Introdução: Há evidências de que o uso de adoçantes não-calóricos (ANC) pode interferir na regulação do apetite, promovendo maior ingestão alimentar, maior ganho de peso (GP) e maior adiposidade. Um estudo prévio, realizado pelo nosso grupo de pesquisa, demonstrou que o uso de sacarina (p=0,005) e aspartame (p=0,048) promoveu maior GP quando comparados ao uso sacarose. Entretanto, devido às limitações metodológicas, não foi possível afirmar se os adoçantes poderiam causar maior GP quando comparados a uma condição inerte; ou ainda, se os sub-componentes da sacarose (glicose e frutose), quando avaliados isoladamente, poderiam contribuir para o menor GP. Além disso, foi verificado que os grupos dos adoçantes compensaram o déficit calórico, ingerindo proporcionalmente mais ração, de modo que, a fração entre a ingestão calórica total e peso corporal não diferiu entre os grupos. Portanto, adicionamos no presente estudo, um terceiro macronutriente com baixo poder de saciedade e potencial indutor de maior GP, o lipídio. Deste modo, o presente estudo contempla analisar o efeito da sacarina comparando-a a condição controle, glicose, frutose e lipídio, além de avaliar o efeito entre cada um dos grupos. Métodos: Foi realizado um experimento controlado envolvendo 40 ratos machos Wistar com peso médio inicial de 300g. Os animais foram randomizados em 5 grupos e receberam água e ração ad libitum, além das seguintes dietas: Controle (20ml de iogurte,75 kcal/semana), Sacarina (0,3%, 75 kcal/semana), Glicose (20%, 139 kcal/semana), Frutose (20%, 139 kcal/semana) ou Lipídio (9%, 139 kcal/semana). As dietas foram administradas 5 dias semanais, por 14 semanas. Realizou-se diariamente o controle da ingestão alimentar e hídrica, e semanalmente o controle do peso corporal. A composição corporal foi determinada pela estimativa da massa gorda, representada pelo peso (g) do tecido adiposo marrom interescapular somado ao tecido adiposo branco (epididimal e retroperitoneal); a massa magra foi representada pela soma do músculo esquelético gastrocnêmio e músculo cardíaco, todos foram removidos imediatamente após o sacrifício dos animais e pesados em balança de precisão milesimal. A análise dos dados foi realizada no SPSS versão 17, utilizou-se Modelo Linear Misto para as medidas longitudinais e ANOVA com teste complementar de Tukey para medidas únicas. Resultados: Houve compensação calórica entre consumo de iogurte e de ração, de modo que a ingestão calórica total (kcal/g) não diferiu entre os grupos (p=0,42). Os grupos também apresentaram similaridade quanto à ingestão hídrica (ml/g) (p=0,27) e composição corporal (p=0,13). Entretanto, o uso de sacarina promoveu maior GP que o controle (p=0,035), sendo similar ao uso de glicose (p=0,06), lipídio (p=0,76) e frutose (p=0,38). Os grupos Lipídio (p=0,016) e Glicose (p<0,001) também ganharam mais peso que o controle, todavia, o grupo Frutose não diferiu deste, mas apresentou GP menor que o grupo Glicose (p=0,006). Conclusão: Independentemente do tipo de suplementação, a regulação do apetite parece ser dependente do aporte calórico, sendo proporcional ao peso corporal, assim como a ingestão hídrica. O uso crônico de sacarina demonstrou promover maior GP, sendo similar ao uso de lipídio, glicose ou frutose. Já, o grupo Frutose apresentou ganho de peso intermediário, diferindo apenas do grupo Glicose. Apesar de haver diferenças quanto ao ganho de peso, a estimativa de massa magra e gorda foi semelhante entre os grupos. Estudos adicionais são necessários para elucidar outros mecanismos, que, independentemente da ingestão calórica estariam envolvidos no maior ganho de peso. / Introduction: There are evidences that the use of nonnutritive sweeteners (NNS) can interfere in the appetite regulation, promoting higher food intake, more weight gain (WG) and the increaseof adiposity. A previous study, performed by our research group, demonstrated that the use of saccharin (p=.005) and aspartame (p=.048) promoted more WG when compared with the use of sucrose. However, due to the methodological limitations, it was not possible to say whether sweeteners could promote more WG compared to an inert condition, or if the sub-components of sucrose (glucose and fructose), when evaluated in isolation, might contribute to less WG. Moreover, it was found that the groups of sweeteners compensated the caloric deficit, ingesting proportionally more chow, so that the ratio between the total caloric intake and body weight did not differ between the groups.Thus, it was added a third macronutrient with low power of satiety and potential inducer of greater WG, as the lipid. Therefore, this study contemplates to analyze the effect of the saccharin, comparing it to the control