Validation and aplication of Bioelectrical Impedance (BIA) method to determine body and carcass composition and nutrient retention of growing rabbits = Validación y aplicación de la técnica de la Impedancia Bioeléctrica (BIA) para determinar la composición corporal, de la canal y la retención de nutrientes de conejos en crecimiento

Los objetivos de esta tesis fueron 1) obtener y validar ecuaciones de predicción para determinar in vivo la composición corporal y de la canal de conejos en crecimiento de 25 a 77 días de vida utilizando la técnica de la Impedancia Bioeléctrica (BIA), y 2) evaluar su aplicación para determinar diferencias en la composición corporal y de la canal, así como la retención de nutrientes de animales alimentados con diferentes fuentes y niveles de grasa. El primer estudio se realizó para determinar y después validar, usando datos independientes, las ecuaciones de predicción obtenidas para determinar in vivo la composición corporal de los conejos en crecimiento. Se utilizaron 150 conejos a 5 edades distintas (25, 35, 49, 63 y 77 días de vida), con un rango de pesos entre 231 y 3138 g. Para determinar los valores de resistencia (Rs,) and reactancia (Xc,) se usó un terminal (Model BIA-101, RJL Systems, Detroit, MI USA) con cuatro electrodos. Igualmente se registró la distancia entre electrodos internos (D), la longitud corporal (L) y el peso vivo (PV) de cada animal. En cada edad, los animales fueron molidos y congelados (-20 ºC) para su posterior análisis químico (MS, grasa, proteína, cenizas y EB). El contenido en grasa y energía de los animales se incrementó, mientras que los contenidos en proteína, cenizas y agua de los animales disminuyeron con la edad. Los valores medios de Rs, Xc, impedancia (Z), L y D fueron 83.5 ± 23.1 , 18.2 ± 3.8 , 85.6 ± 22.9 , 30.6 ± 6.9 cm y 10.8 ± 3.1 cm. Se realizó un análisis de regresión lineal múltiple para determinar las ecuaciones de predicción, utilizando los valores de PV, L and Z como variables independientes. Las ecuaciones obtenidas para estimar los contenidos en agua (g), PB (g), grasa (g), cenizas (g) and EB (MJ) tuvieron un coeficiente de determinación de (R2) de 0.99, 0.99, 0.97, 0.98 y 0.99, y los errores medios de predicción relativos (EMPR) fueron: 2.79, 6.15, 24.3, 15.2 y 10.6%, respectivamente. Cuando el contenido en agua se expresó como porcentaje, los valores de R2 y EMPR fueron 0.85 and 2.30%, respectivamente. Al predecir los contenidos en proteína (%MS), grasa (%MS), cenizas (%MS) y energía (kJ/100 g MS), se obtuvieron valores de 0.79, 0.83, 0.71 y 0.86 para R2, y 5.04, 18.9, 12.0 y 3.19% para EMPR. La reactancia estuvo negativamente correlacionada con el contenido en agua, cenizas y PB (r = -0.32, P < 0.0001; r = -0.20, P < 0.05; r = -0.26, P < 0.01) y positivamente correlacionada con la grasa y la energía (r = 0.23 y r = 0.24; P < 0.01). Sin embargo, Rs estuvo positivamente correlacionada con el agua, las cenizas y la PB (r = 0.31, P < 0.001; r = 0.28, P < 0.001; r = 0.37, P < 0.0001) y negativamente con la grasa y la energía (r = -0.36 y r = -0.35; P < 0.0001). Igualmente la edad estuvo negativamente correlacionada con el contenido en agua, cenizas y proteína (r = -0.79; r = -0.68 y r = -0.80; P < 0.0001) y positivamente con la grasa y la energía (r = 0.78 y r = 0.81; P < 0.0001). Se puede concluir que el método BIA es una técnica buena y no invasiva para estimar in vivo la composición corporal de conejos en crecimiento de 25 a 77 días de vida. El objetivo del segundo estudio fue determinar y validar con datos independientes las ecuaciones de predicción obtenidas para estimar in vivo la composición de la canal eviscerada mediante el uso de BIA en un grupo de conejos de 25 a 77 días, así como testar su aplicación para predecir la retención de nutrientes y calcular las eficacias de retención de la energía y del nitrógeno. Se utilizaron 75 conejos agrupados en 5 edades (25, 35, 49, 63 y 77 días de vida) con unos pesos que variaron entre 196 y 3260 g. Para determinar los valores de resistencia (Rs, ) y reactancia (Xc, ) se usó un terminal (Model BIA-101, RJL Systems, Detroit, MI USA) con cuatro electrodos. Igualmente se registró la distancia entre electrodos internos (D), la longitud corporal (L) y el peso vivo (PV) del cada animal. En cada edad, los animales fueron aturdidos y desangrados. Su piel, vísceras y contenido digestivo fueron retirados, y la canal oreada fue pesada y molida para posteriores análisis (MS, grasa, PB, cenizas y EB). Los contenidos en energía y grasa aumentaron mientras que los de agua, cenizas y proteína disminuyeron con la edad. Los valores medios de Rs, Xc, impedancia (Z), L y D fueron 95.9±23.9 , 19.5±4.7 , 98.0±23.8 , 20.6±6.3 cm y 13.7±3.1 cm. Se realizó un análisis de regresión linear múltiple para determinar las ecuaciones de predicción, utilizando los valores de PV, L and Z como variables independientes. Los coeficientes de determinación (R2) de las ecuaciones obtenidas para estimar los contenidos en agua (g), PB (g), grasa (g), cenizas (g) and EB (MJ) fueron: 0.99, 0.99, 0.95, 0.96 y 0.98, mientras que los errores medios de predicción relativos (EMPR) fueron: 4.20, 5.48, 21.9, 9.10 y 6.77%, respectivamente. Cuando el contenido en agua se expresó como porcentaje, los valores de R2 y EMPR fueron 0.79 y 1.62%, respectivamente. Cuando se realizó la predicción de los contenidos en proteína (%MS), grasa (%MS), cenizas (%MS) y energía (kJ/100 g MS), los valores de R2 fueron 0.68, 0.76, 0.66 and 0.82, y los de RMPE: 3.22, 10.5, 5.82 and 2.54%, respectivamente. La reactancia estuvo directamente correlacionada con el contenido en grasa (r = 0.24, P < 0.05), mientras que la resistencia guardó una correlación positiva con los contenidos en agua, cenizas y proteína (r = 0.55, P < 0.001; r = 0.54, P < 0.001; r = 0.40, P < 0.005) y negativa con la grasa y la energía (r = -0.44 y r = -0.55; P < 0.001). Igualmente la edad estuvo negativamente correlacionada con los contenidos en agua, cenizas y PB (r = -0.94; r = -0.85 y r = -0.75; P < 0.0001) y positivamente con la grasa y la energía (r = 0.89 y r = 0.90; P < 0.0001). Se estudió la eficacia global de retención de la energía (ERE) y del nitrógeno (ERN) durante todo el periodo de cebo (35-63 d), Los valores de ERE fueron 20.4±7.29%, 21.0±4.18% and 20.8±2.79% en los periodos 35 a 49, 49 a 63 y 35 a 63 d, respectivamente. ERN fue 46.9±11.7%, 34.5±7.32% y 39.1±3.23% para los mismos periodos. La energía fue retenida en los tejidos para crecimiento con una eficiencia del 52.5% y la eficiencia de retención de la energía como proteína y grasa fue de 33.3 y 69.9% respectivamente. La eficiencia de utilización del nitrógeno para crecimiento fue cercana al 77%. Este trabajo muestra como el método BIA es técnica buena y no invasiva para determinar in vivo la composición de la canal y la retención de nutrientes en