Carotenoids and antioxidant enzymes as biomarkers of the impact of heavy metals in food chain

Antioxidant enzymes (catalase and peroxidase) and carotenoids (lutein and â-carotene) are often used as biomarkers of metal contamination of water and agricultural soils. In this study, the effects of heavy metals present in irrigation water on the aforementioned carotenoids of potatoes (Solanum tuberosum L.) and carrots (Daucus carota L.), cultivated in a greenhouse and irrigated with a water solution including different levels of Cr(VI) and Ni(II) were investigated. These results were compared to the levels of the same metabolites that had been assessed in market-available potato and carrot samples. The findings indicated that the levels of the examined metabolites on the treated with Cr and Ni samples, resemble the levels of the same parameters in the market samples, originating from polluted areas. Therefore, the antioxidant enzymes, catalase and peroxidase, and the carotenoids, lutein and â-carotene, could be handled as indicators of heavy metal pollution.

Determinación de la flora micológica del maíz seco y su harina en la parroquía San Juan-cantón Gualaceo

El presente trabajo de tesis tuvo como finalidad evaluar la flora micológica del maíz seco y su harina producidos en la parroquia San Juan - Cantón Gualaceo con el fin de aportar con información sobre la calidad de estos alimentos. Además se evaluaron los siguientes factores para el desarrollo de la flora micológica: temperatura, actividad acuosa, almacenamiento; así como también el crecimiento en distintos medios de cultivos y el uso de la desinfección del grano como parte de la técnica de siembra. La detección, recuento y aislamiento de hongos se realizó de acuerdo a la técnica de recuento en placa por siembra en profundidad para la harina y en el caso del grano por la técnica de siembra directa, con y sin desinfección de la superficie del grano utilizándose el agar MEA (Agar Extracto de Malta), PDA (Agar Papa Dextrosa) y DRBC (Agar Rosa de Bengala Diclorán) y sometiendo a dos tratamientos térmicos (18°C vs 25°C). Se encontró que la micoflora presente en las muestras analizadas corresponde a los géneros Penicillium, Fusarium, Rhizopus, Aspergillus y levaduras, siendo el género predominante Penicillium tanto en el grano como en la harina. La temperatura óptima para el crecimiento fue 25°C; y a su vez el crecimiento fue mejor sin desinfectar las superficies del grano. El crecimiento micológico varió dependiendo del medio, siendo PDA el más óptimo para Penicillium y Rhizopus, mientras que para Fusarium y Aspergillus no hubo diferencia. Igualmente se encontró que la actividad acuosa influyó en forma proporcional al crecimiento micológico y que el almacenamiento controlado influyó positivamente en su disminución.

Quitosana na indução de resistência ao tombamento de plântulas de espécies olerícolas e no controle de fitopatógenos in vitro

Induction of resistance is defined as the activation of a state of resistance against diseases which is induced systemically in plants by the use of biotic or abiotic agents without any modification of the plant genome, occurring non-specific way, by activating genes coding for various plant defense responses. Chitosan is a polymer derived from the deacetylation of chitin, which is found in large quantities in crustacean shell, and studied with the potential to control plant pathogens, both by its direct fungistatic action, as the ability to induce protection of plants, indicating the presence of molecules of elicitoras characteristics. Three experiments with objective of evaluating the potential of chitosan in the seedling resistance induction were developed, beet (Beta vulgaris) seeds, cucumber (Cucumis sativus) seeds and tomato (Solanum lycopersicum) seeds, and the control of Fusarium sp., Rhizoctonia solani K¨uhn e Pythium sp. in vitro conditions. The experimental design was completely randomized, with four replications. Beet seeds, tomato and cucumber were submerged in chitosan solution for 20 minutes, in concentrations of 0.25, 0.5, 1 and 2% in the control and distilled water. Seeds were sown in trays containing Plantmax Florestalr substrate sterilized and inoculated with Fusarium sp., Rhizoctonia solani K¨unh and Pythium sp., respectively for the three cultures. The experiment was conducted for 14 days in growth chamber with controlled temperature (25 C 2 C), light (12 hour photoperiod) and humidity (70% 10%). The evaluations were seed emergency, seedling damping-off, seedling length, fresh weight and activity of the enzymes phenylalanine amˆonia-liase (PAL), chitinase and b-1,3-glucanase. It was also rated the mycelial growth of Fusarium sp., Pythium sp. and R. solani on P.D.A. (Potato-Dextrose and Agar) culture medium containing chitosan at the same concentrations evaluated in seeds. For beet growing, seed treatment with chitosan presented higher emergence and the length of the seedlings, and reduced the percentage of tipping. Treatment with chitosan activated the systemic acquired resistance with expression of chitinase and b-1,3-glucanase enzymes. For the tomato crop in chitosan concentration of 0.25% favored the emergency of seedlings, reduced the incidence of tipping and activated the PAL enzymes, chitinase and b-1,3-glucanase. In cucumber on the concentration of up 0.5% favored seedlings emergence and reduces the incidence of tipping. Chitosan activated the PAL enzymes and b-1,3-glucanase. Chitosan also presented fungistatic action on the initial growth of Pythium sp. and R. solani in vitro conditions, however, such action did not prevail until the end of the experiment. To Fusarium sp. the concentration of chitosan resulted in the reduction of mycelial growth in vitro.

