Neste trabalho foi investigado o efeito exercido por microambientes sobre a estabilidade química e fotoquímica de corantes. Em particular, estudaram-se os fatores responsáveis pelo aumento da estabilidade química e fotoquímica de índigo quando em interação com paligorsquita, que compõem o pigmento histórico Azul Maia, sobre o qual ainda havia controvérsias na literatura. Os corantes investigados foram índigo, dehidroíndigo, alizarina, purpurina, luteolina e β-caroteno; os microambientes foram proporcionados pelas argilas paligorsquita, sepiolita, montmorilonita, laponita e HDL de Al3+ e Mg2+ (3:1). Paligorsquita e a sepiolita são as únicas argilas que apresentam microporos em sua estrutura. As técnicas de caracterização empregadas neste trabalho foram: espectroscopia vibracional (Raman e absorção no infravermelho), espectroscopia de absorção no UV-VIS, difratometria de raios X, análise térmica (TG e DSC), CG-MS, HLPC-MS, medidas de área superficial por isoterma de adsorção de N2 e SEM. Duas técnicas com resolução temporal em escala de sub-picosegundos (absorção de transiente e infravermelho resolvido no tempo) foram utilizadas. O sistema índigo+paligorsquita corresponde à mistura dos dois sólidos, seguida de aquecimento, sendo que a partir de 70 °C a coloração da mistura adquire tonalidade esverdeada e também apresenta maior estabilidade química e fotoquímica. Essa estabilidade e também a alteração na cor aumentam com a temperatura de aquecimento da mistura e o intervalo considerado engloba as temperaturas de perda de água zeolítica (70 - 150 °C) e coordenada (170 - 280 °C) da estrutura da argila. Os resultados de espectroscopia vibracional e eletrônica dos simulantes de Azul Maia indicam que o índigo interage através de ligações de hidrogênio com as moléculas de água coordenada. Essa interação, entretanto, só é possível com a remoção da água zeolítica, o que ocorre a partir de 70 °C. Com aquecimento em temperaturas acima de 170 °C o comportamento do espectro eletrônico e vibracional se altera, indicando a formação direta de complexos com os metais presentes nas bordas internas dos microporos. Os resultados de espectroscopia Raman indicam que com a interação por ligação de hidrogênio a simetria molecular do índigo diminua. Os estudos por espectroscopia com resolução temporal mostraram que o índigo apresenta transferência de próton no estado excitado (ESIPT) de um dos amino grupos para a carbonila adjacente; após esta transferência, há a formação da espécie mono-enol a qual relaxa ao estado fundamental após 120 ps, através de intersecção cônica, o que explica a alta fotoestabilidade do corante. No caso da mistura aquecida a 130 °C os resultados, obtidos pela primeira vez para uma molécula imobilizada em argila, confirmam que o índigo encontra-se em um ambiente hidrofílico, considerando o tempo de vida de decaimento do estado excitado (3,0 ps), comparável ao do índigo carmim em solução aquosa (2,7 ps). O tempo de vida também é muito curto, comparado ao em solução de DMSO (120 ps) o que pode explicar a alta estabilidade do corante quando dentro do microcanal da argila. Finalmente, constatou-se que o dehidroíndigo não é responsável pela coloração de simulantes de Azul Maia, a qual resulta de alterações no espectro de absorção no visível do corante que ocorrem com a interação com a argila / In this work, the role played by the microenvironment on the chemical and photochemical stability of dyes was investigated. The factors responsible for the enhanced stability of indigo when interacting with palygorskite were detailed studied; the indigo and palygorskite system constitutes a simulant of Maya Blue, a historical pigment with properties which are controversially described in the literature. The dyes here investigated were indigo, dehydroindigo, alizarin, purpurin, luteolin and β-carotene; the microenvironment was provided by palygorskite, sepiolite, montmorillonite, laponite and a layered double hydroxide (Al3+ e Mg2+, 3:1). Palygorskite and sepiolite are the only clays with micropores in their structure. Several characterization techniques were employed, namely vibrational spectroscopy (Raman and infrared), UV-VIS electronic absorption spectroscopy, X-ray diffractometry, thermal analysis (TG and DSC), CG-MS, HPLC-MS, surface area and porosity determination (N2 isotherm adsorption) and scanning electron microscopy. Two sub-picosecond time resolved techniques (transient absorption and infrared absorption) were also used. The indigo+palygorskite system corresponds to the intimate mixture of both solids, followed by heating; from 70 °C the mixture attains a greenish hue and an enhanced