Qualidade tecnológica do arroz branco polido submetido à irradiação gama (Co60)

A aplicação da radiação ionizante, com o propósito de garantir a segurança dos grãos, tem sido apresentada como alternativa eficaz e segura ao uso de defensivos agrícolas e prática promissora, a ser utilizada para estender a vida útil e reduzir as perdas das safras de grãos. Contudo, assim como outros tratamentos de conservação de alimentos, a irradiação pode alterar sua qualidade. Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a qualidade de cocção do arroz submetido a diferentes doses de irradiação gama Co60 (0,0 kGy, 6,5 kGy e 7,5 kGy). Observou-se que o arroz irradiado com 7,5 kGy apresentou um tempo de cozimento significativamente maior (18,21 min.) que o do arroz irradiado na dose 6,5 kGy (17,11 min) e 0,0 kGy (16,83 min.). Os valores médios de expansão do volume do arroz não irradiado foi de 365,65%; já, para o arroz irradiado, os valores foram menores, apresentando-se com 322,19%. Quanto à perda de sólidos solúveis, essa foi significativamente maior no arroz branco polido irradiado (17,0%), do que no arroz não irradiado (10,35%). Embora a irradiação gama tenha influenciado em alguns parâmetros de cocção do arroz, refletindo-se em maior tempo de cozimento, para a irradiação na dose 7,5 kGy, no menor coeficiente de expansão do volume e na maior perda de sólidos solúveis, os valores encontrados assemelham-se aos valores referenciados, na literatura, como desejáveis para a qualidade deste cereal.

Characterization of heat tolerance in wheat cultivars and effects on production components

Abstract: There is a need for heat tolerant wheat cultivars adapted to the expansion of cultivation areas in warmer regions due to the high demand of this cereal for human consumption. The objective of this study was to evaluate the effect of high temperatures on grain yield and yield components of wheat and characterize heat tolerant wheat genotypes at different development stages. The genotypes were evaluated in the field with and without heat stress. High temperatures reduced the number of spikelets per spike (21%), number of grains per spike (39%), number of grains per spikelet (23%), 1000-grain weight (27%) and grain yield (79%). Cultivars MGS 1 Aliança, Embrapa 42, IAC 24-Tucuruí and IAC 364-Tucuruí III are the most tolerant to heat stress between the stages double ridge and terminal spikelet; MGS 1 Aliança, BRS 264, IAC 24-Tucuruí, IAC 364-Tucuruí III and VI 98053, between meiosis and anthesis; and BRS 254, IAC-24-Tucuruí, IAC-364-Tucuruí III and VI 98053, between anthesis and physiological maturity. High temperatures reduce grain yield and yield components. The number of grains per spike is the most reduced component under heat stress. The genotypes differed in tolerance to heat stress in different developmental stages.

Solubility of Ethene in Water and in a Medium for the Cultivation of a Bacterial Strain

The solubility of ethene in water and in the fermentation medium of Xanthobacter Py(2) was determined with a Ben-Naim-Baer type apparatus. The solubility measurements were carried out in the temperature range of (293.15 to 323.15) K and at atmospheric pressure with a precision of about +/- 0.3 %. The Ostwald coefficients, the mole fractions of the dissolved ethene, at the gas partial pressure of 101.325 kPa, and the Henry coefficients, at the water vapor pressure, were calculated using accurate thermodynamic relations. A comparison between the solubility of ethene in water and in the cultivation medium has shown that this gas is about 2.4 % more soluble in pure water. On the other hand, from the solubility temperature dependence, the Gibbs energy, enthalpy, and entropy changes for the process of transferring the solute from the gaseous phase to the liquid solutions were also determined. Moreover, the perturbed-chain statistical associating fluid theory equation of state (PC-SAFT EOS) model was used for the prediction of the solubility of ethene in water. New parameters, k(ij), are proposed for this system, and it was found that using a ky temperature-dependent PC-SAFT EOS describes more accurately the behavior solubilities of ethene in water at 101.325 kPa, improving the deviations to 1 %.