Efeito da adição de óleo essencial de Origanum vulgar e Ocimum gratissimum L. no perfil lipídico da gordura de palma usada em fritura de batata tipo chips

The objective of this study was to determine the antioxidant effect of essential oregano and alfavaca oil on the fatty acid profile of palm oil, used in industrial potato chips processing, aiming to reduce the oxidative state of palm oil. Essential oregano oil was obtained from industrial residues and commercial essential oregano oil was also acquired. The antioxidant activity of Oregano’s essential oil was taken by DPPH method. The DPPH analysis of the essential oil of oregano residue resulted in an IC50 of 797.04 mg.mL-1 and the essential oil of commercial oregano was 424.25 mg.mL-1. Regarding the content of total phenols, the essential oil of commercial oregano showed 0.167 ± 0.058 ug EAG.g-1. Based on these results, concentrations of 50, 100 e 150ug.g-1 of commercial oregano essential oil was added to palm oil and the fatty acid profile was determined by gas cromatography. Analysis were done with palm oil without being used in frying processes and without added essential oil, as well as with the different essential oil concentrations submitted at three frying processes at one single day. In the second part of the project, the effect of oreganos’s comercial essential oil compared to alfavacão essential oil, at the concentration of 100ug.g-1 in palm oil, and submitted to three frying processes during eleven cycles, was studied. The lipid profile was similar to that described in the literature, which an increase in the number of frying times caused a polyunsaturated fatty acids decrease and, therefore, a proportional increase in saturated fatty acids. It was noted an increase in the amounts of total saturated fatty acids from 43.36% (control) to 43.60% (palm oil with essential oil after 11 frying cycles at the concentration of 100ug.g-1). This fact proves that during the frying process, there is an increase in the rate of formation of saturated fatty acids. However, the addition of oregano essential oil did not provide significant change in the fatty acids of palm oil used in frying process of potato chips. The addition of oregano essential oil in a concentration of 100 ug./mL-1 until the third frying cycle showed a reduction effect of trans fatty acid formation. Although, during 11 frying cycles it was not noticed the essential oil effect under trans fatty acid formation. It can be suggested that this factor may be correlated to the frying time, which may not have been sufficient for significant formation of saturated and trans compounds.

Optimization of lipase production from yeasts strains isolated from olive mil wastewater

Dissertação submetida à Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências para a obtenção do Grau de Mestre em Microbiologia Aplicada.

