Evidências disponíveis na literatura sugerem uma conexão entre ingestão de frutose, síndrome metabólica e declínio cognitivo. Na sociedade ocidental, o aumento de casos de síndrome metabólica ocorreu em paralelo ao aumento do consumo de excesso de frutose na dieta. Além disso, animais que consomem excesso de frutose em sua dieta apresentam alterações típicas de resistência à insulina em seus cérebros, além de desenvolverem declínio cognitivo. Sabe-se que exercício físico é capaz de prevenir atrofia do hipocampo e atenuar declínio cognitivo. O objetivo desse estudo foi avaliar se exercício aeróbico é capaz de prevenir o declínio cognitivo associado a um excesso de frutose na dieta e investigar os mecanismos pelos quais isso poderia ocorrer. Ratos Wistar machos foram divididos em quatro grupos: controle sedentário, exercício, frutose sedentário e frutose+exercício. A memória operacional foi testada através do labirinto de Barnes. A sinalização de insulina e de moléculas relacionadas ao exercício foram avaliados no hipocampo e no músculo quadríceps através de Western Blot e PCR em tempo real. A ingestão de excesso de frutose induziu declínio cognitivo que não foi atenuado pelo exercício. O hipocampo dos animais que ingeriram frutose não apresentou deficiência na sinalização de insulina, mas apresentou leve diminuição em BDNF e sinaptofisina, o que foi acompanhado de diminuição significativa da expressão de PGC1alfa tanto no músculo quanto no hipocampo. O musculo quadríceps dos animais alimentados com frutose também mostrou uma diminuição significativa na expressão da miocina irisina (FNDC5) e de genes ligados à autofagia, ao transporte de glicose (GLUT4) e à oxidação de ácidos graxos (NR4A3, PPAR?, Erralfa). Treino aeróbico foi incapaz de reverter todas essas alterações. Em contraste, tratamento metformina foi capaz de prevenir o declínio cognitivo de animais que ingeriram excesso de frutose. Podemos concluir que ingestão de frutose prejudicou a expressão de genes críticos à adaptação do músculo ao exercício e, como resultado, atenuou efeitos benéficos do exercício no cérebro. Tratamento com metformina preveniu a queda na expressão de FNDC5 e BDNF e, consequentemente, o declínio cognitivo em ratos alimentados com frutose através de uma ação direta no cérebro, apesar de não prevenir os efeitos deletérios da frutose no músculo esquelético / Available evidence in the literature suggests a link between fructose ingestion, Metabolic Syndrome and cognitive impairment. In Western society, the rise in the frequency of Metabolic Syndrome was paralleled by a rise in consumption of a high fructose diet. Moreover, molecular alterations typically related to insulin resistance have been found in brains of fructose-induced insulin-resistant rats, and these rodents also develop cognitive deterioration. Physical exercise is well known to prevent hippocampal atrophy and to attenuate cognitive decline. The objective of this study was to evaluate if aerobic training can ameliorate cognitive decline associated with excessive fructose ingestion and to investigate the pathways through which this might occur. Male Wistar rats were divided into four groups: sedentary control, exercise, sedentary fructose, fructose+exercise. Working memory was assessed on the Barnes Maze. Intracellular insulin and exercise-related signaling molecules of the hippocampus and quadriceps femori were assayed using Western blot and Real time PCR. Fructose ingestion induced cognitive decline which was not attenuated by exercise. Insulin signaling was not impaired in the hippocampus in the fructose-fed animals, but there was a slight decrease in BDNF and synaptophysin in the hippocampus, accompanied by a significant decrease in exercise-induced expression of PGC1alpha both in the hippocampus and the muscle of exercised animals that ingested fructose. The quadriceps femori of fructose-fed animals also showed a significant decrease in expression of the myokine irisin (FNDC5) and of genes related to autophagy, glucose transport (GLUT4) and fatty acid oxidation (NR4A3, PPAR?, Err alpha). Exercise training was unable to reverse all of these alterations. Contrarily, metformin administration ameliorated cognitive decline in fructose-fed rats. We conclude that fructose feeding impaired expression of genes that are critical to skeletal muscle adaptation to exercise, which in turn attenuated the beneficial effects of exercise in the brain. Treatment with metformin was able to prevent the decline in expression of FNDC5 and BDNF ameliorating cognitive decline in fructose fed rats by direct action in the brain, despite being unable to reverse the effects of fructose feeding in the muscle

A elaboração e caracterização de sistemas tão complexos quanto alimentos não são temas que se esgotem ao longo de um único trabalho. Assim, tomando como ponto de partida o desenvolvimento de formulações para sorvetes, são apresentados os princípios gerais da criação e estabilização de um dos gêneros alimentícios mais apreciados n.o mundo todo. O primeiro capítulo aborda interações que ocorrem entre componentes de uso comum na maioria dos alimentos processados e, de modo específico, o papel desempenhado por cada um deles em formulações para sorvetes. São apresentadas características das matérias-primas especiais empregadas no desenvolvimento das formulações propostas, bem como fundamentos de reologia. Tratam-se os princípios gerais do fenômeno speckle, ferramenta bastante útil em caracterizações estruturais, porém ainda pouco explorada na área alimentícia. O segundo capítulo apresenta as formulações para sorvetes que foram elaboradas para este trabalho e os resultados de caracterizações físico-químicas tomadas sobre alguns dos ingredientes utilizados, bem como sobre os produtos finais desenvolvidos. O terceiro capítulo exibe os resultados das avaliações reológicas feitas em ingredientes e misturas formuladas para este estudo. A partir do perfil demonstrado pelos reogramas, interações microscópicas puderam ser cogitadas. Mostram-se também, imagens tomadas por um sistema de videomicroscopia