Caracterització i revaloració de la fracció plasmàtica de la sang de porc procedent d'escorxadors industrials

La tesi s'ha estructurat en tres apartats que, en conjunt, han de permetre determinar les possibilitats d'aprofitament dins la mateixa indústria alimentària de la fracció plasmàtica de la sang de porc generada per escorxadors que utilitzen sistemes oberts de recollida higiènica. 1. En la primera part s'analitza la composició de la sang higiènica que s'està recollint actualment i s'estudien les característiques tant físico-químiques com microbiològiques que determinen la seva qualitat. La caracterització s'ha realitzat amb sang recollida en diferents escorxadors industrials de les comarques de Girona i s'ha centrat principalment en l'estudi de la contaminació microbiològica i el nivell d'hemòlisi de la sang. S'ha fet un disseny experimental que ha permès alhora valorar l'efecte d'alguns factors sobre la qualitat de la sang: possibles diferències relacionades amb (1) la climatologia del període de l'any en el qual es fa la recollida, (2) particularitats dels escorxadors (grandària, sistemes de dessagnat, tipus, dosi i sistema de dosificació de l'anticoagulant, condicions de processament, maneig i emmagatzematge després de la recollida, etc.). Els resultats obtinguts ens permeten constatar que, en les condicions actuals, la sang que s'està recollint en els escorxadors estudiats no es pot considerar adequada per a una matèria primera de productes destinats a alimentació humana. La major part de la microbiota contaminant s'adquireix en el propi sagnador. S'ha constatat que el sistema de dessagnat en posició horitzontal podria ser una mesura útil per minimitzar la contaminació d'origen fecal o provinent de la pell de l'animal sacrificat i que la separació immediata de les fraccions en el propi escorxador també pot contribuir a reduir la contaminació. Així doncs, en el benentès que l'efectivitat pot obtenir-se del conjunt de mesures preses, més que de l'aplicació d'una sola d'elles, es suggereix la introducció d'una sèrie d'actuacions que potser permetrien reduir els nivells de contaminació que s'obtenen actualment. El tractament mecànic de la sang, el sistema d'addició d'anticoagulant, el volum i concentració de la solució anticoagulant afegida i el període d'emmagatzematge són els factors responsables de l'hemòlisi; mentre que nivells elevats de contaminació microbiològica i el tipus d'anticoagulant utilitzat deterrminen la velocitat d'increment de l'hemòlisi de sang refrigerada. S'ha constatat que quan la sang no pot ser processada immediatament i s'ha d'emmagatzemar en refrigeració és millor utilitzar citrat sòdic enlloc de polifosfat com a anticoagulant ja que l'increment d'hemòlisi es dóna més lentament. 2. El segon apartat s'ha centrat en la fracció plasmàtica de la sang. S'ha utilitzat la deshidratació per atomització com a tecnologia de conservació del plasma i s'ha fet una caracterització del producte en pols resultant des del punt de vista de composició i qualitat. A més de la contaminació microbiològica, que determina la qualitat higiènico-sanitària del producte, s'ha realitzat un estudi de les propietats funcionals que podrien fer del plasma un producte útil en la formulació d'aliments (capacitat escumant, emulsionant, gelificant). S'ha fet especial incidència en (1) determinar l'efecte del procés tecnològic de deshidratació sobre la funcionalitat del producte i (2) estudiar l'estabilitat del plasma deshidratat durant el període d'emmagatzematge. En les condicions de deshidratació per atomització aplicades no es provoca desnaturalització de la fracció proteica i s'obté un producte suficientment deshidratat, amb una aw<0,4 per permetre suposar una bona estabilitat. Algunes mostres de plasma deshidratat analitzades presenten nivells detectables de determinats residus (sulfonamides i corticosteroides). La qualitat microbiològica del producte en pols reflecteix l'elevada contaminació que contenia la matèria primera utilitzada, tot i que la deshidratació per atomització ha comportat la reducció en una unitat logarítmica de la càrrega contaminant. Els recomptes generals de microorganismes són encara preocupants i més tenint en compte que s'ha evidenciat la presència de toxines estafilocòciques en algunes mostres. L'avaluació de les propietats funcionals del producte deshidratat en relació a les que presentava el plasma líquid ens ha permès comprovar que: (1) El procés de deshidratació no ha afectat la solubilitat de les proteïnes. Això, junt amb el fet que no s'obtinguin diferències significatives