Reactions of nitrogen and oxygen surface groups in nanoporous carbons under inert and reducing atmospheres

The reactions of surface functional groups have an important role in controlling conversion of char nitrogen to NOx during coal combustion. This study involved an investigation of the thermal stability and reactions of nitrogen surface functional groups in nanoporous carbons. Four suites of carbons, which were used as models for coal chars, were prepared with a wide range of nitrogen and oxygen contents and types of functional groups. The porous structures of the carbons were characterized by gas adsorption methods while chemical analysis, X-ray photoelectron spectroscopy, and X-ray near edge structure spectroscopy were used to characterize the surface functional groups. Temperature programmed desorption and temperature programmed reduction methods were used to study the reactivity of the surface functional groups during heat treatment under inert and reducing conditions. Heat treatment studies show that the order of stability of the functional groups is quaternary nitrogen > pyridinic > pyrrolic > pyridine N-oxide. Pyridine N-oxide surface groups desorb NO and form N-2 via surface reactions at low temperature. Pyrrolic and pyridinic functional groups decompose and react with surface species to give NH3, HCN, and N-2 as desorption products, but most pyrrolic groups are preferentially converted to pyridinic and quaternary nitrogen. The main desorption product is N-2. Approximately 15-40 wt % of the original nitrogen was retained in the carbons mainly as quaternary nitrogen after heat treatment to 1673 K. The results are discussed in terms of decomposition ranges for surface functional groups and reaction mechanisms of surface species.

Optimisation and scaling of interfacial GeO2 layers for high-k gate stacks on germanium and extraction of dielectric constant of GeO2

Germanium is an attractive channel material for MOSFETs because of its higher mobility than silicon. In this paper, GeO2 has been investigated as an interfacial layer for high-kappa gate stacks on germanium. Thermally grown GeO2 layers have been prepared at 550 degrees C to minimise GeO volatilisation. GeO2 growth has been performed in both pure O-2 ambient and O-2 diluted with N-2. GeO2 thickness has been scaled down to approximately 3 nm. MOS capacitors have been fabricated using different GeO2 thicknesses with a standard high-kappa dielectric on top. Electrical properties and thermal stability have been tested up to at least 350 degrees C. The K value of GeO2 was experimentally determined to be 4.5. Interface state densities (D-it) of less than 10(12) CM-2 eV(-1) have been extracted for all devices using the conductance method.

Misfolding of galactose 1-phosphate uridylyltransferase can result in type I galactosemia

Type I galactosemia is a genetic disorder that is caused by the impairment of galactose-1-phosphate uridylyltransferase (GALT; EC 2.7.7.12). Although a large number of mutations have been detected through genetic screening of the human GALT (hGALT) locus, for many it is not known how they cause their effects. The majority of these mutations are missense, with predicted substitutions scattered throughout the enzyme structure and thus causing impairment by other means rather than direct alterations to the active site. To clarify the fundamental, molecular basis of hGALT impairment we studied five disease-associated variants p.D28Y, p.L74P, p.F171S, p.F194L and p.R333G using both a yeast model and purified, recombinant proteins. In a yeast expression system there was a correlation between lysate activity and the ability to rescue growth in the presence of galactose, except for p.R333G. Kinetic analysis of the purified proteins quantified each variant's level of enzymatic impairment and demonstrated that this was largely due to altered substrate binding. Increased surface hydrophobicity, altered thermal stability and changes in proteolytic sensitivity were also detected. Our results demonstrate that hGALT requires a level of flexibility to function optimally and that altered folding is the underlying reason of impairment in all the variants tested here. This indicates that misfolding is a common, molecular basis of hGALT deficiency and suggests the potential of pharmacological chaperones and proteostasis regulators as novel therapeutic approaches for type I galactosemia.

