Development of infrared spectroscopy for assessing bacterial quality in foods

Rapid and specific detection of foodborne bacteria that can cause food spoilage or illness associated to its consumption is an increasingly important task in food industry. Bacterial detection, identification, and classification are generally performed using traditional methods based on biochemical or serological tests and the molecular methods based on DNA or RNA fingerprints. However, these methodologies are expensive, time consuming and laborious. Infrared spectroscopy is a reliable, rapid, and economic technique which could be explored as a tool for bacterial analysis in the food industry. In this thesis it was evaluated the potential of IR spectroscopy to study the bacterial quality of foods. In Chapter 2, it was developed a calibration model that successfully allowed to predict the bacterial concentration of naturally contaminated cooked ham samples kept at refrigeration temperature during 8 days. In this part, it was developed the methodology that allowed the best reproducibility of spectra from bacteria colonies with minimal sample preparation, which was used in the subsequent work. Several attempts trying different resolutions and number of scans in the IR were made. A spectral resolution of 4 cm-1, with 32 scans were the settings that allowed the best results. Subsequently, in Chapter 3, it was made an attempt to identify 22 different foodborne bacterial genera/species using IR spectroscopy coupled with multivariate analysis. The principal component analysis, used as an exploratory technique, allowed to form distinct groups, each one corresponding to a different genus, in most of the cases. Then, a hierarchical cluster analysis was performed to further analyse the group formation and the possibility of distinction between species of the same bacterial genus. It was observed that IR spectroscopy not only is suitable to the distinction of the different genera, but also to differentiate species of the same genus, with the simultaneous use of principal component analysis and cluster analysis techniques. The utilization of IR spectroscopy and multivariate statistical analysis were also investigated in Chapter 4, in order to confirm the presence of Listeria monocytogenes and Salmonella spp. isolated from contaminated foods, after growth in selective medium. This would allow to substitute the traditional biochemical and serological methods that are used to confirm these pathogens and that delay the obtainment of the results up to 2 days. The obtained results allowed the distinction of 3 different Listeria species and the distinction of Salmonella spp. from other bacteria that can be mistaken with them. Finally, in chapter 5, high pressure processing, an emerging methodology that permits to produce microbiologically safe foods and extend their shelf-life, was applied to 12 foodborne bacteria to determine their resistance and the effects of pressure in cells. A treatment of 300 MPa, during 15 minutes at room temperature was applied. Gram-negative bacteria were inactivated to undetectable levels and Gram-positive showed different resistances. Bacillus cereus and Staphylococcus aureus decreased only 2 logs and Listeria innocua decreased about 5 logs. IR spectroscopy was performed in bacterial colonies before and after HPP in order to investigate the alterations of the cellular compounds. It was found that high pressure alters bands assigned to some cellular components as proteins, lipids, oligopolysaccharides, phosphate groups from the cell wall and nucleic acids, suggesting disruption of the cell envelopes. In this work, bacterial quantification and classification, as well as assessment of cellular compounds modification with high pressure processing were successfully performed. Taking this into account, it was showed that IR spectroscopy is a very promising technique to analyse bacteria in a simple and inexpensive manner.

