Extraction of natural red colorants from the fermented broth of Penicillium purpurogenum using aqueous two-phase polymer systems

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Separation of natural colorants from the fermented broth of filamentous fungi using colloidal gas aphrons

There is a worldwide interest in the development of processes for producing colorants from natural sources. Microorganisms provide an alternative source of natural colorants produced by cultivation technology and extracted from the fermented broth. The aim of the present work was to study the recovery of red colorants from the fermented broth of Talaromyces amestolkiae using the technique of colloidal gas aphrons (CGA) comprising surfactant-stabilized microbubbles. Preliminary experiments were performed to evaluate the red colorants’ solubility in different organic solvents, octanol/water partitioning, and their stability in surfactant solutions, namely hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB), sodium dodecyl sulfate (SDS), and polyoxyethylenesorbitan monolaurate (Tween 20), which are cationic, anionic and nonionic surfactants, respectively. The first recovery experiments were carried out using CGA generated by these surfactants at different volumetric ratios (VR, 3–18). Subsequently, two different approaches to generate CGA were investigated at VR values of 6 and 12: the first involved the use of CTAB at pH 6.9–10.0, and the second involved the use of Tween 20 using red colorants partially dissolved in ethanol and Tween 20. The characterization results showed that red colorants have a hydrophilic nature. The highest recoveries were obtained with Tween 20 (78%) and CTAB (70%). These results demonstrated that the recovery of the colorants was driven by both electrostatic and hydrophobic interactions. The VR was found to be an important operating parameter and at VR 12 with CTAB (at pH 9) maximum recovery, partitioning coefficient (K = 5.39) and selectivity in relation to protein and sugar (SP = 3.75 and SS = 7.20 respectively) were achieved. Furthermore, with Tween 20, the separation was driven mainly by hydrophobic interactions. Overall CGA show promise for the recovery of red colorants from a fermented broth. Although better results were obtained with CTAB than with Tween 20 the latter may be more suitable for some application due to its lower toxicity.

Improvement of submerged culture conditions to produce colorants by Penicillium purpurogenum

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Transfert ultrarapide d’électron et transfert modéré d’énergie au sein d’assemblages supramoléculaires de colorants et d’un cluster de palladium