acoplado ao reômetro (módulo Rheoscope), onde puderam ser observadas deformações estruturais em tempo real ocorridas com as amostras durante as avaliações. O quarto capítulo propõe uma nova metodologia de investigação estrutural na qual a análíse dos resultados gerados a partir de um fenômeno de interferência possibilita mapear a evolução da microestrutura de sorvetes ao longo do tempo, quando submetidos a diferentes condições de temperatura. / Elaboration and characterization of systems with high leveI of complexity as foods cannot discussed in an only study. In this work, from development of special ice cream formulations are presenteei the general principIes of creation and stabílízation of one of the most appreciated foodstuffs. In first chapter the interactions that occur among components of current/y use in processed foods and, in a specific manner, the role of each one in ice cream formulations. Characteristics of the special raw materiais employed in development of the proposed formulatíons are presenteei, as well fundamental concepts of rheological behavior. Also, general principies of speckle phenomenon are presented, a very useful tool to structural investigations in several systems, but few explored in food science and technology. In second chapter are presented the ice cream formulations that were elaborated by this research and the results of analysis of both composition and chemical properties taken on some ingredients as well in developed products. In third chapter are exhibited the results from rheological assessments performed in ingredients and formulated ice cream mixes. From rheological curves, microscopic interactions could be cogitated. Images taken by a system of microscopy connected to rheometer shown structural deformatíons in real time occurred with the samples during the evaluations. In fourth chapter is showed a new methodology of structural investigation in which the analysis of results obtained from interference phenomenon allow to generate a map of temporal evolution of ice creams along the time, at different temperature conditions.

A esteatose hepática não alcóolica está relacionada às causas crescentes de morbimortalidade de doenças hepáticas. Sua incidência está relacionada à obesidade e comorbidades vinculadas a esta, na qual tem despertado grande interesse na pesquisa. A modulação quantitativa da dieta pode promover ou retardar a patologia. Desta forma, terapias voltadas para retardar ou diminuir a esteatose hepática não alcóolica poderiam atenuar o dano hepático, melhorar a função hepática e reduzir sua progressão. Os objetivos do presente estudo foram: avaliar o consumo de óleos vegetais ricos em MUFAs e PUFAs usados comercialmente na prevenção ou redução da esteatose hepática analisando parâmetros do metabolismo lipídico hepático e sérico, estresse oxidativo e retardando a progressão de NAFLD. Material e Métodos: os animais foram divididos nos seguintes grupos: Controle (n=10) + HLF * (n=10); Grupo HLF * AZ (n=10); Grupo HLF* CN (n=10); Grupo HLF* S (n=10). Após 16 semanas de dieta e tratamento com os respectivos óleos, os animais foram anestesiados e o sangue retirado por punção cardíaca e os tecidos para as análises posteriores. Resultados: A oferta de uma dieta rica em gordura saturada (banha) + frutose ocasionou um aumento do peso no grupo HLF enquanto a administração dos respectivos óleos vegetais foi capaz de retardar o ganho de peso. O peso hepático e da soma dos tecidos adiposos epididimal e retroperitonial foi maior no HLF enquanto houve redução significativa no peso hepático HLF/S. O tecido retroperitonial foi menor no HLF/CN. De uma maneira geral o tratamento com os respectivos óleos vegetais diminui a esteatose em todos os grupos experimentais. A oferta de azeite extra virgem não refletiu no ganho de peso, porém o grupo teve um aumento significativo de TG e VLDL séricos, com diminuição do colesterol sérico. Avaliado histologicamente diminuiu o score de esteatose quando comparado ao HLF sendo classificado como esteatose macro e microvesicular de leve a moderada. O óleo de soja apresentou uma maior quantidade de PUFAs, sendo rico em n-6, refletiu na manutenção do peso dos animais, diminuiu a esteatose, sendo classificado como esteatatose leve, quando comparado ao HLF, porém aumentou o colesterol sérico. Apresentou um aumento de MDA e diminuição de GSH hepático. O óleo de canola devido a seu teor em ácidos graxos PUFAs (n-6 e n-3) teve maior incorporação do EPA e DHA que parecem ter evidenciado positivamente. Não apresentou alteração nos parâmetros bioquímicos e apresentou menor acúmulo de gordura hepática através da análise do percentual de gordura hepática e histopatologia, sendo caracterizado como esteatose leve. Pela peroxidação lipídica apresentou um maior acúmulo de MDA, porém um aumento de GSH. Contudo, a oferta dos respectivos óleos influenciou positivamente em diferentes mecanismos fisiológicos. / The Non-alcoholic fatty liver is related to the increasing causes of morbidity and mortality of liver diases. Its incidence is related to obesity and comorbidities linked to it, in which it has awaked great interest in the research. The disease is associated to genetic predisposition, lack of physical activity and high intake of saturated fats and fructose. Quantitative modulation of the diet may promote or retard the pathology. Thus, therapies aimed at delaying or decreasing non alcoholic hepatic steatosis could alleviate liver damage, improve liver function and reduce its progression. The objectives of the present study were: to evaluate the consumption of vegetable oils rich in commercially available MUFAs and PUFAs in the prevention or reduction of hepatic steatosis by analyzing parameters of hepatic and serum lipid metabolism, oxidative stress and delaying the progression of NAFLD. Material and Methods: animals were divided into the following groups: Control (n = 10) + HLF * (n = 10); Group HLF * AZ (n = 10); Group HLF * CN (n = 10); Group HLF * S (n = 10). After 16 weeks of diet and treatment with the respective oils, the animals were anesthetized