en l'anàlisi calorimètrica de mostres líquides o deshidratades, permet concloure que el procés no provoca desnaturalització proteica. (2) No s'observen efectes negatius del procés tecnològic sobre la capacitat escumant ni en l'activitat emulsionant de les proteïnes plasmàtiques, dues propietats funcionals que possibiliten l'aplicació del plasma amb aquestes finalitats en l'elaboració d'alguns aliments. (3) La deshidratació tampoc perjudica de manera important les característiques dels gels que s'obtenen per escalfament, ja que els gels obtinguts a partir del plasma líquid i del plasma deshidratat presenten la mateixa capacitat de retenció d'aigua i no s'observen diferències en la microestructura de la xarxa proteica d'ambdós tipus de gel. Tanmateix, els que s'obtenen a partir del producte en pols mostren una menor resistència a la penetració. L'estudi d'estabilitat ens ha permès comprovar que la mostra de plasma deshidratat per atomització perd algunes de les seves propietats funcionals (facilitat de rehidratació, capacitat de retenció d'aigua i fermesa dels gels) si s'emmagatzema a temperatura ambient, mentre que aquestes característiques es mantenen un mínim de sis mesos quan el producte en pols es conserva a temperatura de refrigeració. 3. En l'última part, tenint en compte les conclusions derivades dels resultats dels apartats anteriors, s'han assajat tres possibles sistemes de reducció de la contaminació aplicables a la fracció plasmàtica com a pas previ a la deshidratació, per tal de millorar les característiques de qualitat microbiològica i les perspectives d'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. S'ha determinat l'eficàcia, i l'efecte sobre les propietats del plasma deshidratat, que poden tenir tractaments d'higienització basats en la centrifugació, la microfiltració tangencial i l'aplicació d'altes pressions. Els tractaments de bactofugació aplicats permeten reduir entre el 96 i el 98% la contaminació microbiana del plasma. Aquesta reducció s'aconsegueix tant amb un sistema discontinu com amb un sistema continu treballant a una velocitat de 12 L/h, fet que permetria adaptar el tractament de bactofugació a un procés de producció industrial. Un sistema combinat de bactofugació en continu i microfiltració tangencial permet incrementar l'eficàcia fins a un 99,9 % de reducció. Cal tenir present, però, que aquest tractament provoca també una disminució de l'extracte sec que afecta negativament les propietats funcionals del plasma líquid. Malgrat suposar una pèrdua pel que fa al rendiment, aquest efecte negatiu sobre la funcionalitat no suposaria cap inconvenient si s'utilitzés la deshidratació com a tecnologia de conservació del plasma, ja que es podria corregir l'extracte sec durant la reconstitució del producte. Caldria avaluar si la millora en la qualitat higiènico-sanitària del producte compensa o no les pèrdues que suposa aquest sistema d'higienització combinat. Amb relació als tractaments d'alta pressió, de totes les condicions de tractament assajades, les pressions de fins 450 MPa permeten obtenir plasma sense modificacions importants que impedeixin la seva deshidratació per atomització. Així doncs, les condicions de procés que s'han aplicat són pressuritzacions a 450 MPa de 15 minuts de durada. La temperatura de tractament que s'ha mostrat més eficaç en la reducció dels recomptes de microorganismes ha estat de 40ºC. Els tractaments a aquesta temperatura permeten assolir reduccions del 99,97% i disminuir en un 80% la capacitat de creixement dels microorganismes supervivents a la pressurització en relació a la que presentava la població contaminant del plasma abans del tractament. L'estudi de l'efecte d'aquest tractament (450 MPa, 15 min i 40ºC) sobre les propietats funcionals del plasma ha permès observar que la pressurització comporta una disminució en la solubilitat del producte però una millora en les propietats de superfície -estabilitat de l'escuma i activitat emulsionant- i un increment de la capacitat de retenció d'aigua i de la duresa dels gels obtinguts per escalfament. Calen més estudis per confirmar i caracteritzar aquesta millora en la funcionalitat, així com per establir si el tractament de pressurització afecta també l'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. De totes les tecnologies d'higienització assajades, l'alta pressió és la que permet obtenir millors resultats en el sentit de poder garantir un producte de bona qualitat microbiològica i segur, des del punt de vista sanitari i tecnològic, per a la seva utilització com a ingredient alimentari.