condition, glucose, fructose and lipid, besides evaluating the effect between each group. Methods: It was conducted a controlled experiment involving 40 male Wistar rats with initial average weight of 300g. The animals were randomized into 5 groups and given water and chow ad libitum, and the following diets: Control (20ml of yogurt, 75 kcal/wk), Saccharin (.3%, 75 kcal/wk), Glucose (20%, 139 kcal/wk), Fructose (20%, 139 kcal/wk) or Lipid (9%, 139 kcal/wk). The diets were administered 5 days weekly for 14 weeks. It was performed daily control of food and water intake, and weekly body weight control. Body composition was determined by estimating fat mass represented by the weight (g) of interscapular brown adipose tissue added to the white adipose tissue (epididymal and retroperitoneal); the lean mass was represented by the sum of the gastrocnemius skeletal muscle and cardiac muscle.Everything was removed immediately after sacrificing the animals and weighed in millesimal precision. The data analysis was performed with SPSS version 17, and it was used Linear Mixed Model for longitudinal measures and ANOVA with Tukey's pot hoc test for single measures. Results: There was caloric compensation between intake of the yogurt and chow, so that the total cumulative caloric intake (kcal/g) did not differ between groups. The groups also had similar regarding the water intake (ml/g) and body composition. However, the use of saccharin promoted greater WG than the control (p=.035), being similar to the use of glucose (p=.06), lipid (p=.76) and fructose (p=.38). Lipid (p=.016) and Glucose groups (p<.001) also gained more weight than the control, though, the Fructose group did not differ from this, but had weight gain less than the Glucose group (p=.006). Conclusion:Whatever type of diet, the appetite regulation appears to be dependent on calorie intake, being proportional to body weight, as well as water intake. The chronic use of saccharin demonstrated to promote greater WG, being similar to the use of lipids, glucose or fructose. Already, the Fructose group showed intermediate weight gain, differing only of Glucose group. Although there are differences in weight gain, the estimate of lean and fat mass was similar between groups. Additional studies are needed to elucidate other mechanisms that, independently of caloric intake, would be involved in more weight gain.

Introdução: Há evidências de que o uso de adoçantes não-calóricos (ANC) pode interferir na regulação do apetite, promovendo maior ingestão alimentar, maior ganho de peso (GP) e maior adiposidade. Um estudo prévio, realizado pelo nosso grupo de pesquisa, demonstrou que o uso de sacarina (p=0,005) e aspartame (p=0,048) promoveu maior GP quando comparados ao uso sacarose. Entretanto, devido às limitações metodológicas, não foi possível afirmar se os adoçantes poderiam causar maior GP quando comparados a uma condição inerte; ou ainda, se os sub-componentes da sacarose (glicose e frutose), quando avaliados isoladamente, poderiam contribuir para o menor GP. Além disso, foi verificado que os grupos dos adoçantes compensaram o déficit calórico, ingerindo proporcionalmente mais ração, de modo que, a fração entre a ingestão calórica total e peso corporal não diferiu entre os grupos. Portanto, adicionamos no presente estudo, um terceiro macronutriente com baixo poder de saciedade e potencial indutor de maior GP, o lipídio. Deste modo, o presente estudo contempla analisar o efeito da sacarina comparando-a a condição controle, glicose, frutose e lipídio, além de avaliar o efeito entre cada um dos grupos. Métodos: Foi realizado um experimento controlado envolvendo 40 ratos machos Wistar com peso médio inicial de 300g. Os animais foram randomizados em 5 grupos e receberam água e ração ad libitum, além das seguintes dietas: Controle (20ml de iogurte,75 kcal/semana), Sacarina (0,3%, 75 kcal/semana), Glicose (20%, 139 kcal/semana), Frutose (20%, 139 kcal/semana) ou Lipídio (9%, 139 kcal/semana). As dietas foram administradas 5 dias semanais, por 14 semanas. Realizou-se diariamente o controle da ingestão alimentar e hídrica, e semanalmente o controle do peso corporal. A composição corporal foi determinada pela estimativa da massa gorda, representada pelo peso (g) do tecido adiposo marrom interescapular somado ao tecido adiposo branco (epididimal e retroperitoneal); a massa magra foi representada pela soma do músculo esquelético gastrocnêmio e músculo cardíaco, todos foram removidos imediatamente após o sacrifício dos animais e pesados em balança de precisão milesimal. A análise dos dados foi realizada no SPSS versão 17, utilizou-se Modelo Linear Misto para as medidas longitudinais e ANOVA com teste complementar de Tukey para medidas únicas. Resultados: Houve