Capacidade antioxidante de cervejas comerciais

Mestrado em Engenharia Química

Produção de bioetanol a partir de um resíduo orgânico proveniente da central de compostagem da LIPOR

Mestrado em Engenharia Química

Diagnóstico ambiental de uma queijaria e proposta de melhorias

O presente trabalho tem como objectivo o diagnóstico ambiental da empresa Lacticinios do Paiva, S.A, a avaliação da água do processo e da ETARI e o estudo da fermentação do soro de queijo com o intuito de produção de bioetanol. No diagnóstico ambiental da empresa, observou-se que 18.227.731 litros de leite usados anualmente geram 5.031 ton/ano de queijo, 7.204 ton/ano de soro de queijo, 74.201 m3/ano de efluente liquido, 14 ton/ano de plástico e 20 ton/ano de cartão. Os principais problemas com necessidade de optimização são a recuperação de água das lavagens, avaliação da produção de biogás no digestor anaeróbio, recuperação do volume de leite que é desperdiçado na produção de queijo fresco de longa duração, avaliação da eficiência energética da empresa, valorização das natas e do soro de queijo. Decidiu-se neste trabalho avaliar a possibilidade de reciclagem das águas de lavagem, avaliar o funcionamento da ETARI face à legislação existente e estudar a possibilidade de valorização do soro de queijo. Na avaliação das águas de processo das lavagens para posterior reciclagem, verifica-se que relativamente ao pH e aos sólidos suspensos não existe problema, podendo encarar-se a hipótese de reciclagem directa. No entanto, no que respeita à carga orgânica das águas de lavagem do sistema de ultrafiltração do queijo fresco de longa duração, constata-se que esta não poderia ser utilizada novamente, uma vez que apresenta valores elevados de CQO. Para a sua reutilização, será necessário remover a CQO, hipótese que se estudou com resultados positivos. Verificou-se que, um tratamento por adsorção em carvão activado precedido de microfiltração, reduz a CQO de forma significativa permitindo admitir a hipótese de reciclagem da água, nomeadamente para as 1ª e 3ª águas de lavagem. As outras águas teriam necessidade de mais tempo de contacto com o carvão activado. No sentido de avaliar o funcionamento da ETARI, foram analisadas várias correntes da mesma, em particular a do efluente final, no que respeita a parâmetros como: pH, Sólidos Suspensos Totais, Carência Química de Oxigénio, Carência Bioquímica de Oxigénio, Turvação, Nitratos, Fósforo Total, Azoto Kjeldalh, Azoto Amoniacal e Cloretos. Observou-se que os valores para o efluente final da ETARI são os seguintes: pH compreendido entre [7,21 – 8,69], SST entre [65,3 – 3110] mg/L, CQO entre [92,5 – 711,5] mg/L, CBO5 entre [58 – 161] mg/L, NO3- entre [10,8 – 106,7] mg/L, fósforo total entre [8,3 – 64,3] mg/L, turvação entre [67,7 – 733,3] FTU e cloretos entre [459,9 – 619,81] mg/L; pode-se dizer que os parâmetros analisados se encontram quase sempre dentro da gama de valores impostos pela Câmara Municipal de Lamego pelo que o efluente pode ser lançado no Colector Municipal de Cambres. Relativamente à fermentação alcoólica do soro de queijo, verifica-se que a levedura Kluyveromyces Marxianus consegue degradar praticamente todo o açúcar presente no permeado produzindo assim uma quantidade razoável de etanol. Quando se utilizou a levedura Saccharomyces Cerevisiae, a produção de etanol foi muito reduzida, como esperado, dado que esta levedura apresenta dificuldades na metabolização da lactose. Constatou-se assim que a melhor levedura para a fermentação do permeado do soro de queijo é a Kluyveromyces Marxianus, estimando-se em 150 mg a produção de etanol por L de soro.

