Estudo da seletividade de catalisadores a base de cobre e paládio em transformações de hidrocarbonetos insaturados

Compreender a correlação entre as características de um catalisador particular e seu desempenho catalítico tem sido um dos principais objetos da pesquisa em catálise heterogênea a fim de usar esse conhecimento para o desenho racional de catalisadores mais ativos, seletivos e estáveis. A seletividade é um dos fatores mais importantes a ser controlado pelo desenho de catalisadores, podendo ser alcançada de diversas maneiras, levando-se em consideração mudanças do tipo estrutural, química, eletrônica, de composição, de cinética e de energia. O trabalho descrito nessa tese de doutorado compreende a síntese e caracterização de catalisadores compostos de nanopartículas de óxido de cobre, paládio e cobre-paládio e seu estudo em reações de hidrogenação e oxidação seletivas de hidrocarbonetos insaturados. Os catalisadores foram preparados através da deposição de nanopartículas dos metais cataliticamente ativos sobre suportes magneticamente recuperáveis compostos de nanopartículas de magnetita revestidas por sílica com superfícies funcionalizada com diferentes grupos orgânicos. A natureza magnética do suporte permitiu a fácil separação do catalisador do meio reacional pela simples aproximação de um ímã na parede do reator. O catalisador pôde ser completamente separado da fase líquida, fazendo com que a utilização de outros métodos de separação como filtração e centrifugação, comumente utilizados em sistemas heterogêneos líquidos, fossem completamente dispensados. Os catalisadores foram inicialmente testados em reações de hidrogenação de alquenos e alquinos. As reações de hidrogenação foram realizadas utilizando hidrogênio molecular como agente redutor, dispensando a utilização de agentes redutores mais agressivos. Os catalisadores compostos de NPs de Pd mostram excelente atividade e capacidade de reutilização na hidrogenação de cicloexeno, podendo ser utilizados em até 15 ciclos sem perda de atividade. Nas reações de hidrogenação de alquinos, os catalisadores que contêm cobre mostraram maior seletividade para a obtenção dos produtos de semi-hidrogenação, com destaque para o catalisador composto de NPs de CuPd, que não apresenta nem traços do produto de hidrogenação completa na amostra final. Esse catalisador bimetálico alia as características do paládio (elevada atividade) e do cobre (elevada seletividade) para fornecer um catalisador ativo e seletivo para a transformação desejada. Além disso, os grupos funcionais presentes na superfície do suporte catalítico mostraram influência na atividade e seletividade para a hidrogenação de alquenos e alquinos. Os catalisadores sintetizados também foram testados na reação de oxidação de cicloexeno e mostraram seletividade para a produção do composto carbonílico α,β-insaturado, cicloex-2-en-1-ona, que é um reagente de partida de grande interesse para a síntese de diversos materiais na indústria química. As reações de oxidação foram realizadas utilizando-se apenas O2 como oxidante primário, dispensando o uso de oxidantes tóxicos como cromatos, permanganatos ou compostos halogenados, que não são recomendados do ponto de vista ambiental. Os catalisadores sintetizados puderam ser reutilizados em sucessivos ciclos de oxidação, mostrando seletividade para a formação dos produtos alílicos em todos os ciclos. Os catalisadores foram estáveis sob as condições reacionais e não apresentaram problemas de lixiviação da espécie ativa para o meio reacional, que é comum na catálise heterogênea. Um estudo cinético mostrou que, mesmo no início da reação, o catalisador tem seletividade para a ocorrência de oxidação alílica em detrimento da reação de oxidação direta que dá origem ao epóxidos correspondente, e se mostrou condizente com o mecanismo proposto na literatura para a reação de oxidação de alquenos via radicalar.

Preparação e caracterização de nanopartículas de prata para aplicação no desenvolvimento de imunoensaio para imunoglobulina G humana

