Figure 4. Geochemistry on sediment core MD04-2879

Anaerobic ammonium oxidation (anammox) has been recognized as an important process converting fixed nitrogen to N2 in many marine environments, thereby having a major impact on the present-day marine nitrogen cycle. However, essentially nothing is known about the importance of anammox in past marine nitrogen cycles. In this study, we analyzed the distribution of fossil ladderane lipids, derived from bacteria performing anammox, in a sediment core from the northern Arabian Sea. Concentrations of ladderane lipids varied between 0.3 and 5.3 ng/g sediment during the past 140 ka, with high values observed during the Holocene, intervals during the last glacial, and during the penultimate interglacial. Maxima in ladderane lipid abundances correlate with high total organic carbon (4-6%) and elevated d15N (>8 per mil) values. Anammox activity, therefore, seems enhanced during periods characterized by an intense oxygen minimum zone (OMZ). Low concentrations of ladderanes (<0.5 ng/g sediment), indicating low-anammox activity, coincide with periods during which the OMZ was severely diminished. Since anammox activity covaried with OMZ intensity, it may play an important role in the loss of fixed inorganic nitrogen from the global ocean on glacial-interglacial timescales, which was so far attributed only to heterotrophic denitrification.

Direct measurement of oligonucleotide binding stoichiometry of gene V protein by mass spectrometry.

The binding stoichiometry of gene V protein from bacteriophage f1 to several oligonucleotides was studied using electrospray ionization-mass spectrometry (ESI-MS). Using mild mass spectrometer interface conditions that preserve noncovalent associations in solution, gene V protein was observed as dimer ions from a 10 mM NH4OAc solution. Addition of oligonucleotides resulted in formation of protein-oligonucleotide complexes with stoichiometry of approximately four nucleotides (nt) per protein monomer. A 16-mer oligonucleotide gave predominantly a 4:1 (protein monomer: oligonucleotide) complex while oligonucleotides shorter than 15 nt showed stoichiometries of 2:1. Stoichiometries and relative binding constants for a mixture of oligonucleotides were readily measured using mass spectrometry. The binding stoichiometry of the protein with the 16-mer oligonucleotide was measured independently using size-exclusion chromatography and the results were consistent with the mass spectrometric data. These results demonstrate, for the first time, the observation and stoichiometric measurement of protein-oligonucleotide complexes using ESI-MS. The sensitivity and high resolution of ESI-MS should make it a useful too] in the study of protein-DNA interactions.

Desenvolvimento e avaliação de métodos de extração e separação cromatográfica em colunas monolíticas e superficialmente porosas para determinação de herbicidas triazínicos em solos e águas

O uso de pesticidas levou ao aumento da produtividade e qualidade dos produtos agrícolas, porém o seu uso acarreta na intoxicação dos seres vivos pela ingestão gradativa de seus resíduos que contaminam o solo, a água e os alimentos. Dessa forma, há a necessidade do monitoramento constante de suas concentrações nos compartimentos ambientais. Para isto, busca-se o desenvolvimento de métodos de extração e enriquecimento de forma rápida, com baixo custo, gerando um baixo volume de resíduos, contribuindo com a química verde. Dentre estes métodos destacam-se a extração por banho de ultrassom e a extração por ponto nuvem. Após o procedimento de extração, o extrato obtido pode ser analisado por técnicas de Cromatografia a Líquido de Alta Eficiência (HPLC) e a Cromatografia por Injeção Sequencial (SIC), empregando fases estacionárias modernas, tais como as monolíticas e as partículas superficialmente porosas. O emprego de SIC com coluna monolítica (C18, 50 x 4,6 mm) e empacotada com partículas superficialmente porosas (C18, 30 x 4,6 mm, tamanho de partícula 2,7 µm) foi estudado para separação de simazina (SIM) e atrazina (ATR), e seus metabólitos, desetilatrazina (DEA), desisopropilatrazina (DIA) e hidroxiatrazina (HAT). A separação foi obtida por eluição passo-a-passo, com fases móveis compostas de acetonitrila (ACN) e tampão Acetato de Amônio/Ácido acético (NH4Ac/HAc) 2,5 mM pH 4,2. A separação na coluna monolítica foi realizada com duas fases móveis: MP1= 15:85 (v v-1) ACN:NH4Ac/HAc e MP2= 35:65 (v v-1) ACN:NH4Ac/HAc a uma vazão de 35 µL s-1. A separação na coluna com partículas superficialmente porosas foi efetivada com as fases móveis MP1= 13:87 (v v-1) ACN: NH4Ac/HAc e MP2= 35:65 (v v-1) ACN:NH4Ac/HAc à vazão de 8 µL s-1. A extração por banho de ultrassom em solo fortificado com os herbicidas (100 e 1000 µg kg-1) resultou em recuperações entre 42 e 160%. A separação de DEA, DIA, HAT, SIM e ATR empregando HPLC foi obtida por um gradiente linear de 13 a 35% para a coluna monolítica e de 10 a 35% ACN na coluna com partículas superficialmente porosas, sendo a fase aquosa constituída por tampão NH4Ac/HAc 2,5 mM pH 4,2. Em ambas as colunas a vazão foi de 1,5 mL min-1 e o tempo de análise 15 min. A extração por banho de ultrassom das amostras de solo com presença de ATR, fortificadas com concentrações de 250 a 1000 µg kg-1, proporcionou recuperações entre 40 e 86%. A presença de ATR foi confirmada por espectrometria de massas. Foram realizados estudos de fortificação com ATR e SIM em amostras de água empregando a extração por ponto nuvem com o surfactante Triton-X114. A separação empregando HPLC foi obtida por um gradiente linear de 13 a 90% de ACN para a coluna monolítica e de 10 a 90% de ACN para a coluna empacotada, sempre em tampão NH4Ac/HAc 2,5 mM pH 4,2. Em ambas as colunas a vazão foi de 1,5 mL min-1 e o tempo de análise 16 min. Fortificações entre 1 e 50 µg L-1 resultaram em recuperações entre 65 e 132%.