Infection mechanism of Diplodia corticola

Diplodia corticola is regarded as the most virulent fungus involved in cork oak decline, being able to infect not only Quercus species (mainly Q. suber and Q. ilex), but also grapevines (Vitis vinifera) and eucalypts (Eucalyptus sp.). This endophytic fungus is also a pathogen whose virulence usually manifests with the onset of plant stress. Considering that the infection normally culminates in host death, there is a growing ecologic and socio-economic concern about D. corticola propagation. The molecular mechanisms of infection are hitherto largely unknown. Accordingly, the aim of this study was to unveil potential virulence effectors implicated in D. corticola infection. This knowledge is fundamental to outline the molecular framework that permits the fungal invasion and proliferation in plant hosts, causing disease. Since the effectors deployed are mostly proteins, we adopted a proteomic approach. We performed in planta pathogenicity tests to select two D. corticola strains with distinct virulence degrees for our studies. Like other filamentous fungi D. corticola secretes protein at low concentrations in vitro in the presence of high levels of polysaccharides, two characteristics that hamper the fungal secretome analysis. Therefore, we first compared several methods of extracellular protein extraction to assess their performance and compatibility with 1D and 2D electrophoretic separation. TCA-Acetone and TCA-phenol protein precipitation were the most efficient methods and the former was adopted for further studies. The proteins were extracted and separated by 2D-PAGE, proteins were digested with trypsin and the resulting peptides were further analysed by MS/MS. Their identification was performed by de novo sequencing and/or MASCOT search. We were able to identify 80 extracellular and 162 intracellular proteins, a milestone for the Botryosphaeriaceae family that contains only one member with the proteome characterized. We also performed an extensive comparative 2D gel analysis to highlight the differentially expressed proteins during the host mimicry. Moreover, we compared the protein profiles of the two strains with different degrees of virulence. In short, we characterized for the first time the secretome and proteome of D. corticola. The obtained results contribute to the elucidation of some aspects of the biology of the fungus. The avirulent strain contains an assortment of proteins that facilitate the adaptation to diverse substrates and the identified proteins suggest that the fungus degrades the host tissues through Fenton reactions. On the other hand, the virulent strain seems to have adapted its secretome to the host characteristics. Furthermore, the results indicate that this strain metabolizes aminobutyric acid, a molecule that might be the triggering factor of the transition from a latent to a pathogenic state. Lastly, the secretome includes potential pathogenicity effectors, such as deuterolysin (peptidase M35) and cerato-platanin, proteins that might play an active role in the phytopathogenic lifestyle of the fungus. Overall, our results suggest that D. corticola has a hemibiotrophic lifestyle, switching from a biotrophic to a necrotrophic interaction after plant physiologic disturbances.This understanding is essential for further development of effective plant protection measures.

Mechanical cell lysis technique for plasmid recovery

Dissertação de Mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Engenharia de Recursos Naturais, Universidade do Algarve, 2008

Compostagem de resíduos agro-industriais: monitorização do processo e avaliação da qualidade do composto

Dissertação de mest., Agricultura Sustentável, Faculdade de Engenharia de Recursos Naturais, Universidade do Algarve, 2007

Filogeografia de Brachidontes puniceus (Gmelin, 1791) no arquipélago de Cabo Verde

Dissertação mest., Biologia Marinha, Universidade do Algarve, 2009

Comparação dos métodos aplicados na detecção de bactérias coliformes, Escherichia coli e Enterococcus sp. em águas para fins recreativos

Dissertação mest., Qualidade em Análises, Universidade do Algarve, 2007

Identificação de indicadores moleculares de bem-estar durante o cultivo de dourada (Sparus aurata, Linnaeus 1758), utilizando técnicas de proteómica

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Especialização em Biotecnologia Marinha, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2008

A imagem de Lagos enquanto destino turístico: perspectiva dos turistas versus perspectiva dos residentes

Dissertação de mest., Marketing, Faculdade de Economia, Univ. do Algarve, 2010

Estudo da deterioração da gamba Parapenaeus longirostris (Lucas, 1846)

Dissertação de mest., Tecnologia de Alimentos, Instituto Superior de Engenharia, Univ. do Algarve, 2010

A farmacogenómica no tratamento da depressão major com inibidores selectivos da recaptação da 5-hidroxitriptamina

Dissertação de mest., Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

A reação do mercado às boas notícias: o caso da saída da falência

Tese de dout., Ciências Económicas Empresariais (Gestão), Faculdade de Economia, Univ. do Algarve, 2012

Jogos digitais no ensino e aprendizagem da matemática: efeitos sobre a motivação e o desempenho dos alunos

