lactate as a substrate for metabolic studies in skeletal muscle in vivo. Carbohydrate metabolism in healthy rat skeletal muscle at rest was studied in different nutritional states using hyperpolarized [1-13C]lactate, a substrate that can be injected at physiological concentrations and leaves other oxidative processes undisturbed. 13C label incorporation from lactate into bicarbonate in fed animals was observed within seconds but was absent after an overnight fast, representing inhibition of the metabolic flux through pyruvate dehydrogenase (PDH). A significant decrease in 13C labeling of alanine was observed comparing the fed and fasted group, and was attributed to a change in cellular alanine concentration and not a decrease in enzymatic flux through alanine transaminase. We conclude that hyperpolarized [1-13C]lactate can be used to study carbohydrate oxidation in resting skeletal muscle at physiological levels. The herein proposed method allows probing simultaneously both PDH activity and variations in alanine tissue concentration, which are associated with metabolic dysfunctions. A simple alteration of the nutritional state demonstrated that the observed pyruvate, alanine, and bicarbonate signals are indeed sensitive markers to probe metabolic changes in vivo.

Phosphorus transformation in poultry litter and litter-treated Oxisol of Brazil assessed by 31P-NMR and wet chemical fractionation

Large quantities of poultry litter are being produced in Brazil, which contain appreciable amounts of phosphorus (P) that could be of environmental concern. To assess the immediate environmental threat, five poultry litters composed of diverse bedding material were incubated for 43 days under greenhouse conditions. The litters consisted of: coffee bean husk (CH); wood chips (WC); rice husk (RH); ground corn cobs (CC) and ground napier grass (NG) (Pennisetum purpureum Schum.), in which the change in forms of soluble P was evaluated using 31P NMR spectroscopy. On average, 80.2 and 19.8 % of the total P in the extract, respectively, accounted for the inorganic and organic forms before incubation and 48 % of the organic P was mineralized to inorganic P in 43 days of incubation. Wide variation in the organic P mineralization rate (from 82 % -WC to 4 % - NG) was observed among litters. Inorganic orthophosphate (99.9 %) and pyrophosphate (0.1 %) were the only inorganic P forms, whereas the organic P forms orthophosphate monoesters (76.3 %) and diester (23.7 %) were detected. Diester P compounds were mineralized almost completely in all litters, except in the CH litter, within the incubation period. Pyrophosphates contributed with less than 0.5% and remained unaltered during the incubation period. Wood-chip litter had a higher organic P (40 %) content and a higher diester: monoester ratio; it was therefore mineralized rapidly, within the first 15 days, achieving steady state by the 29th day. Distinct mineralization patterns were observed in the litter when incubated with a clayey Oxisol. The substantial decrease observed in the organic P fraction (Po) of the litter types followed the order: CH (45 %) > CC (25 %) > RH (13 %) ≈ NG (12 %) > WC (5 %), whereas the Pi fraction increased. Incubation of RH litter in soil slowed down the mineralization of organic P.