compensação calórica entre consumo de iogurte e de ração, de modo que a ingestão calórica total (kcal/g) não diferiu entre os grupos (p=0,42). Os grupos também apresentaram similaridade quanto à ingestão hídrica (ml/g) (p=0,27) e composição corporal (p=0,13). Entretanto, o uso de sacarina promoveu maior GP que o controle (p=0,035), sendo similar ao uso de glicose (p=0,06), lipídio (p=0,76) e frutose (p=0,38). Os grupos Lipídio (p=0,016) e Glicose (p<0,001) também ganharam mais peso que o controle, todavia, o grupo Frutose não diferiu deste, mas apresentou GP menor que o grupo Glicose (p=0,006). Conclusão: Independentemente do tipo de suplementação, a regulação do apetite parece ser dependente do aporte calórico, sendo proporcional ao peso corporal, assim como a ingestão hídrica. O uso crônico de sacarina demonstrou promover maior GP, sendo similar ao uso de lipídio, glicose ou frutose. Já, o grupo Frutose apresentou ganho de peso intermediário, diferindo apenas do grupo Glicose. Apesar de haver diferenças quanto ao ganho de peso, a estimativa de massa magra e gorda foi semelhante entre os grupos. Estudos adicionais são necessários para elucidar outros mecanismos, que, independentemente da ingestão calórica estariam envolvidos no maior ganho de peso. / Introduction: There are evidences that the use of nonnutritive sweeteners (NNS) can interfere in the appetite regulation, promoting higher food intake, more weight gain (WG) and the increaseof adiposity. A previous study, performed by our research group, demonstrated that the use of saccharin (p=.005) and aspartame (p=.048) promoted more WG when compared with the use of sucrose. However, due to the methodological limitations, it was not possible to say whether sweeteners could promote more WG compared to an inert condition, or if the sub-components of sucrose (glucose and fructose), when evaluated in isolation, might contribute to less WG. Moreover, it was found that the groups of sweeteners compensated the caloric deficit, ingesting proportionally more chow, so that the ratio between the total caloric intake and body weight did not differ between the groups.Thus, it was added a third macronutrient with low power of satiety and potential inducer of greater WG, as the lipid. Therefore, this study contemplates to analyze the effect of the saccharin, comparing it to the control condition, glucose, fructose and lipid, besides evaluating the effect between each group. Methods: It was conducted a controlled experiment involving 40 male Wistar rats with initial average weight of 300g. The animals were randomized into 5 groups and given water and chow ad libitum, and the following diets: Control (20ml of yogurt, 75 kcal/wk), Saccharin (.3%, 75 kcal/wk), Glucose (20%, 139 kcal/wk), Fructose (20%, 139 kcal/wk) or Lipid (9%, 139 kcal/wk). The diets were administered 5 days weekly for 14 weeks. It was performed daily control of food and water intake, and weekly body weight control. Body composition was determined by estimating fat mass represented by the weight (g) of interscapular brown adipose tissue added to the white adipose tissue (epididymal and retroperitoneal); the lean mass was represented by the sum of the gastrocnemius skeletal muscle and cardiac muscle.Everything was removed immediately after sacrificing the animals and weighed in millesimal precision. The data analysis was performed with SPSS version 17, and it was used Linear Mixed Model for longitudinal measures and ANOVA with Tukey's pot hoc test for single measures. Results: There was caloric compensation between intake of the yogurt and chow, so that the total cumulative caloric intake (kcal/g) did not differ between groups. The groups also had similar regarding the water intake (ml/g) and body composition. However, the use of saccharin promoted greater WG than the control (p=.035), being similar to the use of glucose (p=.06), lipid (p=.76) and fructose (p=.38). Lipid (p=.016) and Glucose groups (p<.001) also gained more weight than the control, though, the Fructose group did not differ from this, but had weight gain less than the Glucose group (p=.006). Conclusion:Whatever type of diet, the appetite regulation appears to be dependent on calorie intake, being proportional to body weight, as well as water intake. The chronic use of saccharin demonstrated to promote greater WG, being similar to the use of lipids, glucose or fructose. Already, the Fructose group showed intermediate weight gain, differing only of Glucose group. Although there are differences in weight gain, the estimate of lean and fat mass was similar between groups. Additional studies are needed to elucidate other mechanisms that, independently of caloric intake, would be involved in more weight gain.