Selection for muscle fat content and triploidy affect flesh quality in pan-size rainbow trout, Oncorhynchus mykiss

A lean muscle line (L) and a fat muscle line (F) of rainbow trout were established (Quillet et al., 2005) by a two-way selection for muscle lipid content performed on pan-size rainbow trout using a non-destructive measurement of muscle lipid content (Distell Fish Fat Meter®). The aim of the present study was to evaluate the consequences of this selective breeding on flesh quality of pan size (290 g) diploid and triploid trout after three generations of selection. Instrumental evaluations of fillet color and pH measurement were performed at slaughter. Flesh color, pH, dry matter content and mechanical resistance were measured at 48 h and 96 h postmortem on raw and cooked flesh, respectively. A sensorial profile analysis was performed on cooked fillets. Fillets from the selected fatty muscle line (F) had a higher dry matter content and were more colorful for both raw and cooked fillets. Mechanical evaluation indicated a tendency of raw flesh from F fish to be less firm, but this was not confirmed after cooking, neither instrumentally or by sensory analysis. The sensory analysis revealed higher fat loss, higher intensity of flavor of cooked potato, higher exudation, higher moisture content and a more fatty film left on the tongue for flesh from F fish. Triploid fish had mechanically softer raw and cooked fillets, but the difference was not perceived by the sensorial panel. The sensorial evaluation also revealed a lower global intensity of odor, more exudation and a higher moisture content in the fillets from triploid fish. These differences in quality parameters among groups of fish were associated with larger white muscle fibers in F fish and in triploid fish. The data provide additional information about the relationship between muscle fat content, muscle cellularity and flesh quality.

Innovating a consumer awareness of sweetpotato: industry, research and consumer adoption issues

In Australia, sweetpotato production has grown remarkably (1700%) in the last 16 years. Growers currently market 75 000 t per annum, worth $80-90 million at farm gate. The orange-fleshed cultivars are the most familiar to consumers, but other cultivars with varying flesh colour and properties also have potential for the consumer market. Given that Australian sweetpotato growers desire alternative cultivars to promote market demand, it is important to articulate the characteristics of sweetpotatoes that are most and least desirable for consumers. Research indicates that consumer acceptability of the new cultivar 'Evangeline' may assist sweetpotato growers and marketers in understanding the impact of both sensory properties, such as colour and the importance of flavour and texture of sweetpotatoes, and an awareness of the potential health benefits of sweetpotato consumption. In addition, whilst consumer preferences (regarding size, colour, texture, skin tone) and nutritional knowledge of sweet potato (regarding glycaemic index) is increasing, there is limited research investigating consumers understanding of health messages of sweetpotato attributes. This industry and consumer research review highlights the potential for promoting innovative strategies to improve adoption of new cultivars in the marketplace.

Comparison of host range and pathogenicity of isolates of Pythium myriotylum and Pythium zingiberis

Apart from morphology and genetic characteristics, species status of Pythium zingiberis and P. myriotylum may also be confirmed based on their pathogenicity and host range. An Australian putative P. zingiberis isolate and imported type isolates of P. myriotylum and P. zingiberis were subject to both in vitro and in vivo pathogenicity tests. In vitro tests were carried out on excised carrot, ginger, potato, radish, and sweet potato tuber/root sections, and on seeds and seedlings of cucumber, cauliflower, millet, rye, sweet corn, tomato, and wheat. In all assays conducted, the Australian isolate was found to be the most pathogenic, followed by type specimen of P. zingiberis (UOP 275), and then the type specimen P. myriotylum (CBS 254.70). An in vivo experiment on ginger plants at 35°C (with 10 h day light) in quarantine conditions showed that the ginger plants inoculated with the Australian isolate and also the type specimen of P. zingiberis died at 21 days after inoculation, whereas those inoculated with P. myriotylum CBS 254.70 were still green and healthy. Along with cardinal growth rate, the Australian isolate was confirmed to be closely related to P. zingiberis. This is also the first direct comparison in pathogenicity of P. zingiberis and P. myriotylum.

Efeito de doses e modo de fraccionamento de potássio na batata de indústria “VR0808”