Neste trabalho, anticorpos anti-IgGh foram conjugados às nanopartículas de prata (NPAg) para detectar imunoglobulina G humana (IgGh). Um imunoensaio colorimétrico baseado na diminuição da agregação devido ao aumento da repulsão eletrostática após a interação ligante-alvo. A agregação é induzida pela variação da força iônica e uma mudança da coloração da suspensão coloidal de amarelo para vermelho pode ser observada. Na presença de IgGh, a agregação é inibida e a coloração da suspensão coloidal não se altera. As nanopartículas foram obtidas por meio de cinco procedimentos diferentes e caracterizadas por espectroscopia UV-Vis, espalhamento dinâmico de luz, difração de raios-X e microscopia eletrônica. Glicose e borohidreto de sódio foram utilizados como agentes redutores, enquanto CTAB e β-ciclodextrina foram utilizados como estabilizantes. Citrato de sódio foi utilizado como agente redutor e/ou estabilizante. Nanoesferas de carbono foram obtidas por tratamento hidrotérmico de uma solução aquosa de glicose e também foram utilizadas no preparo das nanopartículas. As nanopartículas foram funcionalizadas com ácido mercaptossuccínico e a conjugação ocorreu devido à interação entre grupos aminas e grupos carboxílicos ionizados, presentes no anticorpo e agente de acoplamento, respectivamente. A estabilidade dos conjugados e o efeito da adição de IgGh foram avaliados para todos os sistemas preparados. As nanopartículas de prata preparadas com borohidreto de sódio e citrato de sódio foram selecionadas para serem aplicadas no desenvolvimento do imunoensaio e as condições experimentais foram avaliadas. Em condições ótimas, observou-se uma correlação linear entre a diminuição da agregação do sistema (NPAg-anti-IgGh) e a concentração de IgGh (0 a 200 ng mL-1). O limite de detecção foi estimado em 25 ng mL-1. O método colorimétrico apresentou boa seletividade para a detecção de IgGh. Além disso, foi obtido um resultado satisfatório ao aplicar o método para determinação do fator IX de coagulação. Foi desenvolvido também um método para determinação de ATP baseado na agregação de nanopartículas de ouro. Aptâmeros foram utilizados como elemento de reconhecimento. Em princípio, o método pode ser aplicável à determinação de outros analitos, por meio da substituição do aptâmero utilizado neste trabalho pelo oligonucleotídeo específico para o alvo de interesse.

Estabelecimento e desenvolvimento de mudas pré-brotadas de cana-de-açúcar sob diferentes lâminas de irrigação

Na atual conjuntura, no que se refere à energia renovável, o etanol é um dos principais, se não o mais importante, produto brasileiro. Proveniente da fermentação de açúcares, processo conhecido há séculos, tem se tornado o carro chefe do país como garantia de voz ativa nas discussões energéticas pelo mundo afora. Porém, atualmente, o setor sucroalcooleiro está passando por um momento de cautela devido à queda de produtividade e longevidade dos canaviais ao longo dos últimos anos ocasionados principalmente pela mecanização da colheita e plantio da cana-de-açúcar. Cabe ressaltar que as perdas de produção podem ser ainda maiores diante da ausência do manejo varietal e de cuidados adequados em relação à sanidade de mudas utilizadas para a multiplicação de viveiros. Nesse sentido, nos últimos anos, o emprego da irrigação no cultivo da cana-de-açúcar associada a outras tecnologias de plantio, tais como formação de viveiros com mudas pré-brotadas, vem merecendo papel de destaque. Esse cenário obriga pesquisadores a buscar novas tecnologias para aumento de produtividade, longevidade dos canaviais e redução do custo por tonelada de cana produzida, tais como a produção de mudas sadias para formação de viveiros de cana-de-açúcar. Diante disso, a presente pesquisa teve por objetivo, submeter mudas pré-brotadas de cana-de-açúcar, durante plantio de inverno, na região de Piracicaba, SP, sob diferentes lâminas de irrigação (10 mm; 20 mm; 30 mm e 40 mm), utilizando um sistema de irrigação por aspersão com alas móveis. Dessa forma, buscou-se determinar qual seria a melhor lâmina de irrigação, necessária para garantir o melhor índice de pegamento e alto vigor no estabelecimento e desenvolvimento das mudas pré-brotadas de cana-de-açúcar para a região de Piracicaba-SP. Foram feitas avaliações periódicas (não destrutivas), tais como: mortalidade das mudas; clorofila total na folha; tamanho da muda; índice de área foliar; número de perfilhos brotados por metro; percentual de falha no canavial. Além de avaliações periódicas (destrutivas), tais como: avaliação do tamanho da raiz; massa seca da raiz; massa seca da parte aérea e número de perfilhos totais. As análises estatísticas das lâminas de irrigação foram realizadas pelo método de Tukey ao nível de 5% de probabilidade. Diante dos resultados obtidos, verificou-se que a lâmina de 10 mm possibilitou os melhores índices de pegamento e proporcionou um índice superior a 97,8% de sobrevivência de mudas. Também, observou-se uma estreita relação entre o índice de mortalidade no plantio de inverno das mudas pré-brotadas de cana-de-açúcar com o manejo da irrigação, a qual nos primeiros dias após plantio foi fundamental para o estabelecimento e desenvolvimento das mudas. Cabe ressaltar que em caso da adoção de outro manejo de irrigação, com lâminas maiores, nessas condições experimentais, possivelmente haveria perdas de água, cujo fato nos dias atuais não é o ideal tendo em vista a busca por economia e manejo racional da água.