chemical and photochemical stability. Both stability and color change increase with the heating temperature, which also leads to loss of zeolitic and coordinated water (70 to 150 °C and 170 to 280 °C, respectively). Vibrational and electronic spectroscopies indicate that, in the Maya Blue simulants, the dye interacts with the clay through hydrogen bonds with the coordinated water molecules. Such interaction, however, is only possible with the removal of the zeolitic water, which starts at 70 °C. At temperatures above 170 °C, both vibrational and electronic spectral profiles change, indicating that the interaction is now proceeding directly with the metals that are at the internal borders of the micropores. Results from Raman spectroscopy suggest that with the hydrogen bond and metal interaction a symmetry lowering occurs. Time resolved spectroscopy results show that indigo present an excited state intramolecular proton transfer from one of the NH to the adjacent carbonyl group, originating a mono-enol species, which decays to the ground state after 120 ps through a conical intersection. Such fast decay explains the high photochemical stability of indigo. In the case of the ind+paly mixture heated at 130 °C, the time resolved data obtained for the first time for a dye+clay system confirms that indigo is in a hydrophilic environment, taking into account the excited state lifetime (3.0 ps), comparable to indigo carmine in aqueous solution (2.7 ps). The excited state lifetime of indigo in the clay is also very short when compared to the experimental data for the dye in DMSO solution (120 ps), which is possibly an explanation for the dye high stability when inside the clay micropores. Finally, dehydroindigo was not found to be responsible for the color of Maya Blue simulants, which results from the spectral changes in the dye absorption spectrum originated by the interaction with the clay.

Para avaliar os possíveis efeitos que os corantes artificiais podem causar à saúde, é de grande importância possuir dados relativos à exposição a estas substâncias. O fato de diversos estudos apontarem problemas de saúde relacionados ao consumo do corante artificial Amarelo Crepúsculo (AC) justifica a necessidade de verificar se a ingestão desta substância, através do consumo de alimentos industrializados, ultrapassa a Ingestão Diária Aceitável (IDA). O objetivo deste trabalho foi estudar e caracterizar a ingestão de AC pela população brasileira. Para isso, primeiramente foram verificados quais os alimentos comercializados por uma das maiores redes de supermercados do país que continham AC na sua formulação. Foi avaliada a ingestão média destes alimentos utilizando as Pesquisas de Orçamento Familiar (POF, 2008-2009) e determinada a Ingestão Diária Máxima Teórica (IDMT) de AC, através dos valores estipulados pela legislação brasileira para a concentração máxima permitida deste corante nos diferentes grupos de alimentos. Posteriormente foram realizadas analises, através de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), para avaliar o teor de Amarelo Crepúsculo em refrescos em pó, refrigerantes, bebidas isotônicas, gelatinas e balas, e verificar as faixas de utilização deste corante e a adequação à legislação vigente. Através dos dados obtidos, verificou-se que a IDMT para AC, considerando o consumo médio per capita de alimentos, não supera a IDA para nenhuma das distribuições populacionais estudadas. No entanto, ao considerar a prevalência de consumo alimentar, a IDMT é superior à IDA para adolescentes de 10 a 18 anos (277% da IDA), adultos (181% da IDA) e idosos (140% da IDA) das áreas urbanas e rurais e nas cinco regiões do país Em relação às amostras analisadas, pode-se constatar que, considerando-se as médias obtidas, os produtos que mais contêm AC são na ordem: Refrigerantes (7,91 mg/100 mL); Bebidas Isotônicas (6,22 mg/100 mL); Refrescos em pó (5,96 mg/100 mL); Gelatinas (5,92 mg/100 mL) e Balas (menor que 1,25 mg/100 g). Através da realização deste trabalho, conclui-se que considerando o consumo médio per capita a ingestão diária representa entre 14 e 31% da IDA, não representando risco à saúde. No entanto, verificou-se que alguns indivíduos de todos os grupos populacionais podem estar ingerindo o corante em quantidades superiores às recomendadas. Cabe destacar que a POF (2008-2009), utilizada como fonte de dados nesta pesquisa, entrevistou crianças a partir dos 10 anos de idade. Visto que neste estudo o consumo de AC aumentou ao diminuir a faixa etária, é provável que esta tendência se aplique para crianças com menos de 10 anos. Diante do exposto, torna-se necessário um maior