Mejora de la seguridad alimentaria en productos cárnicos listos para el consumo mediante la aplicación combinada de tecnologías de conservación emergentes

La demanda creixent de productes mínimament processats i llestos per al consum planteja un important repte per a la seguretat alimentaria i ha conduit al desenvolupament de tractaments suaus que permetin inhibir el creixement microbià conservant la qualitat dels aliments. Els treballs recollits a la present tesi van plantejar diverses estratègies consistents en la combinació d'obstacles al creixement microbià per a millorar la seguretat de productes carnis llestos per al consum. Amb l'objectiu de millorar la seguretat dels embotits poc àcids, es va valorar l'aplicació del tractament per alta pressió hidrostàtica (APH) i l'addició de cultius iniciadors en embotits poc àcids. Per altra banda, per a reduir el risc de L. monocytogenes durant la conservació del pernil cuit llescat, es va avaluar l'efecte combinat de l'addició d'antimicrobians naturals (lactatat-diacetat i enterocines), afegits directament o a través de l'envasament antimicrobià, i el tractament per alta pressió hidrostàtica.

Revaloració de la fracció cel·lular de la sang de porc procedent d'escorxadors industrials

La sang de porc és un subproducte comestible que es genera als escorxadors industrials durant el procés d'obtenció de la canal. Aquest subproducte es caracteritza per presentar una elevada càrrega contaminant i, degut a l'elevat volum que es genera, és necessari trobar estratègies que permetin la seva revaloració i aprofitament, a la vegada que disminuïm la contaminació ambiental i les despeses que es deriven del seu processament abans de l'abocament. La fracció cel·lular (FC) constitueix el 40 % de la sang de porc i conté principalment l'hemoglobina (Hb), que representa al voltant del 90 % del contingut en proteïna d'aquesta fracció (un 35 % aproximadament). L'elevat percentatge en proteïna i en ferro, i les seves bones propietats funcionals fan que l'aprofitament d'aquest subproducte com a primera matèria o ingredient de la indústria alimentària sigui una alternativa molt útil a l'hora de reduir les despeses de la indústria càrnia, sempre que es resolguin els problemes de l'enfosquiment i dels sabors estranys que pot conferir la FC quan s'addiciona a productes alimentaris. Una altra possible utilització de la FC és aprofitar les propietats colorants de l'Hb o del grup hemo, com a colorant d'origen natural en diversos productes alimentaris. Els objectius del present treball eren, en primer lloc, determinar les millors condicions d'aplicació del procés de conservació de la FC mitjançant la deshidratació per atomització i caracteritzar físico-químicament i microbiològica el concentrat d'Hb en pols. En segon lloc, avaluar l'eficàcia de diferents additius antioxidants i/o segrestants del ferro per prevenir l'enfosquiment que pateix la FC durant la deshidratació. En tercer lloc, aplicar tractaments d'altes pressions hidrostàtiques com a procés d'higienització i avaluar els efectes d'aquest tractament sobre la microbiota contaminant, el color i les propietats funcionals de la FC. Finalment, desenvolupar un procés d'obtenció d'hidrolitzats proteics descolorats a partir de l'Hb amb la finalitat d'utilitzar-los com a ingredients nutricionals i/o funcionals. La millor temperatura de deshidratació per atomització de la FC hemolitzada era 140ºC. La FC en pols presentava un contingut en humitat del 5,3 % i un percentatge de solubilitat proteica del 96 %. La deshidratació per atomització induïa canvis en l'estructura nativa de l'Hb i, per tant, un cert grau de desnaturalització que pot conduir a una disminució de les seves propietats funcionals. L'extracte sec de la FC en pols estava composat per un 94,6 % de proteïna, un 3 % de sals minerals i un 0,7 % de greix. Els valors CIE L*a*b* del color de la FC en pols eren força constants i reflectien el color vermell marró fosc d'aquesta, a causa de l'oxidació del ferro hèmic que es produeix durant la deshidratació. La càrrega contaminant de la FC fresca de la sang de porc era força elevada i el tractament d'hemòlisi amb ultrasons i la centrifugació posterior no produïen una reducció significativa de la microbiota contaminant, obtenint un producte amb uns recomptes microbiològics de l'ordre de 106 ufc·mL-1. La deshidratació per atomització produïa una disminució d'una unitat logarítmica dels recomptes totals de la FC hemolitzada. Tanmateix, el producte en pols encara reflectia l'elevada contaminació de la primera matèria, fet que condiciona negativament la seva utilització com a ingredient alimentari, a no ser que es millorin les condicions de recollida de la sang a l'escorxador o que aquesta o la FC es sotmeti a algun tractament d'higienització prèviament a la deshidratació. Les isotermes de sorció a 20ºC de la FC en pols tenien forma sigmoïdal