Dimensionamento de um secador em leito fluidizado para secagem de cereais

O objectivo desta tese é dimensionar um secador em leito fluidizado para secagem de cereais, nomeadamente, secagem de sementes de trigo. Inicialmente determinaram-se as condições de hidrodinâmica (velocidade de fluidização, TDH, condições mínimas de “slugging”, expansão do leito, dimensionamento do distribuidor e queda de pressão). Com as condições de hidrodinâmica definidas, foi possível estimar as dimensões físicas do secador. Neste ponto, foram realizados estudos relativamente à cinética da secagem e à própria secagem. Foi também estudado o transporte pneumático das sementes. Deste modo, determinaram-se as velocidades necessárias ao transporte pneumático e respectivas quedas de pressão. Por fim, foi realizada uma análise custos para que se soubesse o custo deste sistema de secagem. O estudo da secagem foi feito para uma temperatura de operação de 50ºC, tendo a ressalva que no limite se poderia trabalhar com 60ºC. A velocidade de operação é de 2,43 m/s, a altura do leito fixo é de 0,4 m, a qual sofre uma expansão durante a fluidização, assumindo o valor de 0,79 m. O valor do TDH obtido foi de 1,97 m, que somado à expansão do leito permite obter uma altura total da coluna de 2,76 m. A altura do leito fixo permite retirar o valor do diâmetro que é de 0,52 m. Verifica-se que a altura do leito expandido é inferior à altura mínima de “slugging” (1,20 m), no entanto, a velocidade de operação é superior à velocidade mínima de “slugging” (1,13 m/s). Como só uma das condições mínimas é cumprida, existe a possibilidade da ocorrência de “slugging”. Finalmente, foi necessário dimensionar o distribuidor, que com o diâmetro de orifício de 3 mm, valor inferior ao da partícula (3,48 mm), permite a distruibuição do fluido de secagem na coluna através dos seus 3061 orifícios. O inicio do estudo da secagem centrou-se na determinação do tempo de secagem. Além das duas temperaturas atrás referidas, foram igualmente consideradas duas humidades iniciais para os cereais (21,33% e 18,91%). Temperaturas superiores traduzem-se em tempos de secagem inferiores, paralelamente, teores de humidade inicial inferiores indicam tempos menores. Para a temperatura de 50ºC, os tempos de secagem assumiram os valores de 2,8 horas para a 21,33% de humidade e 2,7 horas para 18,91% de humidade. Foram também tidas em conta três alturas do ano para a captação do ar de secagem, Verão e Inverno representando os extremos, e a Meia- Estação. Para estes três casos, foi possível verificar que a humidade específica do ar não apresenta alterações significativas entre a entrada no secador e a corrente de saída do mesmo equipamento, do mesmo modo que a temperatura de saída pouco difere da de entrada. Este desvio de cerca de 1% para as humidades e para as temperaturas é explicado pela ausência de humidade externa nas sementes e na pouca quantidade de humidade interna. Desta forma, estes desvios de 1% permitem a utilização de uma razão de reciclagem na ordem dos 100% sem que o comportamento da secagem se altere significativamente. O uso de 100% de reciclagem permite uma poupança energética de cerca de 98% no Inverno e na Meia-Estação e de cerca de 93% no Verão. Caso não fosse realizada reciclagem, seria necessário fornecer à corrente de ar cerca de 18,81 kW para elevar a sua temperatura de 20ºC para 50ºC (Meia-Estação), cerca de 24,67 kW para elevar a sua temperatura de 10ºC para 50ºC (Inverno) e na ordem dos 8,90 kW para elevar a sua temperatura dos 35ºC para 50ºC (Verão). No caso do transporte pneumático, existem duas linhas, uma horizontal e uma vertical, logo foi necessário estimar o valor da velocidade das partículas para estes dois casos. Na linha vertical, a velocidade da partícula é cerca de 25,03 m/s e cerca de 35,95 m/s na linha horizontal. O menor valor para a linha vertical prende-se com o facto de nesta zona ter que se vencer a força gravítica. Em ambos os circuitos a velocidade do fluido é cerca de 47,17 m/s. No interior da coluna, a velocidade do fluido tem o valor de 10,90 m/s e a velocidade das partículas é de 1,04 m/s. A queda de pressão total no sistema é cerca de 2408 Pa. A análise de custos ao sistema de secagem indicou que este sistema irá acarretar um custo total (fabrico mais transporte) de cerca de 153035€. Este sistema necessita de electricidade para funcionar, e esta irá acarretar um custo anual de cerca de 7951,4€. Embora este sistema de secagem apresente a possibilidade de se realizar uma razão de reciclagem na ordem dos 100% e também seja possível adaptar o mesmo para diferentes tipos de cereais, e até outros tipos de materiais, desde que possam ser fluidizados, o seu custo impede que a realização deste investimento não seja atractiva, especialmente tendo em consideração que se trata de uma instalação à escala piloto com uma capacidade de 45 kgs.

