Master of Science / Department of Agronomy / Johanna Dille / Nitrogen (N) fertilizer intended for the crop may benefit highly competitive weeds to the detriment of the crop. A field experiment was conducted in 2009 to determine the influence of increasing N fertilizer rates and increasing Palmer amaranth densities on weed biomass and grain sorghum biomass and yield. Three rates were 0, 67, and 134 kg N ha-1 and natural populations of Palmer amaranth were thinned to densities of 0, 0.5, 1, 2, 4, and 8 plants m-1 of row. Palmer amaranth biomass increased as weed density and N rates increased. Weed-free grain sorghum yields were similar across all three N rates, and parameter estimates of yield across Palmer amaranth densities were not different between N rates. Based on the parameter estimates from the rectangular hyperbola model, initial slope (I) as density approached zero was 16%. Maximum expected yield loss (A) at high Palmer amaranth densities was 68%. Palmer amaranth showed a high response to N and the higher N rate increased the ability of the weed to reduce grain sorghum yield. A greenhouse experiment was conducted to determine the influence of six N rates on growth of six selected plant species, including grain sorghum, soybean, yellow foxtail, velvetleaf, Palmer amaranth and shattercane. Covariance analysis was performed with N rate as a covariate. Biomass of all species increased as N rate increased in both runs of the study. Soybean responded the least to N rate of all species in regards to biomass, height and leaf area production. In the first run, the biomass of three grass species (grain sorghum, yellow foxtail, shattercane) had similar estimates of slope and intercept of biomass across N rates. In the second run, the biomass slopes of grain sorghum and shattercane differed from soybean and were the only slopes that differed between species. Palmer amaranth had the highest rate of response as N increased but slopes of height were similar for Palmer amaranth, grain sorghum and shattercane. Soybean leaf area slopes were different from grain sorghum, yellow foxtail, and velvetleaf, but all other slopes were not different among species. Addition of N to grain sorghum increased weed growth and resulted in more yield loss as a result of weed density. The greenhouse study demonstrated that grain sorghum and Palmer amaranth increased in response similarly to the addition of N. Alternative N fertilizer management could play a role in minimizing Palmer amaranth impacts in grain sorghum production.

Master of Science / Department of Agronomy / Phillip W. Stahlman / Several weed species infest sunflower fields, but herbicidal options for broadleaf weed control are limited. In recent years, imazamox and tribenuron herbicides have been registered for POST use in imidazolinone-tolerant and tribenuron-tolerant sunflowers, respectively. Objectives of this study were to 1) investigate the effects of soil nitrogen level on Palmer amaranth control with imazamox in imidazolinone-tolerant sunflower and 2) evaluate crop response and weed control efficacy of single and sequential applications of tribenuron at two rates and the effectiveness of preemergence herbicides followed by postemergence tribenuron in tribenuron-tolerant sunflower. Greenhouse experiments were conducted in Manhattan, KS and field experiments were conducted near Hays, KS in 2007 and 2008. For the first objective, treatments consisted of a factorial arrangement of three soil nitrogen levels (28, 56, and 84 kg/ha) and two imazamox rates (26 and 35 g ai/ha) in a RCBD. Palmer amaranth growth rate increased with increasing soil nitrogen level. In all experiments, plants grown at the highest soil nitrogen level exceeded the maximum recommended plant height (7.6 cm) by >35% at the time of imazamox application. Generally, imazamox rates did not differ in control effectiveness at the 56 kg/ha soil nitrogen level, but the higher 35 g/ha rate was superior to the lower rate at the 84 kg/ha soil nitrogen level because of greater weed size. For the second objective, tribenuron was applied singly at 9 and 18 g/ha, sequentially in all combinations of those rates, and singly at those rates following PRE herbicide treatments. In general, tribenuron at 18 g/ha applied with methylated seed oil adjuvant before weeds exceeded 10 cm in height provided excellent control of most species with insignificant injury to the crop. The need for supplemental PRE herbicides for weed control in tribenuron-tolerant sunflower depends on weed species present and their size at the time of tribenuron application.