Avaliação do potencial antimicrobiano e antioxidante do extrato de jabuticaba (Myrciaria cauliflora) microencapsulado adicionado em linguiça frescal e mortadela

O objetivo do presente estudo foi utilizar o extrato de jabuticaba microencapsulado como corante e avaliar o seu potencial antimicrobiano e antioxidante em produtos cárneos embutidos do tipo linguiça frescal e mortadela, em substituição ao corante tradicionalmente utilizado carmim de cochonilha. Uma primeira etapa consistiu na avaliação in vitro da capacidade antioxidante e antimicrobiana do extrato de jabuticaba aquoso e microencapsulado. O extrato de jabuticaba foi obtido a partir do resíduo do despolpamento da fruta, com posterior desidratação (microencapsulação) por spray dryer, utilizando maltodextrina como agente carreador. A caracterização foi efetuada por determinação do teor de antocianinas e identificação destas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e espectrometria de massas (MS), determinação da sua capacidade antioxidante pelos métodos Folin-Ciocalteu, capacidade redutora do ferro no plasma (FRAP) e capacidade antioxidante pelo radical DPPH. As características físicas avaliadas no extrato aquoso foram o valor de pH e o teor de sólidos solúveis. O potencial antimicrobiano foi determinado pelo método da concentração inibitória mínima (CIM) sobre as bactérias Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Salmonella Enteritidis. O extrato de jabuticaba microencapsulado (EJM) foi utilizado para a elaboração de linguiça frescal e mortadela em duas diferentes concentrações: 2 e 4% de EJM para a linguiça frescal e 2% para mortadela. A linguiça frescal (à base de carne suína) e a mortadela (à base de carne bovina e carne mecanicamente separada de frango) foram avaliadas quanto à estabilidade durante armazenamento refrigerado a 1±1 e 4±1°C, por 15 e 56 dias, respectivamente. Os produtos foram caracterizados quanto à composição centesimal e foram realizadas análises físico-químicas, microbiológicas e sensoriais. Os resultados encontrados para a linguiça frescal confirmaram que o uso de 2% e 4% de EJM contribuíram para reduzir a oxidação lipídica durante os 15 dias de armazenamento e nas análises microbiológicas o EJM contribuiu para reduzir a contagem de microrganismos por quatro dias quando comparado com a linguiça controle (sem adição de EJM). A análise sensorial comprovou que 2% de EJM não comprometeu a maioria dos atributos sensoriais avaliados, com exceção da coloração mais escura. Recomenda-se, portanto, a utilização de 2% de EJM na produção de linguiça frescal. Nas mortadelas, os resultados não diferiram quando se comparou os produtos com 2% de EJM e sem adição do extrato (controle), porém, a utilização de 2% de EJM pode ser considerada uma alternativa interessante devido as demandas atuais por novas fontes de baixo custo e a utilização de pigmentos naturais que possam ser benéficos à saúde. Com estes resultados, pode-se dizer que o aproveitamento de cascas de jabuticaba oriundos do processamento da fruta, na forma de extrato microencapsulado, pode representar uma boa alternativa como corante natural, trazendo uma nova concepção da utilização de produtos mais saudáveis em linguiça frescal e mortadela.