i una histèresi estreta i llarga. L'equació GAB és un bon model matemàtic per ajustar les dades de sorció obtingudes experimentalment i determinar la isoterma d'adsorció de la FC deshidratada per atomització. El percentatge d'humitat de la FC deshidratada a 140ºC es corresponia a un valor d'aw a 20 ºC d'aproximadament el 0,16. Tenint en compte que estava per sota dels valors d'aw corresponents a la capa monomolecular, es pot garantir la conservació a temperatura ambient del producte, sempre que s'envasi en recipients tancats que no permetin l'entrada d'humitat de l'exterior. De l'estudi de la possible estabilització del color de la FC deshidratada per atomització mitjançant l'addició d'antioxidants i/o segrestants de ferro, es va observar que només l'àcid ascòrbic, la glucosa, l'àcid nicotínic i la nicotinamida, tenien efectes positius sobre el color del producte en pols. L'ascòrbic i la glucosa no milloraven la conservació del color de l'Hb però disminuïen l'enfosquiment que es produeix durant la deshidratació, amb la qual cosa es pot obtenir un producte en pols de color marró més clar. L'addició de dextrina o L-cisteïna no disminuïa l'enfosquiment ni evitava el canvi de color de l'Hb. L'àcid nicotínic i la nicotinamida protegien el color de l'Hb durant el procés de deshidratació i l'emmagatzematge de la FC en pols. Les millors condicions d'aplicació del tractament amb altes pressions hidrostàtiques (HHP) sobre la FC eren 400 MPa, a 20ºC, durant 15 minuts, perquè produïen una millora significativa de la qualitat microbiològica, no afectaven negativament al color, no comprometien gaire la solubilitat proteica l'Hb i, malgrat que produïen un augment de la viscositat, la FC romania fluida després del tractament. Aquest tractament permetia una reducció de la microbiota contaminant de la FC d'entre 2 i 3 unitats logarítmiques. L'aplicació de l'alta pressió i la posterior deshidratació per atomització permetien obtenir un producte en pols amb recomptes totals de l'ordre de 2,8 unitats logarítmiques. El color de la FC pressuritzada en pols era igual que el de la FC control deshidratada, perquè ambdues mostres presentaven la mateixa susceptibilitat a l'oxidació del grup hemo produïda per la deshidratació. L'alta pressió incrementava la susceptibilitat de l'Hb als efectes desnaturalitzants de la deshidratació, fonamentalment a pH 7 (PIE), ja que es va observar una disminució de la solubilitat proteica a pH neutre després dels 2 processos tecnològics. La FC en pols presentava una màxima capacitat escumant al PIE de l'Hb. L'aplicació del tractament HHP produïa una disminució de la capacitat escumant de la FC en pols, però no tenia efectes negatius sobre l'estabilitat de l'escuma formada. Tampoc es van observar efectes negatius del tractament HHP sobre l'activitat emulsionant de l'Hb. La màxima activitat emulsionant de l'Hb s'aconseguia amb una concentració de FC en pols de l'1,5 % a pH 7 i de l'1 % a pH 4,5. Les pastes obtingudes per escalfament de la FC presentaven característiques molt diferenciades depenent del pH. A pH neutre es formaven unes pastes dures i consistents, mentre que a pH àcid les pastes eren poc consistents, molt adhesives i més elàstiques que les anteriors. Aquestes tenien una capacitat de retenció d'aigua molt superior que les de pH 7, en les quals l'aigua quedava retinguda per capil·laritat. La textura i capacitat de retenció d'aigua de les pastes tampoc eren afectades pel tractament HHP. El tractament HHP incrementava l'activitat de la Tripsina sobre l'Hb quan el substrat i l'enzim es tractaven conjuntament i afavoria el procés d'obtenció d'hidrolitzats descolorats a partir de la FC, la qual cosa permetia assolir el mateix grau de descoloració amb una dosi d'enzim inferior. El tractament d'hidròlisi de la FC amb la utilització combinada de Tripsina seguida d'un tractament amb Pepsina permetia l'obtenció d'un hidrolitzat proteic d'Hb descolorat i hidrolitzava completament la globina, donant lloc a 2 pèptids de 10,8 i 7,4 KDa. Val a dir que també produïa un 60 80 % de nitrogen soluble en TCA, constituït fonamentalment per pèptids petits i aminoàcids lliures. Els hidrolitzats trípsics i pèpsics d'Hb, obtinguts a partir de FC no pressuritzada i deshidratats per atomització a 180ºC, eren de color blanc i tenien un contingut en humitat del 4,7 %, un 84,2 % de proteïna i 9,7 % de sals minerals. El procés d'hidròlisi permetia una reducció considerable de la contaminació de la FC, obtenint un producte en pols amb uns recomptes totals de l'ordre de 102-103 ufc·g-1. Pel que fa a la funcionalitat dels hidrolitzats d'Hb deshidratats per atomització, aquests presentaven una elevada solubilitat proteica a pH 5 i 7 i romanien solubles després d'un escalfament a 80ºC durant 30 min. Tanmateix, aquesta hidròlisi afectava molt negativament la capacitat de mantenir escumes estables i l'activitat emulsionant.