Structure-reactivity Correlations in the catalytic coupling of ethyne over novel bimetallic Pd/Sn catalysts

The structure, thermal stability, and catalytic behavior of a novel highly dispersed silica-supported Pd/Sn catalyst prepared by an organometallic route have been examined by X-ray photoelectron, X-ray diffraction, and X-ray absorption, fine structure spectroscopies, the latter two measurements being carried outwith an in situ reaction cell. Additional reactor measurements were performed on a more Sn-rich catalyst and on a pure Pd catalyst. Varying the temperature of reduction induced large variations in catalytic performance toward ethyne-coupling reactions. These changes are understandable in terms of the destruction of SnO2-like structures surrounding the Pd core, yielding a skin of metallic Sn which subsequently undergoes intermixing with Pd. The overall thermal and catalytic behavior of these highly dispersed materials accords well with the analogous single-crystal model system.

Gold Nanoparticles-Coated SU-8 for Sensitive Fluorescence-Based Detections of DNA

SU-8 epoxy-based negative photoresist has been extensively employed as a structural material for fabrication of numerous biological microelectro-mechanical systems (Bio-MEMS) or lab-on-a-chip (LOC) devices. However, SU-8 has a high autofluorescence level that limits sensitivity of microdevices that use fluorescence as the predominant detection workhorse. Here, we show that deposition of a thin gold nanoparticles layer onto the SU-8 surface significantly reduces the autofluorescence of the coated SU-8 surface by as much as 81% compared to bare SU-8. Furthermore, DNA probes can easily be immobilized on the Au surface with high thermal stability. These improvements enabled sensitive DNA detection by simple DNA hybridization down to 1 nM (a two orders of magnitude improvement) or by solid-phase PCR with sub-picomolar sensitivity. The approach is simple and easy to perform, making it suitable for various Bio-MEMs and LOC devices that use SU-8 as a structural material.

Stacked multistage lumped element circulator

The novel concept and architecture of the vertically stacked multistage circulator with a single source of dc magnetic bias has been proposed. The distinctive features of the new arrangement are discussed and the main aspects of the circulator design, including the dc magnetic bias and concurrent thermal stabilization of multiple junctions, are presented. The experimental prototype of the VHF stacked double isolator exhibits low loss, high isolation, excellent thermal stability and the high power handling capability. The proposed class of multistage circulators can significantly increase dynamic range of the transceivers for the RF front-end of the emerging white space UHF/VHF applications. © 2012 IEEE.

Polymer electrolyte membrane water electrolyser with Aquivion short side chain perfluorosulfonic acid ionomer binder in catalyst layers

The Aquivion short-side-chain (SSC) perfluorosulfonic acid (PFSA) ionomer was adopted in catalyst layers (CL) of polymer electrolyte membrane water electrolysers (PEMWE) instead of long-side-chain (LSC) Nafion ionomer. The effects of SSC ionomer content in CL for oxygen evolution reaction were studied in half cell with cyclic voltammetry and steady state linear sweep. In a single cell test the MEA with SSC-PFSA Aquivion ionomer exhibited better thermal stability than the one with LSC-PFSA Nafion ionomer at 90 °C. The cell voltage at a current density of 1 A cm was 1.63 V at 90 °C using the SSC-PFSA Aquivion ionomer binder, Nafion 117 membrane, and without back pressurizing. In a continuous operation the cell voltage degradation rate of the MEA using Aquivion ionomer binder was only about 0.82 mV h.

The metastability of human UDP-galactose 4'-epimerase (GALE) is increased by variants associated with type III galactosemia but decreased by substrate and cofactor binding

Type III galactosemia is an inherited disease caused by mutations which affect the activity of UDP-galactose 4'-epimerase (GALE). We evaluated the impact of four disease-associated variants (p.N34S, p.G90E, p.V94M and p.K161N) on the conformational stability and dynamics of GALE. Thermal denaturation studies showed that wild-type GALE denatures at temperatures close to physiological, and disease-associated mutations often reduce GALE's thermal stability. This denaturation is under kinetic control and results partly from dimer dissociation. The natural ligands, NAD(+) and UDP-glucose, stabilize GALE. Proteolysis studies showed that the natural ligands and disease-associated variations affect local dynamics in the N-terminal region of GALE. Proteolysis kinetics followed a two-step irreversible model in which the intact protein is cleaved at Ala38 forming a long-lived intermediate in the first step. NAD(+) reduces the rate of the first step, increasing the amount of undigested protein whereas UDP-glucose reduces the rate of the second step, increasing accumulation of the intermediate. Disease-associated variants affect these rates and the amounts of protein in each state. Our results also suggest communication between domains in GALE. We hypothesize that, in vivo, concentrations of natural ligands modulate GALE stability and that it should be possible to discover compounds which mimic the stabilising effects of the natural ligands overcoming mutation-induced destabilization.