Otimização de estruturas de destilação azeotrópica com recurso a planeamento experimental

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Determination of 24 pesticide residues in fortified wines by solid-phase microextraction and gas chromatography tandem mass spectrometry

The present work describes a solid-phase microextraction (SPME) gas chromatography_tandem mass spectrometry (MS/MS) method to quantify 24 pesticides in fortified white wine and fortified red wine. In this study “fortified wine” refers to a wine in which fermentation is arrested before completion by alcohol distillate addition, allowing sugar and alcoholic contents to be higher (around 80-100 g/L total sugars and 19-22% alcohol strength (v/v)). The analytical method showed good linearity, presenting correlation coefficients (R2) ≥ 0.989 for all compounds. Limits of detection (LOD) and quantitation (LOQ) in the ranges of 0.05-72.35 and 0.16-219.23 μg/L, respectively, were obtained. LOQs are below the maximum residue levels (MRL) set by European Regulation for grapes. The proposed method was applied to 17 commercial fortified wines. The analyzed pesticides were not detected in the wines tested.

Celiac disease diagnosis and gluten-free food analytical control

Celiac disease (CD) is an autoimmune enteropathy, characterized by an inappropriate T-cell-mediated immune response to the ingestion of certain dietary cereal proteins in genetically susceptible individuals. This disorder presents environmental, genetic, and immunological components. CD presents a prevalence of up to 1% in populations of European ancestry, yet a high percentage of cases remain underdiagnosed. The diagnosis and treatment should be made early since untreated disease causes growth retardation and atypical symptoms, like infertility or neurological disorders. The diagnostic criteria for CD, which requires endoscopy with small bowel biopsy, have been changing over the last few decades, especially due to the advent of serological tests with higher sensitivity and specificity. The use of serological markers can be very useful to rule out clinical suspicious cases and also to help monitor the patients, after adherence to a gluten-free diet. Since the current treatment consists of a life-long glutenfree diet, which leads to significant clinical and histological improvement, the standardization of an assay to assess in an unequivocal way gluten in gluten-free foodstuff is of major importance.

Influencing factors on bread-derived exposure to ochratoxin A: type, origin and composition

The nearly ubiquitous consumption of cereals all over the world renders them an important position in international nutrition, but concurrently allocates exposure to possible contained contaminants. Mycotoxins are natural food contaminants, difficult to predict, evade, and reduce, so it is important to establish the real contribution of each contaminated food product, with the aim to evaluate mycotoxin exposure. This was the key objective of this survey and analysis for ochratoxin A content on 274 samples of commercialized bread in the Portuguese market, during the winter 2007. Different bread products were analyzed through an HPLC-FD method, including traditional types, novel segments, and different grain based bread products. A wide-ranging low level contamination was observed in all regions and types of bread products analyzed, especially in the Porto and Coimbra regions, and in the maize and whole-grain or fiber-enriched bread. Nevertheless, the exposure through contaminated wheat bread continues to be the most significant, given its high consumption and dominance in relation to the other types of bread.

Determination of ochratoxin A in bread: evaluation of microwave-assisted extraction using an orthogonal composite design coupled with response surface methodology

An analytical method using microwave-assisted extraction (MAE) and liquid chromatography (LC) with fluorescence detection (FD) for the determination of ochratoxin A (OTA) in bread samples is described. A 24 orthogonal composite design coupled with response surface methodology was used to study the influence of MAE parameters (extraction time, temperature, solvent volume, and stirring speed) in order to maximize OTA recovery. The optimized MAE conditions were the following: 25 mL of acetonitrile, 10 min of extraction, at 80 °C, and maximum stirring speed. Validation of the overall methodology was performed by spiking assays at five levels (0.1–3.00 ng/g). The quantification limit was 0.005 ng/g. The established method was then applied to 64 bread samples (wheat, maize, and wheat/maize bread) collected in Oporto region (Northern Portugal). OTAwas detected in 84 % of the samples with a maximum value of 2.87 ng/g below the European maximum limit established for OTA in cereal products of 3 ng/g.