Avaliação de técnicas cromatográficas acopladas a espectrometria de massas para análise de morfolina em manga

A constante preocupação com o aumento do uso de agrotóxicos nas lavouras e os riscos gerados pelos resíduos destes compostos fazem com que os órgãos responsáveis pela fiscalização de alimentos no Brasil controlem a presença dessas substâncias nos produtos que chegam à mesa do consumidor. Atualmente, um dos grandes problemas na produção de alimentos é a utilização de substâncias proibidas em lavouras, muitas das quais não possuem estudos nem limites máximos de resíduos (LMR) estabelecidos, assim como a utilização de substâncias já registradas, mas em quantidades ou métodos de manejo incorretos. Ambos os casos podem resultar em sérios problemas à saúde humana. O objetivo deste estudo foi a avaliação da determinação de morfolina em amostras de manga utilizando técnicas como a Extração em Fase Sólida e a Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas (SPE-GC-MS), assim como a Microextração em Sorvente Empacotado e Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas (MEPS-GC-MS). Um segundo objetivo deste estudo consistiu em desenvolver, validar e avaliar uma metodologia analítica capaz de identificar quantitativamente a morfolina em amostras de manga por Cromatografia Líquida de Ultra Eficiência acoplada a Espectrometria de Massas em tandem (UHPLC-MS/MS). Para análise por GC-MS fez-se necessária a etapa de derivatização do analito, de forma que o mesmo aumentasse sua volatilidade e diminuísse a polaridade. A comparação entre as técnicas SPE e MEPS não foi possível devido ao efeito de matriz causado pela contaminação do liner e da coluna cromatográfica. Já a metodologia validada por UHPLC-MS/MS seguiu os critérios exigidos pelo Manual de Garantia da Qualidade Analítica, do Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento (MAPA). O método foi aplicado em mangas de diferentes variedades obtidas no comércio local. Não foram encontrados resíduos de morfolina em nenhuma das amostras investigadas, de acordo com a metodologia proposta. Os resultados apresentados neste trabalho estabelecem metodologias eficientes, rápidas e de baixo custo na determinação de morfolina em amostras de manga.

Historic records of organic compounds from a high Alpine glacier: influences of biomass burning, anthropogenic emissions, and dust transport

Historic records of α-dicarbonyls (glyoxal, methylglyoxal), carboxylic acids (C6–C12 dicarboxylic acids, pinic acid, p-hydroxybenzoic acid, phthalic acid, 4-methylphthalic acid), and ions (oxalate, formate, calcium) were determined with annual resolution in an ice core from Grenzgletscher in the southern Swiss Alps, covering the time period from 1942 to 1993. Chemical analysis of the organic compounds was conducted using ultra-high-performance liquid chromatography (UHPLC) coupled to electrospray ionization high-resolution mass spectrometry (ESI-HRMS) for dicarbonyls and long-chain carboxylic acids and ion chromatography for short-chain carboxylates. Long-term records of the carboxylic acids and dicarbonyls, as well as their source apportionment, are reported for western Europe. This is the first study comprising long-term trends of dicarbonyls and long-chain dicarboxylic acids (C6–C12) in Alpine precipitation. Source assignment of the organic species present in the ice core was performed using principal component analysis. Our results suggest biomass burning, anthropogenic emissions, and transport of mineral dust to be the main parameters influencing the concentration of organic compounds. Ice core records of several highly correlated compounds (e.g., p-hydroxybenzoic acid, pinic acid, pimelic, and suberic acids) can be related to the forest fire history in southern Switzerland. P-hydroxybenzoic acid was found to be the best organic fire tracer in the study area, revealing the highest correlation with the burned area from fires. Historical records of methylglyoxal, phthalic acid, and dicarboxylic acids adipic acid, sebacic acid, and dodecanedioic acid are comparable with that of anthropogenic emissions of volatile organic compounds (VOCs). The small organic acids, oxalic acid and formic acid, are both highly correlated with calcium, suggesting their records to be affected by changing mineral dust transport to the drilling site.

Geochemistry, isotopic ratios and aldehyde concentrations of frost flowers, snow and ice near Barrow, Alaska

Frost flowers, intricate featherlike crystals that grow on refreezing sea ice leads, have been implicated in lower atmospheric chemical reactions. Few studies have presented chemical composition information for frost flowers over time and many of the chemical species commonly associated with Polar tropospheric reactions have never been reported for frost flowers. We undertook this study on the sea ice north of Barrow, Alaska to quantify the major ion, stable oxygen and hydrogen isotope, alkalinity, light absorbance by soluble species, organochlorine, and aldehyde composition of seawater, brine, and frost flowers. For many of these chemical species we present the first measurements from brine or frost flowers. Results show that major ion and alkalinity concentrations, stable isotope values, and major chromophore (NO3- and H2O2) concentrations are controlled by fractionation from seawater and brine. The presence of these chemical species in present and future sea ice scenarios is somewhat predictable. However, aldehydes, organochlorine compounds, light absorbing species, and mercury (part 2 of this research and Sherman et al. (2012, doi:10.1029/2011JD016186)) are deposited to frost flowers through less predictable processes that probably involve the atmosphere as a source. The present and future concentrations of these constituents in frost flowers may not be easily incorporated into future sea ice or lower atmospheric chemistry scenarios. Thinning of Arctic sea ice will likely present more open sea ice leads where young ice, brine, and frost flowers form. How these changing ice conditions will affect the interactions between ice, brine, frost flowers and the lower atmosphere is unknown.