Estabilitat conformacional de variants de la ribonucleasa A: pressió i temperatura com a inductors dels desplegament proteic

A fi d'analitzar la contribució de la regió C-terminal proposada com a iniciadora del plegament (CFIS 106-118) a l'estabilitat de l'RNasa A, els residus alifàtics d'aquesta regió es van substituir, mitjançant mutagènesi dirigida, per altres residus en els quals la cadena lateral alifàtica era rogressivament escurçada. La major part de les substitucions projectades suposaven delecions no disruptives de grups metil(è). A més, es va reemplaçar la Tyr115 per un Trp, de manera que, potencialment, s'introduïa una única sonda fluorescent, no desestabilitzant, per tal de seguir els canvis conformacionals que es poguessin generar en la regió durant el procés de legament/desplegament de la proteïna. Tant els paràmetres cinètics, com els espectres d'FTIR i CD, determinats per cadascuna de les ribonucleases variants, indiquen que els reemplaçaments aminoacídics efectuats presenten, en general, poc o cap efecte en l'estructura nativa i en l'activitat de l'enzim. Es va emprar l'espectroscòpia d'absorció a l'ultraviolat de quarta derivada, la fluorescència (per la variant amb Trp) i l'espectroscòpia d'infraroig per transformada de Fourier, per tal de seguir i caracteritzar, en condicions d'equilibri, les transicions conformacionals de cada variant en funció de la pressió i de la temperatura. Els resultats es van comparar amb els que es van obtenir per la proteïna salvatge. Per determinar més a fons les característiques del procés de desplegament de la variant Y115W, les transicions de desnaturalització induïdes per urea d'aquesta variant i de la proteïna salvatge, van ésser examinades per mitjà d'electroforesi en gradient d'urea i espectroscòpia de fluorescència. Curiosament, els canvis conformacionals que resulten de la desnaturalització per pressió són molt semblants als que s'obtenen per temperatura. Enfront d'un augment gradual tant de pressió com de temperatura, l'estructura terciària i els elements d'estructura secundària de les proteïnes estudiades es perden de manera conjunta i reversible. Aquestes variacions estructurals que es promouen descriuen un procés de desplegament molt cooperatiu i en dos estats. Atès que ambdues tècniques (UV i FTIR) utilitzen cadascuna un règim de concentració proteica molt diferent, els resultats indiquen que el procés de desplegament per pressió i per temperatura és intramolecular. Els resultats obtinguts suggereixen que la hidrofobicitat i el volum de les cadenes laterals del CFIS, juntament amb les interaccions de van der Waals entre elements d'estructura secundària intervenen de manera molt notable en l'estabilització de la proteïna. Entre els diferents aminoàcids alifàtics que pertanyen al CFIS C-terminal, la Val108 és el residu més important per tal de preservar la integritat estructural de l'estat natiu. Els reemplaçaments en aquesta posició causen petites alteracions conformacionals i una gran desestabilització de la proteïna (per exemple, el punt mig de la transició de desnaturalització per pressió i per temperatura de la variant V108G disminueix uns 592 MPa i 25ºC, respectivament, respecte a la proteïna salvatge). D'acord amb els resultats obtinguts, la variant Y115W ofereix una sonda útil per tal de seguir la cinètica de plegament/desplegament de l'RNasa A.

Efecto de la aplicación de altas presiones hidrostáticas en un producto de origen animal, el jamón curado y en un producto vegetal, el nabo

High pressure processing is a food preservation technique which can be an alternative to heat treatment. Pressurization, in theory, produces changes in organoleptic properties and antioxidant compounds to a lesser extent. The objective of the present dissertation has been to study the effect of high pressure processing on oxidative processes and their relation to the organoleptic qualities of diced swede and packaged sliced ham. The results have pointed to pressurization at 600 MPa, and produce an effective decontamination is that which causes less loss of compounds or antioxidant properties. For swede, this pressure level also caused a minor modification of the organoleptic qualities. This dissertation has also shown that depending on feed composition, the effect of pressurization on the organoleptic qualities can be diametrically opposite.

