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: 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.

Orientador: Helena Maria André Bolini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-24T18:50:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alencar_NataliaManzattiMachado_M.pdf: 2756494 bytes, checksum: 6889689f69e2c7b5b689ef411223c515 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Na atualidade a doença celíaca atinge aproximadamente 1% da população do mundo, e cerca de 3,1% dos pacientes com diabetes mellitus tipo I. A doença celíaca é caracterizada pela atrofia da mucosa intestinal na parte proximal e pela permanente intolerância ao glúten. Seu tratamento consiste em uma dieta isenta de glúten. Novas estratégias tem sido utilizadas para a fabricação de produtos de panificação isentos de glúten e sacarose, que se referem à utilização de pseudocereais, tais como amaranto e quinoa e edulcorantes, como por exemplo, sucralose e estévia. Diante disso, o objetivo desse estudo foi analisar a incorporação de farinha de amaranto e quinoa e edulcorantes (sucralose, estévia, acessulfame-k) no estudo do perfil sensorial e físico-químico em 6 amostras de pães isento de glúten e de sacarose. Os pães foram formulados contendo 20% farinha de amaranto e quinoa como substituto parcial da composição de amidos, sucralose, estévia e sucralose/acessulfame-K como edulcorantes substitutos da sacarose. Para compor o estudo de análise sensorial foram realizados Análise Descritiva Quantitativa (ADQ), teste de aceitação e análise tempo-intensidade para os estímulos gosto doce e amargo. O perfil físico-químico foi determinado por meio de volume específico do pão, cor, firmeza, atividade de água, composição centesimal, energia bruta e análise de imagem dos alvéolos. A análise estatística foi composta por Análise de Variância (ANOVA), teste de médias de Tukey ao nível de 5% de significância. Foi realizada uma correlação com os resultados da ADQ e impressão global do teste de aceitação por meio da análise de mínimos quadrados parciais (PLS). A ADQ foi realizada por 12 assessores, que geraram 24 termos descritores. Os pães com amaranto e quinoa foram percebidos com aroma e sabor característico desses pseudocereais, coloração marrom da casca do pão e maciez. No teste de consumidor verificou-se que a amostra com farinha de amaranto com sucralose foi a que obteve maior aceitação pelos consumidores. As análises-físico-químicas mostraram que os edulcorantes e as farinhas de amaranto e quinoa resultaram em bons substitutos para sacarose e amidos, respectivamente. A análise tempo-intensidade identificou um comportamento similar para a percepção do gosto doce entre as amostras. Quanto à percepção do gosto amargo, os pães de quinoa com edulcorantes sucralose e sucralose/acessulfame-K apresentaram maior intensidade máxima para esse estímulo. A correlação por PLS revelou que os atributos aroma e sabor de amaranto foram direcionadores de preferência positivos. Por meio desses resultados observa-se que a incorporação de farinha de quinoa e amaranto e edulcorantes em pães sem glúten e sacarose foi eficiente no desenvolvimento dos pães. Assim a pesquisa possibilitou o desenvolvimento de pães para uma população específica, ou seja, os celíacos, diabéticos ou ambos / Abstract: Nowadays the celiac disease reaches nearly 1% of the world population, and almost 3,1% of the patients that have mellitus type I diabetes are affected by this disease. It is characterized by the atrophy of intestinal mucosa in the proximal part and permanent gluten intolerance. The treatment is a gluten free diet. Recent studies have shown new strategies for the gluten free or/and sugar free baked products, with pseudocereals amaranth; quinoa and sweeteners as sucralose and stevia. The objective of this study was analyze the partial replacement of amaranth and quinoa flour incorporation and sucrose replacement with sweeteners (sucralose, stevia and acesulfame-K) in gluten and sucrose free bread in the sensorial and physicochemical profile in 6 samples. Different types of breads where produced with either 20% amaranth or quinoa flour replacing wheat flour and sucralose, stevia and a blend of sucralose/acesulfame-K as sucrose replacers. The sensory evaluations were performed by means of Quantitative Descriptive Analysis (QDA), acceptance test, time intensity analysis for the sweet and bitter stimuli. Physicochemical analyses were performed by specific volume, colour, firmness, water activity, proximate composition, gross energy and image analysis of the alveoli. Statistical data were statistically analised by Analysis of Variance (ANOVA) and Tukey¿s test average (in p<0.05 of significance level). Sensory profile by QDA and overall impression were correlated obtained in the partial least square analysis (PLS) correlations technique. The QDA comprised which 12 panelists and created 24 descriptive terms. The bread samples with amaranth and quinoa were identified with characteristic¿s pseudocereals aroma and taste, brown bread skin color and soft. In the acceptance test, samples with amaranth and sucralose were preferred (p<0,05). The physicochemical analyses showed the sweeteners and the amaranth and quinoa flour were good replacers for sucrose and starch respectively. Time-intensity analysis identified a substitute similar behavior concerning to the sweet taste perception among the samples, while the perception of bitterness in the quinoa with sweeteners sucralose and sucralose/acesulfame-K presented maximum intensity for that stimuli. The correlations by PLS analysis revealed that the aroma and taste amaranth attributes detected the positive preference. From these results it is possible to conclude that the incorporation of quinoa and amaranth flour and sweeteners in breads without gluten and sucrose was efficient in the development the bread for a specific population, in other words, celiac and diabetics / Mestrado / Consumo e Qualidade de Alimentos / Mestra em Alimentos e Nutrição

Orientadores: Jaime Amaya-Farfán, Maria Elena Guariento / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T16:44:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CaselatodeSousa_ValeriaMaria_D.pdf: 18676887 bytes, checksum: 4e3c3714fc8ef5e2496f2330ce90b2b3 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A presente pesquisa teve por finalidade desenvolver e testar a aceitação de um muffin de maçã elaborado com farinha de amaranto, e verificar o efeito da ingestão de pipoca de amaranto nos níveis lipidícos de coelhos e humanos. No desenvolvimento do muffin foram elaboradas formulações que tiveram avaliadas o grau de aceitação para os atributos aparência, aroma, sabor, textura, impressão global e teste de intenção de compra. Foram realizados análise instrumental de textura, além de atividade de água e cor. A atitude do consumidor foi avaliada através da escala de atitude em relação à saúde ¿ HTAS em 125 consumidores. A pesquisa com os coelhos teve como objetivo avaliar o efeito do consumo de pipoca de amaranto na regulação da dislipidemia induzida por dieta e na redução da hipercolesterolemia. Foram utilizados 28 coelhos da raça New Zealand, alimentados com dieta hipercolesterolêmiica por um período de 21 dias e divididos em 5 grupos, variável de 5 a 7 coelhos em cada grupo: G1 ¿ animais normocolesterolêmicos; G2 ¿ animais hipercolesterolêmicos, dieta normal com amaranto; G3 ¿ animais hipercolesterolêmicos, dieta hipercolesterolêm ica com amaranto; G4 ¿ animais hipercolesterolêmicos, dieta normal sem amaranto; G5 ¿ animais hipercolesterolêmicos, dieta hipercolesterolêmica sem amaranto. Ao final do experimento, foram dosados no plasma, o colesterol total e frações (LDL-c, HDL-c, Triacilglicerídeos, VLDL-c) e proteína C-reativa. Foi também verificado a excreção de colesterol e ácidos biliares nas fezes. Em segmentos de aorta dosouse colesterol tecidual, peroxidação lipídica, função endotelial utilizando-se curvas de concentração/efeito com acetilcolina. Foram observadas redu?o dos níveis de colesterol total e fração a LDL-c, nos grupos G2, G3 e G4. Houve aumento da excreção de colesterol nas fezes nos grupos G2 e G3. Os resultados de colesterol tecidual apontam um aumento em todos os grupos e a peroxidação lipídica se mostrou diminuída no grupo G3. Os dados sobre o relaxamento máximo dependente do endotélio demonstraram que o grupo G3 atingiu valores menores. O efeito hipocolesterolemiante também pode ser observado em coelhos hipercolesterolêmicos consumindo uma dieta normal. A pesquisa realizada com os humanos, tratou-se de um estudo de caso, com 20 idosos, entre 60 e 73 anos de idade, que receberam pipoca de amaranto e pipoca de arroz (placebo), ao longo de três meses. Na avaliação do estado nutricional, as variáveis antropoméricas mensuradas foram: peso (P), altura (A), prega cutânea tricipital (PCT), circunferência da cintura (CC), circunferência do quadril (CQ), índice de massa corpórea (IMC), área muscular do braço corrigida (AMBc), massa magra (MM) e a massa livre de gordura (MLG) através da bioimpedância elétrica (BIA). As variáveis bioquímicas foram: glicemia de jejum, uréia, creatinina, colesterol total, LDL-c, HDL-c, triglicérides e proteína C-reativa. As variáveis dietéticas analisadas foram o valor energético e o teor dos nutrientes (carboidratos, proteínas, lipídios, colesterol, fibras, cálcio e sódio). Os resultados apresentados pela ingestão da pipoca de amaranto nas variáveis antropométricas, foram diferenças estatísticas no peso, IMC, CC, CQ, BIA MM%; nas variáveis bioquímicas, constatou-se que houve uma diminuição no HDL-c; e nas variáveis dietéticas registrou-se influência significativa nos valores de cálcio e fibras. Concluiu-se que a pipoca de amaranto não teve um efeito positivo no perfil lipidêmico dos idosos avaliados, mas apresentou mudanças antropomêtricas positivas / Abstract: This study aimed the development and acceptance evaluation of an apple muffin elaborated with amaranth flour, also verifying the effect of amaranth popcorn feeding supplement on lipidemic levels of rabbits and humans. A number of muffin formulations were prepared during the development processes, which were evaluated based on acceptance degree for attributes such as: appearance, aroma, flavor, texture, overall impression, and purchase intent test. Instrumental texture analysis