and blood was withdrawn by cardiac puncture and tissues for further analysis. Results: The supply of a diet rich in saturated fat (lard) + fructose caused an increase in weight in the HLF group while the administration of the respective vegetable oils was able to delay the weight gain. Liver weight and sum of epididymal and retroperitoneal adipose tissues were higher in HLF while there was a significant reduction in HLF / S hepatic weight. Retroperitoneal tissue was lower in HLF / CN. In general, treatment with the respective vegetable oils decreases steatosis in all experimental groups. The supply of extra virgin olive oil did not reflect weight gain, but the group had a significant increase in serum TG and VLDL, with a decrease in serum cholesterol. Histologically it reduced the steatosis score when compared to the HLF being classified as mild to moderate macro and microvesicular steatosis. Soybean oil presented a higher amount of PUFAs, being rich in n-6, reflected in the maintenance of animal weight, decreased steatosis, being classified as mild steatosis when compared to HLF, but increased serum cholesterol. He presented an increase of MDA and decrease of hepatic GSH. Canola oil due to its content of PUFAs (n-6 and n-3) had greater incorporation of EPA and DHA than appear to have been positively evidenced. There was no alteration in the biochemical parameters and presented lower accumulation of liver fat through the analysis of the percentage of liver fat and histopathology, being characterized as mild steatosis. By the lipid peroxidation presented a greater accumulation of MDA, but an increase of GSH. However, the supply of the respective oils had a positive influence on different physiological mechanisms.

O Brasil ocupa posição de destaque no mercado de açúcar a granel e consumo elevado deste ingrediente na forma líquida, em especial pelas indústrias de bebidas e alimentos. O açúcar líquido apresenta vantagens em relação ao açúcar a granel como facilidade do manuseio e dosagem, espaço reduzido para a armazenagem, redução das perdas, custos e mão-de-obra, melhora na sanitização e grande variação possível nas proporções de diferentes misturas de açúcares. O açúcar Uquido invertido é uma solução de sacarose, glicose e frutose em água e recebe esse nome porque durante a sua produção há a inversão do poder óptico de rotação da solução. No processo produtivo do açúcar invertido existem alguns pontos que podem gerar a contaminação por microrganismos, dessa forma torna-se importante o desenvolvimento de técnicas que propiciem a sanitização eficiente desta matéria-prima. Este trabalho estudou duas técnicas alternativas de controle microbiano: a radiação gama com fonte de cobalto-60 e a radiação com feixe de elétrons. O estudo foi conduzido nas doses de 5, 10, 20, 30 e 50 kGy. O teor de sacarose apresentou decréscimo com a radiação indicando que ocorreu a quebra da ligação glicosídica com a formação de glicose e fioitose, gerando o aumento do teor de sólidos solúveis. Ocorreu a formação de compostos ácidos, confirmado pela redução de pH, que foi proporcional ao aumento da dose de radiação. As maiores doses provocaram alterações na cor do xarope pela formação de polímeros com cadeia molecular longa. A viscosidade nas amostras irradiadas com radiação gama aumentou em relação ao controle, indicando a prevalência de polimerização das moléculas, enquanto que na radiação com feixe de elétrons a polimerização foi observada somente na amostra que recebeu a dose de 50 kGy. Na análise sensorial, os julgadores apontaram diferença significativa (5%) no sabor entre o controle e as amostras irradiadas com 5 kGy, nas duas técnicas de processamento. Não foi possível identificar o efeito da radiação gama no controle de bolores e leveduras. / Brazil occupies position of prominence in the sugar market and high consumption of this ingredient in the liquid form, in special for the beverages and food industries. The liquid sugar presents advantages in relation to the bulk granulated system such as easiness of the handling and dosage, reduced space for the storage, reduction of the losses, costs and hand of workmanship, improvement of the sanitizing and great possible variation in the ratios of different mixtures of sugars. The inverted liquid sugar is a solution of sucrose, glucose and fructose in water. This ingredient receives this name because during its production it has an inversion of the optic power of rotation of the solution. In the productive process of the inverted sugar some points occur that can generate contamination by microorganisms, so its become important the development of techniques that propitiate the efficient sanitizing of this raw material. This work aims at to consider two alternative techniques of microbiologic control: gamma radiation with source of cobalto-60 and radiation with electron beam. The study was lead in the doses of 5, 10, 20, 30 and 50 kGy. Concentration of sucrose presented in syrup decreased with the radiation indicating the scission of glicosidic linkage in addition with the glucose and fiaictose formation, generating the increase in solids soluble. The acid compounds formation occurred, confirmed by the reduction of pH, that it was proportional with the increase of the radiation dose. The biggest doses had provoked change of color in the syrup by the long molecular chain polymers formation. Viscosity in the samples processed by gamma radiation increased in relation to the control, indicating the prevalence of polymerization of molecules, whereas in the radiation with electron beam the polymerization was only observed in the sample that received the dose of 50 kGy, In the sensorial analysis, the judges had pointed significant difference (5%) in the flavor among control and the samples radiated with 5 kGy in the two techniques of processing. The alterations provoked for the irradiation had not been enough to provide significant changes in the inverted sugar, even in the highest dose of 50 kGy. It was not possible to identify the effect of gamma radiation in the control of molds and yeasts.