Esta investigação visa conhecer e analisar o papel da utilização de jogos digitais, como recurso didáctico, na aula de Matemática e os benefícios que pode trazer para a motivação, interesse, aquisição de conceitos e desenvolvimento de competências dos alunos e, por consequência, para os seus resultados escolares. A utilização de quatro jogos digitais, como recursos didácticos foi posta em prática em sala de aula ao longo de uma intervenção pedagógica, que decorreu entre Janeiro e Junho de 2009/2010, numa turma do 8.º ano do ensino básico. Um dos quatro jogos foi criado por mim, deliberadamente para este estudo, tendo em conta as características dos alunos. Foram definidas as seguintes questões de investigação que orientaram o desenvolvimento do estudo: 1) O recurso aos jogos digitais é um factor de motivação e interesse dos alunos pela disciplina de Matemática? Porquê? 2) O jogo digital, utilizado como estratégia didáctica, permite a aquisição e compreensão de conceitos e o desenvolvimento de competências matemáticas? Como? 3) Trabalhar com jogos digitais na sala de aula tem influência nos resultados escolares dos alunos, nomeadamente nos testes de avaliação? Em que sentido? O quadro teórico discute e analisa em profundidade a utilização do jogo em contexto educativo. A sua organização compreende duas partes: as potencialidades da introdução do jogo no ensino e aprendizagem da Matemática e as características presentes nos jogos digitais, com ênfase na sua vertente educativa, em geral, e no seu interesse para a disciplina de Matemática, em particular. Neste estudo adoptei uma abordagem metodológica mista, centrada na análise de dados recolhidos através de observação participante, aplicação de quatro questionários a toda a turma, entrevistas a alunos, relatórios produzidos pelos alunos sobre a actividade realizada durante os jogos e resultados de testes escritos de avaliação que incidiram sobre tópicos envolvidos nos jogos utilizados. Os resultados da investigação evidenciam que os jogos digitais são aliciantes, motivadores e interessantes para os alunos e têm um efeito positivo na aprendizagem e nos resultados escolares dos alunos. Contribuem para um aumento da confiança dos alunos relativamente à sua capacidade de aprender Matemática e do seu empenho na disciplina. Os jogos digitais revelam-se úteis para a aprendizagem de conceitos matemáticos, em particular, porque favorecem uma melhor compreensão dos mesmos.

Processamento de emoções em traumatismos crânio-encefálicos frontais

Os traumatismos crânio-encefálicos (TCE) são a causa mais frequente de lesão cerebral em jovens adultos, integrando o campo de intervenção mais frequente na prática neuropsicológica (Portellano, 2005), sendo o lobo frontal uma das estruturas cerebrais mais vulneráveis ao impacto que ocorre no cérebro durante um TCE. Lesões nesta estrutura cerebral estão frequentemente associadas a sequelas em diferentes funções cognitivas, alterações a nível do comportamento emocional e social e que podem alterar gravemente o estilo de vida do doente. Está bem documentado na literatura a relação entre o reconhecimento visual de emoções e o lobo frontal (ver, por exemplo Green, Turner, & Thompson, 2004; Croker & McDonald, 2005; Radice-Neumanet al., 2007). Os estudos indicam uma marcada dificuldade por partes destes sujeitos no reconhecimento visual de emoções básicas e uma associação entre esta dificuldade e as sequelas comportamentais (ver, por exemplo, Radice-Neumanet al., 2007). Relativamente à valência das emoções, investigações prévias indicam que existe uma maior dificuldade no reconhecimento das emoções negativas, comparativamente às emoções positivas, sendo consensual que a alegria é a emoção básica mais bem reconhecida no grupo clínico de sujeitos com TCE, quando comparados com grupos não-clínicos. Pretendemos com a presente investigação dar continuidade ao estudo sobre o processamento de emoções e verificar se existe um compromisso no reconhecimento visual de emoções básicas em doentes com TCE frontais. Adicionalmente, procuramos investigar se existe uma associação entre o reconhecimento de emoções e o desempenho dos sujeitos em provas que avaliam o funcionamento executivo. Participaram no estudo 17 sujeitos com TCE recente no lobo frontal, e/ou em regiões subcorticais com conexão aos lobos frontais, recrutados nas unidades de Neurotraumatologia, Neuropsicologia e de Neurocirurgia do Hospital de S. José, em Lisboa. Este grupo foi emparelhado a um grupo de controlo constituído por 17 sujeitos saudáveis. A ambos os grupos foi aplicada uma entrevista clínica para recolha de dados sócio-demográficos e clínicos, testes neuropsicológicos para avaliação das funções executivas e cinco sub-testes adaptados da Florida Affect Battery (FAB) para avaliar o processamento de emoções. No geral, os resultados revelam um desempenho estatisticamente inferior no grupo TCE nas provas de avaliação do reconhecimento visual de emoções, quando comparado com o grupo de controlo, sobretudo para as emoções “triste” e “zangada”. Contudo, não existe compromisso no reconhecimento da emoção “alegria”. Relativamente às funções executivas, os resultados do estudo indicam que existe correlação entre a maioria das componentes avaliadas e o reconhecimento de emoções. Em suma, o nosso estudo indica a existência de um compromisso no reconhecimento visual de emoções no grupo clínico com TCE, sendo a dificuldade superior no reconhecimento de emoções negativas. Demonstramos também uma correlação inequívoca entre a disfunção executiva e a dificuldade no reconhecimento de emoções nos doentes com TCE.