Production, purification and characterisation of polysaccharides from pleurotus ostreatus with antitumor activity

Background: Mushroom polysaccharides play an important role in functional foods because they exhibit biological modulator properties such as antitumour, antiviral and antibacterial activities. The present study involved the production, purification and characterisation of intracellular and extracellular free and protein-bound polysaccharides from Pleurotus ostreatus and the investigation of their growth-inhibitory effect on human carcinoma cell lines. Results: Several fermentation parameters were obtained: batch polysaccharide productivities of 0.013 +/- 8.12 x 10-5 and 0.037 +/- 0.0005 g L-1 day-1 for intracellular and extracellular polysaccharides respectively, a maximum biomass concentration of 9.35 +/- 0.18 g L-1, Pmax = 0.935 +/- 0.018 g L-1 day-1, µmax = 0.218 +/- 0.02 day-1, YEP/X = 0.040 +/- 0.0015 g g-1 and YIP/X = 0.014 +/- 0.0003 g g-1. Some polysaccharides exhibited superoxide dismutase (SOD)-like activity of 50-200 units. Fourier transform infrared analysis of the polysaccharides revealed absorption bands characteristic of such biological macromolecules. Cytotoxicity assays showed that both intracellular and extracellular polysaccharides exhibited antitumour activity towards several tested human carcinoma cell lines in a dose-dependent manner. Conclusion - The polysaccharides of P. ostreatus exhibited high SOD-like activity, which strongly supports their biological effect on tumour cell lines. The extracellular polysaccharides presented the highest antitumour activity towards the RL95 carcinoma cell line and should be further investigated as an antitumour agent.

Production, purification and characterization of laccase from pleurottus ostreatus grown on tomato pomace

A strain of Pleurotus ostreatus was grown in tomato pomace as sole carbon source for production of laccase. The culture of P. ostreatus revealed a peak of laccase activity (147 U/L of fermentation broth) on the 4th day of culture with a specific activity of 2.8 U/mg protein. Differential chromatographic behaviour of laccase was investigated on affinity chromatographic matrices containing either urea, acetamide, ethanolamine or IDA as affinity ligands. Laccase exhibited retention on such affinity matrices and it was purified on a Sepharose 6B-BDGE-urea column with final enzyme recoveries of about 60%, specific activity of 6.0 and 18.0 U/mg protein and purification factors in the range of 14-46. It was also possible to demonstrate that metal-free laccase did not adsorb to Sepharose 6B-BDGE-urea column which suggests that adsorption of native laccase on this affinity matrix was apparently due to the specific interaction of carbonyl groups available on the matrix with the active site Cu (II) ions of laccase. The kinetic parameters (V (max), K (m) , K (cat), and K (cat)/K (m) ) of the purified enzyme for several substrates were determined as well as laccase stability and optimum pH and temperature of enzyme activity. This is the first report describing the production of laccase from P. ostreatus grown on tomato pomace and purification of this enzyme based on affinity matrix containing urea as affinity ligand.

Protein-Polysaccharides of trametes versocolor: production and biological activities

Extracellular-(E-PPS) and intracellular-protein-polysaccharides (I-PPS) complexes were produced by Trametes versicolor in submerged cultures with different carbon sources. The highest extracellular-(EPS) and intracellular-polysaccharide (IPS) concentration in the complexes was obtained with tomato pomace culture. DPPH radical scavenging for E-PPS and I-PPS produced by liter of culture was equivallent to 2.115 +/- A 0.227 and 1.374 +/- A 0.364 g of ascorbic acid, respectively. These complexes showed a protector effect in the oxidation of erythrocyte membranes and had ability to inhibit the hemolysis and methemoglobin synthesis in stressed erythrocytes. These results suggest that extracellular- and intracellular- polysaccharides produced are important bioactive compounds with medicinal potential.