Waste Not, Want Not: Managing Perishables in Small and Medium Retail Enterprises

Purpose of this paper:
Recent literature indicates that around one third of perishable products finish as waste (Mena et al., 2014): 60% of this waste can be classified as avoidable (EC, 2010) suggesting logistics and operational inefficiencies along the supply chain. In developed countries perishable products are predominantly wasted in wholesale and retail (Gustavsson et al., 2011) due to customer demand uncertainty the errors and delays in the supply chain (Fernie and Sparks, 2014). While research on logistics of large retail supply chains is well documented, research on retail small and medium enterprises’ (SMEs) capabilities to prevent and manage waste of perishable products is in its infancy (c.f. Ellegaard, 2008) and needs further exploration. In our study, we investigate the retail logistics practice of small food retailers, the factors that contribute to perishable products waste and the barriers and opportunities of SMEs in retail logistics to preserve product quality and participate in reverse logistics flows.

Design/methodology/approach:
As research on waste of perishable products for SMEs is scattered, we focus on identifying key variables that contribute to the creation of avoidable waste. Secondly we identify patterns of waste creation at the retail level and its possibilities for value added recovery. We use explorative case studies (Eisenhardt, 1989) and compare four SMEs and one large retailer that operate in a developed market. To get insights into specificities of SMEs that affect retail logistics practice, we select two types of food retailers: specialised (e.g. greengrocers and bakers) and general (e.g. convenience store that sells perishable products as a part of the assortment)

Findings:
Our preliminary findings indicate that there is a difference between large retailers and SME retailers in factors that contribute to the waste creation, as well as opportunities for value added recovery of products. While more factors appear to affect waste creation and management at large retailers, a small number of specific factors appears to affect SMEs. Similarly, large retailers utilise a range of practices to reduce risks of product perishability and short shelf life, manage demand, and manage reverse logistics practices. Retail SMEs on the other hand have limited options to address waste creation and value added recovery. However, our findings show that specialist SMEs could successfully minimize waste and even create possibilities for value added recovery of perishable products. Data indicates that business orientation of the SME, the buyersupplier relationship, and an extent of adoption of lean principles in retail coupled with SME resources, product specific regulations and support from local authorities for waste management or partnerships with other organizations determine extent of successful preservation of a product quality and value added recovery.

Value:
Our contribution to the SCM academic literature is threefold: first, we identify major factors that contribute to the generation waste of perishable products in retail environment; second, we identify possibilities for value added recovery for perishable products and third, we present opportunities and challenges for SME retailers to manage or participate in activities of value added recovery. Our findings contribute to theory by filling a gap in the literature that considers product quality preservation and value added recovery in the context of retail logistics and SMEs.

Research limitations/implications:
Our findings are limited to insights from five case studies of retail companies that operate within a developed market. To improve on generalisability, we intend to increase the number of cases and include data obtained from the suppliers and organizations involved in reverse logistics flows (e.g. local authorities, charities, etc.).

Practical implications:
With this paper, we contribute to the improvement of retail logistics and operations in SMEs which constitute over 99% of business activities in UK (Rhodes, 2015). Our findings will help retail managers and owners to better understand the possibilities for value added recovery, investigate a range of logistics and retail strategies suitable for the specificities of SME environment and, ultimately, improve their profitability and sustainability.

The Influence of Limited Kinematic Hardening in Shakedown Analysis

The use of the Design by Analysis concept is a trend in modern pressure vessel and piping calculations. DBA flexibility allow us to deal with unexpected configurations detected at in-service inspections. It is also important, in life extension calculations, when deviations of the original standard hypotesis adopted initially in Design by Formula, can happen. To apply the DBA to structures under variable mechanic and thermal loads, it is necessary that, alternate plasticity and incremental collapse (with instantaneous plastic collapse as a particular case), be precluded. These are two basic failure modes considered by ASME or European Standards in DBA. The shakedown theory is the tool available to achieve this goal. In order to apply it, is necessary only the range of the variable loads and the material properties. Precise, robust and efficient algorithms to solve the very large nonlinear optimization problems generated in numerical applications of the shakedown theory is a recent achievement. Zouain and co-workers developed one of these algorithms for elastic ideally-plastic materials. But, it is necessary to consider more realistic material properties in real practical applications. This paper shows an enhancement of this algorithm to dealing with limited kinematic hardening, a typical property of the usual steels. This is done using internal thermodynamic variables. A discrete algorithm is obtained using a plane stress, mixed finite element, with internal variable. An example, a beam encased in an end, under constant axial force and variable moment is presented to show the importance of considering the limited kinematic hardening in a shakedown analysis.