Clonagem molecular, expressão, purificação e caracterização estrutural da endoglucanase de Trichoderma harzianum visando o desenvolvimento de coquetéis enzimáticos para a produção de etanol lignocelulósico

O aumento na demanda mundial por energia, a perspectiva de encolhimento dos recursos energéticos e a preocupação global com a questão ambiental, despertaram o interesse por fontes alternativas de energia. A biomassa lignocelulósica é abundante e de baixo custo, com potencial para complementar a produção em larga escala de combustíveis. A degradação das moléculas constituintes da parede celular à açúcares fermentescíveis e então à etanol, ocorre através da hidrólise enzimática da biomassa. Contudo, a utilização de enzimas para esse fim encontra-se em estágio exploratório e representa um gargalo na implementação de tecnologias de etanol 2G em escala industrial, desencadeando a busca de celulases bioquimicamente mais ativas, estáveis e economicamente viáveis. O presente trabalho visou a caracterização da endoglucanase I do fungo Trichoderma harzianum, e para isso foi realizada expressão, ensaios bioquímicos e biofísicos do domínio catalítico (ThCel7B-CCD) e da proteína inteira (ThCel7B-full). A enzima exibiu um perfil acidofílico, com atividade ótima em pH 3,0 a 55°C. A proteína também se mostrou capaz de hidrolisar uma variedade de substratos, sendo a maior atividade hidrolítica em β-glucano (75 U mg-1). Ao analisar a estabilidade térmica medida a 55°C em pH 5, a atividade residual manteve-se intacta por mais de 2 meses. Outra característica relevante foi o elevado grau de sinergismo entre ThCel7B e ThCel7A. Análises de microscopia eletrônica de flocos de aveia submetidas à hidrólise com ThCel7B evidenciaram os efeitos de degradação do substrato em relação às amostras controle. O conjunto desses resultados, além de importante para a compreensão do mecanismo molecular de ThCel7B e de outras endoglucanases da família GH7, também revelou uma enzima de interesse biotecnológicos uma vez que o comportamento ácido e sua estabilidade térmica são características relevantes para aplicações industriais sob condições extremamente ácidas.

Estudos de proteômica, estruturais e funcionais de proteínas envolvidas na degradação da biomassa lignocelulósica: expansinas microbianas e hidrolases de glicosídeos termofílicas

O Brasil possui uma posição privilegiada quando se refere à produção de etanol. Por questões históricas e geográficas o país é responsável por mais de 30 % da produção mundial de etanol, com uma produção nacional de mais de 28 bilhões de litros em 2014. Para maximizar o rendimento desse processo, está em desenvolvimento a tecnologia associada ao etanol de segunda geração ou etanol lignocelulósico. Os principais desafios desta tecnologia são: melhorar a eficiência de conversão do substrato em produto e a produção em grande escala utilizando substratos de baixo custo. Com o objetivo de melhorar a eficiência do processo de conversão foram estudadas proteínas auxiliares (expansinas) que, em conjunto com celulases, melhoram a despolimerização de biomassa lignocelulósica em açúcares fermentescíveis. Além disso, realizou-se também a caracterização de enzimas ativas de carboidratos (CAZymes) de origem termofílica do organismo Thermogemmatispora sp. T81, devido a capacidade que estas proteínas apresentam de manter a atividade e conformação estrutural em altas temperaturas por um prolongado período de tempo. A partir de análises utilizando bioinformática, os genes que codificam para expansinas de Xanthomonas campestris, Bacillus licheniformis e Trichoderma reesei foram clonados e expressos em E. coli, e seus produtos gênicos (as expansinas) tiveram seus índices de sinergismo (devido atuação conjunta com coquetéis comerciais) e atividade catalítica determinados. Adicionalmente, dispondo de alinhamentos estruturais, foi proposto um mecanismo hidrolítico para elas. Em relação à bactéria Thermogemmatispora sp. T81, foram realizadas análises genômicas e proteômicas, a fim de selecionar enzimas superexpressas em meio celulósico. Seus genes foram clonados heterologamente em E. coli e o produto de expressão caracterizado bioquimicamente (cromatografia, ensaios de atividade e perfil de hidrólise) e estruturalmente (SAXS e dicroísmo circular). Os índices de sinergismo determinados foram de 2,47; 1,96 e 2,44 para as expansinas de Xanthomonas campestris, Bacillus licheniformis e Trichoderma reesei, respectivamente. A partir dos alinhamentos estruturais foi proposto a díade Asp/Glu como sitio catalítico em expansinas. As análises de proteômica possibilitaram a seleção de quatro alvos de clonagem, por apresentarem alto índice de expressão quando a bactéria foi cultivada em meio celulósico. Estas proteínas foram caracterizadas quanto a atividade e apresentaram um perfil comum: temperatura ótima de ação (de 70 a 75 °C), pH ótimo de 5, e hidrolisam preferencialmente substratos hemicelulósicos (xilano). A porcentagem de estruturais secundárias das proteínas em estudo foram confirmadas com predições teóricas ao se utilizar a técnica de dicroísmo circular. Desta maneira, os objetivos iniciais propostos neste projeto foram concluídos com a determinação do grau de sinergismo das proteínas expansinas em estudo e a proposição de um mecanismo de hidrólise para as mesmas, considerando que tais proteínas por mais de 20 anos tiveram sua atividade definida exclusivamente como acessória. Além disso, este estudo contribui com a identificação e seleção de genes para CAZymes termofilícas com aplicação biotecnológica devido às propriedades termoestáveis apresentadas.