Doctor of Philosophy / Department of Agronomy / Mithila Jugulam / Palmer amaranth (Amaranthus palmeri) is one of the most aggressive, troublesome and damaging broadleaf weeds in many cropping systems including corn, soybean, cotton, and grain sorghum causing huge yield losses across the USA. As a result of extensive and intensive selection of pre- and -post emergence herbicides, Palmer amaranth has evolved resistance to multiple herbicide modes of action, microtubule-, 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS)-, acetolactate synthase (ALS)-, photosystem II (PS II)-, hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD)- and more recently to protoporphyrinogen oxidase (PPO)-inhibitors. A Palmer amaranth population from Kansas was found resistant to HPPD-, PS II-, and ALS-inhibitors. The overall objective of this research was to investigate the target-site and/or non-target-site resistance mechanisms in Palmer amaranth from KS (KSR) to mesotrione (HPPD-inhibitor), atrazine (PS II-inhibitor), and chlorsulfuron (ALS-inhibitor) relative to known susceptible Palmer amaranth from Mississippi (MSS) and KS (KSS). Whole plant dose-response assays showed high level of resistance in KSR to mesotrione, atrazine and chlorsulfuron. KSR was 10-18, 178-237 and >275 fold more resistant to mesotrione, atrazine, and chlorsulfuron, respectively, compared to MSS and KSS. Metabolism studies using [¹⁴C] labeled mesotrione and atrazine demonstrated non-target-site resistance to both herbicides, particularly, enhanced metabolism of [¹⁴C] mesotrione likely mediated by cytochrome P450 monooxygenases and rapid degradation of [¹⁴C] atrazine by glutathione S-transferases (GSTs). In addition, molecular and biochemical basis of mesotrione resistance was characterized by quantitative PCR (qPCR) and immunoblotting. These results showed 4-12 fold increased levels of the HPPD transcript and positively correlated with the increased HPPD protein. Sequencing of atrazine and chlorsulfuron target genes, psbA and ALS, respectively, showed interesting results. The most common mutation (serine264glycine) associated with atrazine resistance in weeds was not found in KSR. On the other hand, a well-known mutation (proline197serine) associated with chlorsulfuron resistance was found in 30% of KSR, suggesting ~70% of plants might have a non-target-site, possibly P450 mediated metabolism based resistance. Over all, KSR evolved both non-target-site and target-site based mechanisms to mesotrione and chlorsulfuron with only non-target-site based mechanism of resistance to atrazine leaving fewer options for weed control, especially in no-till crop production systems. Such multiple herbicide resistant Palmer amaranth populations are a serious threat to sustainable weed management because metabolism-based resistance may confer resistance to other herbicides and even those that are yet to be discovered. The findings of this research are novel and valuable to recommend appropriate weed management strategies in the region and should include diversified tactics to prevent evolution and spread of multiple herbicide resistance in Palmer amaranth.

Em 2015, o caruru palmer (Amaranthus palmeri) foi identificado pela primeira vez no Brasil, na região do núcleo algodoeiro do estado de Mato Grosso, em áreas normalmente cultivadas com rotação das culturas de algodão, soja e milho. Esta espécie possui reconhecida importância internacional, no entanto, não se conhece seu comportamento biológico nos sistemas de produção brasileiros. Ainda, também é desconhecido o grau de suscetibilidade do biótipo introduzido no país aos herbicidas, principalmente ao glyphosate e inibidores da ALS, que são os principais herbicidas utilizados para seu controle em outros países. Deste modo, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de caracterizar o crescimento e desenvolvimento do biótipo de A. palmeri originário do Estado do Mato Grosso, em condição de casa-de-vegetação; caracterizar o nível de resistência deste biótipo ao herbicida glyphosate (inibidor da EPSPS); verificar a existência de resistência múltipla EPSPS-ALS, bem como resistência cruzada entre os grupos químicos dos herbicidas inibidores da ALS; além de testar herbicidas alternativos aplicados em condição de pós-emergência da planta daninha. O biótipo brasileiro de A. palmeri teve rápido desenvolvimento fenológico, com início de emissão de inflorescências aos 50 dias após semeadura; o desenvolvimento fenológico de A. palmeri teve ajuste linear conforme equação y =0,8866.x; o biótipo teve acúmulo máximo de 45 g planta-1, com pico de crescimento absoluto aos 60 DAS; o crescimento da espécie foi considerado moderado quando comparado às espécies nacionais de Amaranthus, bem como aos dados internacionais de A. palmeri. Quanto aos herbicidas inibidores da EPSPS, pôde-se concluir com segurança tratar-se de biótipo resistente ao herbicida glyphosate. Ainda, constatou-se resistência múltipla aos inibidores da EPSPS-ALS. Considerando-se somente os inibidores da ALS, trata-se de população com resistência cruzada entre sulfoniluréias - triazolopirimidinas - imidazolinonas. Estas plantas foram adequadamente controladas pelos seguintes tratamentos herbicidas (g ha-1): fomesafen a 250, lactofen a 168, mesotrione + atrazina a 120 + 1.500, tembotrione + atrazina a 75,6 + 1.500, amônio glufosinato a 