O Yacon (Smallanthus sonchifolius) é uma planta que pertence à família Asteraceae, é originário das montanhas dos Andes e no Brasil seu cultivo iniciou-se em 1991. Possui carboidratos solúveis tais como frutose, glicose, sacarose e frutooligossacarídeos (FOS), sendo que os FOS não podem ser metabolizados pelo trato digestivo humano, tendo dessa forma atividade prebiótica. Este trabalho visou estudar o efeito do branqueamento no yacon e posterior secagem mediante ar quente. As raízes foram limpas e selecionadas considerando a ausência de injúrias visuais e infecções. A seguir foram descascadas e cortadas em forma de rodelas (espessuras de 1,75 ± 0,35 mm) e cubos (1,00 ± 0,01cm3). Foi verificada a ocorrência da solubilização dos açúcares durante o branqueamento, onde foram avaliadas as perdas de inulina, glicose e frutose em diferentes condições de tempo e temperatura. Foi observada a maior solubilização nas amostras em rodelas que em cubos na maioria dos tratamentos estudados. O teste de Tukey indicou que no branqueamento do yacon em forma de rodelas e cubos, o tempo, a temperatura e a interação entre eles foi significativa na solubilização dos açúcares, exceto na frutose (nas amostras em rodelas) e na inulina (nas amostras em cubos) onde somente foi significativo o tempo e a temperatura. Os resultados obtidos da superfície de resposta permitiram obter modelos estatísticos para estimar a perda de açúcares no branqueamento das amostras em rodelas, estimando as condições de maior solubilização. Devido a essas perdas, estudou-se o branqueamento a vapor em amostras em rodelas, que foram colocadas dentro de uma autoclave gerando vapor a 100oC nos tempos de 1, 2, 4, 6, 8 e 10 minutos, sendo a melhor condição a 4 minutos, onde foi possível reduzir a atividade enzimática da PER e PPO em 84,6% e 83,7%, correspondendo a perdas de inulina, glicose e frutose de 30,6, 39,4 e 15,8% respectivamente. A seguir foi realizada a secagem nas amostras de yacon, nas temperaturas de 50, 60 e 70°C por 5 horas e 30 minutos sem e com branqueamento, onde verificou-se o efeito do pré-tratamento e da temperatura sobre a redução da umidade e da atividade de água, revelando que o menor tempo de secagem foi obtido a 70°C em amostras com branqueamento. Também foi observado que após 5 horas de secagem a concentração de inulina diminuiu, enquanto que as concentrações de glicose e frutose aumentaram, sendo que os teores desses componentes no final da secagem não diferiram com a temperatura, tanto nas amostras que sofreram ou não branqueamento. No entanto, houve conversão dos FOS em açúcares redutores. O aumento na concentração dos açúcares redutores pode ser devido à presença de atividade enzimática da inulinase. / Yacon (Smallanthus sonchifolius) is a plant belonging to the Asteraceae family and originated in the Andes Mountains, having been cultivated in Brazil since 1991. It contains soluble carbohydrates such as fructose, glucose, sucrose and fructooligosaccharides (FOS), the latter not being metabolized in the human digestive tract and thus presenting prebiotic activity. This work aimed to study the effect of blanching and subsequent hot air drying on yacon. The roots were cleaned and selected considering the absence of visual injury and infections. They were then peeled and cut into slices (1.75 ± 0.35 mm thick) and cubes (1.00 ± 0.01cm2). The sugars were shown to dissolve during blanching, and the losses of inulin, glucose and fructose were determined under different conditions of time and temperature. For the majority of conditions studied, greater dissolution was observed with the slices than with the cubes. Tukey's test indicated that both the time and the temperature and the interaction between them were significant with respect to the dissolution of sugars in the blanching of yacon in the form of both slices and cubes, with the exception of fructose (for the sliced samples) and inulin (for the samples in cubes), where only the time and temperature were significant. The results obtained from the response surface allowed for the production of statistical models to estimate the loss of sugars during blanching for the samples in slices, estimating the conditions for greatest dissolution. Due to these losses, steam blanching of the slices was studied, placing the slices inside an autoclave generating steam at 100ºC for times of 1, 2, 4, 6, 8 and 10 minutes, the best condition being that of 4 minutes where it was possible to reduce the PER and PPO activities by 84.6% and 83.7%, respectively, with losses of inulin, glucose and fructose of 30.6, 39.4 and 15.8%, respectively. Drying of the yacon samples at temperatures of 50, 60 and 70ºC for 5 hours and 30 minutes, with and without blanching, was then carried out, verifying the effect of the pre-treatment and of the drying temperature on the reduction in moisture content and water activity. The shortest drying time was obtained at 70ºC with blanched samples. It was also observed that after 5 hours of drying the concentration of inulin decreased, whereas the concetrations of glucose and fructose increased, the contents of these components at the end of the drying period not varying according to the drying temperature, for either the blanched or non-blanched samples. Thus the FOS were converted into reducing sugars, and the increase in reducing sugars could have been due to the presence of inulinase activity.