has been performed along with water activity and color analysis. Consumer attitude was assessed using a scale of attitude towards health - HTAS in 125 consumers. Amaranth popcorn consumption effects regulating diet induced dyslipidemia and hypercholesterolemia reduction was tested using 28 New Zealand rabbits. They were fed with a hypercholesterolemic diet for a period of 21 days and were divided into 5 groups, each group having between five and seven rabbits: normocholesterolemic animals (G1), hypercholesterolemic fed with normal diet + amaranth (G2), hypercholesterolemic animals fed with hypercholesterolemic diet (G3), hypercholesterolemic animals fed with normal diet without amaranth (G4), and hypercholesterolemic animals fed with hypercholesterolemic diet without amaranth. At the end of the experiment, their plasma was dosed for total cholesterol and (LDL-c, HDL-c, triacylglycerides, VLDL-c) fractions and C-reactive protein. Cholesterol and bile acids feces excretion was also determined. Aorta segments were dosed for tissue cholesterol and endothelial function using concentration/effect curves with acetylcholine. Reduced levels of total cholesterol and LDL-c fraction were observed in groups G2, G3 and G4. There was an increased excretion of cholesterol in the feces of groups G2 and G3. Tissue cholesterol results indicate an increase in every group and lipid peroxidation was found decreased in group G3. The data on endothelium dependent maximum relaxation showed lower values for group G3 also. The cholesterol lowering effect can also be observed in hypercholesterolemic rabbits consuming a normal diet. Amaranth effects on elderly people consisted in a case study with 20 elderly, aged between 60 and 73 years old, who received amaranth popcorn and rice popcorn (placebo) for over a period of three months. Nutritional status was assessed measuring anthropometric variables as follows: weight (W), height (H), triceps skin fold (TSF), waist circumference (WC), hip circumference (HC), body mass index (BMI) , corrected arm muscle area (CAMA), lean mass (LM) and fatfree mass (FFM) by bioelectrical impedance analysis (BIA). The assessed biochemical variables were as follows: fasting blood glucose, urea, creatinine, total cholesterol, LDL-c, HDL-c, triglycerides and C-reactive protein. Analyzed dietary variables were the energetic value and nutrient content (carbohydrates, proteins, lipids, cholesterol, fiber, calcium and sodium). The results regarding the ingestion of the amaranth product in the anthropometric variables showed statistical differences in weight, BMI, WC, HC, BIA LM%; as of the biochemical variables, it was found that there was a decrease in HDL-c, and in the dietary variables there was a significant influence on the values of calcium and fiber. It was concluded that the amaranth popcorn did not have a positive effect on blood lipid profile of elderly patients, but showed positive anthropometric changes instead / Doutorado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Doutor em Alimentos e Nutrição

Palmer amaranth (Amaranthus palmeri) is a major weed in United States cotton and soybean production systems. Originally native to the Southwest, the species has spread throughout the country. In 2004 a population of A. palmeri was identified with resistance to glyphosate, a herbicide heavily relied on in modern no-tillage and transgenic glyphosate-resistant (GR) crop systems. This project aims to determine the degree of genetic relatedness among eight different populations of GR and glyphosate-susceptible (GS) A. palmeri from various geographic regions in the United States by analyzing patterns of phylogeography and diversity to ascertain whether resistance evolved independently or spread from outside to an Arizona locality (AZ-R). Shikimic acid accumulation and EPSPS genomic copy assays confirmed resistance or susceptibility. With a set of 1,351 single nucleotide polymorphisms (SNPs), discovered by genotyping-by-sequencing (GBS), UPGMA phylogenetic analysis, principal component analysis, Bayesian model-based clustering, and pairwise comparisons of genetic distances were conducted. A GR population from Tennessee and two GS populations from Georgia and Arizona were identified as genetically distinct while the remaining GS populations from Kansas, Arizona, and Nebraska clustered together with two GR populations from Arizona and Georgia. Within the latter group, AZ-R was most closely related to the GS populations from Kansas and Arizona followed by the GR population from Georgia. GR populations from Georgia and Tennessee were genetically distinct from each other. No isolation by distance was detected and A. palmeri was revealed to be a species with high genetic diversity. The data suggest the following two possible scenarios: either glyphosate resistance was introduced to the Arizona locality from the east, or resistance evolved independently in Arizona. Glyphosate resistance in the Georgia and Tennessee localities most likely evolved separately. Thus, modern farmers need to continue to diversify weed management practices and prevent seed dispersal to mitigate herbicide resistance evolution in A. palmeri.