Azepanium-based ionic liquids as green electrolytes for high voltage supercapacitors

This work provides a first-time-study of Azepanium-based ionic liquids (ILs) as electrolyte components for electrochemical double layer capacitors (EDLCs). Herein, two Azepanium-based ILs, namely N-methyl, N-butyl-azepanium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Azp(14)TFSI) and N-methyl, N-hexyl-azepanium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Azp(16)TFSI) were compared with the established IL N-butyl, N-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Pyr(14)TFSI) in terms of viscosity, conductivity, thermal stability and electrochemical behavior in EDLC systems. The ILs' operative potentials were found to be comparable, leading to operative voltages up to 3.5 V without significant electrolyte degradation. 

Microstructure and Mechanical Propertiesof a Nitride-Strengthened Reduced ActivationFerritic/Martensitic Steel

Nitride-strengthened reduced activation ferritic/martensitic (RAFM) steels are developed taking advantage of the high thermal stability of nitrides. In the current study, the microstructure and mechanical properties of a nitride-strengthened RAFM steel with improved composition were investigated. Fully martensitic microstructure with fine nitrides dispersion was achieved in the steel. In all, 1.4 pct Mn is sufficient to suppress delta ferrite and assure the steel of the full martensitic microstructure. Compared to Eurofer97, the steel showed similar strength at room temperature but higher strength at 873 K (600 °C). The steel exhibited very high impact toughness and a low ductile-to-brittle transition temperature (DBTT) of 243 K (–30 °C), which could be further reduced by purification.

The determination of optimal processing conditions for PLA and PLA/CaCO3 in twin screw extrusion using DoE and multivariate analysis

Biodegradable polymers, such as PLA (Polylactide), come from renewable resources like corn starch and if disposed of correctly, degrade and become harmless to the ecosystem making them attractive alternatives to petroleum based polymers. PLA in particular is used in a variety of applications including medical devices, food packaging and waste disposal packaging. However, the industry faces challenges in melt processing of PLA due to its poor thermal stability which is influenced by processing temperatures and shearing.
Identification and control of suitable processing conditions is extremely challenging, usually relying on trial and error, and often sensitive to batch to batch variations. Off-line assessment in a lab environment can result in high scrap rates, long lead times and lengthy and expensive process development. Scrap rates are typically in the region of 25-30% for medical grade PLA costing between €2000-€5000/kg.
Additives are used to enhance material properties such as mechanical properties and may also have a therapeutic role in the case of bioresorbable medical devices, for example the release of calcium from orthopaedic implants such as fixation screws promotes healing. Additives can also reduce the costs involved as less of the polymer resin is required.
This study investigates the scope for monitoring, modelling and optimising processing conditions for twin screw extrusion of PLA and PLA w/calcium carbonate to achieve desired material properties. A DAQ system has been constructed to gather data from a bespoke measurement die comprising melt temperature; pressure drop along the length of the die; and UV-Vis spectral data which is shown to correlate to filler dispersion. Trials were carried out under a range of processing conditions using a Design of Experiments approach and samples were tested for mechanical properties, degradation rate and the release rate of calcium. Relationships between recorded process data and material characterisation results are explored.

Melt processing and properties of linear low density polyethylene-graphene nanoplatelet composites

Composites of Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) and Graphene Nanoplatelets (GNPs) were processed using a twin screw extruder under different extrusion conditions. The effects of screw speed, feeder speed and GNP content on the electrical, thermal and mechanical properties of composites were investigated. The inclusion of GNPs in the matrix improved the thermal stability and conductivity by 2.7% and 43%, respectively. The electrical conductivity improved from 10−11 to 10−5 S/m at 150 rpm due to the high thermal stability of the GNPs and the formation of phonon and charge carrier networks in the polymer matrix. Higher extruder speeds result in a better distribution of the GNPs in the matrix and a significant increase in thermal stability and thermal conductivity. However, this effect is not significant for the electrical conductivity and tensile strength. The addition of GNPs increased the viscosity of the polymer, which will lead to higher processing power requirements. Increasing the extruder speed led to a reduction in viscosity, which is due to thermal degradation and/or chain scission. Thus, while high speeds result in better dispersions, the speed needs to be optimized to prevent detrimental impacts on the properties.

