Single enzymes of E. coli sourced B-galactosidase were analysed in effort to expand the wealth of knowledge in the area of heterogeneity. Static and dynamic heterogeneity was studied with respect to catalytic rate, electrophoretic mobility, and heat shock protein chaperone systems. Temperature was found to be a contributing factor to the observed range of dynamic heterogeneity, with the range increasing with temperature. The inhibitor dissociation constant was determined to be a heterogeneous property of B-galactosidase. A novel assay was developed in which a single enzyme molecule was subjected to three separate solutions while the enzyme itself remained free in solution. / October 2016

Este trabalho descreve a construção e avaliação de um detector condutométrico sem contato (oscilométrico) para sua aplicação em eletroforese capilar de zona e cromatografia micelar eletrocinética (MEKC). A construção do detector contou com a avaliação de diversos materiais e métodos para a confecção dos eletrodos, tão bem como o aperfeiçoamento do seu circuito eletrônico. O seu comportamento e desempenho foram verificados através do estudo dos diversos parâmetros que influenciam sua resposta, como freqüência e amplitude do sinal aplicado, temperatura e condutividade do meio. Além disso, a simulação do circuito equivalente da cela de detecção auxiliou no entendimento das propriedades do detector frente a alterações na condutividade do meio, na freqüência de operação e nas dimensões da cela. A otimização dos parâmetros operacionais foi racionalizada pela formulação de equações analíticas que descrevem o fator de resposta do detector a partir de parâmetros obtidos experimentalmente. Para o desenvolvimento do sistema de detecção, dois equipamentos completos de eletroforese capilar foram construídos. Sistemas de injeção de amostra por pressão, por gravidade, e eletrocinética foram desenvolvidos. Um dos equipamentos permite que a injeção da amostra seja feita do lado aterrado da fonte de alta tensão. Conseqüentemente, o detector é posicionado próximo do ponto de aplicação da alta tensão. Este é, de que se tem notícia, o primeiro sistema de detecção eletroquímico para eletroforese capilar com essa característica. A termostatização dos capilares foi efetuada por convecção forçada de ar. De maneira a aumentar o grau de automação e facilitar o seu manuseio, os dois equipamentos foram interfaceados a microcomputador. Os equipamentos de eletroforese com detecção oscilométrica construídos permitiram a análise de diversas substâncias em matrizes variadas, como por exemplo íons orgânicos e inorgânicos em água de chuva e material particulado, ácidos graxos de cadeia linear em gordura de coco, formaldeído na fase gasosa da atmosfera, e, pela primeira vez, espécies neutras, como álcoois alifáticos, separadas por MEKC. / This work describes the construction and evaluation of a contactless conductometric (or oscillometric) detector, for its application in capillary zone electrophoresis and micellar electrokinetic chromatography (MEKC). The materials and methods used for the construction of the electrodes, as well as the improvements on the electronic circuit, were evaluated. The behavior and performance of the detector were studied by changing the parameters that affect its response, e. g., the frequency and amplitude of the input signal, temperature and solution conductivity. The simulation of the cell equivalent electric circuit helped to understand the detector properties related to the variations in the solution conductivity, frequency, and cell dimensions. The optimization of the parameters was conducted by the formulation of analytical equations that describe the response factor using experimental data. For the detection development, two complete capillary electrophoresis equipments were constructed. Pressure, gravity, and electrokinetic sample injection systems were developed. One of the equipments allows the sample injection on the grounded side of the capillary. Consequently, the detector is placed near the high voltage application point. This is the first electrochemical detector described for capillary electrophoresis with this characteristic. The capillary thermostating was made by passing a forced air stream. Both equipments were interfaced to microcomputers. The capillary electrophoresis equipments with oscillometric detection were applied to the analysis of many types of compounds in different matrices, such as organic and inorganic ions in rainwater and particulate material, fatty acids in cocoa oil, formaldehyde in the atmosphere and, for the first time, neutral species, like aliphatic alcohols, separated by MEKC.