Orientador: Ranulfo Monte Alegre / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:59:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Meirelles_RenataMiterhof_M.pdf: 815729 bytes, checksum: 9edb1e9645d9423ee9870568496b2ffd (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O mercado consumidor da frutose tem aumentado significativamente nos últimos anos pela sua utilização cada vez maior em substituição à sacarose em virtude do seu poder edulcorante 70% superior e dos benefícios fisiológicos importantes, como metabolismo independente da insulina, sendo adequada para alimentos fabricados especificamente para diabéticos. Sua maior aplicação tecnológica encontra-se no uso de xaropes enriquecidos com frutose em vários segmentos industriais como alimentício, farmacêutico e químico. Comercialmente, a obtenção de frutose envolve um processo de alto custo sendo interessante o desenvolvimento de um processo que combine a produção por via enzimática e a utilização da sacarose como substrato para obtenção de frutose de alto grau de pureza. O objetivo geral deste trabalho foi estudar e otimizar a hidrólise da levana para obtenção de frutose livre. Para tal, levana foi previamente obtida pela levanassacarase durante fermentação da cepa mutante de Zymomonas mobilis CCT 4494 em substrato a base de sacarose. Kluyveromyces marxianus NRRL Y-8281 foi selecionada dentre três linhagens da espécie Kluyveromyces marxianus (CCT4294, NRRL Y-8281 e NRRL Y-610) devido à sua maior produção de frutana ß-frutosidase. Foram realizados delineamentos experimentais tendo como variáveis temperatura, pHinicial, concentrações iniciais de levana, extrato de levedura e peptona. A enzima agiu exohidroliticamente obtendo apenas frutose como produto, e não foi observado inibição da reação pelo produto. A frutana ß-frutosidase de Kluyveromyces marxianus NRRL Y-8281 foi caracterizada parcialmente quanto ao pH e temperatura ótimos (4,4 e 50 ºC), estabilidade térmica e pH de pré incubação, além dos parâmetros cinéticos da Equação de Michaelis-Mentem, Km e Vmáx (61,5 µmol/mL e 0,0112 µmol/mL.min, respectivamente) para o substrato levana / Abstract: The market for fructose consumption has increased significantly in the last years by increasing its use in place of sucrose, because of its sweetening power 70% higher than the sucrose and the physiological benefits like independent metabolism of insulin, which is, therefore, suitable for food made specifically for diabetics. His greatest technological application is the use of enriched fructose syrups in various industries like food, pharmaceutical and chemical ones. Commercially, the obtainment of fructose involves a high cost, being interesting to develop a process that combines the production of fructose by an enzyme, using sucrose as substrate to obtain fructose of high purity. Therefore, the objective of this work was to study and optimize the hydrolysis of levan to obtain free fructose. To accomplish this, the levan was previously obtained by levansucrase during fermentation of mutant strain of Zymomonas mobilis CCT 4494 in sucrose substrate. Kluyveromyces marxianus NRRL Y-8281 was selected among three strains of the species Kluyveromyces marxianus (CCT4294, NRRL Y-8281 and NRRL Y-610) by the increased production of fructan ß-frutosidase. Experimental designs were performed having as variables temperature, initial pH, initial concentrations of levan, yeast extract and peptone. The enzyme acted in a exohydrolytically fashion, getting only fructose as released product, and it was not observed inhibition by product reaction. The fructan exo-ß-frutosidase of Kluyveromyces marxianus NRRL Y-8281 was partially characterized for optimum pH and temperature (4.4 and 50 °C), thermal and pH stability, besides the kinetic parameters of the Michaelis-Mentem equation, Km and Vmáx (61,5 µmol/mL and 0,0112 µmol/mL.min, respectively) to the substrate levan / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Reginaldo Guirardello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T10:29:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_FabiodeAvila_D.pdf: 970161 bytes, checksum: a077327c93810f7256fa70cc909f83af (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A síntese de projeto conceitual é uma ferramenta importante na indústria de processos químicos. Este trabalho foi desenvolvido a partir do diagrama esquemático de LESHKOV et al. (2007) e estabelece as etapas gerais do ciclo de vida de uma planta de produção de 2,5 dimetilfurano (DMF). A síntese de rotas químicas, o desenvolvimento de processos (modelagem termodinâmica) e a engenharia de processos (definição dos equipamentos básicos para a avaliação técnica econômica) foram investigados. Um estudo termodinâmico do processo foi feito afim de determinar qual modelo de equilíbrio de fases seria adequado para representar o sistema. No sistema estudado (água, 1-butanol, hidroximetilfurfural, 2,5 dimetilfurano, cloreto de sódio, ácido clorídrico e frutose) tem-se o cloreto de sódio que afeta o equilíbrio de fases. Nesse trabalho, considerou o sal como molécula simples, não dissociada, ao invés de íons carregados distribuídos na solução. Isso possibilitou o uso do modelo UNIQUAC. O próximo passou foi estimar os parâmetros de interação binários do modelo escolhido a partir dos dados experimentais de equilíbrio líquido-líquido encontrados na literatura. Com esses parâmetros simulou-se o processo de produção de produção de DMF. Foi desenvolvido um