Frutose e Ácido Glicônico são produtos importados empregados em diferentes setores nas áreas química, farmacêutica e alimentícia, representando um mercado de dois milhões de dólares (US$ 2,0 milhões) por ano. Por sua vez, a sacarose pode ser empregada como matéria-prima para a obtenção destes produtos através de conversão enzimátiva empregando invertase e glicose-oxidase. O uso de biorreatores com membrana (MBR) mostra-se interessante em processos enzimáticos, pois, ao serem empregados em processos contínuos permitem, simultaneamente, produção e separação dos produtos, reduzindo a formação de subprodutos e, eventual, inibição da enzima por excesso de substrato ou produtos. A sacarose é convertida em xarope de açúcar invertido (solução equimolar de frutose e glicose) pela invertase (Bioinvert®, enzima comercial), seguido pela oxidação da glicose em ácido glicônico pela ação da glicose oxidase (GO). O processo de conversão multi-enzimático da sacarose foi obtido através da alimentação de sacarose (50 mM) em reator com membrana (MBR) contendo invertase (24 U/mL), glicose-oxidase (0,5 U/mL) e catalase (470 U/mL) e operando com vazão específica de 6,0 h-1, 35ºC e pH 5,5. As condições operacionais otimizadas possibilitaram a conversão completa da sacarose (X = 100 %) e da glicose resultante (Y = 100%) com velocidades específicas de reação de 4,2 mmol/U.h, 0,60 mmol/U.h e 0,00062 mmol/U.h, respectivamente, para a invertase, glicose oxidase e catalase. A respeito da oxidação da glicose, a adição de catalase no meio reacional se fez necessária para minimizar os efeitos inibitórios sobre a GO através do peróxido de hidrogênio formado. / The fructose and gluconic acid are products of great application in chemical, pharmaceutical and food industry. The actual Brazilian market for these compounds is about US$ 2 millions, here as the sucrose, the raw-material used for their production, represents about 2.4% of the Brazil\'s GNP. This conversion increases the value added to the sugarcane, usually marketed as a commodity, because the fructose and gluconic acid are more valuable products than sucrose. The use of membrane bioreactor (MBR), which operates under mild conditions regarding internal pressure, temperature and pH, has been growing along the years for enzyme catalyzed processes. Moreover, in the MBR the reaction and separation of the products occur simultaneously, avoiding the formation of by-products and the eventual inhibition of the enzyme caused by excess of substrate or products. The sucrose is converted to the inverted syrup (an equimolar solution of fructose and glucose) by invertase (in this work was employed Bioinvert®, a commercial invertase) followed by the oxidation of glucose in gluconic acid by the glucose oxidase (GO). The multi-enzymatic conversion of sucrose was attained when carried out under initial substrate of 50mM and invertase, glucose oxidase and catalase concentrations, respectively, of 24.0 U/mL, 0.5 U/mL and 470 U/mL in a membrane reactor utilizing a dilution rate of 6.0 h-1, 35ºC and pH 5.5. The optimized operational conditions led to a conversion yield of 100% for sucrose hydrolysis and glucose oxidation steps resulting in enzyme productivity of 4.2 mmol/U.h, 0.60 mmol/U.h and 0.00062 mmol/U.h, respectively, to invertase, glucose oxidase and catalase. In regard to the glucose oxidation, the addition of catalase in the reaction medium was necessary, in order to minimize the inhibition of the GO by the hydrogen peroxide formed.