Novel materials based on chitosan, its derivatives and cellulose fibres

O presente trabalho tem como principal objectivo o desenvolvimento de novos materiais baseados em quitosano, seus derivados e celulose, na forma de nanofibras ou de papel. Em primeiro lugar procedeu-se à purificação das amostras comerciais de quitosano e à sua caracterização exaustiva em termos morfológicos e físicoquímicos. Devido a valores contraditórios encontrados na literatura relativamente à energia de superfície do quitosano, e tendo em conta a sua utilização como precursor de modificações químicas e a sua aplicação em misturas com outros materiais, realizou-se também um estudo sistemático da determinação da energia de superfície do quitosano, da quitina e seus respectivos homólogos monoméricos, por medição de ângulos de contacto Em todas as amostras comerciais destes polímeros identificaram-se impurezas não polares que estão associadas a erros na determinação da componente polar da energia de superfície. Após a remoção destas impurezas, o valor da energia total de superfície (gs), e em particular da sua componente polar, aumentou consideravelmente. Depois de purificadas e caracterizadas, algumas das amostras de quitosano foram então usadas na preparação de filmes nanocompósitos, nomeadamente dois quitosanos com diferentes graus de polimerização, correspondentes derivados solúveis em água (cloreto de N-(3-(N,N,N-trimetilamónio)-2- hidroxipropilo) de quitosano) e nanofibras de celulose como reforço (celulose nanofibrilada (NFC) e celulose bacteriana (BC). Estes filmes transparentes foram preparados através de um processo simples e com conotação ‘verde’ pela dispersão homogénea de diferentes teores de NFC (até 60%) e BC (até 40%) nas soluções de quitosano (1.5% w/v) seguida da evaporação do solvente. Os filmes obtidos foram depois caracterizados por diversas técnicas, tais como SEM, AFM, difracção de raio-X, TGA, DMA, ensaios de tracção e espectroscopia no visível. Estes filmes são altamente transparentes e apresentam melhores propriedades mecânicas e maior estabilidade térmica do que os correspondentes filmes sem reforço. Outra abordagem deste trabalho envolveu o revestimento de folhas de papel de E. globulus com quitosano e dois derivados, um derivado fluorescente e um derivado solúvel em água, numa máquina de revestimentos (‘máquina de colagem’) à escala piloto. Este estudo envolveu inicialmente a deposição de 1 a 5 camadas do derivado de quitosano fluorescente sobre as folhas de papel de forma a estudar a sua distribuição nas folhas em termos de espalhamento e penetração, através de medições de reflectância e luminescência. Os resultados mostraram que, por um lado, a distribuição do quitosano na superfície era homogénea e que, por outro lado, a sua penetração através dos poros do papel cessou após três deposições. Depois da terceira camada verificou-se a formação de um filme contínuo de quitosano sobre a superfície do papel. Estes resultados mostram que este derivado de quitosano fluorescente pode ser utilizado como marcador na optimização e compreensão de mecanismos de deposição de quitosano em papel e outros substratos. Depois de conhecida a distribuição do quitosano nas folhas de papel, estudou-se o efeito do revestimento de quitosano e do seu derivado solúvel em água nas propriedades finais do papel. As propriedades morfológicas, mecânicas, superficiais, ópticas, assim como a permeabilidade ao ar e ao vapor de água, a aptidão à impressão e o envelhecimento do papel, foram exaustivamente avaliadas. De uma forma geral, os revestimentos com quitosano e com o seu derivado solúvel em água tiveram um impacto positivo nas propriedades finais do papel, que se mostrou ser dependente do número de camadas depositadas. Os resultados também mostraram que os papéis revestidos com o derivado solúvel em água apresentaram melhores propriedades ópticas, aptidão à impressão e melhores resultados em relação ao envelhecimento do que os papéis revestidos com quitosano. Assim, o uso de derivados de quitosano solúveis em água em processos de revestimento de papel representa uma estratégia bastante interessante e sustentável para o desenvolvimento de novos materiais funcionais ou na melhoria das propriedades finais dos papéis. Por fim, tendo como objectivo valorizar os resíduos e fracções menos nobres da quitina e do quitosano provenientes da indústria transformadora, estes polímeros foram convertidos em polióis viscosos através de uma reacção simples de oxipropilação. Este processo tem também conotação "verde" uma vez que não requer solvente, não origina subprodutos e não exige nenhuma operação específica (separação, purificação, etc) para isolar o produto da reacção. As amostras de quitina e quitosano foram pré-activadas com KOH e depois modificadas com um excesso de óxido de propileno (PO) num reactor apropriado. Em todos os casos, o produto da reacção foi um líquido viscoso composto por quitina ou quitosano oxipropilados e homopolímero de PO. Estas duas fracções foram separadas e caracterizadas.

