Monitoramento por microcontrolador do cultivo de spirulina em fotobiorreator raceway

A oportunidade de produção de biomassa microalgal tem despertado interesse pelos diversos destinos que a mesma pode ter, seja na produção de bioenergia, como fonte de alimento ou servindo como produto da biofixação de dióxido de carbono. Em geral, a produção em larga escala de cianobactérias e microalgas é feita com acompanhamento através de análises físicoquímicas offline. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi monitorar a concentração celular em fotobiorreator raceway para produção de biomassa microalgal usando técnicas de aquisição digital de dados e controle de processos, pela aquisição de dados inline de iluminância, concentração de biomassa, temperatura e pH. Para tal fim foi necessário construir sensor baseado em software capaz de determinar a concentração de biomassa microalgal a partir de medidas ópticas de intensidade de radiação monocromática espalhada e desenvolver modelo matemático para a produção da biomassa microalgal no microcontrolador, utilizando algoritmo de computação natural no ajuste do modelo. Foi projetado, construído e testado durante cultivos de Spirulina sp. LEB 18, em escala piloto outdoor, um sistema autônomo de registro de informações advindas do cultivo. Foi testado um sensor de concentração de biomassa baseado na medição da radiação passante. Em uma segunda etapa foi concebido, construído e testado um sensor óptico de concentração de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 baseado na medição da intensidade da radiação que sofre espalhamento pela suspensão da cianobactéria, em experimento no laboratório, sob condições controladas de luminosidade, temperatura e fluxo de suspensão de biomassa. A partir das medidas de espalhamento da radiação luminosa, foi construído um sistema de inferência neurofuzzy, que serve como um sensor por software da concentração de biomassa em cultivo. Por fim, a partir das concentrações de biomassa de cultivo, ao longo do tempo, foi prospectado o uso da plataforma Arduino na modelagem empírica da cinética de crescimento, usando a Equação de Verhulst. As medidas realizadas no sensor óptico baseado na medida da intensidade da radiação monocromática passante através da suspensão, usado em condições outdoor, apresentaram baixa correlação entre a concentração de biomassa e a radiação, mesmo para concentrações abaixo de 0,6 g/L. Quando da investigação do espalhamento óptico pela suspensão do cultivo, para os ângulos de 45º e 90º a radiação monocromática em 530 nm apresentou um comportamento linear crescente com a concentração, apresentando coeficiente de determinação, nos dois casos, 0,95. Foi possível construir um sensor de concentração de biomassa baseado em software, usando as informações combinadas de intensidade de radiação espalhada nos ângulos de 45º e 135º com coeficiente de determinação de 0,99. É factível realizar simultaneamente a determinação inline de variáveis do processo de cultivo de Spirulina e a modelagem cinética empírica do crescimento do micro-organismo através da equação de Verhulst, em microcontrolador Arduino.

Application of GIS in potential beekeeping assessment: Case study of Montesinho Natural Park (Portugal)

Planners require solutions that address routine work needs and seems essential to improving efficiency and productivity. There are a great number of different factors related to beekeeper activity as well the quality and productivity of different bee products. The spatial analysis is a powerful tool for overlap and relates various levels of information on a map, and consequently a very useful for beekeeping activity planning. This work proposes and applies a methodology to potential beekeeping assessment in Montesinho Natural Park, a region in the northwest of Portugal. The beekeeping potential maps were developed with the following data sources: legal standards, vegetation, land use, topography, water resources, roads, electromagnetic fields, and some honey physico-chemical analysis. The design and implementation of spatial analysis model based on Geographic Information System (GIS) to beekeeping planning activities has already been described by Anjos et al (2014). Spatial analysis techniques allows to define the potential beekeeper map supporting the beekeeper management in this region. Anjos O, Silva G, Roque N, Fernandez P, 2014. GIS based analysis to support the beekeeping planning. Book of abstracts of the International Symposium on Bee Products 3rd edition – Annual meeting of the International Honey Commission (IHC), Faculty of medicine, University of Rijeka, p:61

Desenvolvimento e aplicação de modelo de calibração multivariada para determinação de açúcares e ácidos orgânicos em bebidas comerciais utilizando espectroscopia no infravermelho