A case study of boundary layer ventilation by convection and coastal processes

It is often assumed that ventilation of the atmospheric boundary layer is weak in the absence of fronts, but is this always true? In this paper we investigate the processes responsible for ventilation of the atmospheric boundary layer during a nonfrontal day that occurred on 9 May 2005 using the UK Met Office Unified Model. Pollution sources are represented by the constant emission of a passive tracer everywhere over land. The ventilation processes observed include shallow convection, turbulent mixing followed by large-scale ascent, a sea breeze circulation and coastal outflow. Vertical distributions of tracer are validated qualitatively with AMPEP (Aircraft Measurement of chemical Processing Export fluxes of Pollutants over the UK) CO aircraft measurements and are shown to agree impressively well. Budget calculations of tracers are performed in order to determine the relative importance of these ventilation processes. Coastal outflow and the sea breeze circulation were found to ventilate 26% of the boundary layer tracer by sunset of which 2% was above 2 km. A combination of coastal outflow, the sea breeze circulation, turbulent mixing and large-scale ascent ventilated 46% of the boundary layer tracer, of which 10% was above 2 km. Finally, coastal outflow, the sea breeze circulation, turbulent mixing, large-scale ascent and shallow convection together ventilated 52% of the tracer into the free troposphere, of which 26% was above 2 km. Hence this study shows that significant ventilation of the boundary layer can occur in the absence of fronts (and thus during high-pressure events). Turbulent mixing and convection processes can double the amount of pollution ventilated from the boundary layer.

Preferred structures in large-scale circulation and the effect of doubling greenhouse gas concentration in HadCM3

Preferred structures in the surface pressure variability are investigated in and compared between two 100-year simulations of the Hadley Centre climate model HadCM3. In the first (control) simulation, the model is forced with pre-industrial carbon dioxide concentration (1×CO2) and in the second simulation the model is forced with doubled CO2 concentration (2×CO2). Daily winter (December-January-February) surface pressures over the Northern Hemisphere are analysed. The identification of preferred patterns is addressed using multivariate mixture models. For the control simulation, two significant flow regimes are obtained at 5% and 2.5% significance levels within the state space spanned by the leading two principal components. They show a high pressure centre over the North Pacific/Aleutian Islands associated with a low pressure centre over the North Atlantic, and its reverse. For the 2×CO2 simulation, no such behaviour is obtained. At higher-dimensional state space, flow patterns are obtained from both simulations. They are found to be significant at the 1% level for the control simulation and at the 2.5% level for the 2×CO2 simulation. Hence under CO2 doubling, regime behaviour in the large-scale wave dynamics weakens. Doubling greenhouse gas concentration affects both the frequency of occurrence of regimes and also the pattern structures. The less frequent regime becomes amplified and the more frequent regime weakens. The largest change is observed over the Pacific where a significant deepening of the Aleutian low is obtained under CO2 doubling.

Synoptic controls on boundary-layer characteristics

We report the characteristics of the three-dimensional, time evolving, atmospheric boundary layer that develops beneath an idealised, dry, baroclinic weather system. The boundary-layer structure is forced by thermal advection associated with the weather system. Large positive heat fluxes behind the cold front drive a vigorous convective boundary layer, whereas moderate negative heat fluxes in the warm sector between the cold and warm fronts generate shallow, stably stratified or neutral boundary layers. The forcing of the boundary-layer structure is quantified by forming an Eulerian mass budget integrated over the depth of the boundary layer. The mass budget indicates that tropospheric air is entrained into the boundary layer both in the vicinity of the high-pressure centre, and behind the cold front. It is then transported horizontally within the boundary layer and converges towards the cyclone's warm sector, whence it is ventilated out into the troposphere. This cycling of air is likely to be important for the ventilation of pollution out of the boundary layer, and for the transformation of the properties of large-scale air masses.

Rapid synthesis of carbohydrate derivatives, including mimetics of c-linked disaccharides and c-Linked aza disaccharides, using the Hetero-Diels−Alder Reaction

In this work we demonstrate the value of performing a Hetero Diels-Alder reaction (HDAR) between Danishefsky’s diene and a range of aldehydes or imines, under microwave irradiation. By using a range of aldehydes and imines, including those derived from carbohydrates, access to functionalised 2,3-dihydro-4H-pyran-4-ones or 2,3-dihydro-4-pyridinones in good to excellent synthetic yields is possible. A particular strength of the methodology is its ability to access mimetics of C-linked disaccharides and C-linked aza disaccharides, targets of current therapeutic interest, in a rapid, convenient and diastereoselective manner. The effect of high pressure on the HDARs involving carbohydrate derived aldehydes and imines is also explored, with enhancement in yields occurring for the aldehyde substrates. Finally, HDARs using carbohydrate derived ketones, enones and enals are described under a range of conditions. Optimum results were obtained under high pressure conditions, with highly functionalized carbohydrate derivatives being afforded, in good yields, in this way.