conejos en crecimiento de 25 a 77 días de vida. En el tercer estudio, se llevaron a cabo dos experimentos con el fin de investigar los efectos del nivel de inclusión y de la fuente de grasa, sobre los rendimientos productivos, la mortalidad, la retención de nutrientes y la composición corporal total y de la canal eviscerada de conejos en crecimiento de 34 a 63 d de vida. En el Exp. 1 se formularon 3 dietas con un diseño experimental factorial 3 x 2 con el tipo de grasa utilizada: Aceite de Soja (SBO), Lecitinas de Soja (SLO) y Manteca (L) y el nivel de inclusión (1.5 y 4%) como factores principales. El Exp. 2 también fue diseñado con una estructura factorial 3 x 2, pero usando SBO, Aceite de Pescado (FO) y Aceite de Palmiste como fuentes de grasa, incluidas a los mismos niveles que en el Exp. 1. En ambos experimentos 180 animales fueron alojados en jaulas individuales (n=30) y 600 en jaulas colectivas en grupos de 5 animales (n=20). Los animales alimentados con un 4% de grasa añadida tuvieron unos consumos diarios y unos índices de conversión más bajos que aquellos alimentados con las dietas con un 1.5% de grasa. En los animales alojados en colectivo del Exp. 1, el consumo fue un 4.8% más alto en los que consumieron las dietas que contenían manteca que en los animales alimentados con las dietas SBO (P = 0.036). La inclusión de manteca tendió a reducir la mortalidad (P = 0.067) en torno al 60% y al 25% con respecto a las dietas con SBO y SLO, respectivamente. La mortalidad aumentó con el nivel máximo de inclusión de SLO (14% vs. 1%, P < 0.01), sin observarse un efecto negativo sobre la mortalidad con el nivel más alto de inclusión de las demás fuentes de grasa utilizadas. En los animales alojados colectivo del Exp. 2 se encontró una disminución del consumo (11%), peso vivo a 63 d (4.8%) y de la ganancia diaria de peso (7.8%) con la inclusión de aceite de pescado con respecto a otras dietas (P < 0.01). Los dos últimos parámetros se vieron especialmente más reducidos cuando en las dietas se incluyó el nivel más alto de FO (5.6 y 9.5%, respectivamente, (P < 0.01)). Los animales alojados individualmente mostraron unos resultados productivos muy similares. La inclusión de aceite pescado tendió (P = 0.078) a aumentar la mortalidad (13.2%) con respecto al aceite de palmiste (6.45%), siendo intermedia para las dietas que contenían SBO (8.10%). La fuente o el nivel de grasa no afectaron la composición corporal total o de la canal eviscerada de los animales. Un incremento en el nivel de grasa dio lugar a una disminución de la ingesta de nitrógeno digestible (DNi) (1.83 vs. 1.92 g/d; P = 0.068 en Exp. 1 y 1.79 vs. 1.95 g/d; P = 0.014 en Exp. 2). Debido a que el nitrógeno retenido (NR) en la canal fue similar para ambos niveles (0.68 g/d (Exp. 1) y 0.71 g/d (Exp. 2)), la eficacia total de retención del nitrógeno (ERN) aumentó con el nivel máximo de inclusión de grasa, pero de forma significativa únicamente en el Exp. 1 (34.9 vs. 37.8%; P < 0.0001), mientras que en el Exp. 2 se encontró una tendencia (36.2 vs. 38.0% en Exp. 2; P < 0.064). Como consecuencia, la excreción de nitrógeno en heces fue menor en los animales alimentados con el nivel más alto de grasa (0.782 vs. 0.868 g/d; P = 0.0001 en Exp. 1, y 0.745 vs. 0.865 g/d; P < 0.0001 en Exp.2) al igual que el nitrógeno excretado en orina (0.702 vs. 0.822 g/d; P < 0.0001 en Exp. 1 y 0.694 vs. 0.7999 g/d; P = 0.014 en Exp.2). Aunque no hubo diferencias en la eficacia total de retención de la energía (ERE), la energía excretada en heces disminuyó al aumentar el nivel de inclusión de grasa (142 vs. 156 Kcal/d; P = 0.0004 en Exp. 1 y 144 vs. 154 g/d; P = 0.050 en Exp. 2). Sin embargo, la energía excretada como orina y en forma de calor fue mayor en el los animales del Exp. 1 alimentados con el nivel más alto de grasa (216 vs. 204 Kcal/d; P < 0.017). Se puede concluir que la manteca y el aceite de palmiste pueden ser considerados como fuentes alternativas al aceite de soja debido a la reducción de la mortalidad, sin efectos negativos sobre los rendimientos productivos o la retención de nutrientes. La inclusión de aceite de pescado empeoró los rendimientos productivos y la mortalidad durante el periodo de crecimiento. Un aumento en el nivel de grasa mejoró el índice de conversión y la eficacia total de retención de nitrógeno. ABSTRACT The aim of this Thesis is: 1) to obtain and validate prediction equations to determine in vivo whole body and carcass composition using the Bioelectrical Impedance (BIA) method in growing rabbits from 25 to 77 days of age, and 2) to study its application to determine differences on whole body and carcass chemical composition, and nutrient retention of animals fed different fat levels and sources. The first study was conducted to determine and later validate, by using independent data, the prediction equations obtained to assess in vivo the whole body composition of growing rabbits. One hundred and fifty rabbits grouped at 5 different ages (25, 35, 49, 63 and 77 days) and weighing from 231 to 3138 g were used. A four terminal body composition analyser was used to obtain resistance (Rs, ) and reactance (Xc, ) values (Model BIA-101, RJL Systems, Detroit, MI USA). The distance between internal electrodes (D, cm), body length (L, cm) and live BW of each animal were also registered. At each selected age, animals were slaughtered, ground and frozen (-20 ºC) for later chemical analyses (DM, fat, CP, ash and GE). Fat and energy body content increased with the age, while protein, ash, and water decreased. Mean values of Rs, Xc, impedance (Z), L and D were 83.5 ± 23.1 , 18.2 ± 3.8 , 85.6 ± 22.9 , 30.6 ± 6.9 cm and 10.8 ± 3.1 cm. A multiple linear regression analysis was used to determine the prediction equations, using BW, L and Z data as independent variables. Equations obtained to estimate water (g), CP (g), fat (g), ash (g) and GE (MJ) content had, respectively, coefficient of determination (R2) values of 0.99, 0.99, 0.97, 0.98 and 0.99, and the relative mean prediction error (RMPE) was: 2.79, 6.15, 24.3, 15.2 and 10.6%, respectively. When water was expressed as percentage, the R2 and RMPE were 0.85 and 2.30%, respectively. When prediction of the content of protein (%DM), fat (%DM), ash (%DM) and energy (kJ/100 g DM) was done, values of 0.79, 0.83, 0.71 and 0.86 for R2, and 5.04, 18.9, 12.0 and 3.19% for RMPE, respectively, were obtained. Reactance was negatively correlated with water, ash and CP content (r = -0.32, P < 0.0001; r = -0.20, P < 0.05; r = -0.26, P < 0.01) and positively correlated with fat and GE (r = 0.23 and r = 0.24; P < 0.01). Otherwise, resistance was positively correlated with water, ash and CP (r = 0.31, P < 0.001; r = 0.28, P < 0.001; r = 0.37, P < 0.0001) and negatively correlated with fat and energy (r = -0.36 and r = -0.35; P < 0.0001). Moreover, age was negatively