Especiação de cobre e zinco em água de coco e a influência do processo de pasteurização sobre essas espécies

A água de coco é considerada uma bebida isotônica, nutritiva e pouco calórica. A sua composição química é bastante complexa, alguns dos principais constituintes são açúcares e minerais e, em menores quantidades, Iipídeos e compostos nitrogenados. Um grande desafio é preservar a água de coco por longo período de tempo fora do fruto, mantendo as suas características físicas e organolépticas. A pasteurização é um dos processos de conservação que vem sendo utilizado com esse propósito. No entanto, pouco se sabe a respeito da influência desse processo de conservação na composição química da água de coco. Nesse sentido, a proposta desse trabalho foi investigar as espécies químicas de Cu e Zn presentes na água de coco, bem como avaliar a influência do processo de pasteurização sobre essas espécies. Para esse estudo foram feitas medidas de pH e da concentração hidrogeniônica, extração em ponto nuvem, extração por solvente, ultrafiltrações e determinação da concentração total de proteínas visando a separação com eletroforese em gel de poliacrilamida com dodecil sulfato de sódio (SOS-PAGE), e cromatografia por filtração em gel. As determinações de Cu e Zn foram feitas na água de coco total e nas frações por espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica (ETAAS). Os resultados das determinações totais de Cu e Zn, e de proteínas mostraram que a composição dessas espécies varia muito entre os diferentes frutos. A combinação dos resultados obtidos pelas diferentes técnicas indicou que o Cu está, preferencialmente, associado às moléculas de maiores pesos moleculares, enquanto que o Zn encontra-se associado a pequenas moléculas. A pasteurização não afetou o pH, a concentração total dos elementos e de proteínas. Porém, a partir dos resultados da cromatografia por filtração em gel e da determinação de Cu e Zn nas frações coletadas do eluente, foi possível observar que a pasteurização provocou alterações nos pesos moleculares das proteínas e, possivelmente nos elementos associados a elas. As mudanças observadas indicam quebra de ligações fracas, provavelmente dissulfeto, rompendo aglomerados protéicos (maior massa molecular) e aumentando a abundância de proteínas mais leves (menor massa molecular).

Mapping soil organic carbon storage in deep soil horizons of Amazonian Podzols

The Podzols of the world are divided into intra-zonal and zonal according to then location. Zonal Podzols are typical for boreal and taiga zone associated to climate conditions. Intra-zonal podzols are not necessarily limited by climate and are typical for mineral poor substrates. The Intra-zonal Podzols of the Brazilian Amazon cover important surfaces of the upper Amazon basin. Their formation is attributed to perched groundwater associated to organic matter and metals accumulations in reducing/acidic environments. Podzols have a great capacity of storing important amounts of soil organic carbon in deep thick spodic horizons (Bh), in soil depths ranging from 1.5 to 5m. Previous research concerning the soil carbon stock in Amazon soils have not taken into account the deep carbon stock (below 1 m soil depth) of Podzols. Given this, the main goal of this research was to quantify and to map the soil organic carbon stock in the region of Rio Negro basin, considering the carbon stored in the first soil meter as well as the carbon stored in deep soil horizons up to 3m. The amount of soil organic carbon stored in soils of Rio Negro basin was evaluated in different map scales, from local surveys, to the scale of the basin. High spatial and spectral resolution remote sensing images were necessary in order to map the soil types of the studied areas and to estimate the soil carbon stock in local and regional scale. Therefore, a multi-sensor analysis was applied with the aim of generating a series of biophysical attributes that can be indirectly related to lateral variation of soil types. The soil organic carbon stock was also estimated for the area of the Brazilian portion of the Rio Negro basin, based on geostatistical analysis (multiple regression kriging), remote sensing images and legacy data. We observed that Podzols store an average carbon stock of 18 kg C m-2 on the first soil meter. Similar amount was observed in adjacent soils (mainly Ferralsols and Acrisols) with an average carbon stock of 15 kg C m-2. However if we take into account a 3 m soil depth, the amount of carbon stored in Podzols is significantly higher with values ranging from 55 kg C m-2 to 82 kg C m-2, which is higher than the one stored in adjacent soils (18 kg C m-2 to 25 kg C m-2). Given this, the amount of carbon stored in deep soil horizons of Podzols should be considered as an important carbon reservoir, face a scenario of global climate change

Desenvolvimento de embalagem biodegradável ativa a base de fécula de mandioca e agentes antimicrobianos naturais.