Breeding distribution and population decline of globally threatened Grey-necked Picathartes Picathartes oreas in Mbam Minkom Mountain Forest, southern Cameroon

The Grey-necked Picathartes Picathartes oreas, considered 'Vulnerable', is an enigmatic ground-dwelling bird endemic to the central African equatorial rainforest and belongs to a family of only two species. Its distribution extends to the two Endemic Bird Areas within Cameroon (Guinea Congo forest biome and Cameroon mountain arc) and its population is thought to be in decline throughout its range due to increasing habitat fragmentation and disturbance. During March-April 2003 and June and October 2007 we surveyed Grey-necked Picathartes in the north-western region of the Mbam Minkom Mountain Forest. In January-March 2006 we surveyed the entire mountain range and found go breeding and 24 potential breeding sites, mostly located on the western slopes. From the complete survey, we estimated the population at 44 breeding individuals. Populations were highest in the north-west region but had apparently declined from 40 breeding individuals in 2003 to 20 in 2007. This region accounted for 41% of the entire population on the mountain range during the 2006 survey. The Mbam Minkom/Kala Important Bird Area was designated based on the presence of Grey-necked Picathartes but is under high pressure of imminent destruction from agricultural encroachment and illegal timber exploitation. These results have important implications for decision making in delimiting forest boundaries and core areas for protection in the development of management plans. We suggest possible remedial actions, appropriate repeatable methods for future monitoring and opportunities for community involvement in the management and conservation of the site.

In vitro cumulative gas production techniques: History, methodological considerations and challenges

Methodology used to measure in vitro gas production is reviewed to determine impacts of sources of variation on resultant gas production profiles (GPP). Current methods include measurement of gas production at constant pressure (e.g., use of gas tight syringes), a system that is inexpensive, but may be less sensitive than others thereby affecting its suitability in some situations. Automated systems that measure gas production at constant volume allow pressure to accumulate in the bottle, which is recorded at different times to produce a GPP, and may result in sufficiently high pressure that solubility of evolved gases in the medium is affected, thereby resulting in a recorded volume of gas that is lower than that predicted from stoichiometric calculations. Several other methods measure gas production at constant pressure and volume with either pressure transducers or sensors, and these may be manual, semi-automated or fully automated in operation. In these systems, gas is released as pressure increases, and vented gas is recorded. Agitating the medium does not consistently produce more gas with automated systems, and little or no effect of agitation was observed with manual systems. The apparatus affects GPP, but mathematical manipulation may enable effects of apparatus to be removed. The amount of substrate affects the volume of gas produced, but not rate of gas production, provided there is sufficient buffering capacity in the medium. Systems that use a very small amount of substrate are prone to experimental error in sample weighing. Effect of sample preparation on GPP has been found to be important, but further research is required to determine the optimum preparation that mimics animal chewing. Inoculum is the single largest source of variation in measuring GPP, as rumen fluid is variable and sampling schedules, diets fed to donor animals and ratios of rumen fluid/medium must be selected such that microbial activity is sufficiently high that it does not affect rate and extent of fermentation. Species of donor animal may also cause differences in GPP. End point measures can be mathematically manipulated to account for species differences, but rates of fermentation are not related. Other sources of inocula that have been used include caecal fluid (primarily for investigating hindgut fermentation in monogastrics), effluent from simulated rumen fermentation (e.g., 'Rusitec', which was as variable as rumen fluid), faeces, and frozen or freeze-dried rumen fluid (which were both less active than fresh rumen fluid). Use of mixtures of cell-free enzymes, or pure cultures of bacteria, may be a way of increasing GPP reproducibility, while reducing reliance on surgically modified animals. However, more research is required to develop these inocula. A number of media have been developed which buffer the incubation and provide relevant micro-nutrients to the microorganisms. To date, little research has been completed on relationships between the composition of the medium and measured GPP. However, comparing GPP from media either rich in N or N-free, allows assessment of contributions of N containing compounds in the sample. (c) 2005 Published by Elsevier B.V.