correlated with water, ash and CP content (r = -0.79; r = -0.68 and r = -0.80; P < 0.0001) and positively correlated with fat and energy (r = 0.78 and r = 0.81; P < 0.0001). It could be concluded that BIA is a non-invasive good method to estimate in vivo whole body composition of growing rabbits from 25 to 77 days of age. The aim of the second study was to determine and validate with independent data, the prediction equations obtained to estimate in vivo carcass composition of growing rabbits by using the results of carcass chemical composition and BIA values in a group of rabbits from 25 to 77 days. Also its potential application to predict nutrient retention and overall energy and nitrogen retention efficiencies was analysed. Seventy five rabbits grouped at 5 different ages (25, 35, 49, 63 and 77 days) with weights ranging from 196 to 3260 g were used. A four terminal body composition analyser (Model BIA-101, RJL Systems, Detroit, MI USA) was used to obtain resistance (Rs, ) and reactance (Xc, ) values. The distance between internal electrodes (D, cm), body length (L, cm) and live weight (BW, g) were also registered. At each selected age, all the animals were stunned and bled. The skin, organs and digestive content were removed, and the chilled carcass were weighed and processed for chemical analyses (DM, fat, CP, ash and GE). Energy and fat increased with the age, while CP, ash, and water decreased. Mean values of Rs, Xc, impedance (Z), L and D were 95.9±23.9 , 19.5±4.7 , 98.0±23.8 , 20.6±6.3 cm y 13.7±3.1 cm. A multiple linear regression analysis was done to determine the equations, using BW, L and Z data as parameters. Coefficient of determination (R2) of the equations obtained to estimate water (g), CP (g), fat (g), ash (g) and GE (MJ) content were: 0.99, 0.99, 0.95, 0.96 and 0.98, and relative mean prediction error (RMPE) were: 4.20, 5.48, 21.9, 9.10 and 6.77%, respectively. When water content was expressed as percentage, the R2 and RMPE were 0.79 and 1.62%, respectively. When prediction of protein (%DM), fat (%DM), ash (%DM) and energy (kJ/100 g DM) content was done, R2 values were 0.68, 0.76, 0.66 and 0.82, and RMPE: 3.22, 10.5, 5.82 and 2.54%, respectively. Reactance was positively correlated with fat content (r = 0.24, P < 0.05) while resistance was positively correlated with water, ash and protein carcass content (r = 0.55, P < 0.001; r = 0.54, P < 0.001; r = 0.40, P < 0.005) and negatively correlated with fat and energy (r = -0.44 and r = -0.55; P < 0.001). Moreover, age was negatively correlated with water, ash and CP content (r = -0.97, r = -0.95 and r = -0.89, P < 0.0001) and positively correlated with fat and GE (r = 0.95 and r = 0.97; P < 0.0001). In the whole growing period (35-63 d), overall energy retention efficiency (ERE) and nitrogen retention efficiency (NRE) were studied. The ERE values were 20.4±7.29%, 21.0±4.18% and 20.8±2.79%, from 35 to 49, 49 to 63 and from 35 to 63 d, respectively. NRE was 46.9±11.7%, 34.5±7.32% and 39.1±3.23% for the same periods. Energy was retained in body tissues for growth with an efficiency of approximately 52.5% and efficiency of the energy for protein and fat retention was 33.3 and 69.9%, respectively. Efficiency of utilization of nitrogen for growth was near to 77%. This work shows that BIA it’s a non-invasive and good method to estimate in vivo carcass composition and nutrient retention of growing rabbits from 25 to 77 days of age. In the third study, two experiments were conducted to investigate the effect of the fat addition and source, on performance, mortality, nutrient retention, and the whole body and carcass chemical composition of growing rabbits from 34 to 63 d. In Exp. 1 three diets were arranged in a 3 x 2 factorial structure with the source of fat: Soybean oil (SBO), Soya Lecithin Oil (SLO) and Lard (L) and the dietary fat inclusion level (1.5 and 4%) as the main factors. Exp. 2 had also arranged as a 3 x 2 factorial design, but using SBO, Fish Oil (FO) and Palmkernel Oil (PKO) as fat sources, and included at the same levels than in Exp. 1. In both experiments 180 animals were allocated in individual cages (n=30) and 600 in collectives cages, in groups of 5 animals (n=20). Animals fed with 4% dietary fat level showed lower DFI and FCR than those fed diets with 1.5%. In collective housing of Exp. 1, DFI was a 4.8% higher in animals fed with diets containing lard than SBO (P = 0.036), being intermediate for diet with SLO. Inclusion of lard also tended to reduce mortality (P = 0.067) around 60% and 25% with respect SBO and SLO diets, respectively. Mortality increased with the greatest level of soya lecithin (14% vs. 1%, P < 0.01). In Exp. 2 a decrease of DFI (11%), BW at 63 d (4.8%) and DWG (7.8%) were observed with the inclusion of fish oil with respect the other two diets (P < 0.01). These last two traits impaired with the highest level of fish oil (5.6 and 9.5%, respectively, (P < 0.01)). Animals housed individually showed similar performance results. The inclusion of fish oil also tended to increase (P = 0.078) mortality (13.2%) with respect palmkernel oil (6.45%), being mortality of SBO intermediate (8.10%). Fat source and level did not affect the whole body or carcass chemical composition. An increase of the fat sources addition led to a decrease of the digestible nitrogen intake (DNi) (1.83 vs. 1.92 g/d; P = 0.068 in Exp. 1 and 1.79 vs. 1.95 g/d; P = 0.014 in Exp. 2). As the nitrogen retained (NR) in the carcass was similar for both fat levels (0.68 g/d (Exp. 1) and 0.71 g/d (Exp. 2)), the overall efficiency of N retention (NRE) increased with the highest level of fat, but only reached significant level in Exp. 1 (34.9 vs. 37.8%; P < 0.0001), while in Exp. 2 a tendency was found (36.2 vs. 38.0% in Exp. 2; P < 0.064). Consequently, nitrogen excretion in faeces was lower in animals fed with the highest level of fat (0.782 vs. 0.868 g/d; P = 0.0001 in Exp. 1, and 0.745 vs. 0.865 g/d; P < 0.0001 in Exp.2). The same effect was observed with the nitrogen excreted as urine (0.702 vs. 0.822 g/d; P < 0.0001 in Exp. 1 and 0.694 vs. 0.7999 g/d; P = 0.014 in Exp.2). Although there were not differences in ERE, the energy excreted in faeces decreased as fat level increased (142 vs. 156 Kcal/d; P = 0.0004 in Exp. 1 and 144 vs. 154 g/d; P = 0.050 in Exp. 2). In Exp. 1 the energy excreted as urine and heat production was significantly higher when animals were fed with the highest level of dietary fat (216 vs. 204 Kcal/d; P < 0.017). It can be concluded that lard and palmkernel oil can be considered as alternative sources to soybean oil due to the reduction of the mortality, without negative effects on performances or nutrient retention. Inclusion of fish impaired animals´ productivity and mortality. An increase of the dietary fat level improved FCR and overall protein efficiency retention.