Caracterização e transformação de Lenhosulfonatos de Eucalyptus globulus

Os lenhosulfonatos representam um sub-produto formado durante o cozimento ao sulfito ácido, sendo queimados para a regeneração da base e recuperação de energia. No entanto, os lenhosulfonatos são também considerados uma importante matéria-prima para a produção de vários produtos de valor acrescentado. Os objectivos principais deste trabalho foram contribuir para uma melhor compreensão sobre a caracterização química e estrutural dos lenhosulfonatos do Eucalyptus globulus, assim como, para complementar a informação disponível sobre a síntese e a caracterização estrutural e térmica de materiais poliméricos obtidos a partir de compostos modelo dos produtos de oxidação dos lenhosulfonatos. O licor de cozimento ao sulfito foi analisado em termos do teor de cinzas, extractáveis, compostos voláteis, açúcares e lenhosulfonatos. O teor de cinzas e açúcares no licor de cozimento é muito elevado, tendo sido necessário purificar o mesmo (2,8-13,8 % e 3,2-9,1 %, respectivamente). A análise dos açúcares mostrou uma quantidade considerável de pentoses, sendo o açúcar predominante a xilose. Os lenhosulfonatos foram purificados, isolados e caracterizados por química molhada (titulação potenciométrica e oxidação com permanganato), análise elementar, espectroscopia de ultravioleta/visível (UV/Vis), espectroscopia de infravermelho de transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear de protão (RMN de 1H) e carbono (RMN de 13C), espectrometria de massa de ionização por electrospray (ESI-MS), cromatografia de permeação em gel (GPC), termogavimetria (TGA) e calorimetria diferencial de varrimento (DSC). Os lenhosulfonatos são constituídos principalmente por unidades S, são parcialmente sulfonados e possuem um peso molecular relativamente baixo (Mw = 1250-2400 Da). A ruptura das ligações β-O-4 e α-O-4 da lenhina do Eucalyptus globulus após cozimento ao sulfito ácido originam olígomeros de baixo peso molecular cuja estrutura foi elucidada por RMN 1D/2D e ESI-MS. A degradação térmica dos lenhosulfonatos apresentou dois máximos de degradação a 188-190ºC e a 315-380ºC. As curvas de DSC mostraram um pico endotérmico para temperaturas inferiores a 130ºC e um pico exotérmico a 300-500ºC. Os lenhosulfonatos foram despolimerizados na presença de oxigénio molecular em meio alcalino. Os produtos de oxidação principais foram o aldeído siríngico, a vanilina, o ácido vanílico e o ácido siríngico. A adição do catalisador (sal de cobre) promoveu a oxidação dos lenhosulfonatos aumentando o rendimento dos aldeídos aromáticos (< 50%). A presença de açúcares nos lenhosulfonatos teve um efeito negativo no rendimento dos produtos de oxidação principais. Alguns compostos modelo dos produtos de oxidação dos lenhosulfonatos foram polimerizados por poliadição (catiónica e radicalar) e policondensação. Os monómeros e os