Potenzialità applicative delle alte pressioni di omogeneizzazione nel settore alimentare

Le alte pressioni di omogeneizzazione sono considerate una tecnologia non termica basata sull’applicazione di pressioni comprese tra 60 e 400 MPa ad alimenti fluidi o fluidificabili, con un tempo di trattamento di pochi millisecondi. Questa tecnologia permette di ottenere una serie di effetti sull’alimento che variano in rapporto all’entità del trattamento applicato e alla matrice fluida considerata. Pertanto, le alte pressioni di omogeneizzazione rappresentano una delle tecnologie maggiormente studiate in ragione delle loro buone opportunità applicative a livello industriale. Tale tecnologia viene comunemente applicata per modificare le proprietà funzionali di alcune macromolecole caratteristiche degli alimenti ed ha permesso l’ottenimento di prodotti di origine lattiero-casearia ed anche succhi di frutta caratterizzati da migliore texture, gusto, flavour e aumentata shelf-life. L’omogeneizzazione ad alta pressione, considerata come trattamento di sanitizzazione a freddo, è in grado di disattivare sia microrganismi patogeni che degradativi presenti in un determinato sistema, contribuendo a ridurre o contenere quindi lo sviluppo microbico nei prodotti alimentari. L’effetto di tale tecnologia, quando applicata a livelli compresi tra 60-200 MPa bar è stato valutato nei confronti di diversi patogeni quali Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium microrganismi degradativi, come Bacillus subtilis e lieviti, deliberatamente inoculati in prodotti diversi.

Effetto di batteri lattici probiotici microincapsulati sulle proprietà chimico-fisiche e microbiologiche di Squacquerone funzionale

In questo studio sono state prodotte 5 diverse tipologie di Squacquerone inoculate con St. thermophilus e con batteri lattici funzionali in forma planctonica o microincapsulata al fine di garantire la loro sopravvivenza, in ambienti caratterizzati da condizioni chimico-fisiche proibitive. Sono stati utilizzati Lb. crispatus BC4 e Lb. paracasei A13 caratterizzati da comprovata attività anti-Candida e battericida o probiotica, rispettivamente. I campioni sono stati caratterizzati a livello microbiologico, chimico-fisico, reologico, proteolitico ed organolettico durante la maturazione/conservazione a 4°C. I dati hanno dimostrato che l’incapsulazione non ha inciso sulla sopravvivenza dei ceppi funzionali in quanto la loro concentrazione è sempre stata costante. La proteolisi ha dimostrato un’evidente relazione tra il ceppo e le modalità della sua immissione nel prodotto: in presenza dei co-starter non incapsulati i processi litici sono accelerati rispetto al campione di controllo, mentre la cinetica di proteolisi viene influenzata negativamente dalle microcapsule. I campioni funzionali, dopo 4 giorni, sono risultati nettamente più apprezzati a livello sensoriale, indipendentemente dal tipo di inclusione dei microrganismi. A fine shelf-life i 5 Squacqueroni sono invece molto più simili tra loro. Di conseguenza, la microincapsulazione può essere vista come uno strumento per modulare le cinetiche di maturazione dello Squacquerone e il momento di immissione di questo sul mercato, per estendere la sua shelf-life ed allargare i mercati. In conclusione sia l’addizione dei co-starter in forma planctonica, che in forma microincapsulata con St. thermophilus, hanno permesso di produrre quattro diversi Squacqueroni identificabili come alimenti funzionali caratterizzati da specifici patterns proteolitici e organolettici. La microincapsulazione e la selezione dei ceppi sono da considerarsi strumenti utili alla innovazione e alla differenziazione dei prodotti lattiero-caseari.