Formación tardía de etringita en fibrocemento.

La temperatura de curado, utilizada por la industria de fibrocemento como catalizador en la hidratación del cemento para lograr alta resistencia inicial en sus productos, genera la hipótesis de expansión causada por formación tardía de etringita. Para el planteamiento de dicha hipótesis, el siguiente estudio contempló dos grupos de muestras con el objetivo de estudiar aisladamente su comportamiento químico y físico: uno de los grupos conformado por pasta cementicia con 35% de sustitución de calcario, y el otro conformado por fibrocemento con incorporación de PVA y celulosa. Por calorimetría isotérmica se observó la cinética de reacción de dos pastas, una de ellas curada a 23 ºC y la otra a 85 ºC donde esta última experimentó un efecto catalizador en sus reacciones. Ensayos de DRX y DTG/TG mostraron la presencia de etringita a 23 °C durante todas las edades de hidratación exhibiendo una tendencia de aumento en la intensidad de los picos y en la cantidad, respectivamente, en función del tiempo; sin embargo, a 85 ºC la presencia de esta fase fue inconstante durante las primeras edades de hidratación, a partir de mes de hidratación mostró aumento en cada una de las siguientes medidas realizadas mensualmente; a 85 °C hubo una menor formación de portlandita en comparación con los resultados obtenidos a 23 °C. Utilizando el método Rietveld y análisis químico fueron determinadas las cantidades y las composiciones químicas, respectivamente, de las fases del cemento anhidro y del calcario para alimentar el programa GEMS y simular la hidratación de la pasta estudiada en laboratorio para un tiempo infinito bajo la influencia de la temperatura. Simulaciones de la hidratación de la pasta se aproximaron a los resultados reportados por la revisión bibliográfica permitiendo predecir la presencia de fases en función de la estabilidad termodinámica. Resultados de porosimetría por inyección de mercurio mostraron una mayor concentración de poros, asociados a defectos, en muestras curadas a 85°C con respecto a las de 23 °C. Finalmente, medidas de variación longitudinal para muestras de fibrocemento elaboradas en laboratorio y en fábrica presentaron dispersión en los resultados de expansión para cada uno de los escenarios sin poder correlacionar todos los datos con el aumento de masa exhibido por cada una de las muestras; no obstante, se resalta el riesgo de deterioro del fibrocemento por el aumento de defectos causado por la temperatura así como la creación de todas las condiciones necesarias que favorecen la formación tardía de etringita a partir del proceso de fabricación empleado para este producto.