Reatores enzimáticos com membrana (REM) combinam muitas das características desejáveis em um bioprocesso, tais como: reator de elevada produtividade, reprodutibilidade no tempo, fácil controle e automação, operação em regime contínuo, eficiente separação de biocatalisador, substratos e produtos, com a viabilidade do uso de enzimas sem necessidade de imobilização. Este estudo faz parte do desenvolvimento e otimização de um bioprocesso que utiliza um reator enzimático com membrana com a enzima invertase, que catalisa a hidrólise da sacarose produzindo uma mistura equimolar de glicose e frutose. Estudou-se a influência de algumas variáveis operacionais e de reação no comportamento do REM. Este reator consiste de um tanque agitado de 50 mL onde células de Saccharomyces cerevisiae, contendo a invertase, ficam retidas por meio de uma membrana (Øporo 0,45µm), disposta na parte inferior do sistema. A configuração deste é semelhante a um reator contínuo tipo tanque agitado (CSTR). Inicialmente, avaliou-se a influência das variáveis: concentração de sacarose e concentração de enzima, por meio de experimentos seriais, que possibilitaram fixar estas variáveis em níveis adequados, de 500 mM e 1 mg/mL, respectivamente, para a continuidade dos ensaios por meio de planejamentos experimentais fatoriais. Foi utilizado um planejamento experimental (23 + estrela) e a análise de superfície de resposta para avaliar a influência das variáveis: vazão de alimentação do substrato, temperatura e pH. Para a análise estatística dos resultados, utilizaram-se como respostas o grau de conversão da sacarose e a produtividade em frutose, determinadas em amostragens feitas durante o tempo de operação do reator, em média de 8 a 9 horas por condição avaliada. Dos resultados obtidos, mostraram-se significativos, com 95% de confiança, os efeitos lineares e quadráticos da vazão e temperatura. As condições ótimas encontradas foram: vazão de alimentação entre 0,4 e 1,0 mL/min e temperatura 51°C. O grau de conversão obtido foi de aproximadamente 95%, com as seguintes condições experimentais: concentração da suspensão de células de 1mg/mL, temperatura de 51°C, pH 5,5; concentrações de sacarose de 500 mM e vazão de alimentação de 1,0 mL/min. Para esta condição obteve-se uma produtividade da ordem de 0,6 mmol frutose/h.mg invertase. Os desvios entre os valores previstos pelo modelo estatístico e pelo modelo experimental foram da ordem de 3%. Em função dos resultados obtidos neste trabalho concluiu-se que esta concepção de reator é eficiente para a bioconversão da sacarose e, portanto, o processo contínuo com reator com membrana é promissor para o desenvolvimento de processos enzimáticos desta natureza. / Enzymatic membrane reactors combine several desirable characteristics in a bioprocess, such as high productivity, reproducibility, easy control and automation, continuous operation, efficient separation of biocatalyst, substrate and products, and the use of enzymes without immobilization. This work is part of the development and optimization of a bioprocess using an enzymatic reactor which utilizes a membrane reactor for the enzymatic hydrolysis of sucrose in a solution of fructose and glucose, containing the enzyme invertase. The influence of some operational and reaction variables on the performance of the membrane reactor was studied. The bioreactor consisted of a 50 mL-stirred tank where intact cells of Saccharomyces cerevisiae, containing invertase in the cell wall, are retained inside the reactor by a microfiltration membrane (Øpore 0.45µm). The flat sheet membrane is fixed at the bottom of the device. The reactor configuration is similar to a continuous stirred tank reactor (CSTR). Initially, the influence of sucrose and enzyme concentration was evaluated through a series of experiments in order to determine the suitable levels of these variables. Sucrose was set to 500 mM and enzyme set to 1 mg/mL. This allowed the work to continue by means of experimental factorial designs. It was utilized a 23 full experimental design followed by a 2nd order statistical design and, the surface response methodology in order to evaluate the influence of volume feeding rate of the substrate, temperature and pH on fructose productivity and sucrose conversion. The values were obtained during the reactor operation. The average operation time was trom 8 to 9 hours for all evaluated conditions. From the statistical analysis, it was concluded that the linear and quadratic effects of temperature and flow rate on the results were the most significant with 95% of confidence. The optimum conditions found for this bioprocess were volume feeding rate between 0.4 and 1.0 mL/min and temperature of 51°C. The degree of conversion of sucrose obtained experimentally was 95%, in the following experimental conditions: cell concentration of 1mg/mL, temperature of 51°C, pH 5.5; sucrose concentration of 500 mM and feeding rate of 1.0 mL/min. For this operational condition it was obtained a productivity of about 0.6 mmol fructose/h.mg invertase. The deviation between the predicted values by the statistical model and the experimental data was 3%. Based on the results obtained in this work, it can be concluded that this conception of bioreactor is efficient for the bioconversion of sucrose and, a continuous membrane reactor process is very promising for the development of this kind of enzymatic process.