O potássio é um dos macronutrientes que as plantas absorvem em maior quantidade, influenciando na batateira a produtividade e a qualidade dos tubérculos. A introdução de novas variedades de batata para indústria implica a avaliação prévia da sua adaptação às condições de solo, clima e tecnologia cultural. Neste contexto, instalou-se um ensaio em Salvaterra-de-Magos, em pleno campo de cultivo, com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes doses e modo de fraccionamento (à plantação e em cobertura, após a emergência) de potássio (K2O) na batata de indústria “VR0808”. Foram avaliados 5 tratamentos: (K0-0kg/ha, K1-100kg/ha, K2-200kg/ha, K3-100+50+50kg/ha e K4-200+50+50kg/ha). O dispositivo experimental foi o de parcelas totalmente aleatórias, com 4 repetições. Foi possível concluir que, em relação ao rendimento, com excepção do K4-200+50+50kg/ha, não existiram diferenças significativas entre os tratamentos com 0, 100, 200 e 100+50+50kg/ha de K2O. A mobilização do K2O de formas fixas e/ou de origem orgânica poderá explicar este resultado. Observou-se um decréscimo dos teores de Ca ao nível da folha e do teor de matéria seca dos tubérculos com o incremento do potássio.

Avaliação da fertilização azotada na produtividade e qualidade da variedade Hermes para indústria

O azoto é determinante na produtividade e na qualidade da batata para indústria. Com este trabalho pretendeu-se avaliar o efeito de diferentes doses de azoto na variedade de batata “Hermes”, em plena condições de cultivo do Vale do Tejo. Os tratamentos consistiram na aplicação de 0 (N0), 80 (N80), 160 (N160), 240 (N240) e 320 (N320) kg de azoto/ha, na forma de ENTECÒ 26. O ensaio foi instalado em parcelas totalmente aleatórias, com 4 repetições. Foi registado semanal a taxa de cobertura de solo pelo método da grelha até à sua cobertura total. Bissemanalmente, foram recolhidas plantas nos tratamentos N0 (0kgN/ha) e N160 (160kgN/ha) para avaliação do seu desenvolvimento e crescimento. No final do ciclo cultural avaliou-se a produção total, comercial, em peso e número de tubérculos. Avaliou-se ainda o peso específico, os teores em matéria seca dos tubérculos e a percentagem do azoto total na matéria seca das folhas e tubérculos. A adubação azotada influenciou a dimensão do aparelho fotossintético, através do estímulo de ramificações. Verificou-se uma maior produtividade de tubérculos nos tratamentos com maior aplicação de azoto, embora os acréscimos tenham sido menores a partir dos 160kg/ha. O azoto influenciou a percentagem de tubérculos de maior calibre.

O efeito da adubação foliar na variedade de batata (Solanum tuberosum) de indústria “LADY ROSETTA”

A batata está sujeita a stresses bióticos (doenças, pragas, infestantes) e abióticos (condições climáticas, secura, excesso de água, ou fitotoxicidade provocada por herbicidas, entre outros). Os adubos foliares contendo nutrientes (macro e micronutrientes) poderão contribuir para uma melhor nutrição da planta, para além de exercer uma ação benéfica ao nível do potencial hídrico da folha e sua proteção contra os diversos inimigos bióticos. Instalou-se um ensaio em Marinhais na variedade de batata de indústria Lady Rosetta, para avaliar o efeito da adubação foliar de uma gama de adubos foliares “Humigel”, contendo, entre outros nutrientes, o enxofre e o potássio, numa situação de fitotoxidade causada pela aplicação de um herbicida. O ensaio foi instalado com um dispositivo experimental de parcelas totalmente aleatórias, com 4 repetições. Os tratamentos foram a aplicação de “Humigel” e sem aplicação (testemunha). A produção comercial nas parcelas com “Humigel” foi significativamente mais elevada (48 192 kg/ha) do que nas parcelas testemunha (43 458 kg/ha). Não se registaram diferenças significativas ao nível do número de tubérculos (comercial e total) por planta, nem ao nível dos parâmetros de qualidade (peso específico e teste de fritura).

Comparação de produtos de colagem de origem animal, vegetal e extratos de leveduras em vinhos tintos

No mercado têm surgido alternativas aos produtos de colagem de origem animal, nomeadamente as proteínas de origem vegetal e extratos de levedura. O objectivo deste trabalho foi a comparação de um elevado número de produtos de colagem de origem animal (gelatinas) e produtos alternativos de origem vegetal e levuriano. Inicialmente os produtos de colagem foram aplicados ao vinho em diferentes doses. Com base na avaliação sensorial, foram selecionados os produtos e as doses que revelaram melhor desempenho. Os produtos de colagem selecionados foram aplicados ao vinho e avaliado o seu efeito nas características sensoriais e físico-químicas. O parâmetro que apresentou diferenças mais significativas foi a turbidez. A análise estatística apenas revelou diferenças significativas para os atributos qualidade do sabor e nota final; apesar de não evidenciar diferenças significativas, as variações observadas para o atributo extração/secura foram muito importantes do ponto de vista prático. As gelatinas que mostraram melhor desempenho foram as POA 10 e POA 12 e as proteínas vegetais POV 6 (proteína de ervilha) e POV 10 (proteína de batata). Este estudo permitiu a recolha de informação para ser utilizada na seleção do produto de colagem mais apropriado para o perfil de vinho da adega e a alternativa mais apropriada às gelatinas.

Primer registro de Helcystogramma sp.(Lepidoptera: Gelechiidae) en Cuba.

Helcystogramma sp., es una nueva especie de microlepidóptero que afecta desde la siembra hasta la cosecha del boniato o camote (Ipomoea batatas L. Lam.) en Cuba. Debido a la falta de conocimientos y a la escasa bibliografía relacionada con las especies del género Helcystogramma en nuestro país, nos propusimos como objetivo conocer aspectos bio-ecológicos de este microlepidóptero, con la finalidad de proporcionar nuevos conocimientos para un futuro manejo de esta plaga. El trabajo se realizó desde septiembre 2013 a septiembre de 2014, en el Instituto de Investigaciones de Viandas Tropicales (INIVIT), Santo Domingo, Villa Clara, Cuba. Los insectos se estudiaron por observación directa en campos de I. batatas. La larva de este microlepidóptero es muy ágil, dobla la hoja, la cual pega con hilos de seda, creando una protección para su desarrollo hasta el estado de pupa, se alimenta dentro de esta cavidad a partir de la misma hoja, sin afectar la epidermis inferior. Sus poblaciones han aumentado considerablemente, llegando a 20 larvas/m2 en verano. La especies Helcystogramma sp., se cita por primera vez para Cuba y además se registra como una nueva especie de insecto que se alimenta del boniato. ABSTRACT. Primer registro de Helcystogramma sp. (Lepidoptera: Gelechiidae) en Cuba. Helcystogramma sp. is a new species of microlepidoptera affecting from planting to sweet potato (I. batatas L. Lam.) harvest crop in Cuba. Due to the lack of knowledgze and limited literature relate with the Helcystogramma genus in our country, the goal of this study was to know the bioecological aspects of such microlepidoptera, in order to provide new insights for future management of this pest. The study was conducted from September 2013 to September 2014 at the Research Institute of Tropical Root and Tuber Crops, Bananas and Plantains (INIVIT), Santo Domingo, Villa Clara, Cuba. Insects were studied by direct observation in sweet potato (I. batatas) fields. The microlepidoptera larvae is very agile, folds the sheet which sticks with silk threads, creating a protection for its development to the pupal stage. The larvae will feed in the cavity from the same leaf without affecting the lower epidermis. Their populations have increased significantly, reaching 20 larvae / m2 in summer. The species Helcystogramma sp., is cited for the first time in Cuba and it is reported as a new species of insect that feeds on sweet potato leaves.

Casca de arroz como adsorvente para extração de micotoxinas em cebola

A produção mundial de arroz chega a 80 milhões de toneladas ao ano, considerando que as cascas representam 20% deste valor, anualmente são geradas cerca de 1.162.000 toneladas desse rejeito. Há alguns anos, esse material era descartado no ambiente, atualmente as leis de proteção ambiental, demandaram na preocupação com resíduos de casca de arroz (FOLETO, 2005). Segundo Mayer (2006) a casca leva aproximadamente 5 anos para se decompor e exala um volume elevado de metano, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa. Visando proteger a integridade do meio ambiente, estão sendo buscadas alternativas para reduzir os impactos ambientais do descarte e recuperar os investimentos na cultura do grão. Devido seu alto teor de silício a casca de arroz, é matéria-prima de grande interesse para aplicação em vários ramos: indústria eletrônica, cerâmica e na agricultura e também pode ser utilizada como fonte energética e ser aplicadas como adsorvente, em análises químicas (FOLETO, 2005; ROSA, 2009). Neste trabalho o objetivo foi padronizar método para a determinação das aflatoxinas B1, B2, G1, G2 e ocratoxiana A em cebola, empregando a técnica de extração, Dispersão da Matriz em Fase Sólida (MSPD), tendo a casca de arroz como adsorvente, de forma a possibilitar a determinação dos contaminantes empregando cromatografia de camada delgada de alta eficiência (HPTLC) e/ou cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a detector de fluorescência (HPLC-FD). A cebola (Allium cepa L.) foi a matriz escolhida devido sua importância econômica, ela é a terceira hortaliça mais importante economicamente no Brasil, depois do tomate e da batata. O país está entre os dez maiores produtores do mundo, sendo que na safra de 2010 a produção foi de 1.548.146 toneladas. Dentre os estados que se destacam pela sua produção estão: Santa Catarina, São Paulo e Rio Grande do Sul. No entanto, a cebola assim como os demais alimentos é suscetível à contaminação fúngica e se entre a microbiota estiverem espécies toxigênicas pode ocorrer à produção de micotoxinas. O método foi validado avaliando-se curva analítica, linearidade, limites de detecção e quantificação, precisão (repetitividade e precisão intermediária) e exatidão (recuperação) para cada tipo de determinação cromatográfica. Para HPTLC, os limites de detecção variaram entre 0,33-5µg Kg-1 e os de quantificação entre 1-15µg Kg-1 Para o método HPLC-FD os limites de detecção variaram entre 0,003– 0,26 µg Kg-1 e os de quantificação 0,03 – 2,6 µg Kg-1 . As recuperações para o método HPTLC variaram entre 76- 95% e para HPLC-FD variaram entre 72-88%. O método desenvolvido foi aplicado para verificar a ocorrência de micotoxinas em 14 amostras de cebola. A contaminação com aflatoxinas foi verificada em 43% das amostras analisadas. O nível máximo encontrado foi de 90 µg Kg-1 para aflatoxina B2 em uma amostra de cebola crioula, com o defeito de mancha negra.

A prospective study on bioactive properties of wild mushrooms mycelium grown in vitro under different conditions

Wild mushrooms have been extensively studied for their value as sources of high quality nutrients and of powerful physiologically bioactive compounds [1,2]. The present study was designed to evaluate the in vitro development of two wild edible mushroom species: Pleurotus eryngii (DC.) Quél. and Suillus belinii (Inzenga) Watling, by testing different solid (Potato Dextrose Agar medium –PDA and Melin-Norkans medium- MMN) and liquid culture media (Potato dextrose broth- PDB and Melin-Norkans medium- MMN). Each strain of mushroom produces a special type of mycelium and this range of characteristics varies in form, color and growth rate. S. bellinii presents a pigmented and rhizomorphic mycelia, whereas, P. eryngii has depigmented and cottony mycelia. The mycelium isolated and grown in PDA showed a faster radial growth compared to the mycelium isolated and grown in both solid and liquid incomplete MMN medium. P. eryngii exhibited a rapid growth and a higher mycelia biomass in both medium compared to S. belinii. Moreover, the obtained mycelia will be characterized in terms of well-recognized bioactive compounds namely, phenolic acids and mycosterols (mainly ergosterol), by using high performance liquid chromatography coupled to diode array and ultraviolet detectors, respectively. These compounds will be correlated to mycelia bioactivity: i) antioxidant activity, evaluated through free radicals scavenging activity, reducing power and lipid peroxidation inhibition in vitro assays; ii) anti-inflammatory activity, assessed through nitric oxide production inhibition in murine macrophages (RAW 264.7 cell line); iii) cytotoxic activity, evaluated either in human tumor cell lines (MCF-7- breast adenocarcinoma, NCIH460- non-small cell lung cancer, HeLa- cervical carcinoma and HepG2- hepatocellular carcinoma) as also in a non-tumor porcine primary liver cells culture established in-house (PLP2). Overall, our expectation is that the bioactive formulations obtained by in vitro culture can be applied as nutraceuticals or incorporated in functional foods.