400 e paraquat a 400 g i.a. ha-1. O estádio de aplicação de 2 a 4 folhas, com até 5 cm de altura, é o mais indicado para o controle da planta daninha. / In 2015, Palmer amaranth (Amaranthus palmeri) was firstly identified in Brazil, at the cotton nucleus region of the State of Mato Grosso, in areas usually maintained under cotton, soybean and corn crop rotation. This species has recognized importance worldwide, however its biological behavior in Brazilian cropping systems is unknown. In addition, it is also unknown the degree of herbicide susceptibility of the biotype introduced in the country, mainly its susceptibility to glyphosate and ALS inhibiting herbicides, that are the main products used to control this species in other countries. Therefore, this work was developed with the objective of characterizing growth and development of the A. palmeri biotype collected in the state of Mato Grosso, Brazil, under greenhouse condition; verifying the resistance level of this biotype to glyphosate (EPSPS inhibiting herbicide); verifying the existence of EPSPS-ALS multiple resistance, as well as crusade resistance between chemical groups of ALS-inhibiting herbicides; testing alternative herbicides for post-emergence control of this weed. Brazilian biotype of A. palmeri had fast phenological development, with beginning of flowering at 50 days after seeding. Species phenology was adjusted to the linear equation y =0,8866.x. In average, the maximum dry matter accumulated was 45 g plant-1, with edge of absolute growth at 60 DAS. In conclusion, growth parameters of the Brazilian biotype of A. palmeri were considered moderated when compared to national species of Amaranthus, as well as with international data of A. palmeri. Regarding to EPSPS inhibiting herbicides, it was possible to conclude that Brazilian biotype of A. palmeri is glyphosate resistant. Therefore, multiple resistance to EPSPS-ALS inhibiting herbicides was also identified. Considering exclusively ALS-inhibiting herbicides, this population has sulfonilurea-triazolopirimidine-imidazolinone crusade resistance. Plants were adequately controlled with the following herbicides (g ha-1): fomesafen at 250, lactofen at 168, mesotrione + atrazine at 120 + 1,500, tembotrione + atrazine a 75.6 + 1,500, ammonium-glufosinate at 400 and paraquat at 400. Phenological stage of 2 to 4 leaves, with up to 5 cm of height, was the most indicated to Palmer amaranth control.

Introdução: Dentre os distúrbios relacionados à alimentação, o aumento do colesterol e, conseqüentemente, a incidência de doenças cardiovasculares, representa um importante problema de Saúde Pública. A proteína do amaranto reduz o colesterol plasmático, possivelmente pela presença de peptídeos bioativos, liberados durante sua digestão parcial. Objetivo: Verificar a ocorrência de peptídeos hipocolesterolemizantes após digestão in vitro do isolado protéico de amaranto. Métodos: Proteína isolada do amaranto foi submetida à digestão enzimática in vitro por duas metodologias distintas. Os peptídeos menores que 3000 Da foram injetados em espectrômetro de massa para sua identificação. Resultados: Foi obtido isolado protéico com grau de pureza acima de 90%. O isolado protéico e a farinha integral apresentaram a mesma quantidade de aminoácidos essenciais e de aminoácidos presentes nas seqüências dos peptídeos de interesse. O isolamento protéico também não promoveu alterações nas principais frações moleculares. As estruturas terciária e quaternária provavelmente foram alteradas, pois houve redução da solubilidade protéica. O grupo dissulfeto é um dos responsáveis pela ocorrência de agregados, entretanto outras ligações também podem estar envolvidas. Essas forças podem interferir no acesso aos sítios de clivagem das ligações peptídicas e dificultar a ação enzimática. Devido ao aumento da força iônica do meio obteve-se alto grau de hidrólise em ambos os métodos enzimáticos. A digestão protéica resultou em fragmentos que, em sua maioria, apresentaram pesos moleculares inferiores a 30 kDa. O perfil peptídico, para a maior parte das amostras, mostrou-se complexo, com difícil separação de picos. A amostra hidrolisada que apresentou menor grau de hidrólise e menor quantidade de picos no cromatograma continha um dos peptídeos hipocolesterolemizantes procurados, o fragmento IAEK. Conclusões: O isolado protéico de amaranto apresenta pelo menos um peptídeo hipocolesterolemizante quando submetido às digestões enzimáticas in vitro estudadas, similares à digestão in vivo. / Introduction: Among the problems associated to food habits, the increase of cholesterol levels, and thus the incidence of cardiovascular diseases represents an important problem for Public Health. The amaranth protein reduces the blood cholesterol levels, possibly due to the presence of peptides released during its incomplete digestion. Objective: To verify the occurrence of hypocholesterolemic peptides after in vitro digestion of amaranth protein isolate. Methods: Amaranth protein isolate was submitted to in vitro enzymatic digestion by two distinct methodologies. Peptides smaller than 3000 Da were injected in mass spectrometer for identification. results: Protein isolate presented a high purity degree, above 90%. The fat extraction and the protein isolation were efficient and did not modify significantly amaranth chemical composition, preserving