Evolution of protein bound Maillard reaction end-products and free Amadori compounds in low lactose milk in presence of fructosamine oxidase I

Thermal treatments and storage influence milk quality, particularly in low lactose milk as the higher concentration of reducing sugars can lead to the increased formation of the Maillard reaction products (MRPs). The control of the Amadori products (APs) formation is the key step to mitigate the Maillard reaction (MR) in milk. The use of fructosamine oxidases, (Faox) provided promising results. In this paper, the effects of Faox I were evaluated by monitoring the concentration of free and bound MRPs in low lactose milk during shelf life. Results showed that the enzyme reduced the formation of protein-bound MRPs down to 79% after six days at 37 °C. Faox I lowered the glycation of almost all the free amino acids resulting effective on basic and polar amino acids. Data here reported corroborate previous findings on the potentiality of Faox enzymes in controlling the early stage of the MR in foods.

Recherche d’alternatives aux nitrates et nitrites dans les produits carnés

L’objectif principal de cette maîtrise était de développer des formulations d’épices capables de remplacer les nitrites et nitrates dans les produits carnés tout en gardant la même durée de conservation que ces derniers ainsi que leurs propriétés organoleptiques, antibactériennes et antioxydantes. Un criblage qualitatif puis quantitatif des épices a été réalisé et trois épices ont été sélectionnées, les clous de girofle, le cumin et la cannelle. Puis, des poudres de fruits ont été testées pour approcher la couleur rosée que donnent les échantillons contenant les nitrites. L’analyse sensorielle effectuée par la suite a fait ressortir le caractère sucré de la poudre de fruit et des propriétés très intéressantes de certaines formulations par rapport à l’ajout des nitrites. Enfin, une analyse technico-économique a été réalisée et a montré une très faible augmentation du coût de production des produits carnés en utilisant nos formulations d’épices et de poudre de fruit.

Applicazione di un protocollo di screening differenziale nel sistema Vitis vinifera per l’identificazione di peptidi con attività antimicrobica

Le piante e gli animali presentano elementi comuni nel loro sistema di difesa contro gli agenti patogeni, come la sintesi diretta di enzimi idrolitici (chitinasi, glucanasi, proteinasi e ossidasi) e di peptidi antimicrobici (AMPs). Gli AMPs sono peptidi ampiamente espressi negli organismi animali (vertebrati e invertebrati) e nelle piante. Possono essere espressi costitutivamente o rapidamente indotti inseguito ad uno stimolo biotico, a differenti livelli cellulari, per interagire direttamente con l’agente infettante e/o per modulare la risposta immunitaria contro i patogeni. Tali peptidi sono oggi classificati in relazione alle loro caratteristiche biochimiche (carica netta) e/ o alle loro caratteristiche strutturali (composizione amminoacidica, struttura lineare o circolare). In base a queste caratteristiche le molecole possono essere distinte nei seguenti gruppi: 1) peptidi lineari ad alfa elica; 2) peptidi ciclici con β-sheets e due o più ponti disolfuro; 3) peptidi con alfa elica e β-sheets stabilizzati da ponti disolfuro; 4) peptidi con hairpin o loop stabilizzati da ponti disolfuro; 5) peptidi lineari con residui aminoacidici ripetuti, come prolina, glicina, triptofano o istidina; 6) piccoli peptidi con struttura avvolta o con una struttura secondaria non definita. Nonostante la loro diversità strutturale, i peptidi antimicrobici presentano la caratteristica comune di inibire la crescita di un largo spettro di microbi, quali Gram-positivi, Gram-negativi, funghi e in alcuni casi anche virus, tanto da far coniare il termine di “antibiotici naturali”. Negli ultimi anni è notevolmente incrementato l’interesse verso tali peptidi dal momento che dati scientifici hanno mostrato che questi non inducono lo sviluppo di meccanismi di resistenza nei microrganismi patogeni. Gli AMPs quindi potrebbero costituire una valida alternativa non solo in ambito sanitario, per la sostituzione di antibiotici di sintesi chimica e di origine microbiologica, ma potrebbero avere un importante utilizzo in campo industriale e nello sviluppo di nuovi sistemi di conservazione degli alimenti al fine di incrementare la loro “shelf-life”.