A reposição de glicogênio pós treino foi investigada usando uma mistura de ambos, glicose e glicose-frutose, como repositores, em atletas corredores de longa distância. Dez corredores competitivos (30±4,7 anos) foram avaliados para composição corporal e consumo alimentar antes do exercício de 90 minutos em esteira elétrica a 70% V02máx. Amostras de sangue venoso foram coletadas antes e após o término do exercício, quando eles receberam 1g de carboidrato.kg-1 de uma mistura de ambos, glicose-frutose (CHO1) e glicose (CHO2), e outra com sucralose ou placebo (controle). Amostras de sangue foram retiradas 30, 60, 90 e 120 minutos após o consumo dos suplementos e usadas para determinação de glicose e de ácidos graxos plasmáticos, por reações colorimétricas. Não foram observadas diferenças significativas na composição corporal e na hidratação durante o exercício. Os tratamentos CHO1 e CHO2 produziram elevação na glicemia, em 30 minutos, comparados ao grupo placebo. Entretanto, em 90 min, somente no tratamento CHO1, uma queda na glicemia foi observada (CHO2>CHO1). Os ácidos graxos livres aumentaram comparativamente após o exercício (CHO1=CHO2=placebo) e, diferente do placebo, em 90 minutos, reduziram nos tratamentos CHO1 e CHO2. Ambos os repositores atuaram similarmente nas concentrações de ácidos graxos livres, mas o declínio da glicose plasmática (remoção da glicose) ocorreu primeiramente com o tratamento glicose-frutose do que com o glicose. Assim, a mistura glicose-frutose parece promover uma reposição de glicogênio mais rápida após exercícios de longa duração. / The post training glycogen replacement was investigated using either glucose or glucose-fructose mixture as repositors in long-distance athletes. Ten males (30±4,7yrs) voluntary competitive long distance runners were assessed for body composition and dietary intake prior to a 90 min 70% vo2 max exercise in treadmill. Blood samples were collected before and after the exercise when they received orally 1g of CHO.kg-1 either as maltodextrin-glucose-fructose (CHO1) or maltodextrin - glucose (CHO2) mixtures, having sucralose or placebo (control). Blood samples were drawn 30,60, 90 and 120 minutes after supplement intake and used for plasma glucose and free-fatty acids determinations by colorimetric reactions. There were no significant changes on body composition, mass or hydration, during the treadmill exercise. CHO1 and CHO2 loading increased the 30 min blood glucose both significatively above the placebo. However at 90 min only CHO1 decreased significantily (CHO2>CHO1). The FFA increased comparatively (CHO1=CHO2=placebo) after exercise and differently from placebo CHO1 and CHO2 decreased (similarly) up to 90 min. Both energetic repositors acted similarly on FFA levels but the plasma glucose decreasing (glucose removal) occurred earlier with glucose-fructose loading rather than glucose alone. Thus glucose-fructose mixtures seems to promote faster glycogen repletion after long lasting aerobic exercises.

O aumento do consumo de frutose nas últimas décadas está intimamente associado à maior incidência de obesidade e síndrome metabólica e co-morbidades associadas , como , a dislipidemia, a disautonomia e o diabetes. No entanto, a literatura não apresenta caracterização temporal dos eventos que ocorrem até o estabelecimento das doenças. Com base nisso, este trabalho tem como objetivo avaliar as alterações temporais autônomicas e metabólicas em modelo de síndrome metabólica induzida por sobrecarga de frutose, com ênfase no papel do barorreflexo, aqui testado pelo uso da desnervação sinoaórtica. Adicionalmente, pretende-se identificar neste modelo, se as alterações autonômicas precedem ou se seguem às alterações metabólicas. Foram utilizados quatro grupos experimentais (ratos), seguidos por 90 dias: controle (C), tratados com frutose (F), controle desnervado (D) e desnervados tratados com frutose (DF). A sobrecarga de frutose foi feita através de solução em água de beber (10%). A avaliação dos parâmetros cardiovasculares ocorreu pelo registro da pressão arterial via radiotelemetria durante 13 semanas. A frutose foi capaz de promover desenvolvimento de síndrome metabólica, causando aumento da pressão arterial, glicemia de jejum, gordura abdominal e do perfil lipídico em média a partir da sétima semana de tratamento. As alterações autonômicas, principalmente aumento da modulação cardíaca e periférica simpática, ocorreram já na segunda semana de protocolo. Este grupo apresentou ainda alterações de função renal e inflamação. O barorreflexo parece participar das alterações induzidas pela frutose durante o desenvolvimento da síndrome metabólica, uma vez que sua ausência determina mudanças em vários dos parâmetros metabólicos além dos hemodinâmicos já esperados. Adicionalmente, no grupo frutose, o prejuízo funcional do controle reflexo da circulação se estabelece mais tardiamente. Com base em nossos resultados podemos concluir que as alterações no controle autonômico são anteriores e provavelmente contribuem para as alterações metabólicas causadas pelo consumo excessivo de frutose / The increased consumption of fructose in recent decades is closely associated with the higher incidence of obesity, metabolic syndrome and associated comorbidities, such as Dyslipidemia, Dysautonomia, and diabetes. However, the literature does not present temporal characterization of the events that occur until the establishment of the diseases. On this basis, this work aims to evaluate the temporal autonomic and metabolic changes in metabolic syndrome model induced by fructose overload, with emphasis on the role of the baroreflex, here tested using sinoaortic denervation. Additionally, we intend to identify