rigor no emprego e na fiscalização do uso de Amarelo Crepúsculo em produtos alimentares, visto que o consumo elevado deste corante pode ocasionar reações adversas aos seus consumidores. / To evaluate the possible effects that artificial dyes can cause health is very important to have data on exposure to these substances. The fact that several studies suggest health problems related to the consumption of artificial dye Sunset Yellow (SY) justifies the need to verify that the ingestion of this substance through consumption of processed foods, exceeds the Acceptable Daily Intake (ADI). The aim of this study was to evaluate and characterize the SY intake by the Brazilian population. For this, they were first checked which foods marketed by one of the country's largest supermarket chains containing SY in its formulation. the average intake of these foods using the Household Budget Surveys were evaluated (HBS 2008-2009) and determined the Theory Maximum Daily Intake (TMDI) SY, through the values set by the Brazilian legislation for the maximum permitted concentration of the dye in the different groups of food. Later analyzes were performed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) to evaluate the Yellow Twilight content in powdered drinks, soft drinks, isotonic drinks, gelatins and candy, and check the use of bands of this dye and the adequacy of legislation current. Through the data, it was found that the TMDI for SY, considering the average per capita consumption of food does not exceed the ADI for any of the studied population distributions. However, when considering the prevalence of food consumption, the TMDI is higher than the ADI for adolescents 10-18 years (277% of ADI), adults (181% of ADI) and the elderly (140% ADI) in urban areas and rural and in five regions of the country. Regarding the samples, it can be seen that, considering the averages, the products that contain SY are in order: Soft drinks (7.91 mg/100 mL); Isotonic drinks (6.22 mg/100 mL); powdered drinks (5.96 mg/100 mL); Gelatins (5.92 mg/100 mL) and candy (below 1,25 mg/100 g) Through this work, it is concluded that considering the average consumption per capita daily intake is between 14 and 31% of ADI and do not represent a health risk. However, it was found that some individuals of all population groups may be ingesting the dye in amounts greater than those recommended. It should be noted that the HBS (2008-2009), used as a data source in this research, interviewed children from 10 years old. Since in this study the use of SY increased by reducing the age, it is likely that this trend will apply to children under 10 years. Given the above, it is necessary a greater rigor in applying and monitoring the use of Sunset Yellow in food products, as the high consumption of this dye can cause adverse reactions to their consumers.

Polyelectrolytes are conductive polymers because of their ionic side group and PEDOT-S is one of those conductive polyelectrolytes. Previously, recombinant silk fibre has been dyed with PEDOT-S. PEDOT-S showed that it can be dyed with recombinant silk fibre over a very wide range of pH from 11 to 1.7. Previous experiments of dyeing recombinant silk fibre with PEDOT-S has shown that it is a very versatile process and can also be applied on other types of protein-based fibres, and that prompted me to dye wool and silk fibre from Bombyx Mori and make these fibres functionalized. So in this thesis dyeing of wool and silk fibres with PEDOT-S has been carried out. By this bottom-up approach of making an organic polymer electrically conductive and utilising the flexibility of organic polymer, one can integrate it in OLEDs and in smart textiles. In this thesis dyeing of silk and wool fibres with different dyeing pH has been carried out to maximise the exhaustion of dyes on to the fibres to acquire maximum conductance. Then the wool and silk fibres’ conductance and mechanical properties after dyeing were compared. Wool showed better conductance and mechanical properties as compare to silk after being dyed with PEDOT-S. These results helped to propose a model that tells about the interaction between protein-based fibres and polyelectrolytes and gives us better understanding of how these protein-based fibres show certain conductivity at different pH. Results also showed that these conductive fibres can be used further in special purposes and applications. / Program: Magisterutbildning i textilteknologi

Thesis. 1977. M.S.--Massachusetts Institute of Technology. Dept. of Chemistry. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND SCIENCE. / Includes bibliographical references. / M.S.