Master of Science / Department of Agronomy / Johanna A. Dille / Corn yield potential is limited by water deficit stress and limited soil nitrogen. Field and greenhouse experiments were conducted near Manhattan, KS in 2005 and 2006. The field experiment evaluated the influence of nitrogen (N) rate and increasing Palmer amaranth (PA) density grown alone and in competition with corn in two moisture environments. In 2006 the dryland environment was very drought stressed, while 2005 had more intermediate conditions. Weed-free corn yields were approximately half in dryland environments compared to the irrigated environment across years. Increasing PA density increased corn yield loss similarly in both 2005 environments and in 2006 dryland environment across all N rates. In the 2006 irrigated environment corn yield loss was increased by decreasing N rate and increasing PA density. Maximum predicted yield loss at high PA densities in both 2005 environments was 20-54% while in 2006 dryland environment, maximum yield loss was 95% and in the irrigated environment was 62%. In general, soil moisture environment was more critical than N rate or PA density when determining potential corn yield. In the greenhouse study a factorial arrangement of two irrigation methods and five crop-weed combinations (corn, PA, GF, corn/PA, and corn/GF) was established with two replications and three runs conducted. Two plants were grown in 25.4 cm diameter PVC pipe cut into 91.5 cm lengths. Irrigation application method included a surface and subsurface application. Plants were harvested at the V10 corn growth stage. No differences were detected between irrigation methods with respect to above- or below ground biomass production. Corn aboveground biomass was decreased by the presence of corn or PA but not GF. Below ground biomass information was presented as column totals because species could not be separated. There was no impact on root to shoot ratio, total below ground biomass, rooting depth, or root area across the crop-weed combinations except for the GF monoculture columns which were lower than all other crop-weed combinations. Future research needs to examine the light interception of corn and PA when grown at different N rates along with examining the influence of surface and subsurface irrigation practices on crop weed interactions and weed seed germination in a field setting.