Synthesis and Biological Evaluation of Novel Folic Acid Receptor-Targeted, β-Cyclodextrin-Based Drug Complexes for Cancer Treatment

Drug targeting is an active area of research and nano-scaled drug delivery systems hold tremendous potential for the treatment of neoplasms. In this study, a novel cyclodextrin (CD)-based nanoparticle drug delivery system has been assembled and characterized for the therapy of folate receptor-positive [FR(+)] cancer. Water-soluble folic acid (FA)-conjugated CD carriers (FACDs) were successfully synthesized and their structures were confirmed by 1D/2D nuclear magnetic resonance (NMR), matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometer (MALDI-TOF-MS), high performance liquid chromatography (HPLC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and circular dichroism. Drug complexes of adamatane (Ada) and cytotoxic doxorubicin (Dox) with FACD were readily obtained by mixed solvent precipitation. The average size of FACD-Ada-Dox was 1.5–2.5 nm. The host-guest association constant Ka was 1,639 M−1 as determined by induced circular dichroism and the hydrophilicity of the FACDs was greatly enhanced compared to unmodified CD. Cellular uptake and FR binding competitive experiments demonstrated an efficient and preferentially targeted delivery of Dox into FR-positive tumor cells and a sustained drug release profile was seen in vitro. The delivery of Dox into FR(+) cancer cells via endocytosis was observed by confocal microscopy and drug uptake of the targeted nanoparticles was 8-fold greater than that of non-targeted drug complexes. Our docking results suggest that FA, FACD and FACD-Ada-Dox could bind human hedgehog interacting protein that contains a FR domain. Mouse cardiomyocytes as well as fibroblast treated with FACD-Ada-Dox had significantly lower levels of reactive oxygen species, with increased content of glutathione and glutathione peroxidase activity, indicating a reduced potential for Dox-induced cardiotoxicity. These results indicate that the targeted drug complex possesses high drug association and sustained drug release properties with good biocompatibility and physiological stability. The novel FA-conjugated β-CD based drug complex might be promising as an anti-tumor treatment for FR(+) cancer.

Elevated progesterone in yolk as a moderator of prenatal and postnatal auditory learning in bobwhite quail

Recent studies have established that yolk hormones of maternal origin have significant effects on the physiology and behavior of offspring in birds. Herrington (2012) demonstrated that an elevation of progesterone in yolk elevates emotional reactivity in bobwhite quail neonates. Chicks that hatched from progesterone treated eggs displayed increased latency in tonic immobility and did not emerge as quickly from a covered location into an open field compared to control groups. For the present study, three experimental groups were formed: chicks hatched from eggs with artificially elevated progesterone (P), chicks hatched from an oil-vehicle control group (V), and chicks hatched from a non-manipulated control group (C). Experiment 1 examined levels of progesterone with High Performance Liquid Chromatography/tandem Mass Spectroscopy (HPLC/MS) from prenatal day 1 to prenatal day 17 in bobwhite quail egg yolk. In Experiment 2, bobwhite quail embryos were passively exposed to an individual maternal assembly call for 24 hours prior to hatching. Chicks were then tested individually for their preference between the familiarized call and a novel call at 24 and 48 hours following hatching. For Experiment 3, newly hatched chicks were exposed to an individual maternal assembly call for 24-hrs. Chicks were then tested for their preference for the familiarized call at 24 and 48-hrs after hatch. Results of Experiment 1 showed that yolk progesterone levels were significantly elevated in treated eggs and were present in the egg yolk longer into prenatal development than the two control groups. Results from Experiment 2 indicated that chicks from the P group failed to demonstrate a preference for the familiar bobwhite maternal assembly call at 24 or 48-hrs after hatch following 24-hrs of prenatal exposure. In contrast, chicks from the C and V groups demonstrated a significant preference for the familiarized call. In Experiment 3, chicks from the P group showed an enhanced preference for the familiarized bobwhite maternal call compared to chicks from the C and V groups at 24 and 48-hrs after hatch. The results of these experiments suggest that elevated maternal yolk hormone levels in pre-incubated bobwhite quail eggs can influence auditory perceptual learning in embryos and neonates.^