polímeros foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho de transformada de Fourier e reflectância total atenuada (FTIR-ATR), RMN em solução e no estado sólido, UV/Vis no estado sólido, GPC, difracção de raios-X (XRD), TGA e DSC. Os compostos modelo estudados foram os estirenos metoxi-substituídos (p-metoxiestireno e 3,4-dimetoxiestireno) e os ácidos hidroxi aromáticos metoxi-substituídos (ácido vanílico e ácido siríngico). O 3,4-dimetoxiestireno foi ainda copolimerizado com o éter isobutil vinílico e os seus copolímeros foram desmetilados, assim como, o poli(p-metoxiestireno) e o poli(3,4-dimetoxiestireno). A polimerização catiónica do p-metoxiestireno e 3,4-dimetoxiestireno é mais rápida e mais completa do que a polimerização radicalar produzindo polímeros com pesos moleculares elevados. O poli(p-metoxiestireno) (Mw = 235000 Da) possui um peso molecular maior do que o poli(3,4-dimetoxiestireno) (Mw = 18800 Da). A estabilidade térmica e a temperatura de transição vítrea diminuiram com a presença do segundo grupo metoxilo. A desmetilação dos homopolímeros foi bem sucedida, tendo sido corroborada por FTIR-ATR e RMN. A policondensação do ácido siríngico foi dificultada pela presença do segundo grupo metoxilo, tendo sido necessário adicionar uma maior quantidade do agente de condensação devido a factores estéricos. O poli(ácido vanílico) e poli(ácido siríngico) são insolúveis na maior parte dos solventes orgânicos, sendo parcialmente solúveis em clorofórmio, ácido triflúoracético, 1,1,2,2- tetracloroetano, dimetilsulfóxido, tetrahidrofurano, N,N’-dimetilformamida e 1,1,1,3,3,3-hexaflúor-2-propanol. A estabilidade térmica diminuiu com a presença do segundo grupo metoxilo e os dois polímeros não exibiram temperatura de transição vítrea. O poli(ácido vanílico) e poli(ácido siríngico) apresentaram uma estrutura muito cristalina (grau de cristalinidade 70% e 50%, respectivamente). O segundo grupo metoxilo aumentou o valor da absorvância, mas a forma do espectro de UV/Vis foi similar. A polimerização catiónica do éter isobutil vinílico resultou na produção de um polímero muito viscoso com peso molecular elevado (Mw = 20400 Da). A degradação térmica do polímero ocorreu em várias gamas de temperatura e foi completa (0% de resíduo a 800ºC). A copolimerização catiónica do 3,4-dimetoxiestireno com o éter isobutil vinílico foi realizada com proporções diferentes 80:20, 50:50 e 20:80. Os copolímeros apresentaram uma viscosidade elevada e um peso molecular baixo (Mw = 2000-4000 Da) que aumentou com a quantidade de éter isobutil vinílico. A degradação térmica dos copolímeros ocorreu também em várias gamas de temperatura, sendo a sua degradação completa (0,9-1,5% de resíduo a 800ºC). A desmetilação dos copolímeros não foi bem sucedida, tendo sido confirmada por FTIR-ATR e RMN.

Extração e estrutura dos polissacarídeos do resíduo do café com atividade imunoestimuladora

