Performance of an electronic tongue during monitoring 2-rnethylisoborneol and geosmin in water samples

2-Methylisoborneol (MIB) and geosmin (GSM) are sub products from algae decomposition and, depending on their concentration, can be toxic: otherwise, they give unpleasant taste and odor to water. For water treatment companies it is important to constantly monitor their presence in the distributed water and avoid further costumer complaints. Lower-cost and easy-to-read instrumentation would be very promising in this regard. In this study, we evaluate the potentiality of an electronic tongue (ET) system based on non-specific polymeric sensors and impedance measurements in monitoring MIB and GSM in water samples. Principal component analysis (PCA) applied to the generated data matrix indicated that this ET was capable to perform with remarkable reproducibility the discrimination of these two contaminants in either distilled or tap water, in concentrations as low as 25 ng L-1. Nonetheless, this analysis methodology was rather qualitative and laborious, and the outputs it provided were greatly subjective. Also, data analysis based on PCA severely restricts automation of the measuring system or its use by non-specialized operators. To circumvent these drawbacks, a fuzzy controller was designed to quantitatively perform sample classification while providing outputs in simpler data charts. For instance, the ET along with the referred fuzzy controller performed with a 100% hit rate the quantification of MIB and GSM samples in distilled and tap water. The hit rate could be read directly from the plot. The lower cost of these polymeric sensors allied to the especial features of the fuzzy controller (easiness on programming and numerical outputs) provided initial requirements for developing an automated ET system to monitor odorant species in water production and distribution. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Avaliação do potencial de processos oxidativos avançados para remediação de águas contaminadas com geosmina e 2-MIB

In this work, the efficiency of some homogeneous advanced oxidation processes (UVC/H2O2, Fe2+/H2O2, UVC/Fe2+/H2O2, UVA/Fe2+/H2O2, solar/Fe2+/H2O2) was investigated toward the degradation of geosmin and 2-methylisoborneol (2-MIB). The effect of relevant experimental parameters (ie. pH, Fe2+ and H2O2 concentration) was first investigated by factorial design, using camphor as a model substrate. In the geosmin and 2-MIB degradation studies the Fenton processes assisted by solar and UVA radiation offered the most promising results, mainly on account of high degradation capacity (higher than 80% at a reaction time of 60 min), high operational simplicity and low cost.

Écologie et implications trophiques de la cyanobactérie Lyngbya wollei dans le fleuve Saint-Laurent