Valutazione di effetti citotossici ed emolitici di peptidi ad attività antimicrobica su cellule umane mononucleate del sangue periferico (PBMC) e sulla linea cellulare di adenocarcinoma prostatico PC3

Un film edibile è un sottile strato di materiale commestibile, preformato o formato direttamente sull'alimento, usato come rivestimento o inserito tra i diversi componenti dell'alimento stesso. Per le sue peculiari caratteristiche un film edibile è preparato con materiali commestibili e rappresenta una protezione per l'alimento dall'ambiente esterno. É dunque parte integrante dell'alimento, prolungandone la "shelf-life", ovvero il periodo di utilizzo in commercio del prodotto, dunque il tempo utile tra la data di confezionamento e di scadenza. Una maggiore "shelf-life" comporta molteplici vantaggi per tutti i settori coinvolti nella filiera alimentare: chi produce infatti può offrire ai distributori un prodotto con maggiori garanzie di qualità e conservazione, che distribuisce può allungare il periodo di esposizione negli scaffali e di stoccaggio nei magazzini, chi consuma ottiene un prodotto più sicuro e che può essere conservato più a lungo. I film edibili inoltre sono dotati di proprietà peculiari, infatti conferiscono protezione agli alimenti, costituendo un'interfaccia tra prodotto e ambiente e rallentando il decadimento qualitativo; hanno una natura ecologica perchè non incidono sull'inquinamento ambientale essendo commestibili; sono funzionali, poichè oltre al ruolo di imballaggio, possono assumere funzione antimicrobica e funzionale.

Sperimentazione e validazione di nuove tecnologie per il miglioramento della shelflife dei prodotti ittici attraverso l’uso di un film edibile a base pectinica

Quando si parla di shelf life di un prodotto alimentare si fa riferimento al periodo di tempo durante il quale un prodotto mantiene le sue caratteristiche qualitative nelle normali condizioni di conservazione/utilizzo e di conseguenza può essere consumato in totale sicurezza. Gli alimenti, infatti, sono prodotti facilmente deperibili che subiscono modifiche a carico della loro composizione a causa dell’innesco di una serie di reazioni sia di tipo microbiologico che chimico-fisico, con i conseguenti rischi per la sicurezza igienico sanitaria del prodotto. Nei prodotti ittici la degradazione biologica risulta essere una delle prime cause di deterioramento dell’alimento ciò perché essi stessi sono caratterizzati dalla presenza di microrganismi provenienti principalmente dalle materie prime impiegate e dal processo di produzione/preparazione utilizzato. Durante la conservazione e lo stoccaggio del prodotto ittico, in particolare sono tre i meccanismi che determinano il deterioramento e quindi la riduzione della shelf life, ovvero: l’autolisi enzimatica (post mortem e che modifica la consistenza del tessuto muscolare favorendo inoltre la crescita microbica ed il rilascio di ammine biogene); l’ossidazione (che riduce le qualità organolettiche del prodotto alterando gli acidi grassi poliinsaturi); la crescita microbica (con produzione di metaboliti come ammine biogene, acidi organici, solfiti, alcool, aldeidi e chetoni che causano i cattivi odori) (Jiang et al. 1990, Koohmaraie M., 1996, Koutsoumanis& Nychas, 1999, Aoki et al., 1997; Bremner, 1992). Risulta quindi strategico, il poter determinare la conservabilità di un alimento verificando dal punto di vista quantitativo, come tutti i fattori che contribuiscono all’alterazione della qualità del prodotto e all’incremento del processo degradativo (popolazione microbica, attività enzimatiche, variazioni chimiche) varino nel tempo.

Development and Application of Predictive Models for Survival, Growth, and Death of Enteric Pathogens in Leafy Greens Supply Chain