processo de separação da água do butanol e do butanol e DMF. O balanço de massa e energia foi feito no simulador comercial de processos químicos UNISIMTM. A partir da análise econômica do processo de produção de 2,5 dimetilfurano o investimento de capital fixo estimado foi de US$ 96 milhões e de equipamento foi de US$ 20,6 milhões. Nessa condição o preço de venda de DMF sai a 2,6 U$$/kg e o custo a 1,89 US$/kg. Para essa condição a planta é viável economicamente, como referência do mercado com uma taxa de retorno de 15%/ano e tempo de retorno de 3,6 anos. O preço do DMF e o consumo de energia térmica são as variáveis chaves para a lucratividade da planta. Esta análise sugere que a produção de DMF a partir da frutose merece atenção dos investidores / Abstract: Conceptual process synthesis (CPS) is an important issue in chemical processing industries. This work was developed from the schematic diagram reported by LESHKOV et al. (2007) and assessed the general steps of the life cycle of an 2.5-dimethylfuran (DMF) industrial production project. Chemical route synthesis, process development (thermodynamic modeling) and process engineering (defining basic equipment for economic evaluation) are investigated.The process flow diagram (PFD) was made in the commercial process simulator UNISImTM. Thermodynamic study was done of the process in order to determine which model of phase equilibrium would be suitable to represent the system. In the studied system (fructose, 1-butanol, sodium chloride, water, chloride acid, hydroxymethylfurfural, 2,5 dimethylfuran) has the sodium chloride which affects the phase equilibrium. In this work, consider the salt as simple molecule, rather than distributed charged ions in the solution. This allows the use of the UNIQUAC model. The next step was to estimate the binary interaction parameters of the model chosen from the experimental data of liquid-liquid equilibrium from literature. With these parameters the production process for the production of DMF was simulated. Process separates water from the 1-butanol and water, 1-butanol and DMF. The material and energy balances were performed by UNISimTM software. Economic evaluation showed that a suitable operational condition could work with 174 mil tons/year of fructose and could produce 155 mil tons/year of DMF. The fixed capital investment in plant and equipment is estimated at US$ 96 million and US$ 20,6 million, respectively. The cost of DMF was 2.39 U$$/kg. For this analysis, the plant is economically feasible, from comparison with a reference market of 15.0 %/year (return on investment) with a 3.6 year payback period. The DMF value and the thermal energy consumption are key issues for a profitable operation of the plant. This analysis suggests that DMF production from fructose deserves serious consideration by investors / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Este trabalho descreve a preparação, a caracterização e o uso de um biossensor bienzimático confeccionado com as enzimas glicose oxidase e frutose dehidrogenase imobilizadas em camadas auto-organizadas ou self-assembled monolayers (SAMs) de cistamina para a quantificação de açúcares em alimentos. Após o preparo do eletrodo de ouro com a SAM de cistamina, biossensores foram construídos e para obtenção de melhores respostas, condições foram otimizadas, tais como: concentração do mediador tetratiafulvaleno (TTF), porcentagem de glutaraldeído, temperatura e tempo de vida do biossensor. Com as condições estabelecidas, fez-se então, a determinação analítica da D-glicose e da D-frutose em eletrólito puro pelo método da adição de padrão e os resultados foram obtidos por voltametria cíclica e cronoamperometria. A corrente de pico de oxidação do mediador de elétrons (TTF) aumentou proporcionalmente com o aumento da concentração e não ocorreram deslocamentos nos potenciais de pico. Os limites de detecção (LD) foram encontrados por meio do desvio padrão da média aritmética de dez amperogramas do branco no potencial equivalente aos dos picos de oxidação do mediador de elétrons TTF, juntamente com o valor do coeficiente angular da curva analítica. Após a obtenção da curva analítica o biossensor foi aplicado diretamente em amostras de refrigerante dietético e não dietético, bem como em amostras de adoçantes comerciais, onde foram realizados testes comparativos da resposta dos biossensores. Para o eletrólito puro e amostras de refrigerante dietético e de adoçantes, ou seja, onde não há presença de D-glicose e D-frutose, notou-se a ausência de corrente de pico, enquanto que para as amostras de refrigerante não dietético, houve um valor significativo de resposta de corrente, indicando a presença dos açúcares em estudo. Com o propósito de verificar a influência de interferentes e o efeito de matriz, foi construída uma curva analítica para a D-glicose e para a D-frutose, em amostras de refrigerante dietético e adoçantes, onde foram obtidas as menores quantidade destes açúcares. Para o refrigerante não dietético, foi determinado o valor inicial dos açúcares presentes nas amostras. Pode-se afirmar que a utilização dos biossensores baseados nas enzimas GOx e FDH mostraram-se eficientes para a determinação dos açúcares D-glicose e D-frutose nas amostras analisadas (com diferença significativa nos valores de corrente), apresentando uma resposta rápida, além da eliminação do efeito da matriz. A utilização do mediador de elétrons (TTF) possibilitou a reação em potencial próximo de zero, diminuindo