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Paulo Jose do Amaral Sobral / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-07T15:07:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TapiaBlacido_DeliaRita_D.pdf: 17761474 bytes, checksum: e38470a57c6ad14e72e3942d6f7e3db5 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O amaranto apresenta-se como uma matéria prima interessante para a elaboração de filmes biodegradáveis por seu conteúdo em amido, proteína e lipídios. O amaranto é uma cultura própria de países andinos, mas nas últimas décadas seu cultivo está sendo desenvolvido por países como Estados Unidos e Japão. Nesse contexto, o Brasil, também começou a desenvolver experimentalmente essa cultura nos solos dos cerrados brasileiros com bons resultados. Diante da necessidade de apresentar alternativas de uso comercial do amaranto, este estudo tem como objetivo estudar a capacidade da farinha de amaranto na formação de filmes biodegradáveis, atendendo também a outra necessidade atual, qual seja, a diminuição do uso de plásticos sintéticos. Para cumprir esse objetivo, em uma primeira etapa realizou-se a caracterização física-química e microestrutural da farinha como um material integral composto de amido, proteína e lipídios. Através de reologia e calorimetria de suspensões de amido e de farinha de amaranto foi estudado o processo de gelatinização, por ser um processo importante na obtenção da solução formadora do filme. Também foi avaliado o efeito do ajuste de pH e da adição de plastificante (glicerol ou sorbitol) na gelatinização da solução filmogênica de amido e de farinha, e nas propriedades reológicas dessas soluções. Foi desenvolvido um planejamento experimental 22 com quatro pontos axiais e três pontos centrais para estudar o efeito da temperatura de processo (Tp) e concentração de plastificante (Cg glicerol, Cs sorbitol) nas propriedades reológicas da solução filmogênica de farinha. Paralelamente, essas soluções filmogênicas foram secas e os filmes foram caracterizados quanto às suas propriedades mecânicas e de solubilidade. Os resultados foram analisados estatisticamente segundo a metodologia de superfície de resposta (RSM) para avaliar os efeitos das variáveis de processo (Tp, Cg ou Cs) sobre as propriedades mecânicas e a solubilidade dos filmes. Utilizando a análise de multi-resposta foram obtidas as condições ótimas para a elaboração de filmes de farinha de amaranto. Estas condições foram: temperatura de processo de 75ºC para os filmes com glicerol e sorbitol e concentração de plastificante de 20 g de glicerol/100 m.s e 29,6 g de sorbitol/100 g de m.s. Os filmes de glicerol elaborados segundo as condições otimizadas foram menos resistentes, menos solúveis, mais higroscópicos e mais permeáveis ao vapor de água e ao oxigênio do que os filmes com sorbitol. Ambos os filmes apresentaram coloração amarelada e relativa opacidade. O efeito o da temperatura e umidade relativa de secagem as propriedades mecânicas, solubilidade, permeabilidade ao vapor de água (PVA) e tempo de secagem dos filmes de glicerol e sorbitol elaborados com as condições otimizados foi estudado através de um planejamento experimental completo 22. A análise estatística dos resultados confirmou que a temperatura e umidade relativa de secagem apresentaram efeito significativo sobre as variáveis de resposta estudadas. Também foram determinadas as cinéticas de secagem e as isotermas de sorção. As cinéticas de secagem mostraram um comportamento típico de materiais poliméricos e as isotermas de sorção evidenciaram uma inversão no comportamento da umidade de equilíbrio em altas temperaturas e altas umidades relativas. Na última etapa deste trabalho foi estudada a contribuição do amido, proteína e lipídios, e suas interações nas propriedades dos filmes de farinha de amaranto das espécies Amaranthus cruentus e Amaranthus caudatus. Assim, foram elaborados filmes de amido, farinha desengordurada (amido-proteína), proteína-lipídio e proteína de amaranto. Os filmes foram caracterizados quanto às suas propriedades mecânicas, de barreira, solubilidade, umidade, ópticas, propriedades térmicas por calorimetria diferencial de Varredura (DSC) e a microestrutura por Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (TEM). Também foram estudadas as interações intermoleculares presentes nos filmes por espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR) / Abstract: Amaranth can be considered as an interesting raw material for the elaboration of biodegradable films due to its starch, protein and lipid contents. Amaranth is a natural culture of the Andean countries, but in the last few decades has been cultivated in countries like the USA and Japan. Brazil also started experimenting with this culture in scrubland soil, with good results. Faced with the need to present alternatives for the commercial use of amaranth, the objective of the present study was to investigate the capacity of amaranth flour to form biodegradable films, attending another current need, that of reducing the use of synthetic plastics. With this objective in mind, the first stage was a physical-chemical and micro-structural characterisation of the whole flour, composed of starch, protein and lipid. The gelatinisation process was also studied by way of the rheology and calorimetry of amaranth starch and flour suspensions, since this is an important process in obtaining a film-forming solution. The effects of pH adjustment and the addition of a plastifying agent (glycerol or sorbitol) on