Evolución hacia trabajos de investigación teórico-prácticos en el área de la Química de los Alimentos

La presente actuación se localiza en el ámbito de una asignatura optativa de cuarto curso del Grado en Química denominada Química de los Alimentos. Se ha planteado e implantado una actividad en la que se ha elaborado un trabajo de investigación científica. Por lo tanto, los alumnos han desarrollado una búsqueda bibliográfica, han realizado experimentos en el laboratorio y han redactado un artículo de investigación. Además, han expuesto públicamente los resultados más relevantes. Las diferentes temáticas de los trabajos han sido ofrecidas a los alumnos y asignadas a grupos de dos componentes. Esta actividad integra las etapas habituales en el ámbito de la investigación, desde la preparación de un artículo científico hasta la participación en congresos en formato conferencia. El papel del profesor ha sido similar al de un director científico siguiendo pautas idénticas a las que se aplican a lo largo del desarrollo de una Tesis Doctoral. Los resultados muestran que esta actividad introduce a los estudiantes en el ámbito de la investigación científica.

Estudios experimentales y teóricos de materiales y su optimización para uso como electrodos de baterías de ión-litio.

El presente proyecto se enmarca en el contexto del desarrollo de vectores de energía, particularmente aquellos destinados a almacenar la energía captada desde fuentes alternativas y sustentables, como son las energías eólica y solar, entre otras. Uno de los vectores de energía actualmente más importante lo constituyen las baterías de ión-Litio, las que por sus características de pequeño tamaño, alta densidad de energía y potencia, y larga ciclabilidad, son ampliamente utilizadas para alimentar todos los dispositivos electrónicos de pequeño tamaño (teléfonos móviles, notebooks, etc.). Este tipo de batería es, hasta el momento, la única que puede satisfacer la demanda de voltaje e intensidad de corriente, junto con bajo peso y volumen, del motor de un vehículo eléctrico, por lo que se espera un gran crecimiento de su demanda cuando comience la consolidación del mercado de este tipo de vehículos. Sin embargo, esto sólo será posible con importantes mejoras en los materiales activos que componen ambos electrodos, ánodo y cátodo, y/o con el desarrollo de nuevos materiales activos, que incrementen aun más la densidad de energía almacenada en dichas batería. En la Universidad Nacional de Córdoba hemos constituido un grupo de trabajo abocado a la investigación y desarrollo de materiales activos para ser utilizados como electrodos en este tipo de baterías, un área de investigación que concentra cada vez más la atención de científicos y tecnólogos en todo el mundo, particularmente, de países líderes del sector de electrónica y automotriz. Entre los objetivos del proyecto se pueden mencionar la intención de desarrollar capacidades científicas y técnicas en aspectos de investigación básica y tecnológica de sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía, mediante la instalación de un laboratorio de síntesis, caracterización, investigación y ensayo de materiales activos para electrodos de baterías de ión-Litio. Específicamente, se llevará adelante la preparación y estudio electroquímico de materiales de ánodo en base a diferentes tipos de carbonos, de diferentes compuestos de titanatos de metales alcalinos, y de materiales de cátodo en base a diferentes tipos de compuestos de espinelas de fosfato de M-Litio, donde M puede ser Fe, Mn, Ni, Co o mezclas, y el ensayo posterior de celdas prototipo. La metodología de trabajo a aplicar es la del estado-del-arte a nivel mundial, que consiste en las etapas de síntesis, caracterización y estudio de funcionamiento de diferentes tipos de materiales activos para electrodos (ánodo o cátodo) de baterías de ión-Litio. Los procesos de síntesis comprenderán métodos por vía seca desde precursores adecuados (tratamientos térmicos) o por vía húmeda (hidrotermal, sol-gel). La caracterización física, química, estructural y morfológica abarcará la aplicación de técnicas de análisis de área específica y porosidad por método BET, microscopías SEM y TEM, análisis químico EDX, difracción de rayos X, espectroscopías XPS y Raman, y RMN, entre otras. Los estudios electroquímicos se llevarán a cabo utilizando técnicas potenciodinámicas, de multipulsos de potencial, galvanostáticas a diferentes densidades de corriente, espectroscopía de impedancia electroquímica y de ciclados de carga/descarga. Con la ejecución del proyecto se espera obtener materiales activos para electrodos de baterías de ión-Litio que cumplan con características tales como: alta capacidad de carga, adecuada densidad de potencia, alto grado de ciclabilidad, alto grado de seguridad, alta resistencia al envejecimiento, tanto estático como dinámico, y bajo costo del material. Teniendo en cuenta la inminente crisis en la producción mundial de combustibles fósiles líquidos, la necesidad de mudar la tecnología de vehículos actuales a la de vehículos eléctricos, y la disponibilidad nacional de recursos minerales de litio, la importancia del proyecto es directa para avanzar hacia un desarrollo tecnológico regional propio e independiente.