o efeito de interferentes e evitando a desnaturação das enzimas. / This work describes the preparation, characterization and application of a bienzymatic biosensor based in the glucose oxidaze and fructose dehydrogenase immobilized on self-assembled monolayer of cystamine for sugar quantification in foodstuff. After the modification of the gold electrode with cystamine, the biosensors were developed and optimized for best responses. Optimization parameters were: mediator tetrathiafulvalene (TTF) concentration, glutaraldehyde percentage, temperature and life time of the biosensor. With the best conditions established, the analytical determinations of d-glucose and d-fructose in pure phosphate buffer were conducted by the standard additions method and the results obtained by cyclic voltammetry and chronoamperometry. The oxidation peak current related to the TTF voltammetric behavior raised proportionally to the increasing concentration of d-glucose or d-fructose, in a given and constant peak potential. The methodology detection limits were found using the standard deviation of ten chronoamperograms of the blank solution, in the potential value corresponding to that of TTF oxidation, and the slope of the analytical curve. After the analytical curve acquirement the biosensor was directly applied in samples of diet or non-diet softdrinks, as well as in commercial sweeteners samples, with comparative tests of the biosensor responses. For pure electrolyte and for diet foodstuff samples, i.e., were there is not expectation for d-glucose or d-fructose existence, it was detected the lack of the voltammetric peak associated with the mediator oxidation. In non-diet samples, a pronounced voltammetric peak was obtained, testifying the presence of sugar in the electrolytes under study. The matrix effect was verified by means of an analytical curve obtained for both analytes (d-glucose and d-fructose), in diet and sweeteners samples, properly spiked with known amounts of each analyte. It can be concluded that the utilization of the biosensor based in GOx and FDH showed to be efficient for d-glucose and d-fructose determinations in the analysed samples, with a fast response time and elimination of the matrix effect. The mediator promoted the electrochemical reaction to occur in potentials very close to zero, minimizing the interferences or the enzyme denaturation.

Orientador: Gabriel Forato Anhê / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-24T03:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kinote_AndrezzaPinheiroBezerradeMenezes_D.pdf: 2061057 bytes, checksum: ec05cb4119a4301a63d35bb8a38a59cc (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The complete abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Farmacologia / Doutora em Farmacologia

Abstract During surgery of the aortic arch and pediatric heart surgery, the blood flow to the brain has to be interrupted at times to allow a bloodless operation field and adequate conditions for surgical repair. During this no-flow period the brain is exposed to a high risk of ischaemic injury, as it will become irreversibly damaged after 5 minutes of circulatory arrest at 37°C. Additional time can be gained by cooling the patient with an extracorporeal heart-lung machine, as hypothermia reduces the cerebral metabolic rate and allows longer safe periods of circulatory standstill. This method of cerebral protection, called hypothermic circulatory arrest (HCA), is widely used in clinical practice. Thus the brain becomes susceptible to ischaemic injury after 30 minutes of HCA at 15°C. Lower temperatures than this are not practicable, however, as they require longer periods of cardiopulmonary bypass, which may further aggravate cerebral injury. To ensure a better outcome for patients undergoing these operations, additional ways of protecting the brain are required. The present work focuses on neuroprotective biochemical and fluid therapy methods for use during HCA, employing a surviving porcine model. Fructose-1,6-bisphosphate (FDP), a high-energy intermediate of glycolysis, was examined for potential neuroprotective properties in two cerebral injury settings associated with HCA. First, FDP was administered before and after a 75-minute period of HCA at a brain temperature of 18°C. This led to better survival, neurological recovery and brain histopathological findings and had supportive effects on brain metabolism (I). Second, a 25-minute period of HCA along with an iatrogenic embolic load produced by microsphere injection was used to generate a massive ischaemic injury to the brain. In this setting FDP did not affect the neurological outcome but had a clear supportive impact on cerebral metabolism (II). In addition, cerebral histopathological samples taken during the first study were analysed by electron microscopy, which revealed significant preservation of the ultrastructure in the FDP-treated animals (III). Hypertonic saline dextran (HSD) is a novel fluid therapy method which has been shown to enhance the outcome after hypovolaemic shock with or without head injury and is potentially very effective in reducing ischaemia-reperfusion injury. Its administration led to a decrease in intracranial pressure, improved brain metabolism, faster and better recovery and less histopathologically observable morphological damage (IV). The findings indicate that both FDP and HSD have significant neuroprotective properties and should be assessed in humans as well.