in this model, if autonomic changes precede or follow the metabolic changes. Four experimental groups were used (rats), followed by 90 days: control (C), treated with fructose (F), sinoaortic denervated (D) and denervated treated with fructose (DF). Fructose overload was performed using drinking water solution (10%). Blood pressure recording was performed via radio telemetry for 13 weeks. Fructose was able to promote development of metabolic syndrome, causing blood pressure, fasting blood glucose and abdominal fat increase and changing lipid profile (from the seventh week to thirteenth week of treatment). Autonomic changes, characterized by increased cardiac and peripheral sympathetic modulation, occurred in the second week of Protocol. Fructose group presented changes of renal function and inflammation. The baroreflex seems to participate in the changes induced by fructose during the development of the metabolic syndrome, since his absence determines changes in various metabolic parameters in addition to the expected hemodynamic. Additionally, fructose treatment induced late functional impairment of blood pressure reflex control. Based on our results we can conclude that the changes in autonomic control precede and probably contribute to the metabolic changes induced by the excessive consumption of fructose

Evidências disponíveis na literatura sugerem uma conexão entre ingestão de frutose, síndrome metabólica e declínio cognitivo. Na sociedade ocidental, o aumento de casos de síndrome metabólica ocorreu em paralelo ao aumento do consumo de excesso de frutose na dieta. Além disso, animais que consomem excesso de frutose em sua dieta apresentam alterações típicas de resistência à insulina em seus cérebros, além de desenvolverem declínio cognitivo. Sabe-se que exercício físico é capaz de prevenir atrofia do hipocampo e atenuar declínio cognitivo. O objetivo desse estudo foi avaliar se exercício aeróbico é capaz de prevenir o declínio cognitivo associado a um excesso de frutose na dieta e investigar os mecanismos pelos quais isso poderia ocorrer. Ratos Wistar machos foram divididos em quatro grupos: controle sedentário, exercício, frutose sedentário e frutose+exercício. A memória operacional foi testada através do labirinto de Barnes. A sinalização de insulina e de moléculas relacionadas ao exercício foram avaliados no hipocampo e no músculo quadríceps através de Western Blot e PCR em tempo real. A ingestão de excesso de frutose induziu declínio cognitivo que não foi atenuado pelo exercício. O hipocampo dos animais que ingeriram frutose não apresentou deficiência na sinalização de insulina, mas apresentou leve diminuição em BDNF e sinaptofisina, o que foi acompanhado de diminuição significativa da expressão de PGC1alfa tanto no músculo quanto no hipocampo. O musculo quadríceps dos animais alimentados com frutose também mostrou uma diminuição significativa na expressão da miocina irisina (FNDC5) e de genes ligados à autofagia, ao transporte de glicose (GLUT4) e à oxidação de ácidos graxos (NR4A3, PPAR?, Erralfa). Treino aeróbico foi incapaz de reverter todas essas alterações. Em contraste, tratamento metformina foi capaz de prevenir o declínio cognitivo de animais que ingeriram excesso de frutose. Podemos concluir que ingestão de frutose prejudicou a expressão de genes críticos à adaptação do músculo ao exercício e, como resultado, atenuou efeitos benéficos do exercício no cérebro. Tratamento com metformina preveniu a queda na expressão de FNDC5 e BDNF e, consequentemente, o declínio cognitivo em ratos alimentados com frutose através de uma ação direta no cérebro, apesar de não prevenir os efeitos deletérios da frutose no músculo esquelético / Available evidence in the literature suggests a link between fructose ingestion, Metabolic Syndrome and cognitive impairment. In Western society, the rise in the frequency of Metabolic Syndrome was paralleled by a rise in consumption of a high fructose diet. Moreover, molecular alterations typically related to insulin resistance have been found in brains of fructose-induced insulin-resistant rats, and these rodents also develop cognitive deterioration. Physical exercise is well known to prevent hippocampal atrophy and to attenuate cognitive decline. The objective of this study was to evaluate if aerobic training can ameliorate cognitive decline associated with excessive fructose ingestion and to investigate the pathways through which this might occur. Male Wistar rats were divided into four groups: sedentary control, exercise, sedentary fructose, fructose+exercise. Working memory was assessed on the Barnes Maze. Intracellular insulin and exercise-related signaling molecules of the hippocampus and quadriceps femori were assayed using Western blot and Real time PCR. Fructose ingestion induced cognitive decline which was not attenuated by exercise. Insulin signaling was not impaired in the hippocampus in the fructose-fed animals, but there was a slight decrease in BDNF and synaptophysin in the hippocampus, accompanied by a significant decrease in exercise-induced expression of PGC1alpha both in the hippocampus and the muscle of exercised animals that ingested fructose. The quadriceps femori of fructose-fed animals also showed a significant decrease in expression of the myokine irisin (FNDC5) and of genes related to autophagy, glucose transport (GLUT4) and fatty acid oxidation (NR4A3, PPAR?, Err alpha). Exercise training was unable to reverse all of these alterations. Contrarily, metformin administration ameliorated cognitive decline in fructose-fed rats. We conclude that fructose feeding impaired expression of genes that are critical to skeletal muscle adaptation to exercise, which in turn attenuated the beneficial effects of exercise in the brain. Treatment with metformin was able to prevent the decline in expression of FNDC5 and BDNF ameliorating cognitive decline in fructose fed rats by direct action in the brain, despite being unable to reverse the effects of fructose feeding in the muscle