Résumé : Les transferts d’électrons photo-induits et d’énergie jouent un rôle primordial dans un grand nombre de processus photochimiques et photobiologiques, comme la respiration ou la photosynthèse. Une très grande quantité de systèmes à liaisons covalentes ont été conçus pour copier ces processus de transferts. Cependant, les progrès sont, en grande partie, limités par les difficultés rencontrées dans la synthèse de nouveaux couples de types donneurs-accepteurs. Récemment, des espèces utilisant des liaisons non-covalentes, comme les liaisons hydrogènes, les interactions [pi]-[pi], les liaisons de coordination métal-ligands ou encore les interactions électrostatiques sont le centre d’un nouvel intérêt du fait qu’ils soient plus faciles à synthétiser et à gérer pour obtenir des comportements de transferts d’électrons ou d’énergie plus flexibles et sélectifs. C’est dans cette optique que le travail de cette thèse a été mené, i.e. de concevoir des composés auto-assemblés avec des porphyrines et un cluster de palladium pour l’étude des transferts d’électrons photo-induits et d’énergie. Cette thèse se divise en quatre parties principales. Dans la première section, le chapitre 3, deux colorants porphyriniques, soit le 5-(4-carboxylphényl)-10, 15, 20-tristolyl(porphyrinato)zinc(II) (MCP, avec Na+ comme contre-ion) et 5, 15-bis(4-carboxylphényl)-15, 20-bistolyl(porphyrinato)zinc(II) (DCP, avec Na+ comme contre-ion) ont été utilisés comme donneurs d’électrons, et le [Pd3(dppm)3(CO)]2+ ([Pd32+], dppm = (Ph2P)2CH2, PF6‾ est le contre-ion) a été choisi comme accepteur d’électrons. La structure de l’assemblage [Pd32+]•••porphyrine a été élucidée par l’optimisation des géométries à l’aide de calculs DFT. La spectroscopie d’absorption transitoire (TAS) montre la vitesse de transferts d’électrons la plus rapide (< 85 fs, temps inférieurs à la limite de détection) jamais enregistrée pour ce type de système (porphyrine-accepteur auto-assemblés). Généralement, ces processus sont de l’ordre de l’échelle de la ps-ns. Cette vitesse est comparable aux plus rapides transferts d’électrons rapportés dans le cas de systèmes covalents de type porphyrine-accepteur rapide (< 85 fs, temps inférieurs à la limite de détection). Ce transfert d’électrons ultra-rapide (ket > 1.2 × 1013 s-1) se produit à l’état énergétique S1 des colorants dans une structure liée directement par des interactions ioniques, ce qui indique qu’il n’est pas nécessaire d’avoir de forts liens ou une géométrie courbée entre le donneur et l’accepteur. Dans une deuxième section, au chapitre 4, nous avons étudié en profondeur l’effet de l’utilisation de porphyrines à systèmes π-étendus sur le comportement des transferts d’électrons. Le colorant 9, 18, 27, 36-tétrakis-meso-(4-carboxyphényl)tétrabenzoporphyrinatozinc(II) (TCPBP, avec Na+ comme contre-ion) a été sélectionné comme candidat, et le 5, 10, 15, 20-tétrakis-meso-(4-carboxyphényl)porphyrineatozinc(II) (TCPP, avec Na+ comme contre-ion) a aussi été utilisé à des fins de comparaisons. TCPBP et TCPP ont, tous deux, été utilisés comme donneurs d’électrons pour fabriquer des assemblages supramoléculaires avec le cluster [Pd32+] comme accepteur d’électrons. Les calculs DFT ont été réalisés pour expliquer les structures de ces assemblages. Dans les conditions expérimentales, ces assemblages sont composés principalement d’une porphyrine avec 4 équivalents de clusters. Ces systèmes ont aussi été investigués par des mesures de quenching (perte de luminescence), par électrochimie et par d’autres techniques. Les transferts d’électrons (< 85 fs; temps inférieurs à la limite de détection) étaient aussi observés, de façon similaire aux assemblages MCP•••[Pd32+] et [Pd32+]•••DCP•••[Pd32+]. Les résultats nous indiquent que la modification de la structure de la porphyrine vers la tétrabenzoporphyrine ne semble pas influencer le comportement des cinétiques de transferts d’électrons (aller ou retour). Dans la troisième section, le chapitre 5, nous avons synthétisé la porphyrine hautement [pi]-conjuguée: 9, 18, 27, 36-tétra-(4-carboxyphényléthynyl)tétrabenzoporphyrinatozinc(II) (TCPEBP, avec Na+ comme contre-ion) par des fonctionnalisations en positions meso- et β, β-, qui présente un déplacement vers le rouge de la bande de Soret et des bandes Q. TCPEBP était utilisé comme donneur d’électrons pour fabriquer des motifs supramoléculaires avec le [Pd32+] comme accepteur d’électrons. Des expériences en parallèle ont été menées en utilisant la 5, 10, 15, 20-tétra-(4-carboxyphényl)éthynylporphyrinatozinc(II) (TCPEP, avec Na+ comme contre-ion). Des calculs DFT et TDDFT ont été réalisés pour de nouveau déterminer de façon théorique les structures de ces systèmes. Les constantes d’association pour les assemblages TCPEBP•••[Pd32+]x sont les plus élevées parmi tous les assemblages entre des porphyrines et le cluster de palladium rencontrés dans la littérature. La TAS a montré, encore une fois, des processus de transferts d’électrons dans des échelles de l’ordre de 75-110 fs. Cependant, les transferts de retour d’électrons sont aussi très rapides (< 1 ps), ce qui est un obstacle potentiel pour des applications en cellules solaires à pigment photosensible (DSSCs). Dans la quatrième section, le chapitre 6, les transferts d’énergie triplets (TET) ont été étudiés pour les assemblages MCP•••[Pd32+] et [Pd32+]•••DCP•••[Pd32+]. Les analyses spectrales des états transitoires dans l’échelle de temps de la ns-[mu]s démontrent de façon évidente les TETs; ceux-ci présentent des transferts d’énergie lents et/ou des vitesses moyennes pour des transferts d’énergie T1-T1 (3dye*•••[Pd32+] → dye•••3[Pd32+]*) opérant à travers exclusivement le mécanisme de Förster avec des valeurs de kET autour de ~ 1 × 105 s-1 selon les mesures d’absorption transitoires à 298 K. Des forces motrices non-favorables rendent ces types de processus non-opérants ou très lents dans les états T1. L’état T1 de [Pd32+] (~8190 cm-1) a été qualitativement déterminé par DFT et par la mise en évidence de l’émission S0 ← Tn retardée à 680-700 nm provenant de l’annihilation T1-T1, ce qui fait que ce cluster peut potentiellement agir comme un donneur à partir de ses états Tn, et accepteur à partir de T1 à l’intérieur de ces assemblages. Des pertes d’intensités de types statiques pour la phosphorescence dans le proche-IR sont observées à 785 nm. Ce travail démontre une efficacité modérée des colorants à base de porphyrines pour être impliquée dans des TETs avec des fragments organométalliques, et ce, même attachées grâce à des interactions ioniques. En conclusion, les assemblages ioniques à base de porphyrines et de clusters de palladium présentent des propriétés de transferts d’électrons S1 ultra-rapides, et des transferts d’énergie T1 de vitesses modérées, ce qui est utile pour de possibles applications comme outils optoélectroniques. D’autres études, plus en profondeur, sont présentement en progrès.

Infra-red pupil detection for use in a face recognition system

This paper presents a new method of eye localisation and face segmentation for use in a face recognition system. By using two near infrared light sources, we have shown that the face can be coarsely segmented, and the eyes can be accurately located, increasing the accuracy of the face localisation and improving the overall speed of the system. The system is able to locate both eyes within 25% of the eye-to-eye distance in over 96% of test cases.

Thermally activated seawater neutralised red mud used for the removal of arsenate, vanadate and molybdate from aqueous solutions.

The effectiveness of using thermally activated hydrotalcite materials has been investigated for the removal of arsenate, vanadate, and molybdate in individual and mixed solutions. Results show that increasing the Mg,Al ratio to 4:1 causes an increase in the percentage of anions removed from solution. The order of affinity of the three anions analysed in this investigation is arsenate, vanadate, and molybdate. By comparisons with several synthetic hydrotalcite materials, the hydrotalcite structure in the seawater neutralised red mud (SWN-RM) has been determined to consist of magnesium and aluminium with a ratio between 3.5:1 and 4:1. Thermally activated seawater neutralised red mud removes at least twice the concentration of anionic species than thermally activated red mud alone, due to the formation of 40 to 60 % Bayer hydrotalcite during the neutralisation process.

Red clover (Trifolium pratense) isoflavones and serum homocysteine in premenopausal women : a pilot study

Background: There is limited information on the effect of isoflavones on homocysteine concentrations, a risk factor for a number of chronic diseases. Methods: Twenty-three premenopausal women participated in a double-blind, randomized, parallel study for four menstrual cycles. Subjects consumed either placebo or purified red clover (Trifolium pratense) isoflavone (86mg/day) tablets. Blood samples were collected weekly during cycles 1, 3, and 4 for determination of serum folate and total homocysteine concentrations. Dietary intake was monitored monthly. Results: Concentrations of folate and homocysteine in serum did not change significantly in either group, and there were no significant differences observed between the follicular and luteal phases of the menstrual cycle. The participants' dietary records indicated that nutrient intake was constant, and compliance was confirmed by analysis of urinary isoflavone concentrations and tablet counts in returned containers. Conclusions: These results suggest that in the absence of any dietary modification, supplementation with purified isoflavones that are predominantly methoxylated has no effect on serum homocysteine or folate in premenopausal women.

The impact of red light cameras on safety in Arizona

Red light cameras (RLCs) have been used in a number of US cities to yield a demonstrable reduction in red light violations; however, evaluating their impact on safety (crashes) has been relatively more difficult. Accurately estimating the safety impacts of RLCs is challenging for several reasons. First, many safety related factors are uncontrolled and/or confounded during the periods of observation. Second, “spillover” effects caused by drivers reacting to non-RLC equipped intersections and approaches can make the selection of comparison sites difficult. Third, sites selected for RLC installation may not be selected randomly, and as a result may suffer from the regression to the mean bias. Finally, crash severity and resulting costs need to be considered in order to fully understand the safety impacts of RLCs. Recognizing these challenges, a study was conducted to estimate the safety impacts of RLCs on traffic crashes at signalized intersections in the cities of Phoenix and Scottsdale, Arizona. Twenty-four RLC equipped intersections in both cities are examined in detail and conclusions are drawn. Four different evaluation methodologies were employed to cope with the technical challenges described in this paper and to assess the sensitivity of results based on analytical assumptions. The evaluation results indicated that both Phoenix and Scottsdale are operating cost-effective installations of RLCs: however, the variability in RLC effectiveness within jurisdictions is larger in Phoenix. Consistent with findings in other regions, angle and left-turn crashes are reduced in general, while rear-end crashes tend to increase as a result of RLCs.