Includes photographs of project. / Digitized by Kansas Correctional Industries

Nesta tese são apresentados os resultados de síntese e caracterização dos nanocompósitos de poli(anilina) (PANI) e de poli(benzidina)(PBZ) com argilas. Através do emprego de diferentes técnicas espectroscópicas e de microscopia eletrônica foi possível confirmar a intercalação dos monômeros e sua polimerização. Quando a polimerização foi feita a partir do monômero intercalado na argila (polimerização in situ) são obtidos nanocompósitos no qual a maior parte das cadeias poliméricas está intercalada. Entretanto, quando a polimerização é feita sem a prévia intercalação do monômero (polimerização ex situ), ocorre a formação dos polímeros na superfície externa da argila. Usando a espectroscopia Raman ressonante e de Absorção de raios-X na borda K do nitrogênio (N K XANES) foi possível elucidar a estrutura dos segmentos cromofóricos da PANI e da PBZ intercaladas, e pela primeira vez foi mostrado a presença de um segmento cromofórico na PANI intercalada, não presente na PANI livre, que possui em sua estrutura ligações azo e anéis cíclicos do tipo fenazina. A síntese da PANI intercalada em diferentes argilas e em diferentes condições de síntese permitiu verificar a influência destes fatores na formação desses novos segmentos. / The present work shows the synthesis and characterization of the nanocomposites of poly(aniline) (PANI) and poly(benzidine) (PBZ) formed inside the montmorillonite (MMT)clay galleries. Through the use of a large number of spectroscopic and microscopic techniques was possible to confirm the monomer intercalation and polymerization between the clay layers. When the synthesis is carried out after previous monomer intercalation (in situ route) the formation of polymer occurs mainly between the clay layers. On the other hand, the formation of polymer in external clay surface (ex situ route) occurs when the polymerization is carried out without previous monomer intercalation. Using resonance Raman spectroscopy and X-ray near nitrogen K-edge absorption (N K XANES) was possible to elucidate the structure of chromophoric segments in intercalated PANI and PBZ. For the first time, we show the presence of a new chromophoric segment, having phenazinic and azo groups, in the PANI intercalated by in situ route, indicating that the confinement of monomer is one of the factors leading to the formation of these new segments. The synthesis of intercalated PANI in different clays and experimental reaction conditions show that these factors, not only the confinement, have played an important role in formation of the new chromophoric segments in the structure of intercalated PANI.

Neste trabalho foi investigado o processo de relaxação em copolímeros metacrilicos funcionalizados com o grupo cromóforo 4-[N-etil-N-(2-hidroxietil)]amino-2\'-cloro-4\'nitro-azobenzeno (MMADRI3). Os copolímeros sintetizados foram caracterizados por espectrofotometria de visível e infravermelho, calorimetria diferencial de varredura, análise termogravimétrica e elipsometria. O triodo de corona foi utilizado para induzir a orientação dos cromóforos dipolares a temperaturas próximas da transição vítrea. Os valores do coeficiente eletroóptico linear r13 de filmes obtidos por derramento de solução podem alcançar 14 pm/V em amostras funcionalizadas com 43%de cromóforo.O efeito piezoelétricoé significativo para amostras contendo 4% de cromóforo sendo a sua origem atribuída à carga espacial. A relaxação orientacional dos cromóforos foi estudada medindo-se o decaimento do coeficiente eletroóptico e a relaxação dielétrica a diferentes temperaturas. O processo de relaxação foi interpretado utilizando a equação de Kohlraush-Williams-Watts (KWW) aplicada aos domínios do tempo e da freqüência. O tempo de relaxação característico &#964 e o parâmetro b da equação de KWW foram obtidos como função da temperatura desde a temperatura ambiente até acima da temperatura de transição vítrea. O parâmetro b à temperatura de transição vítrea aproxima-se de 0,6 valor que é atribuído a forças de curto alcance. As medidas dielétricas revelaram duas bandas de relaxação &#946 e &#945 respectivamente a baixas e a altas temperaturas. A relaxação a está relacionada com a transição vítrea e à desorientação dos cromóforos. A dependência de &#964 foi fundamentada nas equações de Arrhenius e de Vogel-Fulcher-Tarmnann-Hesse (VFTH), respectivamente