the gelatinisation of filmogenic starch and flour solutions was also evaluated, as also on the rheological properties of these solutions. A complete 22 experimental design was developed to study the effect of process temperature (Tp) and plastifier concentration (Cg glycerol, Cs sorbitol) on the properties of the flour filmogenic solution. In parallel, these filmogenic solutions were dried and the films characterised for their mechanical and solubility properties. The results were statistically analysed using response surface methodology (RSM) to evaluate the effects of the variables (Tp, Cg and Cs) on the mechanical and solubility properties of the films. Using a multi-response analysis, the optimal conditions for the elaboration of amaranth flour films were determined. These conditions were: a process temperature of 75°C and plastifier concentrations of 20.0g glycerol /100g dm or 29.6g sorbitol/100g dm (dm=dry mass). The films made with glycerol under the optimised conditions were less resistant, less soluble, more hygroscopic and more permeable to water vapour than those made with sorbitol under the optimised conditions. Both films presented a yellowish colour and relative opacity. The effect of drying temperature and relative humidity on the mechanical and solubility properties and on the water vapour permeability and drying time of the films made with glycerol and sorbitol elaborated under the optimised conditions, was studied using a complete 22 experimental design. A statistical analysis of the results confirmed that the drying temperature and relative humidity presented a significant effect on the response variables studied. The drying kinetics and sorption isotherms were also determined. The drying kinetics showed behaviour typical of polymeric materials and the sorption isotherms showed evidence of an inversion of the equilibrium moisture behaviour at high temperature and relative humidity. In the last stage of the study, the contributions of the starch, protein and lipid and their interactions to the properties of films made from flours from the species Amaranthus cruentus and Amaranthus caudatus, were studied. Thus films were elaborated from the starch, defatted flour (starch-protein), protein-lipid and protein of the amaranth species. The films were characterised with respect to their mechanical, barrier, solubility, moisture, optical, and thermal properties using differential scanning calorimetry (DSC), and the microstructure by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The inter-molecular interactions present in the films were also studied by infrared absorption spectroscopy (IRAS) / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Introdução: Doenças cardiovasculares constituem importante causa de morte em todo mundo e a hipercolesterolemia está diretamente relacionada a este problema de saúde pública. A dieta desempenha papel importante neste processo e alguns alimentos, como o amaranto (Amaranthus cruentus L. BRSAlegria), têm mostrado capacidade de redução do colesterol plasmático. Estudos sugerem que este efeito está relacionado a peptídeos liberados durante a digestão das proteínas, os quais atuam na modulação do metabolismo lipídico. Considerando-se que os efeitos da digestão gastrointestinal e da absorção destes peptídeos são claramente complexos torna-se importante a realização de estudos visando avaliar bioacessibilidade e mecanismos de ação destes peptídeos nos locais alvo do organismo. Objetivo: Analisar a biodisponibilidade de peptídeos em modelos animais após ingestão de isolado proteico de amaranto e relacioná-la com parâmetros ligados ao metabolismo do colesterol. Métodos: O amaranto teve sua proteína isolada. Os peptídeos da proteína do amaranto foram analisados após digestão in vitro. Dois experimentos in vivo foram conduzidos: um de fase aguda e outro de média duração. No primeiro, o isolado proteico de amaranto foi administrado a ratos e os peptídeos no sangue foram monitorados por 2 horas para verificação de fragmentos que resistissem à digestão gastrointestinal. O experimento in vivo 2 consistiu na alimentação de 3 grupos de hamster, um com dieta recomendada pela AIN93 (grupo N) e dois com dietas hipercolesterolêmicas por 21 dias, contendo a proteína de amaranto como única proteína da ração (grupo I), comparada ao controle de caseína (grupo H). Neste experimento foram analisados no plasma: peptídeos, colesterol total e frações; nas fezes: colesterol total e ácidos biliares; no fígado: colesterol, lipídeos totais, ácidos graxos, atividade enzimática da Hmgcr, expressão de Hmgcr, Srebf2, Lxr, Abca1, Abcg8 e Ampk. Resultados e discussão: Foram identificados fragmentos peptídicos provenientes da digestão in vitro do isolado proteico de amaranto, e outras dezenas de sequencias peptídicas em ratos após administração aguda de amaranto foram analisadas. Destaca-se a identificação do peptídeo ALGV, presente em proteína do amaranto de acordo com banco de dados, e similar a fragmentos com ação hipocolesterolemizante. No sangue de hamsters foram encontrados seis peptídeos com 100 por cento de cobertura e similaridade a base de dados de proteínas de amaranto, merecendo investigação sobre seus efeitos. Verificou-se que o isolado proteico de amaranto foi capaz de suprimir a hipercolesterolemia quando a dieta hipercolesterolemizante foi introduzida em paralelo a este ingrediente, com valores inferiores em 72 por cento (triglicerídeos), 64 por cento (colesterol total), 80 por cento (LDL-c) do grupo I