Aliado ao fato dos biomateriais ainda serem pouco explorados pelas indústrias alimentícias, este trabalho propôs o desenvolvimento de embalagens que sejam, além de biodegradáveis, também ativas através do uso de um agente antimicrobiano natural capaz de inibir a proliferação de fungos correntes em produtos de panificação (Penicillium commune e Eurotium amstelodami). Primeiramente, filmes biodegradáveis a base de fécula de mandioca foram elaborados pela técnica de casting, usando açúcares e glicerol como plastificantes. O aumento do conteúdo de glicerol causou diminuição da resistência máxima à tração e elevação dos valores de propriedades de barreira. Numa segunda etapa do trabalho, a introdução de nanopartículas de argila esmectita influenciou positivamente as propriedades de barreira dos filmes, devido à diminuição observada nos valores de permeabilidade ao vapor de água e coeficiente de permeabilidade ao oxigênio. Nesta fase, a variação do conteúdo de glicerol também afetou significativamente as propriedades mecânicas e de barreira dos filmes biodegradáveis. As concentrações inibitórias mínimas dos óleos essenciais de cravo e de canela contra os fungos estudados foram definidas e o óleo essencial de canela foi selecionado, para ser incorporado aos filmes biodegradáveis, em três conteúdos distintos, pois foi o composto que mostrou uma inibição mais eficiente. A atividade antimicrobiana dos filmes biodegradáveis com incorporação de óleo essencial de canela foi testada sobre os micro-organismos escolhidos através de testes de difusão em halo, cujos resultados foram suficientes para demonstrar o potencial ativo da embalagem desenvolvida. Como método alternativo de incorporação do agente antimicrobiano, gás carbônico (CO2) em estado supercrítico foi utilizado como solvente. Os resultados obtidos foram promissores, uma vez que se observou incorporação de agente antimicrobiano dentro da matriz polimérica em quantidade suficiente para inibir a proliferação dos fungos testados.

Atividade antiofídica do decocto das folhas de jatropha gossypiifolia l. frente o veneno de bothrops jararaca

Antiophidic activity from decoct of Jatropha gossypiifolia L. leaves against Bothrops jararaca venom. Snakebites are a serious worldwide public health problem. In Latin America, about 90 % of accidents are attributed to snakes from Bothrops genus. Currently, the main available treatment is the antivenom serum therapy, which has some disadvantages such as inability to neutralize local effects, risk of immunological reactions, high cost and difficult access in some regions. In this context, the search for alternative therapies to treat snakebites is relevant. Jatropha gossypiifolia L., a medicinal plant popularly known in Brazil as “pinhão-roxo”, is very used in folk medicine as antiophidic. So, the aim of this study is to evaluate the antiophidic properties of this species against enzymatic and biological activities from Bothrops jararaca snake venom. The aqueous leaf extract of J. gossypiifolia was prepared by decoction. The inhibition studies were performed in vitro, by pre-incubation of a fixed amount of venom with different amounts of extract from J. gossypiifolia for 60 min at 37 °C, and in vivo, through oral or intraperitoneal treatment of animals, in different doses, 60 min before venom injection. The proteolytic activity upon azocasein was efficiently inhibited, indicating inhibitory action upon metalloproteinases (SVMPs) and/or serine proteases (SVSPs). The extract inhibited the fibrinogenolytic activity, which was also confirmed by zymography, where it was possible to observe that the extract preferentially inhibits fibrinogenolytic enzymes of 26 and 28 kDa. The coagulant activity upon fibrinogen and plasma were significantly inhibited, suggesting an inhibitory action upon thrombin-like enzymes (SVTLEs), as well as upon clotting factor activators toxins. The extract prolonged the activated partial thromboplastin time (aPTT), suggesting an inhibitory action toward not only to SVTLEs, but also against endogenous thrombin. The defibrinogenating activity in vivo was efficiently inhibited by the extract on oral route, confirming the previous results. The local hemorrhagic activity was also significantly inhibited by oral route, indicating an inhibitory action upon SVMPs. The phospholipase activity in vitro was not inhibited. Nevertheless, the edematogenic and myotoxic activities were efficiently inhibited, by oral and intraperitoneal route, which may indicate an inhibitory effect of the extract upon Lys49 phospholipase (PLA2) and/ or SVMPs, or also an anti-inflammatory action against endogenous chemical mediators. Regarding the possible action mechanism, was observed that the extract did not presented proteolytic activity, however, presented protein precipitating action. In addition, the extract showed significant antioxidant activity in different models, which could justify, at least partially, the antiophidic activity presented. The metal chelating action presented by extract could be correlated with SVMPs inhibition, once these enzymes are metal-dependent. The phytochemical analysis revealed the presence of sugars, alkaloids, flavonoids, tannins, terpenes and/or steroids and proteins, from which the flavonoids could be pointed as major compounds, based on chromatographic profile obtained by thin layer chromatography (TLC). In conclusion, the results demonstrate that the J. gossypiifolia leaves decoct present potential antiophidic activity, including action upon snakebite local effects, suggesting that this species may be used as a new source of bioactive molecules against bothropic venom.