a baixas e a altas temperaturas. Os parâmetros de VFTH encontram-se próximos dos considerados universais. O comportamento de &#964 em toda a gama de temperaturas, foi explicado pela equação de Adam-Gibbs, usando-se os parâmetros de VFTH. O resfriamento a taxas lentas após o processo de polarização aumenta substancialmente o tempo de relaxação e a sua energia de ativação. Os expoentes m e n do modelo de Dissado-Hill baseado na interação de multicorpos foram obtidos em função da temperatura. Os valores do parâmetro n ficam dentro do esperado pela teoria / The relaxation process of side-chain methacrylate copolymers functionalized with the nonlinear optical azo chromophore 4-[Nethyl-N-(2-hydroxyethyl)]-amino-2\'-chloro-4-nitroazobenzene (MMADR13) was investigated. The copolymers synthesized were characterized by visible and infrared spectrophotometry, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis and ellipsometry. The corona triode was employed to induce the orientation of the dipolar chromophore at a temperature near the glass transition. The linear eletrooptic coefficient r13 of cast fllms can reach values as high as 14 pm/V in samples with 43% of chromophore contento The piezoeletric effect attributed to space charge was only significant in the lowest chromophore content samples (4%). Electrostriction was shown to affect to some extent the quadratic electrooptic measurements. The chromophore relaxation at different temperatures was investigated by both electrooptic decay and dielectric measurements. The relaxation process was interpreted using the Kohlraush-Williams-Watts (KWW) equation both in the time and frequency domains. From the KWW equation the characteristic relaxation time &#964 and the stretching parameter b were obtained from room temperature to temperatures above the glass transition. Near the glass transition b is ca 0.6 which is characteristic of short range interactions. Dielectric measurements revealed two relaxation bands, &#946 and &#945, at low and high temperatures, respectively. The &#945 relaxation was attributed to the glass transition and to the 10ss of chromophore orientational order. The temperature behavior of &#964 was interpreted by the Arrhenius and Vogel-Fulcher-Tammann-Hesse (VFTH) equations. at low and high temperatures. respectivelly. The VFTH parameters lie close to the so-called universal values. In addition the overall temperature dependence was explained by the Adam-Gibbs equation using the VFTH parameters. Using a small cooling rate after corona poling increases substantially the relaxation time and the activation energy .The power law exponents m and n. from Dissado-Hill manybody interactions model were obtained as a function of temperature. The n values are in the range of expected values for the many-body interactions model

As indústrias têxteis desempenham um importante papel na economia nacional e mundial. Entretanto, do ponto de vista ambiental, suas atividades são consideradas como potencialmente poluidoras e utilizadoras de recursos naturais. Os corantes azo reativos são os principais corantes utilizados no setor para o tingimento do algodão no Brasil e no mundo. Devido à sua baixa fixação à fibra e a variações no processo de produção, cerca de 30 % da concentração inicial utilizada nos banhos de tingimento são perdidos e vão compor o efluente final. Esses compostos apresentam uma baixa biodegradabilidade e elevada solubilidade em água e, por isso, não são completamente removidos pelos processos biológicos convencionais. Os corantes quando descartados sem tratamento adequado no corpo dágua receptor podem causar modificações estéticas, alterar a fotossíntese e a solubilidade dos gases, além de serem tóxicos e genotóxicos para a biota. Os principais objetivos do trabalho foram avaliar a toxicidade e genotoxicidade de dois diferentes corantes azo reativos (Remazol Preto B RPB e Remazol Alaranjado 3R R3AR) e a eficiência de redução da cor e toxicidade após o uso da radiação com feixe de elétrons. Também foi analisada a toxicidade dos corantes em diferentes formas químicas, que podem ser encontradas nos efluentes. Os ensaios de toxicidade aguda realizados com Vibrio fischeri, Daphnia similis e Biomphalaria glabrata evidenciaram diferentes padrões de resposta para os corantes. Os dois corantes em suas formas químicas foram levemente tóxicos para Vibrio fischeri, com exceção da forma vinilsulfona