Leafy greens are essential part of a healthy diet. Because of their health benefits, production and consumption of leafy greens has increased considerably in the U.S. in the last few decades. However, leafy greens are also associated with a large number of foodborne disease outbreaks in the last few years. The overall goal of this dissertation was to use the current knowledge of predictive models and available data to understand the growth, survival, and death of enteric pathogens in leafy greens at pre- and post-harvest levels. Temperature plays a major role in the growth and death of bacteria in foods. A growth-death model was developed for Salmonella and Listeria monocytogenes in leafy greens for varying temperature conditions typically encountered during supply chain. The developed growth-death models were validated using experimental dynamic time-temperature profiles available in the literature. Furthermore, these growth-death models for Salmonella and Listeria monocytogenes and a similar model for E. coli O157:H7 were used to predict the growth of these pathogens in leafy greens during transportation without temperature control. Refrigeration of leafy greens meets the purposes of increasing their shelf-life and mitigating the bacterial growth, but at the same time, storage of foods at lower temperature increases the storage cost. Nonlinear programming was used to optimize the storage temperature of leafy greens during supply chain while minimizing the storage cost and maintaining the desired levels of sensory quality and microbial safety. Most of the outbreaks associated with consumption of leafy greens contaminated with E. coli O157:H7 have occurred during July-November in the U.S. A dynamic system model consisting of subsystems and inputs (soil, irrigation, cattle, wildlife, and rainfall) simulating a farm in a major leafy greens producing area in California was developed. The model was simulated incorporating the events of planting, irrigation, harvesting, ground preparation for the new crop, contamination of soil and plants, and survival of E. coli O157:H7. The predictions of this system model are in agreement with the seasonality of outbreaks. This dissertation utilized the growth, survival, and death models of enteric pathogens in leafy greens during production and supply chain.

Desenvolvimento de filmes nanocompósitos de isolado protéico de corvina (micropogonias furnieri) e argila organofílica

O desenvolvimento de filmes e coberturas é um processo de transformação que utiliza polímeros capazes de formar uma matriz contínua. As proteínas de pescado apresentam propriedades que são vantajosas no preparo de biofilmes, como habilidade para formar redes, plasticidade e elasticidade, apresentando boa barreira ao oxigênio, mas sua barreira ao vapor de água é baixa devido à sua natureza hidrofílica. Estas propriedades podem ser melhoradas aplicando nanotecnologia, incluindo materiais como as nanoargilas. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver filmes nanocompósitos a partir de biopolímeros protéicos provenientes de isolados protéicos de corvina (Micropogonias furnieri) e argilas organofílicas. O isolado protéico de corvina (IPC) foi obtido utilizando processo de variação de pH para solubilizar e isolar proteína. Os filmes poliméricos foram desenvolvidos pela técnica de “casting”. Para o desenvolvimento de filmes nanocompósitos de isolado protéico de corvina (IPC) e montmorilonita foi executado um planejamento experimental de 3 níveis e 3 fatores com 3 réplicas no ponto central. Os resultados foram submetidos à metodologia de superfície de resposta (MSR) para estudar os efeitos simultâneos das variáveis independentes, concentração de IPC (IPC = 2; 3,5 e 5 g/100 g de solução filmogênica); concentração de montmorilonita (MMT = 0,3; 0,5 e 0,7 g/100 g de solução filmogênica); e plastificante glicerol (G = 25, 30 e 35 g/100 g de IPC em base seca) sobre as respostas resistência à tração (MPa), elongação (%), força na ruptura (N), permeabilidade ao vapor de água (g mm m-2 d -1 KPa-1 ) e solubilidade (%). O isolado protéico obtido de carne mecanicamente separada de corvina apresentou 97,87% de proteína (em base seca), boa capacidade de retenção de água e solubilidade. Os valores de resistência à tração variaram entre 7,2 e 10,7 MPa e os valores de elongação de 39,6 a 45,8%. Os valores encontrados para PVA no presente trabalho encontram-se entre 3,2 e 5,5 g mm m-2 d -1 KPa-1 . Os filmes nanocompósitos produzidos a partir de IPC e MMT foram promissores, do ponto de vista das propriedades mecânicas, aparência visual e fácil manuseio, bem como baixa permeabilidade ao vapor de água e a baixa solubilidade. Com relação às propriedades mecânicas, a concentração de IPC e MMT foi o principal fator que influenciou no desenvolvimento dos filmes nanocompósitos. O planejamento experimental utilizado determinou que 3,5 g de IPC; 0,5 g de MMT e 30 (g/100g de IPC) de glicerol seriam os parâmetros ideais para desenvolvimento de filmes nanocompósitos utilizando a técnica de “casting”. As coberturas de isolado protéico de corvina (IPC) e as coberturas de IPC e MMT foram aplicadas em mamão minimamente processado para avaliar sua vida- útil. O revestimento com cobertura de isolado protéico de corvina e montmorilonita aplicado em mamão minimamente processado apresentou menor perda de massa 5,26%, menor crescimento microbiano e menor diminuição de firmeza, luminosidade e pH conseqüentemente apresentou os melhores resultados na cobertura de mamão minimamente processado, quando comparados com a amostra controle sem cobertura.

Effects of various salt purity levels on lipid oxidation and sensory characteristics of ground turkey and pork

Salt use in meat products is changing. Consumers desire sea salt which may also contain trace metals and the government is demanding a reduction in sodium. Therefore a need exists to understand how varying impurity levels in salt affect meat quality. This study evaluated the effects of various salt preparations on lipid oxidation, sensory characteristics, protein extractability, and bind strength of ground turkey and pork. This study was a completely randomized design with 5 treatment groups and 6 replications in 2 species. Ground, turkey and pork meat was formulated into one hundred and fifty gram patties with sodium chloride (1%) containing varying amounts of metal impurities (copper, iron, and manganese). Samples were randomly assigned to frozen storage periods of 0, 3, 6, and 9 weeks. After storage, samples were packaged in PVC overwrap and stored under retail display for 5 days. Samples were evaluated for proximate analysis to ensure the fat content was similar for all of the starting material.Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) were determined on raw and cooked samples to evaluate lipid oxidation. A trained six member sensory panel evaluated the samples at each storage period for saltiness, off flavor, and oxidized odor. Break strength was conducted using a Texture Analyzer and compared with salt soluble proteins (increasing salt concentrations) to evaluate protein extractability characteristics. Statistical analyses were conducted using the MIXED procedure of SAS within repeated measures over time where appropriate. No significant differences were observed among the salt treatments for raw and cooked TBARS when the control group was removed (P>0.05). Sensory panelists detected increased levels of off flavor and oxidized odor over the entire storage duration. Less force was required to break the patties from the control group when compared with the salt treatments (P<0.05). As salt concentration increased salt-soluble protein extraction increased, but there was no effect of salt type. Overall, no meaningful statistical differences among the various salt treatments were observed for all of the parameters evaluated for turkey and pork. Salt at a 1% inclusion rate containing varying levels of copper, iron, and manganese impurities in ground turkey thigh meat and ground pork served as a prooxidant. However, if a meat processor uses a 1% inclusion rate of salt in turkey and pork regardless of impurities included, it is unlikely that differences in shelf life or protein functionality would be observed.

Investigation into various fungicides and alternative solutions for controlling postharvest diseases in papaya fruit

In Australia, Sportak® (a.i., prochloraz) has been registered since the early 1980's for the postharvest control of both anthracnose and stem-end rots in papaya fruit, despite the persistence of fruit breakdown due to disease during transit and at market destinations. Consequently, the Australian papaya industry has been concerned over the efficacy of prochloraz and whether substitute or alternative solutions were available for better disease control, particularly during times of peak disease pressure. This study therefore investigated the effects of various postharvest treatments for disease control in papaya. Fruit were harvested at colour break from coastal farms in Far North Queensland and treated with commercial rates of various fungicides, including prochloraz, imazalil, thiabendazole and fludioxonil. Additional solutions known to inhibit disease were examined, including chitosan and carnauba wax both with and without ammonium carbonate (AC). Following treatment, fruit were ripened and assessed for quality over their shelf life. Fludioxonil when applied as a hot dip was found to be a more efficacious treatment for control of disease in papaya than prochloraz. The other fungicides were moderately effective, as both thiabendazol and prochloraz exhibited an intermediate response and imazalil was the least effective. Disease severity was lowest in fruit treated with AC followed by chitosan, whilst chitosan delayed degreening. Overall, the study found that hot fludioxonil provided an effective replacement of the currently registered chemical prochloraz, and that alternate solutions such chitosan and AC may also be beneficial, particularly for low chemical input farming systems.

Synthesis and structural stability of metal-organic frameworks

Metal-organic frameworks (MOFs) have attracted significant attention during the past decade due to their high porosity, tunable structures, and controllable surface functionalities. Therefore many applications have been proposed for MOFs. All of them however are still in their infancy stage and have not yet been brought into the market place. In this thesis, the background of the MOF area is first briefly introduced. The main components and the motifs of designing MOFs are summarized, followed by their synthesis and postsynthetic modification methods. Several promising application areas of MOFs including gas storage and separation, catalysis and sensing are reviewed. The current status of commercialization of MOFs as new chemical products is also summarized. Examples of the design and synthesis of two new MOF structures Eu(4,4′,4′′,4′′′-(porphine-5,10,15,20-tetrayl)tetrakis(benzoic acid))·2H2O∙xDMF and Zn4O(azobenzene-4,4’-dicarboxylic acid)3∙xNMP are described. The first one contains free-base porphyrin centers and the second one has azobenzene components. Although the structures were synthesized as designed, unfortunately they did not possess the expected properties. The research idea to use MOFs as template materials to synthesize porous polymers is introduced. Several methods are discussed to grow PMMA into IRMOF-1 (Zn4O(benzene-1,4-dicarboxylate)3, IR stands for isoreticular) structure. High concentration of the monomers resulted in PMMA shell after MOF digestion while with low concentration of monomers no PMMA was left after digestion due to the small iii molecular weight. During the study of this chapter, Kitagawa and co-workers published several papers on the same topic, so this part of the research was terminated thereafter. Many MOFs are reported to be unstable in air due to the water molecules in air which greatly limited their applications. By incorporating a number of water repelling functional groups such as trifluoromethoxy group and methyl groups in the frameworks, the water stability of MOFs are shown to be significantly enhanced. Several MOFs inculding Banasorb-22 (Zn4O(2-trifluoromethoxybenzene-1,4-dicarboxylate)3), Banasorb-24 (Zn4O(2, 5-dimethylbenzene-1,4-dicarboxylate)3) and Banasorb-30 (Zn4O(2-methylbenzene-1,4-dicarboxylate)3) were synthesized and proved to have isostructures with IRMOF-1. Banasorb-22 was stable in boiling water steam for one week and Banasorb-30’s shelf life was over 10 months under ambient condition. For comparison, IRMOF-1’s structure collapses in air after a few hours to several days. Although MOF is a very popular research area nowadays, only a few studies have been reported on the mechanical properties of MOFs. Many of MOF’s applications involve high pressure conditions, so it is important to understand the behavior of MOFs under elivated pressures. The mechanical properties of IRMOF-1 and a new MOF structure Eu2(C12N2O4H6)3(DEF)0.87(H2O)2.13 were studied using diamond anvil cells at Advanced Photon Source. IRMOF-1 experienced an irriversible phase transtion to a nonporous phase followed by amorphization under high pressure. Eu2(C12N2O4H6)3(DEF)0.87(H2O)2.13 showed reversible compression under pressure up to 9.08GPa.

Obtenção de extratos de agaricus bisporus com ergosterol para incorporação em iogurtes e procedimentos de microencapsulação

Além de ser o cogumelo mais consumido no mundo, Agaricus bisporus é um dos cogumelos mais ricos em ergosterol, representando esta molécula quase 90% da sua fração de esteróis. Vários estudos têm atribuído ao ergosterol diferentes bioatividades, incluindo efeitos hipocolesterolémicos semelhantes aos exibidos pelos fitoesteróis. Isto torna o ergosterol uma molécula interessante para ser estudada como composto nutracêutico. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de utilização dos extratos de A. bisporus ricos em ergosterol na produção de bebidas lácteas funcionais. Para o efeito, foram realizados testes de incorporação do extrato e do ergosterol puro em iogurtes que se compararam com bebidas lácteas funcionais comerciais (aditivadas com fitoesteróis). As amostras de A. bisporus foram submetidas a uma extração assistida por ultrassons e os extratos obtidos (IEXT), bem como a molécula de ergosterol em diferentes concentrações (IERG1 e IERG2), foram incorporados em iogurtes, e comparadas com amostras controlo (amostras de iogurte sem aditivos) (ICN) e iogurtes comerciais contendo fitoesteróis (ICP). Todas as amostras foram analisadas imediatamente após a incorporação (T0), e após sete dias de armazenagem a 4°C (T1), em relação aos parâmetros nutricionais, atividade antioxidante e propriedades citotóxicas em linhas celulares tumorais humanas e numa cultura primária de células de fígado de porco (não tumoral) para avaliação da toxicidade. O teor de ergosterol incorporado na forma pura, ou presente nos extratos, foi monitorizado por HPLC-UV. Adicionalmente, foi realizado um estudo de microencapsulação utilizando a técnica de coacervação, tendo o quitosano e o isolado proteico de soro como materiais encapsulantes. Num ensaio preliminar determinou-se o pH conducente a um maior rendimento de encapsulação e, seguidamente, verificou-se a influência da razão proteína:quitosano (P/Q) e da temperatura utilizada, no rendimento de encapsulação (Y1), na eficiência de encapsulação (Y2) e na carga (teor de ergosterol nas microesferas) (Y3). Posteriormente, o estudo foi realizado baseando-se nas melhores condições para encapsular ergosterol, sendo também avaliadas as respostas Y1, Y2 e Y3. Além de ser o cogumelo mais consumido no mundo, Agaricus bisporus é um dos cogumelos mais ricos em ergosterol, representando esta molécula quase 90% da sua fração de esteróis. Vários estudos têm atribuído ao ergosterol diferentes bioatividades, incluindo efeitos hipocolesterolémicos semelhantes aos exibidos pelos fitoesteróis. Isto torna o ergosterol uma molécula interessante para ser estudada como composto nutracêutico. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de utilização dos extratos de A. bisporus ricos em ergosterol na produção de bebidas lácteas funcionais. Para o efeito, foram realizados testes de incorporação do extrato e do ergosterol puro em iogurtes que se compararam com bebidas lácteas funcionais comerciais (aditivadas com fitoesteróis). As amostras de A. bisporus foram submetidas a uma extração assistida por ultrassons e os extratos obtidos (IEXT), bem como a molécula de ergosterol em diferentes concentrações (IERG1 e IERG2), foram incorporados em iogurtes, e comparadas com amostras controlo (amostras de iogurte sem aditivos) (ICN) e iogurtes comerciais contendo fitoesteróis (ICP). Todas as amostras foram analisadas imediatamente após a incorporação (T0), e após sete dias de armazenagem a 4°C (T1), em relação aos parâmetros nutricionais, atividade antioxidante e propriedades citotóxicas em linhas celulares tumorais humanas e numa cultura primária de células de fígado de porco (não tumoral) para avaliação da toxicidade. O teor de ergosterol incorporado na forma pura, ou presente nos extratos, foi monitorizado por HPLC-UV. Adicionalmente, foi realizado um estudo de microencapsulação utilizando a técnica de coacervação, tendo o quitosano e o isolado proteico de soro como materiais encapsulantes. Num ensaio preliminar determinou-se o pH conducente a um maior rendimento de encapsulação e, seguidamente, verificou-se a influência da razão proteína:quitosano (P/Q) e da temperatura utilizada, no rendimento de encapsulação (Y1), na eficiência de encapsulação (Y2) e na carga (teor de ergosterol nas microesferas) (Y3). Posteriormente, o estudo foi realizado baseando-se nas melhores condições para encapsular ergosterol, sendo também avaliadas as respostas Y1, Y2 e Y3. As bebidas funcionalizadas com o extrato (IEXT) e com ergosterol na mesma concentração existente no extrato (IERG1) revelaram uma atividade antioxidante similar às bebidas comerciais com fitoesteróis. No entanto, as bebidas com ergosterol na mesma concentração do extrato de A. bisporus e de fitoesteróis (IERG2) revelaram uma atividade antioxidante superior. Além disso, apenas IEXT, IERG1 e IERG2 apresentaram um aumento na atividade antioxidante de T0 para T1, com destaque para a atividade exibida por IERG2, significando que o ergosterol e os extratos foram capazes de proteger a bebida láctea da oxidação, aumentando a vida de prateleira do produto. IERG2 foi a amostra que revelou a maior citotoxicidade para as linhas celulares tumorais, enquanto as bebidas com fitoesteróis mostraram a menor atividade, sem diferenças significativas entre T0 e T1. Os estudos de microencapsulação revelaram ainda que a técnica de coacervação permite obter cápsulas de distintos tamanhos e que as condições ótimas do processo ocorrem a pH 5,5, com temperatura de 55ºC e razão P/Q de 0,5, com um menor rendimento de encapsulação, mas com uma maior carga em ergosterol. Este trabalho contribuiu para o estudo do potencial da utilização de extratos de A. bisporus com ergosterol no desenvolvimento de novas bebidas funcionais. Constituiu um primeiro passo que necessita de estudos subsequentes relacionados com a avaliação da viabilidade da sua utilização ao nível industrial e demonstração clara da sua bioatividade in vivo.