Obtenção de extratos da Opuntia fícus-indica L. Mill e suas aplicações em formulações cosméticas: avaliação in vivo do sensorial e da eficácia hidratante

Opuntia fícus - indica (L.) Mill is a cactacea presents in the Caatinga ecosystem and shows in its chemical c omposition flavonoids, galacturonic acid and sugars. Different hydroglicolic (EHG001 and EHG002) and hydroethanolic subsequently lyophilized (EHE001 and EHE002) extracts were developed. The EHE002 had his preliminary phytochemical composition investigated by thin layer chromatography (TLC) and we observed the predominance of flavonoids. Different formulations were prepared as emulsions with Sodium Polyacrylate (and) Hydrogenated Polydecene (and) Trideceth - 6 (Rapithix® A60), and Polyacrylamide (and) C13 - 14 I soparaffin (and) Laureth - 7 (Sepigel® 305), and gel with Sodium Polyacrylate (Rapithix® A100). The sensorial evaluation was conducted by check - all - that - apply method. There were no significant differences between the scores assigned to the formulations, howe ver, we noted a preference for those formulated with 1,5% of Rapithix® A100 and 3,0% of Sepigel® 305. These and the formulation with 3% Rapithix® A60 were tested for preliminary and accelerated stability. In accelerated stability study, samples were stored at different temperatures for 90 days. Organoleptic characteristics, the pH values and rheological behavior were assessed. T he emulsions formulated with 3,0% of Sepigel® 305 and 1,5% of Rapithix® A60 w ere stable with pseudoplastic and thixotropic behavior . The moisturizing clinical efficacy of the emulsions containing 3,0% of Sepigel® 305 containing 1 and 3% of EHG001 was performed using the capacitance method (Corneometer®) and transepidermal water lost – TEWL evaluation ( Tewameter®). The results showed t hat the formulation with 3% of EHG001 increased the skin moisturizing against the vehicle and the extractor solvent formulation after five hours. The formulations containing 1 and 3% of EHG001 increased skin barrier effect by reducing transepidermal water loss up to four hours after application.

Avaliação da Capacidade Antioxidante e da Estabilidade Após Embalamento a Vácuo de Hambúrgueres de Pata-roxa (Scyliorhinus canicula).

Toneladas de pescado são desperdiçadas diariamente aquando do processamento do peixe e o hambúrguer de pata-roxa foi desenvolvido para reaproveitar esse pescado subvalorizado e para ser uma fonte nutricional rica em antioxidantes. No presente trabalho, pretendeu-se comprovar o potencial antioxidante antes e após o tratamento térmico do hambúrguer de pata-roxa, e o potencial citotóxico e antiproliferativo sobre um modelo celular do cancro da mama (MCF-7). Foi também observada a estabilidade do hambúrguer de pata-roxa embalado a vácuo e refrigerado. A extração dos compostos fitoquímicos foi realizada com solventes de polaridade distinta (água, metanol e diclorometano) e com diferentes durações do processo (12h e 24h). O tratamento térmico aplicado foi vinte minutos a 180ºC. O potencial antioxidante foi avaliado pela capacidade de redução do radical livre 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH) e pela capacidade de redução de radicais de oxigénio (ORAC), e através da quantificação total de polifenóis (QTP) pelo método de Folin-Ciocalteu (FC). O potencial citotóxico e antiproliferativo foi avaliado na linha celular MCF-7, cujos resultados foram revelados por ensaios espectrofotométricos (método do brometo de 3- (4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil tetrazólio (MTT)) e fluorimétricos (método de acetoxi-metil éster de calceína (calceína-AM)). A estabilidade do hambúrguer de pataroxa em vácuo e refrigerado foi avaliada através do estudo microbiológico com metodologias de referência (contagens de “totais” e produtores de sulfureto de hidrogénio (H2S) aeróbios e anaeróbios, esporos de Clostridium sulfitos-redutores, enterobactérias, Escherichia coli e pesquisa de Salmonella spp.), da determinação do índice de ácido tiobarbitúrico (TBA) e da avaliação da cor do hambúrguer pelo sistema CIE-L*a*b*. Os ensaios de DPPH e ORAC comprovaram a atividade antioxidante do extrato de hambúrguer de pata-roxa (metanol, 12h) com 79,5% de redução do DPPH e 8603,01μmol ET/100g para amostras sem tratamento térmico, e 87,4% de redução do DPPH e 2567,27μmol ET/100g para amostras com tratamento térmico. Quanto ao conteúdo fenólico, os extratos (metanol, 12h) revelaram 17,13mg EAG/100g do hambúrguer cru e 31,81mg EAG/100g do hambúrguer cozinhado. A extração de 24 horas não aumentou a quantidade de compostos fitoquímicos presentes no extrato. O hambúrguer apenas revelou ainda um potencial citotóxico in vitro relevante na linha celular MCF-7 (1mg/mL, 24h).Apesar do abuso observado na temperatura de armazenamento em refrigeração (temperatura média de 10,3ºC), o hambúrguer de pata-roxa cru, quando submetido ao embalamento a vácuo, apresentou um aumento no período de vida útil de prateleira de 4 dias relativamente à pata-roxa. Foi detetada a presença de esporos de Clostridium sulfito-redutores e 1,0x101ufc E. coli por 1g de hambúrguer de pata-roxa. Não foi detetada a presença de Salmonella spp. O índice de TBA manteve-se estável, mas o hambúrguer de pata-roxa sofreu uma perda na vivacidade (Cab) e na tonalidade (hab) da cor ao fim de 6 dias em refrigeração. É necessário continuar o estudo para melhorar o novo produto alimentar funcional, mas o presente trabalho permitiu concluir que o hambúrguer de pata-roxa reúne as condições para ter um elevado potencial antioxidante, apresentar maior estabilidade em armazenamento e, em simultâneo, constituir uma solução para o desperdício de pescado.