the quantities of essential amino acids present in the sequence of the investigated peptides. Protein isolation did not promote changes in the main molecular fractions. The tertiary and quaternary structures were probably altered, given that protein solubility decreased. Disulfide bonds are responsible for aggregate arrangement; however, other bonds probably occurred and were also responsible for the decrease in solubility. These bonds may interfere in enzymatic hydrolysis, impeding the enzymes to cleave the peptide bonds. It was obtained a great hydrolysis degree in both enzymatic methods because ionic strength of the solution was high. Most of the protein digestion fragments presented molecular weight lower than 30kDa, demonstrating the efficiently of both digestion methods. Peptide mixture, for most samples, presented a complex profile and difficulties in peaks separation. The hydrolyzed sample that presented the lowest hydrolysis degree and the lowest quantity of peaks in chromatogram presented one of the hypocholesterolemic peptides, the sequence IAEK. Conclusions: The amaranth protein isolate presents at least one hypocholesterolemic peptide when submitted to the studied in vitro enzymatic digestion that is similar to in vivo digestion

O amaranto é um pseudocereal de grande valor nutricional que apresenta quantidade de fibras e proteína superior aos cereais usualmente consumidos. Características como o aproveitamento integral da planta e a sua capacidade de adaptação ao solo despertaram o interesse dos pesquisadores em cultivá-lo no Brasil. Objetivo: Desenvolver um processo para obtenção de cereais matinais e barras de cereal à base de amaranto visando a máxima aceitação e mínima perda de nutrientes. Metodologia: O cereal matinal foi produzido em extrusora de rosca única com capacidade de produção semi-industrial e as barras de cereal de acordo com técnica dietética apropriada. A modelagem da produção dos cereais matinais foi realizada empregando-se a metodologia de superfície de resposta, as variáveis dependentes (resposta) escolhidas foram razão de expansão máxima (RE) e força de cisalhamento mínima (FC), as variáveis independentes foram umidade da amostra e temperatura da terceira zona de aquecimento da extrusora. Resultados: Após dois delineamentos compostos centrais verificou-se que a umidade da amostra não exerceu efeito significativo no produto final, dessa forma a variável independente de importância para o estudo foi a temperatura do processamento. O ponto ótimo para o cereal matinal desenvolvido com a farinha desengordurada foi 15% de umidade e 140º C na terceira zona de aquecimento. Foi elaborado um segundo cereal matinal com o grão integral e esse apresentou as mesmas características de expansão e textura do cereal com farinha desengordurada. Os provadores preferiram a amostra com farinha desengordurada, que obteve 72% de notas acima do ponto de corte pré-estabelecido (nota 7). Foram confeccionados dois tipos de barra de cereais, ambas com 70% de amaranto, uma apenas com amaranto estourado e outra com uma mistura de amaranto estourado e extrusado. O teor de fibra e proteína nas duas preparações foi superior ao de produtos similares sem amaranto. A barra de cereal somente com amaranto estourado foi preferida por 66% dos provadores, sendo que 77% atribuíram à mesma, notas superiores à de corte. Conclusão: A composição nutricional dos produtos desenvolvidos é superior aos similares confeccionados com outros cereais e ambos apresentaram alta aceitabilidade. / Amaranth is a pseudocereal of great nutritional value that exhibits amounts of fiber and protein higher than the usually consumed cereals. The agronomic characteristics and the possibility of utilization of the entire plant drew sufficient interest among plant breeders to produce this grain in Brazil. Objective: To develop amaranth-based breakfast cereals and cereal bars aimed at the maximal acceptance and minimal loss of nutrients. Methodology: The breakfast cereal was produced in a single screw extruder with semi-industrial capacity and the cereal bars in accordance with appropriate dietary technique. Results: After two central composite designs, it became evident that the independent variable of importance for the study was the temperature. It was observed that the moisture of the sample did not exert any significant effect in the final product within the range studied. Best results were obtained with 15% moisture and 140º C at the third zone. A breakfast cereal developed with the whole grain exhibited the same characteristics of expansion and texture of a product manufactured with the defatted flour. The sensory panel preferred the sample prepared with defatted flour, which obtained 72% of the grades above the pre-established cutting point 7. Two types of cereal bars, both containing 70% of amaranth, one with popped amaranth and another with a mixture of popped and extruded amaranth. The amount of protein and fiber was higher in these products when compared with similar formulations without amaranth. Cereal bars containing only the popped amaranth were preferred by 66% of the panel of whom 77% assigned grades equal to or higher than the cutting point. Conclusion: The nutritional value of the developed products is superior to the similars confectioned with other cereals and they had high acceptability.

Introdução: A obesidade e a dislipidemia são grandes contribuintes dos agravos cardiovasculares. O consumo de vegetais, principalmente de suas proteínas, atua de forma protetora na magnitude destes agravos. Há grandes indícios de que a proteína do amaranto possui efeito hipocolesterolemizante pela ação de peptídeos, originários de sua digestão incompleta. Objetivo: Verificar a ação, in vitro, do hidrolisado proteico do amaranto, submetido a diferentes processamentos, na solubilização micelar do colesterol e inibição da atividade enzimática HMGR. Métodos: As farinhas processadas e crua foram analisadas quanto seu teor de aminoácidos. Os isolados proteicos das farinhas do grão de amaranto tostado, extrusado e cru, foram submetidos à hidrólise enzimática e em seguida, foi elaborada uma solução de sais biliares e colesterol para avaliar a capacidade dos hidrolisados proteicos em diminuir a solubilização micelar de colesterol. Utilizaram-se os ultra filtrados (PM menor que 3 kDa) em concentração de 3 mg/mL em equivalentes de albumina, e para os de peso moleculares maiores foram utilizados 10 mg/mL. Com o intuito de verificar o mecanismo de inibição da síntese endógena de colesterol, somente, foram utilizados os hidrolisados ultra filtrados. Nos ensaios de inibição enzimática da HMGR foram utilizadas concentrações de hidrolisados (0,1, 0,5 e 1 mg/mL) para avaliar a inibição e comparar a pravastatina (inibidor conhecido). Resultados: A composição de aminoácidos demonstrou-se adequada, quando comparada a recomendação de aminoácidos essenciais para crianças de 2 a 5 anos. Os aminoácidos hidrofóbicos constituem 30 por cento do total de aminoácidos. Ao avaliar o efeito do hidrolisado na solubilização micelar do colesterol, foi observado que houve diferença (p < 0,004) devido ao processamento. O hidrolisado proteico da farinha crua (IPHc), com peptídeos de peso molecular maior que 3 kDa, reduziu a solubilização micelar do colesterol em 44,09 ± 1,5 por cento , enquanto que os hidrolisados de farinha tostada (IPHt) e extrusada (IPHe) reduziram em 31,24 ± 5,9 por cento e 24,97 ± 4,1 por cento . Já os hidrolisados com peso molecular menor que 3 kDa apresentaram pouca diferença (p < 0,03) em relação ao processamento. A redução da solubilidade micelar observada pelos IPHc e IPHe foi semelhante: 37,21 ± 1,65 por cento e 35,45 ± 0,4 por cento , respectivamente. O IPHt apresentou a menor redução de 22,47 ± 4,6 por cento . Os hidrolisados da farinha de amaranto também foram capazes de inibir a atividade da enzima HMGR em diversas concentrações. O controle da atividade normal da enzima apresentou 0,65 ± 0,05 µmol de NAPH oxidada min/mg equivalente de albumina. O IPHc, em concentrações de 0,1 e 0,5 mg/mL, apresentou efeito similar ao da pravastatina, diferindo do controle (p < 0,05), produzindo: 0,24 ± 0,03 e 0,29 ± 0,13 de µmol de NAPH oxidada min/mg equivalente de albumina. Por outro lado o IPHt apresentou efeito similar ao da pravastatina em concentração superior ao cru; em 1 mg/mL produziu 0,20 ± 0,09 de µmol de NAPH oxidada min/mg equivalente de albumina. O IPHe apresentou efeito inibidor da enzima em concentração de 0,1 mg/mL, porém menor do que o observado para a pravastatina. Conclusões: A proteína do grão de amaranto hidrolisada possui indícios de atividade hipocolesterolêmica. Sendo capaz de atuar tanto na via exógena quanto na via endógena, inibindo a absorção do colesterol e sua síntese de forma indireta. O processamento térmico diminuiu esta capacidade, mas ainda demonstra resultados significativos. Dentre os processamentos, a extrusão mostrou ter diminuído este efeito, embora os seus resultados possam ter sido influenciados pela quantidade de componentes no isolado proteico, como lipídeos e compostos fenólicos. / Introduction: Obesity and dyslipidemia are major contributors of cardiovascular diseases. The consumption of vegetables, especially their protein, acts protectively on the magnitude of these injuries. There is evidence that amaranth protein has a cholesterol-lowering effect by the action of peptides originating from its incomplete digestion. Objective: To assess the effect, in vitro, of the hydrolyzed protein of amaranth, submitted to different processes, on the reduction of the micellar solubilization of cholesterol and on the inhibition of HMGR enzyme activity. Methods: The raw and processed flours were analyzed for their content of amino acids. The isolated protein from amaranth grain flour toasted, extruded and raw, were subjected to enzymatic hydrolysis. Subsequently, it was prepared a solution of bile salts and cholesterol to assess the ability of the hydrolyzed protein to decrease the micellar solubilization of cholesterol. It was used the ultra-filtered peptides (MW up to 3 kDa) at concentration of 3 mg/mL equivalent albumin; and for higher molecular weights, it was used 10 mg/mL. In order to verify the mechanism of inhibition of the cholesterol endogenous synthesis, only it was used the hydrolyzed ultra-filtered peptides with MW < 3 KDa. In the assays of HMGR inhibition, several concentrations of peptides were used (0.1, 0.5 and 1 mg/mL) to compare the inhibition to pravastatin (a known inhibitor). Results: The amino acid composition showed to be adequate when compared to the recommendation of essential amino acids for children 2-5 years. Hydrophobic amino acids compose 30 per cent in total amino acids. When evaluating the effect of the hydrolyzate micellar solubilization of cholesterol has been observed that significant difference (p <0.004) from the processing. The peptides from raw flour hydrolyzed protein (IPHc) with a molecular weight greater than 3 kDa reduced micellar solubilization of cholesterol by 44.09 ± 1.5 per cent , while those from the roasted flour (IPHt) and extruded flour (IPHe) reduced by 31.24 ± 5.9 per cent and 24.97 ± 4.1 per cent . Peptides with a molecular weight up to 3 kDa showed little difference (p < 0.03) due to processing. The reduction of the observed micellar solubility of IPHc and IPHe were similar: 37.21 ± 0.4 per cent and 35.45 ± 1.65 per cent , respectively. The IPHt showed the smallest decrease of 22.47 ± 4.6 per cent . The peptides from amaranth flour were also able to inhibit the activity of the enzyme HMGR in various concentrations. The control of normal enzyme activity showed 0.65 ± 0.05 mol of NAPH oxidized min/mg equivalent of albumin. The IPHc at concentrations of 0.1 and 0.5 mg/mL had an effect similar to that of pravastatin, different from control (p < 0.05), yielding: 0.24 ± 0.03 and 0.29 ± 0.13 mol of the NAPH oxidized min/mg equivalent of albumin. On the other hand, IPHt showed a similar effect to higher concentration of pravastatin in the raw, and in 1 mg/mL produced from 0.20 ± 0.09 mol of oxidized NAPH min/mg equivalent of albumin. The IPHe showed the inhibitory effect on the enzyme concentration as lower as 0.1 mg/mL, but less pronounced than pravastatin. Conclusions: The peptides from hydrolysis of amaranth grain has evidence of hypocholesterolemic activity. They are able to act both in exogenously and endogenous pathways, inhibiting the absorption of cholesterol and its synthesis. The thermal processing reduces this capacity, but still shows significant results. Among the processing, extrusion deserves less attention than other one, although their results may have been influenced by the amount of the isolated protein components, such as lipids and phenolic compounds.

Introdução. O amaranto é um pseudocereal de alto valor nutritivo, além de apresentar propriedade de redução do colesterol plasmático. O conteúdo lipídico de seus grãos é superior ao dos cereais comuns, com elevado teor de ácidos graxos insaturados, além de apresentar quantidade significante de esqualeno, um dos possíveis compostos bioativos responsáveis pela redução do colesterol. Objetivo. Verificar o efeito do óleo de amaranto e do esqualeno no metabolismo lipídico de hamsters alimentados com gordura saturada e colesterol. Metodologia. O óleo de amaranto foi extraído por solvente orgânico (n-hexano) e analisado nos seus conteúdos de esqualeno. O potencial efeito hipocolesterolemizante deste óleo foi avaliado mediante um ensaio biológico, em que foram utilizados 40 hamsters recémdesmamados. Os animais foram divididos em 4 grupos de 10, diferenciados pelas dietas: controle [dieta normal com 20% de óleo de milho] (C), hipercolesterolêmica [dieta com 12% de gordura de côco, 8% de óleo de milho e 0,1% de colesterol] (H), óleo de amaranto [idêntica à (H) com óleo de amaranto substituindo o de milho] (A) e esqualeno [idêntica à (H) + esqualeno na proporção encontrada no óleo de amaranto] (E), formuladas segundo as recomendações da NRC (1995) e AIN-93. Após 28 dias de experimento, os animais tiveram o sangue coletado por punção cardíaca, sob anestesia, sendo determinados o colesterol total, triglicérides, HDL-c e colesterol não-HDL plasmáticos. Após sacrifício, os fígados dos animais foram coletados para a realização da análise histológica e do teor de colesterol. Também foram determinados os teores de colesterol e ácidos biliares das fezes dos animais. Resultados. Não houve diferença estatisticamente significante no perfil lipídico e excreção fecal de colesterol dos animais dos grupos hipercolesterolêmico, óleo de amaranto e esqualeno. A excreção fecal de ácidos biliares foi maior nos animais dos grupos óleo de amaranto e esqualeno em comparação com os grupos controle e hipercolesterolêmico. O teor de colesterol hepático dos animais do grupo esqualeno foi maior em relação aos outros grupos, embora tenha se diferenciado estatisticamente apenas do grupo controle. Em relação à análise histológica hepática, os maiores graus de esteatose e inflamação parenquimatosa foram os dos grupos óleo de amaranto e esqualeno. Conclusões. O óleo de amaranto e o seu componente esqualeno não apresentaram efeito hipocolesterolemizante e promoveram um aumento da excreção de ácidos biliares em hamsters alimentados com dieta contendo elevadas quantidades de gordura saturada e colesterol. / Introduction: Amaranth is a pseudo cereal of superior nutritional value, besides its property of reducing serum cholesterol. The lipid content of the grains is higher than common cereals, with high content of unsaturated fatty acids. Amaranth also presents significant amounts of squalene, a possible bioactive compound responsible for lowering cholesterol. Objective: To investigate the effect of amaranth oil and squalene on lipid metabolism in hamsters fed with saturated fat and cholesterol. Methodology: The amaranth oil was extracted by organic solvent (n-hexane) and its content of squalene was determined. The potential hypocholesterolemic effect of this oil was evaluated by a bioassay, which employed 40 weanling hamsters. The animals were divided into four groups of 10, differentiated by the diets: control [normal diet with 20% corn oil] (C), hypercholesterolemic [diet with 12% fat coconut, 8% corn oil, and 0.1% cholesterol] (H) amaranth oil [identical to (H) with amaranth oil replacing corn oil] (A) and squalene [identical to (H) + squalene in the proportion found in the amaranth oil] (E). They were all formulated according to the recommendations of NRC (1995) and AIN-93. After 28 days, the animals had blood collected by cardiac puncture, under anesthesia, being measured total cholesterol, triglycerides, HDL-C and plasma non-HDL cholesterol. After sacrifice, the livers of animals were collected for histological analysis and determination of cholesterol content. We also determined the levels of cholesterol and bile acids in the feces of animals. Results: There was no statistically significant difference in lipid profile and fecal excretion of cholesterol from animals in the hypercholesterolemic, amaranth oil and squalene groups. Fecal excretion of bile acids was higher in animals in groups of amaranth oil and squalene as compared with the control group and hypercholesterolemic group. The cholesterol content in liver of the animals from squalene group was higher compared to other groups, although this difference was not statistically significant except when compared to the control group. The highest grade of steatosis and parenchymal inflammation were found in the groups of amaranth oil and squalene. Conclusions: The amaranth oil and its component squalene had no effect hypocholesterolemic and promoted an increased excretion of bile acids in hamsters fed a diet containing high amounts of saturated fat and cholesterol.

Introdução: O amaranto apresenta potencial funcional devido ao seu efeito hipocolesterolemizante e alto valor nutritivo. Sua aplicação na alimentação humana pode ser ampliada pela sua utilização como uma farinha instantânea obtida a partir da extrusão termoplástica e o seu consumo poderá ter impacto na saúde pública, prevenindo doenças cardiovasculares e melhorando o estado nutricional da população. Objetivo: Avaliar os efeitos da extrusão termoplástica nas características tecnológicas da farinha de amaranto. Métodos: O amaranto foi moído, preparado e extrusado em extrusora de rosca única de acordo com um planejamento fatorial fracionário. As variáveis independentes em estudo foram: tipo de farinha (integral e desengordurada), umidade (15 por cento e 25 por cento ), temperatura na terceira zona da extrusora (120°C e 180°C) e rotação da rosca (60 por cento e 90 por cento ). Resultados: Nas condições do experimento, a variável tipo de farinha apresentou efeitos superiores aos efeitos das variáveis consideradas clássicas da extrusão como temperatura, umidade e rotação da rosca. Obteve-se farinha extrusada com alta solubilidade em água, alto grau de gelatinização, baixa viscosidade e baixa tendência à retrogradação, apresentando potencial para aplicação como um produto instantâneo e não sendo sua qualidade nutricional afetada pela extrusão. O planejamento experimental realizado pode servir como um caminho para a otimização das respostas estudadas / Introduction. Amaranth presents great potential as a functional food due to its cholesterol-lowering effect and its high nutritive value. The use of amaranth can be increased through its use as an instant flour produced by the thermoplastic extrusion process. Amaranth consumption can benefit public health by preventing cardiovascular disease and by improving the nutritional status of the population. Objective. The aim of this work was to evaluate the effect of thermoplastic extrusion on the technological characteristics of amaranth flour. Methodology. Amaranth was milled, prepared and extruded in a single-screw laboratory extruder following a fractionated factorial design. The independent variables were: type of flour (whole and defatted), moisture (15 per cent and 25 per cent ), third zone barrel temperature (120°C and 180°C) and screw speed (60 per cent and 90 per cent ). Results. The variable type of flour presented a greater effect than classic extrusion variables such as temperature, moisture and screw speed. Extruded flour with high solubility in water, high degree of gelatinization, low viscosity and low retrogradation tendency was obtained by extrusion and could be used as an instant food product. The nutritive quality of the flour was not affected by extrusion. The factorial experiment conducted in this work can be employed as a way for optimization of the dependent variables studied