em relação ao grupo H. Foi observada ainda menor concentração de colesterol e lipídeos totais no fígado dos animais do grupo I em relação ao grupo H (177 x 464 mg de colesterol/100 g de tecido; 2,06 x 2,86 g de lipídeos/100 g de tecido, respectivamente). Parâmetros lipídicos do sangue, das fezes e do fígado foram similares aos do grupo N, cuja dieta seguiu a preconização para roedores. Foi observada maior excreção de colesterol total no grupo I em relação ao grupo H, mas não houve maior excreção de ácidos biliares nas fezes. Não houve mudança na expressão dos genes analisados neste estudo, mas o amaranto reduziu a atividade da enzima Hmgcr. Postulase que parâmetros como expressão de Ldlr e atividade da Acat sejam alterados pela ingestão de amaranto. O perfil de ácidos graxos também foi modificado de forma a se assimilar ao grupo N, porém deve-se verificar parâmetros inflamatórios devido à maior proporção de ácido araquidônico em relação aos demais grupos estudados. Conclusão: Verifica-se biodisponibilidade dos peptídeos do amaranto e ação hipocolesterolemizante e hipolipemiante em diversas vias metabólicas, promovendo proteção cardiovascular. / Introduction: Cardiovascular diseases are important causes of death worldwide, and hypercholesterolemia is directly related to this public health problem. Diet plays an important role in this process and some foods such as amaranth (Amaranthus cruentus L. BRS-Alegria) have been shown to reduce plasma cholesterol. Studies suggest that this effect is related to peptides released during the digestion of proteins, which would play an important role in the modulation of lipid metabolism. Considering that the effects of gastrointestinal digestion and the absorption of these peptides are clearly complex, it is important to carry out studies aiming to evaluate their bioaccessibility and evaluation of the mechanisms of action of these peptides in the target sites of the organism. Objective: To analyze the bioavailability of peptides in animal models after ingestion of amaranth protein isolate and to relate it to parameters associated to cholesterol metabolism. Methods: The amaranth was crushed, the flour was defatted and its protein isolated. Amaranth peptides were analysed after in vitro digestion. Two in vivo experiments were conducted: one of acute phase and one of medium duration. In the first, the amaranth protein isolate was administered to rats and the peptides in the blood were monitored for 2 hours to check for fragments that resisted gastrointestinal digestion. The in vivo experiment 2 consisted of feeding three groups of hamsters, one with a diet recommended by AIN93 (group N) and two with hypercholesterolemic diets for 21 days, containing amaranth protein as the only dietary protein (group I), compared to casein control (group H). In this experiment were analyzed in the plasma: peptides, total cholesterol and fractions; In feces: total cholesterol and bile acids; In the liver: cholesterol, total lipids, fatty acids, Hmgcr enzymatic activity, Hmgcr expression, Srebf-2, Lxr, Abca1, Abcg8 and Ampk. Results and discussion: Peptide fragments from the in vitro digestion of amaranth protein isolate were identified and other dozens of peptide sequences were found in rats after acute amaranth administration. A higher number of peptides were found in the serum in relation to the plasma of the animals. Remarkably, ALGV peptide was found in serum of rats. This peptide is present in amaranth protein, according to databases, and is similar to fragments that present hypocholesterolemic action. In the blood of hamsters it could be found six peptides with 100 per cent coverage and similarity to the database of amaranth proteins, deserving investigation about their effects. Amaranth protein was able to suppress hypercholesterolemia when the hypercholesterolemic diet was introduced in parallel with this ingredient, with values lower for group I in 72 per cent (triglycerides), 64 per cent (total cholesterol), 80 per cent (LDL-c) in relation to the H group. A lower concentration of cholesterol and total lipids were observed in the liver of the group I compared to the H group (177 x 464 mg cholesterol / 100 g of tissue, 2.06 x 2,86 g lipids / 100 g of tissue, respectively). Lipid parameters of blood, faeces and liver were similar to those of group N, whose diet followed the recommendation for rodents. There was greater excretion of total cholesterol in group I in relation to group H, but there was no greater excretion of bile acids in feces, indicating that the effect of amaranth protein may be due to increased transintestinal cholesterol excretion, decreased micellar solubilization of cholesterol and / or modification in the expression of cholesterol transport related proteins in the intestine. There was no change in the expression of the genes analyzed in this study, but amaranth reduced the activity of the Hmgcr enzyme. It is postulated that parameters such as Ldlr expression and Acat activity are altered by amaranth intake. The fatty acid profile was also modified in order to assimilate to the N group, but inflammatory parameters related to amaranth intake should be verified due to the higher proportion of arachidonic acid in relation to the higher proportion of arachidonic acid in relation to the other groups studied. Conclusion: The bioavailability of amaranth peptides and hypocholesterolemic and hypolipidemic activity in several metabolic pathways is verified, therefore promoting cardiovascular protection.