Molecular tools to investigate Rhizoctonia solani distribution in soil

Real-time PCR protocols were developed to detect and discriminate 11 anastomosis groups (AGs) of Rhizoctonia solani using ribosomal internal transcribed spacer (ITS) regions (AG-1-IA, AG-1-IC, AG-2-1, AG-2-2, AG-4HGI+II, AG-4HGIII, AG-8) or beta-tubulin (AG-3, AG-4HGII, AG-5 and AG-9) sequences. All real-time assays were target group specific, except AG-2-2, which showed a weak cross-reaction with AG-2tabac. In addition, methods were developed for the high throughput extraction of DNA from soil and compost samples. The DNA extraction method was used with the AG-2-1 assay and shown to be quantitative with a detection threshold of 10-7 g of R. solani per g of soil. A similar DNA extraction efficiency was observed for samples from three contrasting soil types. The developed methods were then used to investigate the spatial distribution of R. solani AG-2-1 in field soils. Soil from shallow depths of a field planted with Brassica oleracea tested positive for R. solani AG-2-1 more frequently than soil collected from greater depths. Quantification of R. solani inoculum in field samples proved challenging due to low levels of inoculum in naturally occurring soils. The potential uses of real-time PCR and DNA extraction protocols to investigate the epidemiology of R. solani are discussed.

Identification of a novel mammalian post-translational modification, phosphocholine, on placental secretory polypeptides

Placental neurokinin B appears to be post-translationally modified by phosphocholine (PC) attached to the aspartyl side chain at residue 4 of the mature peptide. Corticotrophin releasing factor (CRF) was found to be expressed by the rat placenta with the main secreted forms being phosphocholinated proCRF+/- one or two polysaccharide moieties. A combination of high-pressure liquid chromatography (HPLC) and two-site immunometric analysis suggested that PC was also attached to the placental precursors of adrenocorticotrophin, hemokinin, activin and follistatin. However, the fully processed forms of rat placental activin and CRF were free of PC. Formerly, the parasitic filarial nematodes have used PC as a post-translational modification, attached via the polysaccharicle moiety of certain secretory glycoproteins to attenuate the host immune system allowing parasite survival, but it is the PC group itself which endows the carrier with the biological activity. The fact that treatment of proCRF peptides with phospholipase C but not endoglycosidase destroyed PC immunoreactivity suggested a simpler mode of attachment of PC to placental peptides than that used by nematodes. Thus, it is possible that by analogy the placenta uses its secreted phosphocholinated hormones to modulate the mother's immune system and help protect the placenta from rejection.

Concentrations of parabens in human breast tumours

Parabens are used as preservatives in many thousands of cosmetic, food and pharmaceutical products to which the human population is exposed. Although recent reports of the oestrogenic properties of parabens have challenged current concepts of their toxicity in these consumer products, the question remains as to whether any of the parabens can accumulate intact in the body from the long-term, low-dose levels to which humans are exposed. Initial studies reported here show that parabens can be extracted from human breast tissue and detected by thin-layer chromatography. More detailed studies enabled identification and measurement of mean concentrations of individual parabens in samples of 20 human breast tumours by high-pressure liquid chromatography followed by tandem mass spectrometry. The mean concentration of parabens in these 20 human breast tumours was found to be 20.6 +/- 4.2 ng g(-1) tissue. Comparison of individual parabens showed that methylparaben was present at the highest level (with a mean value of 12.8 +/- 2.2 ng g(-1) tissue) and represents 62% of the total paraben recovered in the extractions. These studies demonstrate that parabens can be found intact in the human breast and this should open the way technically for more detailed information to be obtained on body burdens of parabens and in particular whether body burdens are different in cancer from those in normal tissues. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd.

Developing protocols for nursery based scheduling trials

Most existing crop scheduling models are cultivar specific and are developed using academic resources. As such they rarely meet the particular needs of a grower. A series of protocols have been created to generate effective schedules for a changing product range using data generated on site at a commercial nursery. A screening programme has been developed to help determine a cultivar's photoperiod sensitivity and vernalisation requirement. Experimental conditions were obtained using a cold store facility set to 5degreesC and photoperiod cloches. Eight and 16 hour photoperiod treatments were achieved at low cost by growing plants in cloches of opaque plastic with a motorised rolling screen. Natural light conditions were extended where necessary using a high pressure sodium lamp. Batches of plants were grown according to different schedules based on these treatments. The screening programme found Coreopsis grandiflora 'Flying Saucers' to be a long day plant. Data to form the basis of graphical tracks was taken using variations on commercial schedules. The work provides a nursery based approach to the continuous improvement of crop scheduling practises.