Efeito da disponibilidade de oxigénio na produção de bioetanol por Scheffersomyces stipitis

O bioetanol constitui uma alternativa renovável aos combustíveis fósseis. Contudo, o bioetanol de primeira geração, produzido a partir de matérias-primas alimentares, desencadeou sérios problemas económicos e sociais, pelo que é fundamental encontrar estratégias que permitam a viabilidade comercial do bioetanol de segunda geração, produzido a partir de matérias-primas lenho-celulósicas. O licor de cozimento ao sulfito ácido de árvores folhosas (HSSL) é um subproduto da indústria papeleira que, devido ao seu elevado conteúdo em açúcares, pode ser utilizado como substrato para a produção de bioetanol de segunda geração. No entanto, a maior fração dos açúcares do HSSL é composta por pentoses. Por isso, a fermentação do HSSL é realizada pela levedura Scheffersomyces stipitis, pois esta é capaz de fermentar tanto as hexoses como as pentoses. Todavia, a S. stipitis só produz etanol sob condições microaerófilas, pelo que o maior desafio da produção de bioetanol por S. stipitis reside no estabelecimento das condições ótimas de arejamento. Este trabalho teve assim por objetivo estabelecer uma estratégia de arejamento que permita a eficiente produção de bioetanol a partir de HSSL por S. stipitis C4, a qual é uma estirpe adaptada a este substrato. Deste modo, foram realizados ensaios em Erlenmeyer, de modo a caracterizar o crescimento da S. stipitis C4, e ensaios em biorreator, com vista a estudar a produção de etanol por S. stipitis C4 em duas estratégias de arejamento diferentes. Na primeira estratégia foi usado apenas um único estágio de arejamento, com controlo da tensão de oxigénio dissolvido, DOT (%), e na segunda estratégia foram usados dois estágios de arejamento, com controlo da DOT no primeiro estágio e com restrição de oxigénio no segundo estágio. Nos ensaios em Erlenmeyer com HSSL o crescimento da S. stipitis C4 foi completamente inibido. Por sua vez, nos ensaios em biorreator com um único estágio de arejamento o controlo da DOT não permitiu a produção de etanol. No entanto, nos ensaios com dois estágios de arejamento em meio sintético foi possível produzir etanol de forma eficiente. Nesta estratégia, a utilização de um maior valor de DOT no primeiro estágio de arejamento permitiu aumentar a taxa específica de crescimento máxima e o rendimento em biomassa do primeiro estágio. Para além disso, a utilização de um maior valor de DOT no primeiro estágio também permitiu aumentar a produtividade em etanol durante o segundo estágio de arejamento. Por sua vez, no segundo estágio de arejamento verificou-se que a restrição de oxigénio evitou a reassimilação de etanol pela S. stipitis C4. Deste modo, os melhores resultados para a produção de etanol foram obtidos com controlo da DOT a 50% durante o primeiro estágio e com 0 mLAr.min-1 e 250 rpm durante o segundo estágio de arejamento. A aplicação desta estratégia de arejamento a 60% HSSL/40% meio sintético permitiu obter, no primeiro estágio de arejamento, uma taxa específica de crescimento máxima de 0,17 h-1, o que demonstra que a elevada disponibilidade de oxigénio durante o primeiro estágio aumenta a tolerância da S. stipitis C4 aos inibidores. Para além disso, a taxa volumétrica de produção de etanol e o rendimento em etanol de toda a fermentação foi de respetivamente de 0,03 g.L-1.h-1 e 0,38 g.g-1. Assim, a elevada eficiência de conversão dos açúcares em etanol (74,4%) demostra que a fermentação com dois estágios de arejamento constitui uma estratégia promissora para a produção de bioetanol de segunda geração a partir de HSSL.