Amaranthus hypochondriacus is an emerging pseudo-cereal native to the New World which has garnered increased attention in recent years due to its nutritional quality, in particular its seed protein, and more specifically its high levels of the essential amino acid lysine. It belongs to the Amaranthaceae family, is an ancient paleotetraploid that shows amphidiploid inheritance (2n=32), and has an estimated genome size of 466 Mb. Here we present a high-quality draft genome sequence of the grain amaranth A. hypochondriacus. The genome assembly consisted of 377 Mb in 3,518 scaffolds with an N50 of 371 kb. Repetitive element analysis predicted that 48% of the genome is comprised of repeat sequences, of which Copia-like elements were the most common classified retrotransposon. A transcriptome, consisting of 66,370 contigs, was assembled from eight different tissue and abiotic stress libraries. Annotation of the genome identified 23,059 genes that were supported by our de novo transcriptome assembly, the RefBeet 1.1 gene index and the Uniprot_sprot database. To describe the genetic diversity within the grain amaranths (A. hypochondriacus, A. caudatus, and A. cruentus) and their putative progenitor (A. hybridus) we re-sequenced seven accessions in the genus Amaranthus (four A. hypochondriacus, and one of each A. caudatus, A. cruentus, and A. hybridus), which identified 7,184,636 and 1,760,433 interspecific and intraspecific single nucleotide polymorphisms, respectively. A phylogeny analysis of the re-sequenced accessions substantiated the classification of A. hybridus as the progenitor species of the grain amaranths. Lastly, we generated a physical map for A. hypochondriacus using the BioNano optical mapping platform. The physical map spanned 340 Mb and a hybrid assembly using the BioNano optical genome maps nearly doubled the N50 of the assembly to 697 kb. Moreover, we analyzed synteny between amaranth and Beta vulgaris (sugar beet) and estimated, using Ks analysis, the age of the most recent polyploidization event in amaranth.

The resistance of Palmer amaranth (PA) and the tolerance (natural resistance) of pitted morningglory (PM) to glyphosate have made these species among the most common and troublesome weeds in the southeastern U.S. since the adoption of glyphosate-resistant (GR) crops. Populations of GR PA (R1 and R2) were identified in Mississippi. The inheritance of glyphosate resistance was examined in reciprocal crosses (RC) between glyphosate-resistant (R) and -susceptible (S) parents (Female-S × Male-R, S/R, and Female-R × Male-S, R/S), and second reciprocal crosses (2RC) (Female-S/R × Male-S/R, S/R//S/R, and Female-R/S × Male-R/S, R/S//R/S). Dose-response assays resulted in 17- to 4old resistance to glyphosate compared with S. Population S accumulated 325- and 8-times more shikimate at the highest glyphosate dose than in R1 and R2, respectively. cDNA sequence analysis of the 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) gene indicated no target site mutation. Genomes of R1, R2, RC, and 2RC contained from 1- to 59old more copies of EPSPS gene than S; EPSPS was highly expressed in R1 and R/S, but was poorly expressed in S, S/R, and R2. EPSPS activity was lower in S and S/R than in R and R/S, glyphosate absent; all were inhibited by glyphosate. Western Blot analysis confirmed an increased EPSPS protein level to EPSPS copy number correlation. Thus, the level of resistance was decidedly influenced by the direction of the cross. R and S female plants were reproductively isolated and seed were still produced, suggesting that PA can produce seed both apomictically and sexually (facultative apomixis). This mode of reproduction determined the low copy number inheritance, as well as guaranteeing the GR trait stability in the R populations. Dose-response assays resulted in 2.6old variability in tolerance to glyphosate between the most tolerant (MT) and the least tolerant (LT) PM populations. The level of tolerance positively correlated with the time of exposure to GR-crop system. Less shikimate was recovered in MT as compared to LT. Levels of aminomethylphosphonic acid (AMPA) were not different between populations and sarcosine was not present in either populations. Consequently, metabolism of glyphosate to AMPA or sarcosine is not a common factor in explaining natural resistance levels.