Central micro-hídrica incorporada em conduta adutora

No presente Trabalho foi efectivado um Estudo sobre a viabilidade técnico-económica sobre o aproveitamento eficiente da energia hídrica excedentária nas condutas adutoras dos sistemas de captação, tratamento e distribuição de águas, através da implementação, imediatamente a montante das Estações de Tratamento de Águas, de miniturbinas hidráulicas incorporadas nas condutas e acopladas a geradores de energia eléctrica assíncronos. Esta energia excedentária integra-se no duplo conceito de energia renovável e de energia alternativa – renovável porque a fonte primária é a água acumulada nas albufeiras das barragens; alternativa porque a produção de energia eléctrica é utilizada em consumo nas Instalações de Tratamento de Águas (ETA) em alternância ou/e em simultâneo com a energia da rede. Este Estudo resultou de uma proposta dirigia a Águas do Algarve, S.A. cuja aceitação culminou na elaboração do Projecto Base da Central Mini-Hídrica (CMH) do Beliche, localizada na ETA do Beliche (Sistema Multimunicipal de Abastecimento de Águas do Algarve). A construção da CMH foi da responsabilidade da empresa Electrolagos, CRL, e foi concluída nos fins de 2010, encontrando-se actualmente em plena exploração. Os resultados já obtidos permitem concluir que a instalação é eficiente, energética e economicamente, excedendo, nesta primeira fase, as expectativas relativamente à excelente integração no sistema de auto-regulação do caudal de entrada. O Projecto é inovador, não só porque aplica diversos equipamentos standards de utilizações convencionalmente diferentes, mas também porque congrega essa diversidade num único modelo. As inovações fundamentais consistem em: -Utilização de bombas hidráulicas tradicionais a funcionar como miniturbinas, sistema PaT (Pumb as Turtine) de recente aplicação e em plena investigação; -Utilização de Máquinas Assíncronas a funcionar como geradores de energia eléctrica a 50Hz; -Injecção directa da energia produzida na Instalação e/ou na Rede de Distribuição sem sistema de conversão. A integração directa da MCH na adutora também constitui uma inovação pois, tradicionalmente, estas instalações são isoladas (sistema ‘ilha’) ou em paralelo ou ainda em derivação relativamente a condutas. Esta inovadora integração implicou testes pormenorizados das canalizações de adução e de impulsão, assim como a escolha de equipamentos e acessórios adequados, de modo a não interferir e perturbar significativamente os parâmetros nominais do funcionamento normal da ETA (caudais; velocidades; pressões). O Trabalho aqui apresentado está totalmente em linha com a Estratégia Nacional para a Energia (Resolução 29/2010 do concelho de Ministros) no sentido que contribui para a redução da dependência energética externa através do uso de energias renováveis e para a redução das emissões de CO2.

A satisfação dos utentes idosos nos cuidados continuados no Algarve

A presente investigação tem como objetivo geral conhecer o grau de satisfação dos utentes idosos internados nas Unidades Média Duração e Reabilitação (UMDR) e nas Unidades de Longa Duração e Manutenção (ULDM) do Algarve da Rede Nacional de Cuidados Continuados Integrados (RNCCI). A amostra é constituída por 91 idosos com idades compreendidas entre os 65 e os 91 anos internados em Unidades de Média Duração e Reabilitação e em Unidades de Longa Duração e Manutenção no Algarve. Quanto à metodologia delineada para esta investigação, esta assentou numa investigação de teor quantitativo, transversal e exploratório. Sendo esta investigação um estudo exploratório e transversal, os instrumentos utilizados para avaliação da satisfação dos utentes idosos foram o questionário sócio-demográfico e a construção de uma escala de avaliação da satisfação. Para análise dos resultados foram utilizados os testes estatísticos: teste t, o teste não paramétrico, Kruskal Wallis e o SPSS – versão 19. Os resultados obtidos permitem concluir que os utentes das UMDR e ULDM se encontram satisfeitos com a qualidade da prestação dos cuidados que lhes são prestados e com o internamento. De entre os resultados obtidos destaca-se, ainda, a identificação de três fatores principais responsáveis pela satisfação dos utentes internados nas UMDR e ULDM: 1) “ambiente físico, segurança e acolhimento profissional”; 2) “apoio familiar e social”; e 3) “informação e processo terapêutico”.