Las cenizas de pómez en los alrededores de San Salvador

En los alrededores de la ciudad de San Salvador abundan cenizas blancas de pómez, la llamada “Tierra blanca”, resultantes de erupciones del volcán El Boquerón. Los horizontes de descomposición permiten estudiar la estratificación de las cenizas de pómez tal como se detalladamente en vista de 3 perfiles. El contenido mineral y el análisis químico indican un magma acido, rico en cal. Una investigación de las distintas capaz de ceniza, respecto a la distribución de granos y minerales, da a conocer diferencias cuantitativas apropiadas para la comprobación de los perfiles. En la descomposición de las cenizas el vidrio se transforma de preferencia en metahaloisa los demás minerales se muestran bastante estables, a excepción de los piroxenes. Por consiguiente la descomposición se efectúa solamente con pocas transformaciones químicas, la descomposición de depósitos de edad conocida, parece realizarse muy lentamente bajo las condiciones climáticas actuales en El Salvador. De eso resultan algunos datos para la historia de las expulsiones del volcán El Boquerón que muestra una actividad muy larga con largos tiempos de calma y periodos breves de erupciones violentas.

Preparación y caracterización de biomateriales híbridos de hidroxiapatito con fosfonato (2-Hidroxi fosfonoacetato)

El hidroxiapatito es el biomineral de los tejidos duros de los mamíferos y por ello ha sido ampliamente estudiado como biomaterial en cementos óseos, recubrimientos de metales implantables y scaffold en ingeniería de tejidos. En este trabajo, se estudia un proceso síntesis y caracterización de un derivado de este material, donde el ion fosfonato: 2- hidroxifosfonoacetato sustituye parcialmente al ion fosfato [1-10%]. El proceso de síntesis de hidroxiapatito consiste en dos etapas: (1) una reacción a 100ºC entre el ácido fosfórico (añadido lentamente) y una mezcla de hidróxido de calcio + 2-hidroxifosfonoacetato de calcio (Relación Ca/P=1.67). (2) un tratamiento térmico de los sólidos obtenidos en (1) a 150ºC. Los productos finales se han caracterizado mediante análisis químico, análisis termogravimétrico, difracción de rayos-X con análisis de Rietveld, microscopía SEM y determinación de la superficie específica y porosidad. En las fases cristalinas, el grado de pureza de los hidroxiapatitos oscila entre 91-100%. Todos presentan estructura monoclínica, en contraste con la estructura hexagonal que habitualmente se obtiene aplicando métodos de síntesis similares. Esta variación se atribuye a la presencia de fosfonato. El contenido de éste también influye en la morfología y en la porosidad de los materiales, siendo las muestras con más fosfonato las más porosas. Los materiales, al menos aquellos con una cantidad menor o igual 5% de fosfonato, muestran una biocompatibilidad similar a un material de hidroxiapatito de referencia.

Antioxidant and angiotensin-converting enzyme inhibitory activity of eucalyptus camaldulensis and litsea glaucescens infusions fermented with Kombucha Consortium

Physicochemical properties, consumer acceptance, antioxidant and angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitory activities of infusions and fermented beverages of Eucalyptus camaldulensis and Litsea glaucescens were compared. Among physicochemical parameters, only the pH of fermented beverages decreased compared with the unfermented infusions. No relevant changes were reported in consumer preference between infusions and fermented beverages. Phenolic profi le measured by UPLC MS/MS analysis demonstrated signifi cant concentration changes of these compounds in plant infusions and fermented beverages. Fermentation induced a decrease in the concentration required to stabilize 50 % of DPPH radical (i.e. lower IC50). Additionally, it enhanced the antioxidant activity measured by the nitric oxide scavenging assay (14 % of E. camaldulensis and 49 % of L. glaucescens); whereas relevant improvements in the fermented beverage were not observed in the lipid oxidation assay compared with unfermented infusions. The same behaviour was observed in the inhibitory activity of ACE; however, both infusions and fermented beverages had lower IC50 than positive control (captopril). The present study demonstrated that fermentation has an infl uence on the concentration of phenolics and their potential bioactivity. E. camaldulensis and L. glaucescens can be considered as natural sources of biocompounds with antihypertensive potential used either as infusions or fermented beverages.

Crescimento de tangerinas 'Ponkan' em plantas submetidas ao raleio químico

Pesquisas comprovam que a relação entre o número de frutos e seu tamanho influencia o rendimento da produção e a qualidade dos frutos. Este trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar o desenvolvimento de tangerinas 'Ponkan', produzidas em plantas enxertadas sobre limoeiro 'Cravo', submetidas ao raleio químico com a aplicação de ethephon. As plantas foram pulverizadas com cinco concentrações de ethephon (0, 150, 300, 450, 600 mg L-1), aplicadas em dois estádios de desenvolvimento dos frutos (30 e 40 mm de diâmetro transversal). Em cada planta, foram selecionados quatro ramos, localizados nos quatro quadrantes, com apenas uma fruta, para avaliar seu desenvolvimento por meio do diâmetro transversal. O raleio químico com a aplicação de ethephon favoreceu a obtenção de tangerinas com maior tamanho. As concentrações a partir de 300 mg L-1 de ethephon foram as mais adequadas para promover o raleio da tangerina 'Ponkan', nas condições estudadas. O raleio realizado no estádio de 40 mm proporcionou a obtenção de frutos de maiores diâmetros.