Abstract Interruption of cerebral blood flow during hypothermic circulatory arrest (HCA) predisposes neurons to glutamate excitotoxicity. Reperfusion is followed by leukocyte infiltration, which results in an inflammatory reaction in the brain tissue. In the first study, the presynaptic glutamate release inhibitor lamotrigine (L) and the leukocyte-depleting filter (LF) were studied to determine if their combination could mitigate brain injury after HCA (I). The aim of the second study was to evaluate the possible neuroprotective effect of a 14-hour period of mild (32°C) hypothermia after HCA (II). Recent experimental research has demonstrated the neuroprotective properties of erythropoietin (EPO) and fructose-1,6-bisphosphate (FDP), whose effects during and after HCA were evaluated in the third and the fourth studies (III, IV). A chronic porcine model was used. The animals were randomly assigned to the study groups as follows: 8 animals in the L+LF group, 8 in the L group, and 8 in the control group (I); 10 animals in the hypothermia group and 10 in the normothermia group (II); 10 animals in the EPO group and 10 in the control group (III), and 12 animals in the FDP group and 12 in the control group (IV). Monitoring of hemodynamics, metabolism, temperature, electroencephalogram (EEG), brain microdialysis, intracranial pressure (II-IV), and brain tissue oxygen (II-IV) was carried out. A daily behavioral assessment was performed until death or until elective sacrifice on the seventh postoperative day, after which the brain was prepared for a histopathologic examination. The results of these studies indicate that lamotrigine has a neuroprotective effect during HCA. This is observed in terms of EEG burst recovery, behavioral and histopathologic outcome, and brain microdialytic findings. The combined use of lamotrigine and leukocyte filtration may further improve survival. A 14-hour period of mild hypothermia after HCA is associated with a poor outcome. However, it may preserve its efficacy when used for no longer than 4 hours. Administration of EPO before HCA proved ineffective in reducing mortality or brain histopathologic injury. Findings from brain microdialysis, brain tissue oxygen tension, and neuronal apoptosis, however, suggest that the drug has neuroprotective properties. Administration of FDP before and after HCA is associated with better survival, behavioral outcome, and brain histopathologic scores. The metabolic and brain microdialytic findings also suggest that this drug has supportive effects on myocardial and brain metabolism.

Comparative studies of taste perception have found that primates may differ markedly in their sensitivity for substances perceived as sweet by humans. These findings raise questions about the reason that may underlie these differences in sweet-taste sensitivity between species. The aim of the present study was to assess the taste responsiveness of chimpanzees (Pan troglodytes verus) to seven substances tasting sweet to humans and to compare the results with those of other primate species. Using a two-bottle preference test (1 min) I found that the taste preference thresholds of the chimpanzees for five food-associated carbohydrates ranged between 20-30 mM for sucrose, 20-50 mM for fructose, 60-80 mM for glucose, 50-80 mM for maltose, and 30-80 mM for lactose. Taste preference thresholds for two steviol glycosides ranged from 0.04-0.05 mM for stevioside, and 0.03-0.05 mM for rebaudioside A. The chimpanzees displayed clear preferences for all sweet-tasting substances presented. In line with data obtained in other primates, the taste preference threshold of the chimpanzees for sucrose was lower compared to the other carbohydrates presented and the taste preference thresholds for stevioside and rebaudioside A were lower compared to sucrose. In general, the taste sensitivity of the chimpanzees fell into the range of data reported in other nonhuman primate species. Interestingly, the taste preference thresholds of the chimpanzees reported here are similar to the taste detection thresholds obtained in humans, despite the fact that the former are only a conservative approximation of an animal’s taste sensitivity. This suggests that chimpanzees may be as sweet-taste sensitive as humans.