do corante RPB que foi tóxico (CE(I)5015min = 6,23 mg L-1). Nos ensaios com Daphnia similis, o corante RPB foi levemente tóxico na sua forma original, sulfatoetilsulfona (CE(I)5048h = 91,25 mg L-1) e não apresentou toxicidade nas demais formas químicas. Entretanto, o corante RA3R foi tóxico para o dafnídeo, sendo muito tóxico na forma vinilsulfona (CE(I)5048h = 0,54 mg L-1). Não foi observada toxicidade nos ensaios com o organismo Biomphalaria glabrata. A toxicidade crônica foi avaliada com o organismo Ceriodaphnia dubia e o corante RPB apresentou valores de CENO e CEO iguais a 12,5 e 25 mg L-1, respectivamente, para a forma sulfatoetilsulfona. Após a hidrólise do corante (vinilsulfona e hidroxietilsulfona) foi observado um aumento os valores obtidos de CENO e CEO. Não foi verificado efeito crônico para o corante R3AR e suas formas químicas. O teste do cometa adaptado para o caramujo Biomphalaria glabrata foi utilizado para avaliar a genotoxicidade dos corantes. O corante RPB apresentou genotoxicidade nas concentrações mais elevadas (1 e 2 g L-1), com valores de dano quantitativo de 117 e 112 e o R3AR não foi genotóxico. O uso da radiação com feixes de elétrons demonstrou eficácia na remoção da cor dos corantes. Com a dose de 10 kGy foi possível uma redução de 97,64 % para RPB e de 96,8 % para R3AR. Após irradiação do corante RPB com a dose de 10 kGy foi evidenciada uma redução de 59,52 % da toxicidade aguda avaliada com Vibrio fischeri. Nas demais doses não houve redução significativa, assim como na avaliação com Daphnia similis, onde os valores de CE(I)5048h obtidos foram menores que o corante não irradiado. O corante R3AR apresentou diminuição da toxicidade mais acentuada após a radiação quando comparado com o RPB, com reduções de 82,95 % (V. fischeri) e 71,26 % (D. similis) com 10 kGy. / The textile industries play an important role in national and global economy. But, their activities are considered potentially polluting. The use of large volumes of water and the production of colored wastewater with high organic matter are among the main issues raised, especially during the stage of dyeing and washing of the textile process. The reactive azo dyes are the main colors used in the industry for dyeing of cotton in Brazil and worldwide. Because of its low setting and variations in the fiber production process, about 30% of the initial concentration used in the dyeing baths are lost and will compose the final effluent. These compounds have a low biodegradability, are highly soluble in water and therefore are not completely removed by conventional biological processes. In addition, other processes do not promote degradation but the tranference to solid environment. The dyes discarded without treatment in the water body can cause aesthetic modifications, alter photosynthesis and gas solubility, as well as being toxic and genotoxic. The main objectives of this study were to evaluate the toxicity and genotoxicity of two reactive azo dyes (Remazol Black B - RPB and Remazol Orange 3R R3AR) and the percentage of color and toxicity reduction after the use of electron beam radiation. The acute toxicity assays performed with Vibrio fischeri, Daphnia similis and Biomphalaria glabrata showed different response patterns for dyes. The different chemical forms of dyes were slightly toxic to Vibrio fischeri and only the RPB dye (vinylsulphone) was toxic (EC5015min = 6,23 mg L-1). In tests with Daphnia similis, the dye RPB was slightly toxic in its patern form, sulphatoethylsulphone, (CE5048h = 91,25 mg L-1) and showed no toxicity in other chemical forms. However, the RA3R dye was toxic to the dafnids and the vinylsulphone form very toxic (EC5048h = 0,54 mg L-1). No toxicity was observed in Biomphalaria glabrata assays. Chronic toxicity was assessed with the organism Ceriodaphnia dubia and the NOEC and OEC values of RPB dye (sulphatoethylsulphone) were 12.5 and 25 mg L-1, respectively. After hydrolysis of the dye (vinylsulphone and hydroxyethylsulphone) was shown to increase the values obtained from the NOEC ans OEC. There was no chronic effect for the R3AR dye and its chemical forms to C. dubia. The comet assay adapted to hemocytes of Biomphalaria glabrata was used to assess the genotoxicity of the dyes. The RPB dye was genotoxic at highest concentrations (1 and 2 g L-1), with quantitative values of DNA damage equal to 117 and 112 and the R3AR dye was not