Resumo: Nesse trabalho, foram desenvolvidos métodos analíticos para determinação de três classes de conservantes e contaminantes em alimentos e bebidas utilizando como técnica analítica a Eletroforese Capilar. No primeiro subgrupo, foram investigados os ânions nitrito e nitrato, utilizados como conservantes em alimentos curados. A separação foi efetuada utilizando os seguintes parâmetros instrumentais: eletrólito de corrida: 60 mmol.L-1 de borato de sódio contendo 0,2 mmol.L-1 de CTAB, pH 9,30; tensão: -10 kV, temperatura: 29º C, injeção: 8 s x 30 mbar, Capilar: 48,5 cm (sendo 40,0 cm até o detector) e detecção direta em 210 nm. Os parâmetros de validação foram investigados revelando boa precisão no tempo de migração (RSD < 0,73%). A linearidade foi estudada na faixa de 50 - 250 mg.Kg-1 para nitrito e 100 - 1000 mg.Kg-1 para nitrato, com r > 0,99. Os limites de quantificação foram de 14,8 mg.Kg-1 para nitrito e 16,9 mg.kg-1 para nitrato. A recuperação foi maior que 98% para os ânions. O método foi aplicado a amostras de alimentos encontradas no comércio local e os resultados estão abaixo dos valores permitidos pela legislação para nitrito (150 mg.kg-1 ) e nitrato (300 mg.kg-1 ). O segundo subgrupo avaliado foram os ânions benzoato, sorbato, metil e propilparabeno, que são utilizados como conservantes em diversos alimentos, dentre eles em sucos, bebidas gaseificadas, condimentos e adoçantes. As condições de separação otimizadas foram: Eletrólito de corrida: 20 mmol.L-1 de borato de sódio, tensão: 20 kV; temperatura: 29ºC, injeção: 8 s x 30 mbar; Capilar: 48,5 cm (sendo 40,0 cm até o detector) e detecção direta em 220 nm. O método foi validado, com bons resultados de precisão analítica para tempo de migração (RSD < 1,89 %), a linearidade estudada foi na faixa de 75 - 500 mg.Kg-1 , com r > 0,99 para todos os ânions. Os ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work were developed analytical methods for determination of three groups of preservatives and contaminants in foods and beverages using Capillary Electrophoresis. In the first group, it was investigated the nitrite and nitrate anions, used as preservatives in cured meats. The separation was achieved according to the following instrumental parameters: Running buffer: 60 mmol.L-1 sodium tetraborate containing 0.2 mmol.L-1 CTAB; voltage: -10 kV, temperature: 29ºC; injection: 8 s x 30 mbar, Capillary lenght: 48.5 cm (40.0 cm effective length) and wavelength: 210 nm. The validation parameters were investigated, revealing a good precision on the migration time (RSD < 0,73%). The linearity was evaluated in the range of 50 - 250 mg.Kg-1 to nitrite and 100 - 1000 mg.Kg-1 to nitrate (r>0.99). Limit of quantification was 14.8 mg.Kg-1 to nitrite and 16.9 mg.Kg-1 to nitrate and the recovery rate higher than 98% to these anions. The method was applied to commercial samples of meats and the obtained results were below the acceptable levels according to the Brazilian legislation (150 mg.Kg-1 to nitrite and 300 mg.Kg-1 to nitrate). The second group evaluated was the anions benzoate, sorbate, methyl and propylparaben, used as preservatives in several foods, including juices, sauces, soda and sweeteners. The analytical parameters were: running buffer: 20 mmol.L-1 sodium borate; voltage: 20 kV; temperature: 29ºC; injection: 8 s x 30 mbar; capillary: 48.5 cm (40.0 effective length), wavelength: 220 nm. The method was validated revealing a good precision (RSD > 1.89 %) and linearity in range of 75 - 500 mg.L-1 (r>0.99). Limits of detection were 27.0; 47.5; 27.0; 40.5 mg.Kg-1 ; to methylparaben, propylparaben, benzoate and sorbate, respectively. The recovery range found was from 98.81 - 104.87%. The method was applied in different commercial sodas, sweeteners, sauces and juices ... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Arnaldo Alves Cardoso / Coorientador: Elisabete Alves Pereira / Banca: Emanuel Carrilho / Banca: Ana Valéria Colnaghi Simionato / Mestre