Reatores enzimáticos com membrana (REM) combinam muitas das características desejáveis em um bioprocesso, tais como: reator de elevada produtividade, reprodutibilidade no tempo, fácil controle e automação, operação em regime contínuo, eficiente separação de biocatalisador, substratos e produtos, com a viabilidade do uso de enzimas sem necessidade de imobilização. Este estudo faz parte do desenvolvimento e otimização de um bioprocesso que utiliza um reator enzimático com membrana com a enzima invertase, que catalisa a hidrólise da sacarose produzindo uma mistura equimolar de glicose e frutose. Estudou-se a influência de algumas variáveis operacionais e de reação no comportamento do REM. Este reator consiste de um tanque agitado de 50 mL onde células de Saccharomyces cerevisiae, contendo a invertase, ficam retidas por meio de uma membrana (Øporo 0,45µm), disposta na parte inferior do sistema. A configuração deste é semelhante a um reator contínuo tipo tanque agitado (CSTR). Inicialmente, avaliou-se a influência das variáveis: concentração de sacarose e concentração de enzima, por meio de experimentos seriais, que possibilitaram fixar estas variáveis em níveis adequados, de 500 mM e 1 mg/mL, respectivamente, para a continuidade dos ensaios por meio de planejamentos experimentais fatoriais. Foi utilizado um planejamento experimental (23 + estrela) e a análise de superfície de resposta para avaliar a influência das variáveis: vazão de alimentação do substrato, temperatura e pH. Para a análise estatística dos resultados, utilizaram-se como respostas o grau de conversão da sacarose e a produtividade em frutose, determinadas em amostragens feitas durante o tempo de operação do reator, em média de 8 a 9 horas por condição avaliada. Dos resultados obtidos, mostraram-se significativos, com 95% de confiança, os efeitos lineares e quadráticos da vazão e temperatura. As condições ótimas encontradas foram: vazão de alimentação entre 0,4 e 1,0 mL/min e temperatura 51°C. O grau de conversão obtido foi de aproximadamente 95%, com as seguintes condições experimentais: concentração da suspensão de células de 1mg/mL, temperatura de 51°C, pH 5,5; concentrações de sacarose de 500 mM e vazão de alimentação de 1,0 mL/min. Para esta condição obteve-se uma produtividade da ordem de 0,6 mmol frutose/h.mg invertase. Os desvios entre os valores previstos pelo modelo estatístico e pelo modelo experimental foram da ordem de 3%. Em função dos resultados obtidos neste trabalho concluiu-se que esta concepção de reator é eficiente para a bioconversão da sacarose e, portanto, o processo contínuo com reator com membrana é promissor para o desenvolvimento de processos enzimáticos desta natureza. / Enzymatic membrane reactors combine several desirable characteristics in a bioprocess, such as high productivity, reproducibility, easy control and automation, continuous operation, efficient separation of biocatalyst, substrate and products, and the use of enzymes without immobilization. This work is part of the development and optimization of a bioprocess using an enzymatic reactor which utilizes a membrane reactor for the enzymatic hydrolysis of sucrose in a solution of fructose and glucose, containing the enzyme invertase. The influence of some operational and reaction variables on the performance of the membrane reactor was studied. The bioreactor consisted of a 50 mL-stirred tank where intact cells of Saccharomyces cerevisiae, containing invertase in the cell wall, are retained inside the reactor by a microfiltration membrane (Øpore 0.45µm). The flat sheet membrane is fixed at the bottom of the device. The reactor configuration is similar to a continuous stirred tank reactor (CSTR). Initially, the influence of sucrose and enzyme concentration was evaluated through a series of experiments in order to determine the suitable levels of these variables. Sucrose was set to 500 mM and enzyme set to 1 mg/mL. This allowed the work to continue by means of experimental factorial designs. It was utilized a 23 full experimental design followed by a 2nd order statistical design and, the surface response methodology in order to evaluate the influence of volume feeding rate of the substrate, temperature and pH on fructose productivity and sucrose conversion. The values were obtained during the reactor operation. The average operation time was trom 8 to 9 hours for all evaluated conditions. From the statistical analysis, it was concluded that the linear and quadratic effects of temperature and flow rate on the results were the most significant with 95% of confidence. The optimum conditions found for this bioprocess were volume feeding rate between 0.4 and 1.0 mL/min and temperature of 51°C. The degree of conversion of sucrose obtained experimentally was 95%, in the following experimental conditions: cell concentration of 1mg/mL, temperature of 51°C, pH 5.5; sucrose concentration of 500 mM and feeding rate of 1.0 mL/min. For this operational condition it was obtained a productivity of about 0.6 mmol fructose/h.mg invertase. The deviation between the predicted values by the statistical model and the experimental data was 3%. Based on the results obtained in this work, it can be concluded that this conception of bioreactor is efficient for the bioconversion of sucrose and, a continuous membrane reactor process is very promising for the development of this kind of enzymatic process.