As galactomananas das infusões de café apresentam atividade imunoestimuladora in vitro, sendo esta atividade semelhante à das mananas acetiladas extraídas de Aloe vera. As galactomananas presentes no resíduo de café também possuem atividade imunoestimuladora in vitro quando são parcialmente acetiladas. Como as galactomananas são o componente maioritário do resíduo de café e como o café é um produto de largo consumo a nível mundial, o reaproveitamento deste resíduo como fonte de galactomananas com atividade imunoestimuladora deve ser considerado. Esta dissertação procura dar resposta a duas questões: 1. Quais são as estruturas das galactomananas responsáveis pela atividade imunoestimuladora destes polissacarídeos; e 2. Como é que as galactomananas podem ser extraídas quantitativamente do resíduo de café de modo a serem solúveis em água à temperatura ambiente e, assim, poderem ser utilizadas como ingredientes alimentares com atividade imunoestimuladora. A questão 1 foi respondida pela caracterização estrutural de quatro galactomananas, de três origens: a) as galactomananas das infusões de café e do resíduo que apresentaram atividade imunoestimuladora; b) a galactomanana da goma de alfarroba (LBG), que não apresentou atividade imunoestimuladora; e c) a manana acetilada de Aloe vera, que apresentou atividade imunoestimuladora. Estes polissacarídeos foram submetidos à análise de açúcares e de ligações glicosídicas e a hidrólise por endo-β-D- (1→4)-mananase. Os fragmentos de oligossacarídeos mais pequenos foram ainda analisados por espetrometria de massa por ionização de electrospray e espetrometria de massa tandem. As galactomananas das infusões de café, do resíduo de café e do Aloe vera apresentaram grau de ramificação e peso molecular semelhantes, enquanto as galactomananas da LBG apresentaram grau de ramificação e de polimerização maiores. Todas as galactomananas apresentaram resíduos de arabinose como ramificação. O grau de acetilação das galactomananas da LBG foi vestigial enquanto as galactomananas do Aloe vera apresentaram um grau de acetilação de 2,08; para as galactomananas do resíduo de café o grau de acetilação foi de 0,98 e para as infusões foi de 0,08. A localização dos grupos acetilo foi irregular em todos os polímeros. Os resultados obtidos permitem inferir que baixos níveis de ramificação, cadeias pequenas e alguma acetilação parecem promover a atividade imunoestimuladora atribuída às galactomananas. Para responder à questão 2, foi testada uma metodologia que envolveu a torra do resíduo de café a 160 ºC e a 220 ºC e a sua extração com água quente e com soluções de 4 M NaOH à temperatura de 20, 60 e 120 ºC. A torra do resíduo a 160 ºC e a extração sequencial permitiu extrair 56% das galactomananas presentes no resíduo de café e, simultaneamente, 54% das arabinogalactanas. As galactomananas mantiveram a sua estrutura caraterística de polissacarídeo acetilado composto por uma cadeira principal de resíduos de manose em ligação β-(1→4) e resíduos de Gal e Ara nas cadeias laterais. A 220 ºC, as galactomananas foram parcialmente degradadas e o rendimento de extração foi muito menor do que a 160 ºC. No entanto, mesmo a esta temperatura as galactomananas apresentaram resíduos acetilados e a presença de pentoses nas cadeias laterais, o que permite inferir a elevada resistência destes polissacarídeos à temperatura e aos reagentes alcalinos. De forma a melhor compreender a estabilidade térmica das galactomananas do resíduo de café e a influência que a presença de arabinogalactanas pode ter na sua estabilidade, foi feita uma análise termogravimétrica aos polissacarídeos extraídos do resíduo de café assim como a polissacarídeos relacionados estruturalmente com estes, como a celulose, a galactomanana de LBG e a goma arábica, uma arabinogalactana. As galactomananas são termicamente estáveis durante 3 h a 200 ºC, enquanto as arabinogalactanas são estáveis a 180 ºC. De acordo com os perfis dos termogramas obtidos, e pelo cálculo das energias de ativação da degradação térmica, o resíduo de café apresenta uma estabilidade térmica menor do que a galactomanana, possivelmente devido à presença de arabinogalactanas. Apesar de não se ter verificado alterações no termograma da galactomanana do café submetida a um tratamento térmico de 200 ºC durante 3 h, verificam-se alterações estruturais que envolvem a formação de novas ligações glicosídicas, nomeadamente, a formação de resíduos de manose ligados em O-2 e em O-6, reações de transglicosilação, despolimerização, formação de resíduos de anidro-hexoses no terminal redutor e isomerização manose-glucose. Estas alterações promovem a solubilização das galactomananas. Os resultados obtidos permitem propor que o resíduo de café possa ser submetido a uma torra seguida de extração com reagentes alcalinos a quente para obtenção das galactomananas com rendimentos elevados. Estes polissacarídeos podem tornar-se solúveis em água após tratamento térmico a 200 ºC, permitindo assim a sua utilização em formulações alimentares, nomeadamente, por preparação de compostos acetilados com baixos níveis de ramificação e cadeias pequenas de modo a promover a sua atividade imunoestimuladora.