Les proliférations nuisibles de la cyanobactérie filamenteuse benthique Lyngbya wollei qui forme des tapis déposés sur les sédiments ont augmenté en fréquence au cours des 30 dernières années dans les rivières, lacs et sources de l'Amérique du Nord. Lyngbya wollei produit des neurotoxines et des composés organiques volatils (géosmin, 2-méthylisobornéol) qui ont des répercussions sur la santé publique de même que des impacts d'ordre socioéconomiques. Cette cyanobactérie est considérée comme un habitat et une source de nourriture de piètre qualité pour les invertébrés en raison de sa gaine robuste et de sa production de toxines. Les proliférations de L. wollei ont été observées pour la première fois en 2005 dans le fleuve Saint-Laurent (SLR; Québec, Canada). Nous avons jugé important de déterminer sa distribution sur un tronçon de 250 km afin d'élaborer des modèles prédictifs de sa présence et biomasse en se basant sur les caractéristiques chimiques et physiques de l'eau. Lyngbya wollei était généralement observé en aval de la confluence de petits tributaires qui irriguent des terres agricoles. L’écoulement d’eaux enrichies à travers la végétation submergée se traduisait par une diminution de la concentration d’azote inorganique dissous (DIN), alors que les concentrations de carbone organique dissous (DOC) et de phosphore total dissous (TDP) demeuraient élevées, produisant un faible rapport DIN :TDP. Selon nos modèles, DOC (effet positif), TP (effet négatif) et DIN :TDP (effet négatif) sont les variables les plus importantes pour expliquer la répartition de cette cyanobactérie. La probabilité que L. wollei soit présent dans le SLR a été prédite avec exactitude dans 72 % à 92 % des cas pour un ensemble de données indépendantes. Nous avons ensuite examiné si les conditions hydrodynamiques, c'est-à-dire le courant généré par les vagues et l'écoulement du fleuve, contrôlent les variations spatiales et temporelles de biomasse de L. wollei dans un grand système fluvial. Nous avons mesuré la biomasse de L. wollei ainsi que les variables chimiques, physiques et météorologiques durant trois ans à 10 sites le long d'un gradient d'exposition au courant et au vent dans un grand (148 km2) lac fluvial du SLR. L'exposition aux vagues et la vitesse du courant contrôlaient les variations de biomasses spatiales et temporelles. La biomasse augmentait de mai à novembre et persistait durant l'hiver. Les variations interannuelles étaient contrôlées par l'écoulement de la rivière (niveau d'eau) avec la crue printanière qui délogeait les tapis de l'année précédente. Les baisses du niveau d'eau et l'augmentation de l'intensité des tempêtes anticipées par les scénarios de changements climatiques pourraient accroître la superficie colonisée par L. wollei de même que son accumulation sur les berges. Par la suite, nous avons évalué l'importance relative de L. wollei par rapport aux macrophytes et aux épiphytes. Nous avons examiné l'influence structurante de l'échelle spatiale sur les variables environnementales et la biomasse de ces producteurs primaires (PP) benthiques. Nous avons testé si leur biomasse reflétait la nature des agrégats d'habitat basées sur l'écogéomorphologie ou plutôt le continuum fluvial. Pour répondre à ces deux questions, nous avons utilisé un design à 3 échelles spatiales dans le SLR: 1) le long d'un tronçon de 250 km, 2) entre les lacs fluviaux localisés dans ce tronçon, 3) à l'intérieur de chaque lac fluvial. Les facteurs environnementaux (conductivité et TP) et la structure spatiale expliquent 59% de la variation de biomasse des trois PP benthiques. Spécifiquement, les variations de biomasses étaient le mieux expliquées par la conductivité (+) pour les macrophytes, par le ratio DIN:TDP (+) et le coefficient d'extinction lumineuse (+) pour les épiphytes et par le DOC (+) et le NH4+ (-) pour L. wollei. La structure spatiale à l'intérieur des lacs fluviaux était la plus importante composante spatiale pour tous les PP benthiques, suggérant que les effets locaux tels que l'enrichissement par les tributaire plutôt que les gradients amont-aval déterminent la biomasse de PP benthiques. Donc, la dynamique des agrégats d'habitat représente un cadre général adéquat pour expliquer les variations spatiales et la grande variété de conditions environnementales supportant des organismes aquatiques dans les grands fleuves. Enfin, nous avons étudié le rôle écologique des tapis de L. wollei dans les écosystèmes aquatiques, en particulier comme source de nourriture et refuge pour l'amphipode Gammarus fasciatus. Nous avons offert aux amphipodes un choix entre des tapis de L. wollei et soit des chlorophytes filamenteuses ou un tapis artificiel de laine acrylique lors d'expériences en laboratoire. Nous avons aussi reconstitué la diète in situ des amphipodes à l'aide du mixing model (d13C et δ15N). Gammarus fasciatus choisissait le substrat offrant le meilleur refuge face à la lumière (Acrylique>Lyngbya=Rhizoclonium>Spirogyra). La présence de saxitoxines, la composition élémentaire des tissus et l'abondance des épiphytes n'ont eu aucun effet sur le choix de substrat. Lyngbya wollei et ses épiphytes constituaient 36 et 24 % de l'alimentation in situ de G. fasciatus alors que les chlorophytes, les macrophytes et les épiphytes associées représentaient une fraction moins importante de son alimentation. Les tapis de cyanobactéries benthiques devraient être considérés comme un bon refuge et une source de nourriture pour les petits invertébrés omnivores tels que les amphipodes.

Incidència de microorganismes i de compostos orgànics volàtils en l'aparició de defectes sensorials en suro

La incidència sobre el suro de defectes sensorials amb descriptors de florit-humitat és un dels principals problemes amb què s'enfronta la indústria surera. Els principals compostos relacionats amb aquest defecte son cloroanisoles, metoxipirazines, geosmina i metilisoborneol. Aquesta recerca s'ha fet amb l'objectiu principal d'aprofundir en els mètodes de determinació de compostos volàtils en suro. S'ha desenvolupat una metodologia basada en la microextracció en fase sòlida i la cromatografia de gasos per a l'anàlisi conjunta d'aquests compostos en macerats de suro. El fet que la majoria dels compostos d'interès tingui un origen microbià ha fet necessari completar les anàlisis químiques amb mètodes de detecció i aïllament dels microorganismes susceptibles de produir-los. S'ha utilitzat un mètode per a l'estudi de la diversitat de fongs i bacteris en mostres de suro basat en l'estudi de marcadors genètics mitjançant l'anàlisi en gradients electroforètics desnaturalitzants. Per últim s'ha avaluat la capacitat de producció de defectes sensorials per microorganismes aïllats de suro utilitzant tècniques olfactomètriques.