Contribuição ao conhecimento químico de plantas do nordeste - Lippia sidoides Cham

Um novo na ftoquinoide identificado como 6-oxo-3, 4, 4a, 5 -tetrahidro-3-hiroxi-2, 2-dimetilnafto-1, 2-pirano (6) foi isolado dos extratos metanólicos do caule e das folhas de Lippia sidoides Cham.. Ao lado da nova quinona (6) foram isoladas e identificadas outras substâncias conhecidas, tais como: ácido vanílico, carvacrol, 6, 7-dimetoxi-4', 5-dihidroxiflavona, lapachenol e isocatalponol. Foram ainda identificados os seguintes ácidos graxos: palmitico estéarico, araquidico, behênico e lignocérico.

Estudo químico de duas plantas medicinais da amazônia: Philodendron scabrum k. Krause (araceae) e Vatairea guianensis aubl. (fabaceae)

Este trabalho relata o estudo químico de duas plantas medicinais da Amazônia: Philodendron scabrum K. krause (Araceae) e Vatairea guianensis Aubl. (Fabaceae). As composições dos óleos essenciais dos cipós de P. scabrum e dos frutos de V. guianensis, respectivamente, foram analisadas em CG-DIC e CG-EM. Os constituintes majoritários dos cipós de P. scabrum foram óxido de cariofileno (19,42%), α-copaeno (16,08%) e β-bisaboleno (10,01%); e nos frutos de V. guianensis foram o ácido (9Z)-octadecenoico (24,95%) e o ácido docosahexaenoico (24,17%). β-sitosterol e o alquilresorcinol 1-hexadecanoil-2,6-dihidroxibenzeno foram isolados do extrato etanólico dos cipós de P. scabrum; e do extrato etanólico dos frutos de V. guianensis, foram isoladas as antraquinonas crisofanol e fisciona. As determinações estruturais foram baseadas em dados de RMN de ¹H e 13C. RMN, uni e bidimensional e comparação com dados da literatura.

Controle químico de plantas daninhas na semeadura direta de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.)

Em dois ensaios, um conduzido em Viçosa, MG, e outro em Domingos Martins, ES, estudou-se o comportamento dos herbicidas metribuzin, chloramben, napropamide, diphenamid, pebulate e trifluralin, nas doses de 0,36; 2,40; 2,50; 2,00; 3,60 e 0,67 kg/ha, respectivamente, e a combinação de 0,35 kg/ha de metribuzin com cada um dos demais, nas mesmas doses, no controle de plantas daninhas e na tolerância da cultura do tomate semeado diretamente no local definitivo. Num terceiro ensaio, conduzido em Viçosa, fez-se o mesmo estudo, combinando pebulate, nas doses 4,32 e 5,76 kg/ha, com chloramben, napropamide, diphenamid e metribuzin, nas doses de 3,40; 3,00; 5,00 e 0,70 kg/ha, respectivamente, e também os mesmos compostos, isoladamente, nas mesmas doses. Todos os herbicidas avaliados exerceram controle sobre as plantas daninhas; entretanto, a eficiência de cada um foi muito influenciada pela espécie presente. Apenas pebulate apresentou eficiente controle da tiririca (Cyperus rotundus L.). Chloramben, napropamide, diphenamid e trifluralin controlaram eficientemente capim-marmelada (Brachiaria plantaginea (Link.) Hitch.) e capim-colchão (Digitaria Sanguinalis (L.) Scop.). Metribuzin apresentou excelente controle de picão-preto (Bidens pilosa L.) e botão-de-ouro (Galin-soga parviflora Cav.). As misturas demetribuzin ou de pebulate com os demais herbicidas aumentaram a eficiência de controle e o número de espécies controladas. Nenhum dos herbicidas, nas doses estudadas, causou danos à cultura e os maiores pesos de matéria verde da parte aérea das plantas de tomate foram obtidos nos tratamentos que proporcionaram maior controle de plantas daninhas.

Efeitos da aplicação de vinhaça sobre a população e controle químico de plantas daninhas na cultura da cana-de-açucar (Saccharum SPP.)

Para avaliar o controle químico e a influência na população de plantas daninhas incidentes na cultura da cana-de-açucar (cana-soca, 3o corte), variedade NA56-79, em função da aplicação de diferentes doses de vinhaça, foi instalado um ensaio em solo pertencente a Usina Santa Lúcia de Açúcar e Álcool, do município de Araras-SP. O solo foi um Latassol Vermelho Amarelo distrófico, textura média, Haplorthox. O experimento foi instalado no dia 10/08/83, com o solo seco no momento da aplicação da vinhaça, não ocorrendo qualquer precipitação nos dez dias seguintes à aplicação. A aplicação da vinhaça foi feita através de veículos tanque, e a aplicação regulada para uma vazão de 50m3/ha , de tal forma que nas dosagens de 100 e 150m3 /ha foram feitas 2 e 3 passadas, respectivamente. Os herbicidas foram aplicados através de pulverizador costal à pressão constante, com um consumo de calda de 370 1/ha. O delineamento experimental foi de blocos casualizados com parcelas subdivididas e 3 repetições e os tratamentos foram vinhaça a 0,50, 100 e 150 m3 /ha e adubação mineral. Por outro lado os subtratamentos foram os herbicidas das alachlor (2-cloro-2-6-dietil-metoximetil-acetanilida) a 2,40 kg i.a/ha, diuron (3-(3,4-dicloro-fenil)-1, 1-dimetil-uréia) a 1,6 kg i.a/há, ametrin (2-(etilamino)-4-(isopropilano)-6-(metiltio)-S-triazina a 2,40 kg i.a/ha e tebuthiuron (N-(5-(1,1-dimetiletil)-1, 3,4-tiadiazol-2-il)-1,3-N, N-dimetil-uréia) a 0,96 kg i.a/ha. A infestação do capim-colchão (Digitaria horizontalis Willd) foi maior na área que recebeu apenas adubação mineral, com doses crescentes da vinhaça a população dessa espécie foi se elevando. O controle mais eficiente foi proporcionado por tebuthiuron. Com alachlor houve melhora pronunciada de controle, quando aplicado com 100 m3 /ha de vinhaça. Este fato também ocorreu com o diuron e menos acentuadamente com o ametrin. A tiririca (Cyperus rotundus L.) infestou menos intensamente os tratamentos que receberam 150 m3 /ha de vinhaça e aumentou sua população com a diminuição da dose. O melhor controle foi obtido com alachlor e o menos satisfatório com o tebuthiuron. A beldroega (Portulaca oleracea L.), guanxuma (Sida rhombifolia L.) e falsa-serralha (Emilia sonchifolia D.C.) tiveram suas populações alteradas em função da interação entre doses de vinhaça e herbicidas. Verificou-se que as diferentes doses de vinhaça influenciaram a população de capim-colchão, tiririca, beldroega, guanxuma e falsa-serralha. As doses de 100 e 150 m3 /ha, exerceram influência sobre o comportamento dos herbicidas, em especial alachlor e diuron, nas condições do presente experimento.