A goiaba é o fruto da goiabeira, originária da América Tropical, e pertence à família Myrtaceae, gênero Psidium e espécie Psidium guajava L. Ela pode ser encontrada em todas as regiões do Brasil, sendo o Estado de São Paulo um dos principais produtores. Mundialmente o Brasil está entre os principais produtores, no entanto, sua participação no mercado internacional da fruta in natura ainda é inexpressiva. A goiaba é apreciada tanto fresca como processada industrialmente na forma de doces, compotas, geléias e sucos. Ela possui propriedades nutracêuticas devido a seus nutrientes, vitaminas e substâncias bioativas, como a vitamina C, além de possuir altos teores de carotenóides. Devido a crescente importância econômica da fruta, além do interesse em alimentos mais saudáveis, é importante conhecer os metabólitos presentes na goiaba, no intuito de promover seu consumo. Diferentes fatores podem influenciar na composição e qualidade da fruta, como tipo de solo, poda, fornecimento de água e adubação. Considerando a adubação, há poucos estudos no Brasil em relação aos níveis corretos para aumentar a produção sem afetar a qualidade do fruto. O objetivo desse trabalho foi avaliar características físicas e químicas da goiaba Paluma cultivada na região de Jaboticabal, submetida a diferentes doses de adubação nitrogenada, durante quatro diferentes estádios de desenvolvimento do fruto. As análises dos carboidratos e vitaminas foram realizadas por eletroforese capilar e dos carotenóides por cromatografia líquida em fase reversa, e os resultados avaliados por análise de componentes principais (PCA). Foi observada uma variação nos níveis de todos os metabólitos analisados em relação à quantidade de nitrogênio administrado, sendo que a concentração de glicose, frutose e sacarose na goiaba madura foram maiores nas amostras fertilizadas com duas doses de nitrogênio, assim como para o ácido ascórbico total e betacaroteno. Em geral, o nível de sacarose em relação à glicose e frutose diminuiu durante o desenvolvimento da fruta, enquanto o nível de betacaroteno aumentou para as amostras adubadas com uma e duas doses de nitrogênio. As análises de PCA permitiram diferenciar os estádios de desenvolvimento dos frutos, no entanto as diferentes doses de adubação não proporcionaram a formação de grupos distintos, indicando que cada variável foi influenciada diferentemente por cada nível de adubação. / The guava is the fruit from a guava tree, native from tropical America, belonging to the family of Myrtaceae, Psidium genus and Psidium guajava L. species. It can be found in all regions of Brazil, and the São Paulo State is one of the main producers. Globally, Brazil is among the main producers; however, its international market of the fresh fruit is still unimpressive. Guava is appreciated as both fresh and processed industrially as candies, jams, jellies, and juices. It has nutraceutical properties due to its nutrients, vitamins, and bioactive substances, such as vitamin C, besides having high levels of carotenoids. Due to the growing economic importance of this fruit and the interest in healthier foods, it is important to study the metabolites present in guava to promote their consumption. There are different factors that can influence the composition and quality of the fruit before harvesting, such as soil type, pruning, water supply, and fertilization. In relation to the fertilization, there are only a few studies in Brazil regarding the correct levels to increase the production of guava, maintaining the quality of the fruit. The aim of this study was to evaluate physical and chemical characteristics of guava Paluma from Jaboticabal region, under different nitrogen fertilizer levels during four stages of fruit development. The analyses of carbohydrates and vitamins were performed by capillary electrophoresis and the analyses of carotenoids were done by high performance liquid chromatography, and the results were evaluated by principal component analysis (PCA). It was observed a variation in levels of all metabolites in relation to nitrogen administered, being the concentration of glucose, fructose, and sucrose on the ripe guava higher on the samples fertilized with two doses of nitrogen, as well as for the total ascorbic acid and beta-carotene. In general, the levels o sucrose with respect to glucose and fructose decreased during the fruit development, whereas beta-corotene levels increased for the samples fertilized with one and two doses. The PCA data allowed differentiating among the stages of development, but the doses of nitrogen did not provide separate clusters, indicating that each variable was differently influenced by each fertilizer level.

No description available.