Isolation and structural characterization of fucoidans from the brown algae Fucus vesiculosus

agricultural, pharmaceutical, cosmetic or bioenergy applications. They contain bioactive compounds, namely, polysaccharides Fucoidan. These polysaccharides are mainly constituted by fucose residues and sulfate esters, and have been reported to possess a broad variety of bioactivities, such as anticoagulant, anti-thrombotic, anti-inflammatory, anti-tumor, antiviral and antioxidant. In this work, the fucoidans from brown seaweed Fucus vesiculosus from “Ria de Aveiro” were isolated and characterized in order to add value to this natural resource of the region. The polysaccharides from the algae were extracted with hot water and fractioned by ethanol precipitation and calcium chloride salts. They were further purified by using anion-exchange chromatography, allowing to separate the neutral polysaccharides (laminaranas) from those negatively charged (sulfated fucoidans and alginate). The purified polysaccharides showed high content of fucose (41 mol%) and sulfates (50 mol%), having also galactose residues (6 mol%), which confirm the presence of only sulfated fucoidans. Glycosidic linkages analysis show the presence of high amounts of terminal fucose (25%) and (1→3,4)-Fuc (26%), allowing to infer that the fucoidans were highly branched. These fucoidans are composed also by (1→2)-Fuc (14%) and (1→3)-Fuc linkages (10-16%). In this work it was also tested an alternative extraction technology, the microwave hydrodiffusion and gravity system, where it was possible to extract sugars, although in low yields. However, this methodology allowed to extract polysaccharides, constituted mainly by fucose and uronic acids, as well as mannitol, without the need to add any solvent, obtaining at the end the dry alga. The current work allowed to characterize the structure of the fucoidans isolated from “Ria de Aveiro” F. vesiculosus. The presence of high content of sulfate residues and the high branch degree of the purified fucoidans allow to infer that these polysaccharides could have potential to be studied for biomedical applications, according to their biological activities.

Crescimento micelial de Ganoderma lucidum em diferentes substratos e relação com concentração de β-Glucanas, atividade antioxidante e efeitos sobre o desempenho de coelhos

Ganoderma lucidum is a medicinal mushroom traditionally consumed in Asian countries that presents several beneficial effects already verified. Despite all studies about their bioactive compounds, the best cultivation media enrichment aiming to increase the production of these compounds is still uncertain. Besides, few studies are related to the performance of production animals. In order to test different cultivation media for G. lucidum mycelia, agricultural residues (solid state fermentation) and different sugars and aminoacids (in culture media with agar), were tested to evaluate G. lucidum mycelium growth. Supply of flour with G. lucidum mycelia obtained by solid state fermentation (wheat grain) for rabbits was also evaluated. Mycelium of G. lucidum developed very well in all agricultural residues, soybean hulls was the residue that presented higher growth rate and higher concentration of β-glucans. In the cultivation media experiment, G. lucidum also developed well, media that contained cellobiose and tyrosine, despite presenting lower growth rates and total growth within 10 days, produced mycelia with higher concentration of β-glucans and trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), respectively. Rabbits did not show any sign of intolerance to feed with different concentrations of flour with G. lucidum mycelium. All performance parameters and dressing percentages were adequate to the age at which they were slaughtered. Histological evaluation of organs presented alterations in renal cells (tubular and glomerulus), indicating a possible renal lesion according to the increase of flour with mycelium in feed. Histomorphometric evaluation showed increased vilous height in ileum and decreased vilous width of jejunus at 0.5% concentration, and decrease in crypt diameter according to the increase of concentration of flour with mycelium in feed. These results indicate the possibility of more studies regarding the aspects about cellobiose and tyrosine utilization for the production of bioactive compounds, and about toxicity of this mushroom mycelia, assuring the safety in supplying this product for animails.

Uso de diferentes agentes ligantes no desenvolvimento de barra de cereal salgada adicionada de chia (Salvia hispânica L.)

The objective of this study was to evaluate different binders when preparing salt cereal bars and to characterize them as physical, physico-chemical and sensory parameters. Four formulations of different cereal bars using binders have been developed. The evaluated binders were collagen, guar gum, xanthan gum and psyllium. The developed cereal bars were evaluated according to their physical characteristics (color and texture), physicochemical (pH, moisture, ash, protein, lipids, Aw, crude fiber) beyond their calorie, fatty acid composition and concentration of the main minerals. Among the four binding agents evaluated, psyllium stood out due to its physicochemical characteristics. A cereal bar high in protein and fiber; low in carbohydrates and water activity. The binding agent guar gum and xanthan showed characteristics similar to psyllium, especially regarding to fiber content. Collagen as binder gave the final product a high level in protein and lipid. The color and texture analyzes showed that the salt cereal bars had the color and crispness characteristics for this type of product. Regarding to the composition in the fatty acid, the developed bars offer a good supply of essential fatty acids to the human body. The same was observed regarding to mineral contents. Sensory, salt cereal bars made with chia showed good acceptability, highlighting the elaborate bar with psyllium binder. Different binders demonstrated technological efficiency in the preparation of salt cereal bars. The binder psyllium agent over others showed better physical-chemical and sensory characteristics. However, in general the product has healthy and nutritional characteristics it may be indicated for a protein diet with high fiber content and free sugars.