Controle químico de plantas daninhas em cultivos sucessivos de milho e feijão

Este trabalho foi desenvolvido em área pertencente à Empresa Capixaba de Pesquisa Agropecuária (EMCAPA) - Fazenda Experimental de Sooretama, em Linhares-ES, Brasil, a fim de avaliar a eficiência de alguns herbicidas no controle de plantas daninhas integrada à prática de cultivos sucessivos. No experimento de milho (Zea mays), a mistura comercial de atrazina mais metolachlor foi mais eficiente no controle de invasoras que seus componentes isolados, sendo a dose de 8,04 l ha-1 do produto comercial, aquela que proporcionou maior produtividade da cultura (7004,92 kg ha-1). No segundo experimento, a mistura em tanque de fomesafen mais sethoxydim controlou satisfatoriamente todas as plantas daninhas que ocorreram na cultura do feijão (Phaseolus vulgaris), alcançando a produtividade de 1454,05 kg ha-1 com a aplicação da dose comercial de 0,74 l ha-1 de fomesafen mais 0,74 l ha-1 de sethoxydim.

Controle químico de plantas daninhas aquáticas em condições controladas - caixa d'água

Durante o ano de 1998 foram conduzidos quatro experimentos em Botucatu, Estado de São Paulo, Brasil, em condições de caixas d'água, com o objetivo de estudar o efeito de alguns herbicidas sobre Eicchornia crassipes, Pistia stratiotes, Thypha subulata e Salvinia molesta. Os herbicidas e doses utilizadas foram: imazapyr a 125, 250, 500, 1.000, 1.500 e 2.000 g e.a./ha; 2,4 D a 1.200 g e.a./ha; glyphosate a 3.360 g e.a./ha. Houve, ainda, uma testemunha sem aplicação de herbicidas. Os experimentos foram instalados no delineamento experimental em blocos ao acaso, com quatro repetições. As parcelas experimentais foram constituídas pelas caixas d'água com dimensões de 60x60x60 cm e colocadas a pleno sol no campo. Utilizou-se 3, 12, 25 e 60 plantas/caixa de T. subulata, P. stratiotes, E. crassipes e S. molesta, respectivamente. Os herbicidas foram aplicados com pulverizador costal a pressão constante de CO2 de 1,75 Bar, munido de barra com bicos Teejet 110.02 VS e com um consumo de calda de 200 l/ha. Foram efetuadas avaliações visuais de controle de sete em sete dias por 35 a 49 dias, dependendo da espécie. Todos os herbicidas testados foram eficientes no controle de E. crassipes e o imazapyr foi o único herbicida a promover morte total das plantas, independente da dose utilizada. Os herbicidas 2,4 D e glyphosate não foram eficientes no controle de P. stratiotes. O herbicida imazapyr foi eficiente no controle de P. stratiotes, exceto na dose de 125 g e.a./ha. Todos os herbicidas foram eficientes no controle de T. subulata, exceção ao imazapyr na dose de125 g e.a./ha. Houve rebrota de T. subulata nas parcelas aplicadas com 2,4 D. Nenhum tratamento químico foi eficiente no controle de S. molesta.

Controle químico de plantas daninhas na cultura do arroz irrigado no estado do Ceará

A presente pesquisa foi conduzida, em condições de irrigação por inundação, em um solo de aluvião eutrófico da Fazenda Experimental Vale do Curu, Pentecoste-CE, em 1995. Teve como objetivo verificar a ação dos herbicidas propanil (4,80 kg/ha de i.a.), fenoxaprop-ethyl (0,14 kg/ha de i.a.), fenoxaprop-p-ethyl (0,11 kg/ha de i.a.), oxadiazon (0,62 kg/ha de i.a.) e as misturas: propanil + molinate (2,52 kg/ha de i.a. + 2,52 kg /ha de i.a.) e propanil + 2,4-D (2,72 kg/ha de i.a. + 2,52 kg/ha de i.a.), no controle das plantas daninhas e efeito fitotoxico sobre as plantas das cultivares de arroz CICA-8 e METICA-1. Foi avaliado também o efeito dos herbicidas sobre a produção de arroz em casca e outros componentes da produção de grãos. Os herbicidas mais eficientes no controle das plantas daninhas foram: propanil e as misturas propanil + 2,4-D e propanil + molinate, com 90%, 98% e 95% de controle, respectivamente. Esses herbicidas proporcionaram também as maiores produções de arroz em casca, semelhantes à testemunha capinada. A altura da planta; o número de dias para o início de floração; o comprimento da panícula e o peso de 1.000 sementes, não foram afetados pelos herbicidas testados. Os sintomas de fitotoxidade causados pelos herbicidas as plantas de arroz, variaram de leve a muito leve, tendo o propanil se mostrado o mais severo, porém sem causar decréscimo significativo a produção de arroz em casca.