Study of thiabendazole resistance and volatile organic compounds production of Penicillium expansum strains

The years of excessive use of thiabendazole to control Penicillium expansum has induced the development of resistance. Sensitivity of fourty eight strains collected from orchards and packinghouses in Emilia Romagna to pure and commercial TBZ was determined in vitro on TBZ amended medium (400μg/mL). Out of 48 strains, 35 were thiabendazole-sensitive (S) and 13 were thiabendazole-resistant (R). Microtiter assay adapted to P. expansum, showed EC50 values ranging from 54 to 320 μg/mL for ten TBZ-resistant strains. At the highest dose (50 μg/mL), resistant strains growth was not inhibited and the reported MICs value were >1000 μg/mL. Therefore, preliminary screening combined with microtiter assay, can be a good strategy to test susceptibility to TBZ. Mutations in the β-tubulin gene were studied on amino acid sequences from residue 167 to residue 357 of 10 P. expansum strains. Mutation at codon 198 was associated with TBZ-resistance. However, its absence in 3 resistant strains can be explained by the involvement of other mechanisms. Moreover, a P. expansum strain LB8/99 showed good antifungal effect against some fungal pathogens through double petri dish assay. It inhibited both mycelium growth and conidia germination of B. cinerea, C. acutatum, and M. laxa, and reduced significantly by 53% and 18% respectively P. expansum. Three major VOCS: geosmin, phenethyl alcolhol (PEA) and an unknown substance were identified by GC-MS analysis. Consistent fumigation of fungal pathogens with PEA (1230 mg/mL), inhibited both conidia germination and mycelium growth of all pathogens, except conidia germination of P. expansum that was reduced by 90% with respect to control. While, the concentration of PEA produced naturally by LB8/99 was ineffective in controlling the pathogens and seemed to have a synergic or additive effect with the other VOCS. Investigations to study the biofumigant effect of LB8/99 on other commodities like seeds and seedlings are in progress.

Características tecnológicas de espécies de pescado com potencial de criação na região sudoeste do Paraná

The fish meat has a particular chemical composition which gives its high nutritional value. However, this food is identified for being highly perishable and this aspect is often named as a barrier to fish consumption. The southwestern Paraná region, parallel to the country's reality, it is characterized by low fish consumption; and one of the strategies aimed at increasing the consumption of this important protein source is encouraging the production of other species besides tilapia. Within this context, it is necessary to know about the meat characteristics. In this sense, the objective of this study was to evaluate the technological potential of pacu, grass carp and catfish species. To do so, at first, it was discussed the chemical and biometric assessment under two distinct descriptive statistical methods, of the three species; and it was also evaluated the discriminating capacity of the study. In a second moment, an evaluation of effects done by two different processes of washing (acid and alkaline) regarding the removal of nitrogen compounds, pigments and the emulsifying ability of the proteins contained in the protein base obtained. Finally, in the third phase, it was aimed to realize the methodology optimization in GC-MS for the analysis geosmin and MIB (2-metilisoborneol) compounds that are responsible for taste/smell of soil and mold in freshwater fish. The results showed a high protein and low lipid content for the three species. The comparison between means and medians revealed symmetry only for protein values and biometric measurements. Lipids, when evaluated only by the means, overestimate the levels for all species. Correlations between body measurements and fillet yield had low correlation, regardless of the species analyzed, and the best prediction equation relates the total weight and fillet weight. The biometric variables were the best discriminating among the species. The evaluation of the washings, it was found that the acidic and basic processes were equally (p ≥ 0.05) efficient (p ≤ 0.05) for the removal of nitrogen compounds on the fish pulps. Regarding the extraction of pigments, a removal efficiency was recorded only for the pacu species, the data were assessed by the parameters L *, a *, b *. When evaluated by the total color difference (ΔE) before and after washing for both processes (acid/alkaline) the ΔE proved feasible perceived by naked eye for all species. The catfish was characterized as the fish that presents the clearest meat with the basic washing considered the most effective in removing pigments for this species. Protein bases obtained by alkaline washes have higher emulsifying capacity (p ≤ 0.05) when compared to unwashed and washed in acid process pulps. The methodology applied for the quantification of MIB and geosmin, allowed to establish that the method of extraction and purification of analytes had low recovery and future studies should be developed for identification and quantification of MIB and geosmin on fish samples.