genotoxic. The use of radiation with electron beams have proven effective in removing the color dyes. With a dose of 10 kGy a reduction of 97.64% and 96.8% for R3AR and RPB, respectively, was achievied. Possibly, the color removal was mainly due to the interaction of reactive species such as hydroxyl radicals generated in the radiolysis of water after the radiation beam of electrons. After radiation of the RPB dye a dose of 10 kGy reduced 59.52 % of the acute toxicity measured with Vibrio fischeri. For the other doses there was no significant reduction, as well as with Daphnia similis, where the values of EC5048h obtained were smaller than the non-irradiated dye. The R3AR dye showed better decreased toxicity after radiation when compared with the RPB, with reductions of 82.95% (V. fischeri) and 71.26% (D. similis) with 10 kGy.

>Magister Scientiae - MSc / Recent research shows that the study of optical properties of organic material natural dyes has gained much consideration. The specific functional groups in several natural dyes remain essential for the large nonlinear absorption expressed in terms of nonlinear optical susceptibilities or other mechanism of absorption such as two photon absorption (TPA), reverse saturable absorption (RSA) or intensitydependent refractive index characteristic. In this thesis we highlight the optical limiting responses of selected natural dyes as nonlinear response in the femtosecond regime. This technique refers to the decrease of the transmittance of the material with the increased incident light intensity.Three dyes derived from beetroot, flame flower and mimosa flower dyes were investigated. The results showed a limiting behaviour around 795 mW for the beetroot and the flame dye while there is total transmission in the flame dye sample. The performance of the nonlinearity i.e. the optical limiting is related to the existence of alternating single and double bonds(i.e. C-C and C=C bonds) in the molecules that provides the material with the electron delocalization, but also it is related to the light intensity.Beside nonlinearity study, crystallographic investigation was carried out for more possible applicability of the selected dyes and this concerned only the mimosa and flame flower dye thin film samples since the beetroot thin film was very sensitive to strong irradiation (i.e. immediately destroyed when exposed to light with high intensity). For more stability,dye solutions were encapsulated in gels for further measurements.

The replacement of artificial with natural dyes is one of the most challenging research fields in the food production area. Recent studies have shown that some frequently used synthetic colours, called the “Southampton 6 Colours” may be linked with hyperactivity in children. The purpose of this work is to analyse the degradation behaviour of black carrot, a natural, red dye commonly used for colouring food products, and subsequently improve its stability during heat and storage conditions. The stability of the black carrot mixture to heat exposure was investigated at a range of pH values by heat-treating aqueous solutions in a domestic oven at around 180oC to maintain the temperature at 100oC and the powdered material in a furnace at 180oC (typical baking conditions). 1H NMR (800 MHz) spectroscopy was used for the assignment of the aromatic chemical shifts of the black carrot mixture by overlaying them with the characterised 1H NMR chemical shifts of the individual components separated by RP-HPLC. Integration of high-resolution 1H NMR (800 MHz) spectra was used to follow the relative degradation of each of the components. Different procedures for the complexation of black carrot with metal oxides were developed, for which colourants of different colour shades were prepared. Spectroscopic techniques were used to follow the degradation of the complexes which were heat-treated at 180oC. Nano-scale investigation of the metal oxide powders was also carried out. The optimised colourants were tested on a bench scale and subsequently on an industrial scale in food pilot procedures. The successful complexes produced were found to be more heat stable compared to the commercial black carrot dye. The developed technologies are cheap and easy-to-produce methods to create intense heat and storage stable coloured pigments which can be used for the replacement of existing artificial dyes during food processing.