The routine analysis for quantization of organic acids and sugars are generally slow methods that involve the use and preparation of several reagents, require trained professional, the availability of special equipment and is expensive. In this context, it has been increasing investment in research whose purpose is the development of substitutive methods to reference, which are faster, cheap and simple, and infrared spectroscopy have been highlighted in this regard. The present study developed multivariate calibration models for the simultaneous and quantitative determination of ascorbic acid, citric, malic and tartaric and sugars sucrose, glucose and fructose, and soluble solids in juices and fruit nectars and classification models for ACP. We used methods of spectroscopy in the near infrared (Near Infrared, NIR) in association with the method regression of partial least squares (PLS). Were used 42 samples between juices and fruit nectars commercially available in local shops. For the construction of the models were performed with reference analysis using high-performance liquid chromatography (HPLC) and refractometry for the analysis of soluble solids. Subsequently, the acquisition of the spectra was done in triplicate, in the spectral range 12500 to 4000 cm-1. The best models were applied to the quantification of analytes in study on natural juices and juice samples produced in the Paraná Southwest Region. The juices used in the application of the models also underwent physical and chemical analysis. Validation of chromatographic methodology has shown satisfactory results, since the external calibration curve obtained R-square value (R2) above 0.98 and coefficient of variation (%CV) for intermediate precision and repeatability below 8.83%. Through the Principal Component Analysis (PCA) was possible to separate samples of juices into two major groups, grape and apple and tangerine and orange, while for nectars groups separated guava and grape, and pineapple and apple. Different validation methods, and pre-processes that were used separately and in combination, were obtained with multivariate calibration models with average forecast square error (RMSEP) and cross validation (RMSECV) errors below 1.33 and 1.53 g.100 mL-1, respectively and R2 above 0.771, except for malic acid. The physicochemical analysis enabled the characterization of drinks, including the pH working range (variation of 2.83 to 5.79) and acidity within the parameters Regulation for each flavor. Regression models have demonstrated the possibility of determining both ascorbic acids, citric, malic and tartaric with successfully, besides sucrose, glucose and fructose by means of only a spectrum, suggesting that the models are economically viable for quality control and product standardization in the fruit juice and nectars processing industry.

Estudo de tratamentos prévios para o controlo de acastanhamento de cenoura secada

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de compostos químicos como o ácido ascórbico e metabissulfito de sódio na inibição do acastanhamento em cenoura (Daucus carota L.), da variedade Nantes, sujeita a secagem, por convecção (60ºC e 40ºC). Por outro lado, estudou-se o efeito da aplicação de extratos naturais como os de chá verde e branco, aliados ao branqueamento, baseados na sua atividade antioxidante natural. As amostras foram sujeitas a ácido ascórbico e metabissulfito de sódio nas concentrações de 0,25% (m/v) e 1% (m/v), durante 60 min e 90 min e foi efetuado um controlo em água destilada (sem agente anti-escurecimento) nos mesmos períodos de tempo mencionados anteriormente. Os testes de branqueamento foram pré-estabelecidos, através do teste da peroxidase para a determinação do binómio tempo-temperatura adequado a cada tratamento térmico. Procedeu-se à análise das propriedades químicas (humidade, proteína, cinza, fibra bruta, açúcares, compostos fenólicos e atividade antioxidante), propriedades fisicas (textura e cor), no estado fresco e após as secagens. Quanto aos resultados obtidos, verificou-se que, de forma geral, a secagem a 60ºC conduziu a alterações mais notórias nas propriedades químicas analisadas, nomeadamente ao nível das proteínas e dos açúcares redutores. No que respeita à atividade antioxidante, as alterações foram pouco evidentes com o aumento da temperatura de secagem, porém comparativamente com a amostra em fresco, ocorreram perdas. Quanto ao teor de polifenóis totais, de forma geral, também ocorreram perdas, ocasionadas, possivelmente, por reações de acastanhamento enzimático. Quanto à análise da cor a secagem a 40ºC conduziu a maiores alterações em termos de luminosidade, sendo os tratamentos com infusões de chá os que se aproximaram mais à amostra em fresco. Em termos de diferença de cor total, a secagem a 40ºC conduziu a maiores variações, sendo os pré-tratamentos térmicos os que registaram menores variações. Quanto ao índice de acastanhamento, a secagem a 40ºC, apresentou resultados mais baixos, sendo os pré-tratamentos químicos aqueles que apresentaram os menores valores. Em relação à textura, registaram-se valores semelhantes em termos de elasticidade e coevisidade mas uma diminuição significativa da dureza e da mastigabilidade das amostras secadas quando comparadas com a amostra em fresco.