Introdução. O amaranto é um pseudocereal de alto valor nutritivo, além de apresentar propriedade de redução do colesterol plasmático. O conteúdo lipídico de seus grãos é superior ao dos cereais comuns, com elevado teor de ácidos graxos insaturados, além de apresentar quantidade significante de esqualeno, um dos possíveis compostos bioativos responsáveis pela redução do colesterol. Objetivo. Verificar o efeito do óleo de amaranto e do esqualeno no metabolismo lipídico de hamsters alimentados com gordura saturada e colesterol. Metodologia. O óleo de amaranto foi extraído por solvente orgânico (n-hexano) e analisado nos seus conteúdos de esqualeno. O potencial efeito hipocolesterolemizante deste óleo foi avaliado mediante um ensaio biológico, em que foram utilizados 40 hamsters recémdesmamados. Os animais foram divididos em 4 grupos de 10, diferenciados pelas dietas: controle [dieta normal com 20% de óleo de milho] (C), hipercolesterolêmica [dieta com 12% de gordura de côco, 8% de óleo de milho e 0,1% de colesterol] (H), óleo de amaranto [idêntica à (H) com óleo de amaranto substituindo o de milho] (A) e esqualeno [idêntica à (H) + esqualeno na proporção encontrada no óleo de amaranto] (E), formuladas segundo as recomendações da NRC (1995) e AIN-93. Após 28 dias de experimento, os animais tiveram o sangue coletado por punção cardíaca, sob anestesia, sendo determinados o colesterol total, triglicérides, HDL-c e colesterol não-HDL plasmáticos. Após sacrifício, os fígados dos animais foram coletados para a realização da análise histológica e do teor de colesterol. Também foram determinados os teores de colesterol e ácidos biliares das fezes dos animais. Resultados. Não houve diferença estatisticamente significante no perfil lipídico e excreção fecal de colesterol dos animais dos grupos hipercolesterolêmico, óleo de amaranto e esqualeno. A excreção fecal de ácidos biliares foi maior nos animais dos grupos óleo de amaranto e esqualeno em comparação com os grupos controle e hipercolesterolêmico. O teor de colesterol hepático dos animais do grupo esqualeno foi maior em relação aos outros grupos, embora tenha se diferenciado estatisticamente apenas do grupo controle. Em relação à análise histológica hepática, os maiores graus de esteatose e inflamação parenquimatosa foram os dos grupos óleo de amaranto e esqualeno. Conclusões. O óleo de amaranto e o seu componente esqualeno não apresentaram efeito hipocolesterolemizante e promoveram um aumento da excreção de ácidos biliares em hamsters alimentados com dieta contendo elevadas quantidades de gordura saturada e colesterol. / Introduction: Amaranth is a pseudo cereal of superior nutritional value, besides its property of reducing serum cholesterol. The lipid content of the grains is higher than common cereals, with high content of unsaturated fatty acids. Amaranth also presents significant amounts of squalene, a possible bioactive compound responsible for lowering cholesterol. Objective: To investigate the effect of amaranth oil and squalene on lipid metabolism in hamsters fed with saturated fat and cholesterol. Methodology: The amaranth oil was extracted by organic solvent (n-hexane) and its content of squalene was determined. The potential hypocholesterolemic effect of this oil was evaluated by a bioassay, which employed 40 weanling hamsters. The animals were divided into four groups of 10, differentiated by the diets: control [normal diet with 20% corn oil] (C), hypercholesterolemic [diet with 12% fat coconut, 8% corn oil, and 0.1% cholesterol] (H) amaranth oil [identical to (H) with amaranth oil replacing corn oil] (A) and squalene [identical to (H) + squalene in the proportion found in the amaranth oil] (E). They were all formulated according to the recommendations of NRC (1995) and AIN-93. After 28 days, the animals had blood collected by cardiac puncture, under anesthesia, being measured total cholesterol, triglycerides, HDL-C and plasma non-HDL cholesterol. After sacrifice, the livers of animals were collected for histological analysis and determination of cholesterol content. We also determined the levels of cholesterol and bile acids in the feces of animals. Results: There was no statistically significant difference in lipid profile and fecal excretion of cholesterol from animals in the hypercholesterolemic, amaranth oil and squalene groups. Fecal excretion of bile acids was higher in animals in groups of amaranth oil and squalene as compared with the control group and hypercholesterolemic group. The cholesterol content in liver of the animals from squalene group was higher compared to other groups, although this difference was not statistically significant except when compared to the control group. The highest grade of steatosis and parenchymal inflammation were found in the groups of amaranth oil and squalene. Conclusions: The amaranth oil and its component squalene had no effect hypocholesterolemic and promoted an increased excretion of bile acids in hamsters fed a diet containing high amounts of saturated fat and cholesterol.