A goiaba é o fruto da goiabeira, originária da América Tropical, e pertence à família Myrtaceae, gênero Psidium e espécie Psidium guajava L. Ela pode ser encontrada em todas as regiões do Brasil, sendo o Estado de São Paulo um dos principais produtores. Mundialmente o Brasil está entre os principais produtores, no entanto, sua participação no mercado internacional da fruta in natura ainda é inexpressiva. A goiaba é apreciada tanto fresca como processada industrialmente na forma de doces, compotas, geléias e sucos. Ela possui propriedades nutracêuticas devido a seus nutrientes, vitaminas e substâncias bioativas, como a vitamina C, além de possuir altos teores de carotenóides. Devido a crescente importância econômica da fruta, além do interesse em alimentos mais saudáveis, é importante conhecer os metabólitos presentes na goiaba, no intuito de promover seu consumo. Diferentes fatores podem influenciar na composição e qualidade da fruta, como tipo de solo, poda, fornecimento de água e adubação. Considerando a adubação, há poucos estudos no Brasil em relação aos níveis corretos para aumentar a produção sem afetar a qualidade do fruto. O objetivo desse trabalho foi avaliar características físicas e químicas da goiaba Paluma cultivada na região de Jaboticabal, submetida a diferentes doses de adubação nitrogenada, durante quatro diferentes estádios de desenvolvimento do fruto. As análises dos carboidratos e vitaminas foram realizadas por eletroforese capilar e dos carotenóides por cromatografia líquida em fase reversa, e os resultados avaliados por análise de componentes principais (PCA). Foi observada uma variação nos níveis de todos os metabólitos analisados em relação à quantidade de nitrogênio administrado, sendo que a concentração de glicose, frutose e sacarose na goiaba madura foram maiores nas amostras fertilizadas com duas doses de nitrogênio, assim como para o ácido ascórbico total e betacaroteno. Em geral, o nível de sacarose em relação à glicose e frutose diminuiu durante o desenvolvimento da fruta, enquanto o nível de betacaroteno aumentou para as amostras adubadas com uma e duas doses de nitrogênio. As análises de PCA permitiram diferenciar os estádios de desenvolvimento dos frutos, no entanto as diferentes doses de adubação não proporcionaram a formação de grupos distintos, indicando que cada variável foi influenciada diferentemente por cada nível de adubação. / The guava is the fruit from a guava tree, native from tropical America, belonging to the family of Myrtaceae, Psidium genus and Psidium guajava L. species. It can be found in all regions of Brazil, and the São Paulo State is one of the main producers. Globally, Brazil is among the main producers; however, its international market of the fresh fruit is still unimpressive. Guava is appreciated as both fresh and processed industrially as candies, jams, jellies, and juices. It has nutraceutical properties due to its nutrients, vitamins, and bioactive substances, such as vitamin C, besides having high levels of carotenoids. Due to the growing economic importance of this fruit and the interest in healthier foods, it is important to study the metabolites present in guava to promote their consumption. There are different factors that can influence the composition and quality of the fruit before harvesting, such as soil type, pruning, water supply, and fertilization. In relation to the fertilization, there are only a few studies in Brazil regarding the correct levels to increase the production of guava, maintaining the quality of the fruit. The aim of this study was to evaluate physical and chemical characteristics of guava Paluma from Jaboticabal region, under different nitrogen fertilizer levels during four stages of fruit development. The analyses of carbohydrates and vitamins were performed by capillary electrophoresis and the analyses of carotenoids were done by high performance liquid chromatography, and the results were evaluated by principal component analysis (PCA). It was observed a variation in levels of all metabolites in relation to nitrogen administered, being the concentration of glucose, fructose, and sucrose on the ripe guava higher on the samples fertilized with two doses of nitrogen, as well as for the total ascorbic acid and beta-carotene. In general, the levels o sucrose with respect to glucose and fructose decreased during the fruit development, whereas beta-corotene levels increased for the samples fertilized with one and two doses. The PCA data allowed differentiating among the stages of development, but the doses of nitrogen did not provide separate clusters, indicating that each variable was differently influenced by each fertilizer level.