Estudo das propriedades físico-químicas e avaliação de compostos bioativos em 'Physalis peruviana L.'

O rápido crescimento da procura e na produção de Physalis está associado às suas características nutracêuticas e medicinais, por estarem associadas ao bemestar e à saúde. O reconhecimento e o conceito da qualidade dos frutos é cada vezmais importante, abrangendo a aparência do produto, o aroma, a textura e o valor nutricional. Com a realização deste trabalho pretendeu-se avaliar as propriedades físicoquímicas das bagas de physalis, bem como os conteúdos em compostos bioativos com potenciais benefícios para a saúde humana. Neste trabalho foi avaliada uma variedade de physalis (Physalis peruviana L.), sendo os frutos provenientes de uma exploração localizada na região Norte-Centro de Portugal. Foram realizadas análises físicas às 'physalis' frescas, tendo sido determinados o calibre, a cor e a textura. Na análise química, realizaram-se as determinações, da humidade, da fibra bruta, dos açúcares totais e redutores, da acidez total titulável, do teor de sólidos solúveis totais, do ácido ascórbico, dos carotenóides, dos compostos fenólicos totais, dos orto-difenóis e dos flavonóides. Foi ainda determinada a atividade antioxidante pelos métodos ABTS e DPPH e os extratos submetidos a condições simulantes do trato digestivo. As physalis em estudo apresentaram, em média um diâmetro de 1,69 cm e uma massa de 2,77 g. Relativamente à cor, as bagas apresentaram-se claras, (L*=65,72), e com uma tendência para a cor vermelha (a*=16,69), e uma forte intensidade amarela (b*=58,11). No que diz respeito à textura, a firmeza foi de 2,40 N e a elasticidade foi de 2,94 mm. Quanto à caracterização química foram encontrados os seguintes resultados: 83,02% de água, 4,61% de fibra, 8,79% de açúcares totais, 1,25% de acidez total, expressa em ácido cítrico. A amostra continha ainda 5,95 μg/g de carotenoides 26,7 mg de ácido ascórbico por 100 g. Os valores de fenóis totais (42,74 e 59,95 mg EAG/100 g) e de atividade antioxidante determinada pelo método DPPH (7,73 e 9,61 μmol TE/g), e pelo método ABTS (12,28 e 13,71 μmol TE/g) variam de acordo com as condições de extração. Verificou-se ainda uma correlação forte entre os dois métodos. No que diz respeito às condições in vitro de simulação das condições do trato digestivo, verificou-se um decréscimo ao longo do trato digestivo tanto no teor em compostos fenólicos bem como na atividade antioxidante. Em termos globais houve uma retenção de 43% dos compostos fenólicos totais e 26% da atividade antioxidante.

Organic acids in Kakadu plum (Terminalia ferdinandiana): The good (ellagic), the bad (oxalic) and the uncertain (ascorbic)

The phenolic ellagic acid (EA) is receiving increasing attention for its nutritional and pharmacological potential as an antioxidant and antimicrobial agent. The Australian native Kakadu plum (Terminalia ferdinandiana) fruit is an abundant source of this phytochemical. The fruit also contains large amounts of vitamin C (mainly as ascorbic acid, AA) and possibly the undesirable oxalic acid (OA). Regular consumption of high oxalate foods poses a variety of health risks in humans including interference with calcium absorption and kidney stone formation. Oxalate is also the end-product of AA metabolism so that consumption of fruit with heightened AA content has the potential to elevate urinary oxalate levels. The aims of this study were to investigate the distribution of EA and the presence of other bioactives in other Kakadu plum tissues. Chemical analysis of Kakadu plum fruit and leaves for EA (free and total), OA (water-soluble and total), calcium (Ca) and AA indicated that EA and AA concentrations were high in the fruit while the leaves had significantly higher EA levels but little or no detectable AA. OA content in fruit and leaves was substantial with the fruit being placed in the high-Oxalate category. These findings suggest that there is potential to elevate oxalate levels in the urine of susceptible people and intake of fruit-derived products should be closely monitored. By measuring tissues collected from specific trees, high EA-producing or low OA-containing individuals were identified.

Atividades biológicas de polissacarídeos sulfatados extraídos da alga vermelha Gracilaria caudata

In recent years, sulfated polysaccharides (SP) from marine algae have emerged as an important class of natural biopolymers with potential pharmacology applications. Among these, SP isolated from the cell walls of red algae have been study due to their anticoagulant,antithrombotic and anti-inflammatory activities. In the present study, three sulfated polysaccharides fractions denominated F1.5v, F2.0v and F3.0v were obtained from seaweed G. caudate by proteolysis followed to acetone fractionation. Gel electrophoresis using 0.05 M 1,3-diaminopropane-acetate buffer, pH 9,0, stained with 0.1% toluidine blue, showed the presence of SP in all fractions. The chemical analysis demonstrated that all the fractions are composed mainly of galactose. These compounds were evaluated in anticoagulant, antioxidant and antiproliferative activities. In anticoagulant activity evaluated through aPTT and PT tests, no one fractions presented anticoagulant activity at tested concentrations (0.1 mg/mL; 1.0 mg/mL; 2.0 mg/mL).The antioxidant activities of the three fractions were evaluated by the following in vitro systems: Total antioxidant capacity, superoxide and hydroxyl radical scavenging, ferrous chelating activity and reducing power. The fractions were found to have different levels of antioxidant activity in the systems tested. F1.5v shows the highest activity, especially in the ferrous chelating system, with 70% of ferrous inhibiting at 1.0 mg.mL-1. Finally, all the fractions showed dose-dependent antiproliferative activity against HeLa cells. The fractions F1.5v and F2.0v presented the highest antiproliferative activity at 2.0 mg/mL with 42.7% and 37.0% of inhibition, respectively. Ours results suggests that the sulfated polysaccharides from seaweed G. caudata are promising compounds in antioxidant and/or antitumor therapy

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.

Avaliação das propriedades farmacológicas de polissacarídeos do fungo Scleroderma nitidum

Several pharmacological properties have been attributed to isolated compounds from mushroom. Recently, have these compounds, especially the polysaccharides derived from mushrooms, modulate the immune system, and its antitumor, antiviral, antibiotic and antiinflammatory activities. This study assesses the possible pharmacological properties of the polysaccharides from Scleroderma nitidum mushroom. The centesimal composition of the tissue showed that this fungus is composed mainly of fibers (35.61%), ash (33.69%) and carbohydrates (25.31%). The chemical analysis of the polysaccharide fraction showed high levels of carbohydrates (94.71%) and low content of protein (5.29%). These polysaccharides are composed of glucose, galactose, mannose and fucose in the following molar ratios 0.156, 0.044, 0.025, 0.066 and the infrared analysis showed a possible polysaccharide-protein complex. The polysaccharides from Scleroderma nitidum showed antioxidant potential with concentration-dependent antioxidant activity compared to ascorbic acid. The analysis scavenging of superoxide radical and inhibition of lipid peroxidation showed that the polysaccharides from S. nitidum have an IC50 of 12.70 mg/ml and EC50 10.4 μg/ml, respectively. The antioxidant activity was confirmed by the presence of reducing potential of these polysaccharides. The effect of these polymers on the inflammatory process was tested using the carrageenan or histamine-induced paw edema model and the sodium thioglycolate or zymosan-induced model. The polysaccharides were effective in reducing edema (73% at 50 mg/kg) and cell infiltrate (37% at 10 mg/kg) in both inflammation models tested. Nitric oxide, a mediator in the inflammatory process, showed a reduction of around 26% at 10 mg/kg of body weight. Analysis of pro- and anti-inflammatory cytokines showed that in the groups treated with polysaccharides from S. nitidum there was an increase in cytokines such as IL-1ra, IL-10, and MIP-1β concomitant with the decrease in INF-γ (75%) and IL-2 (22%). We observed the influence of polysaccharides on the modulation of the expression of nuclear factor κB. Thus, polysaccharides from S. nitidum reduced the expression of NF-κB by up to 64%. The results obtained suggest that NF-κB modulation is one of the possible mechanisms that explain the anti-inflammatory effect of polysaccharides from the fungus S. nitidum.