La electroforesis capilar presenta menos sensibilidad en términos de concentración, comparado con la cromatografía de líquidos debido principalmente al pequeño volumen de inyección de la muestra y a la pequeña longitud del camino óptico para la detección, el cual coincide con el diámetro interno del capilar. El objetivo de la presente Tesis es el estudio y desarrollo de diferentes estrategias para disminuir los límites de detección de la electroforesis capilar, concretamente técnicas de preconcentración electroforéticas y cromatográficas. Se presentan técnica basadas en isotacoforesis y SPE acoplado en línea a electroforesis capilar para la determinación de drogas de abuso y de anti-inflamatorios no esteroidales. El desarrollo fundamental de estas estrategias va, en muchos casos, relacionado con el desarrollo de las aplicaciones, por lo cual el trabajo con muestras reales es fundamental, concretamente se ha trabajado con muestras biológicas (plasma y orina) y con muestras de agua medioambientales (agua de rio y de grifo). / Capillary electrophoresis is a highly promising analytical separation technique with a wide range of applications in biological and environmental fields. However, Capillary electrophoresis suffers from a lack of sensitivity when compared with chromatographic techniques because, in general, it is not possible to inject high sample volumes and also due to the short optical path-length for on-capillary detection. The objective of this Doctoral Thesis is the development of analytical methods to increase sensitivity in capillary electrophoresis for the determination of pharmaceuticals and drugs of abuse in environmental and biological samples. To do that, several preconcentration techniques either stacking (based on isotachophoresis principles) or chromatographic (based on in-line SPE) have been studied. The compounds selected for the different studies in this Doctoral Thesis belong to the pharmaceutical compound group (in particularly in non-steroidal anti-inflammatory drugs) and to the drugs of abuse group.

none

This study demonstrates a high-performance capillary electrophoresis electrochemical (CE-EC) microchip featuring embedded the palladium nanoelectrode ensemble (Pd-NEE) as the decoupler. The Pd-NEE is fabricated utilizing a new composition of electroless plating bath for depositing palladium in the porous polycarbonate thin film. Palladium has the adsorbability and permeability to hydrogen, such that the produced Pd-NEE is able to eliminate the hydrogen formation from the high separation voltage and to reduce the background current for electrochemical detection. Moreover, this study adopts the oxygen plasma to etch the nanoelectrode ensemble to enlarge the exposed surface areas to further enhance the decoupling performance of the Pd-NRE. Experimental results show that the developed Pd-NEE decoupler is capable of decoupling the electrophoretic current such that the hydrogen formation on the electrochemical electrodes was suppressed. Results indicate the developed Pd-NEE decoupler greatly enhance the S/N ratio for the electrochemical signal and lower the detectable concentration for the bio-sample of the dopamine and catechol. The detection limit of dopamine and catechol are 50 nM and 100 nM using the microchip with the Pd-NEE decoupler. Furthermore, results also indicate that the palladium nanorod ensemble (Pd-NRE) decoupler produced using the oxygen plasma etching of Pd-NEE have better electrochemical detection performance in compared with the Pd-NEE decoupler. The background current of the electrochemical detection obtained with the microchip with Pd-NRE decoupler is about 5.6 pA at applied electric field of 800 V/cm electric field. In addition, combining the gold nanorod ensemble (GNRE) as the working electrode, the detection limit is lower to 10 nM and 50 nM, respectively. This study presents a high efficiency CE-EC microchip with a Pd-NRE decoupler and a GNRE working electrode which not only decreases the background current but improves the detection limit.

This study describes the use of human serum albumin (HSA)-modified gold nanoparticles (HSA-AuNPs) for the selective extraction and enrichment of high-pI protein, lysozyme (Lyz) prior to analysis by capillary electrophoresis (CE) with UV detection. HSA-AuNPs are capable of extracting Lyz from a complicated matrix because a HSA capping layer not only stabilizes gold nanoparticles in a high-salt environment but also exhibits strong electrostatic attraction with Lyz under neutral pH condition. Efficient separation of Lyz and other high-pI proteins has been successfully achieved by the filling of cationic polyelectrolyte, poly(diallydimethylammonium chloride) (PDDAC), to the background electrolyte. After capturing Lyz with HSA-AuNPs, PDDAC-filled CE can be directly used for the analysis of the extracted Lyz without the addition of the releasing agent into the extractor. The extraction efficiency relied on the pH of the solution and the concentration of HSA-AuNPs. Under optimal extraction conditions, the limits of detection at a signal-to-noise ratio of 3 for Lyz were down to 8 nM. The combination of HSA-AuNP extraction and PDDAC-filled CE has been applied the analyses of lysozyme in chicken egg white, white wine and human tear. Also, we reveal that this NP-based extraction can be coupled to matrix-assisted desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry.