LOPES, Mônica Maria de Almeida. Efeitos da luz pulsada no metabolismo e nas características físico-químicas de frutos de manga “Tommy Atkins” durante o armazenamento. 2015. 144 f. Tese (doutorado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-04-26T23:30:57Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_mmalopes.pdf: 1743596 bytes, checksum: 82637d9cbdf53218bda8c20c93b7e67a (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-27T21:03:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_mmalopes.pdf: 1743596 bytes, checksum: 82637d9cbdf53218bda8c20c93b7e67a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-27T21:03:59Z (GMT). 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In the second chapter (experiment I), mangoes mature physiologically (maturation stage 3) were subjected to a hormetic dose of pulsed light 0.6 J cm-2 and analyzed after 7 days storage at 20 °C, for the physicochemical characteristics [soluble solid (SS), titratable acidity (TA), SS/TA ratio, overall appearance, color and firmness], enzymatic antioxidant metabolism [superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX)] and non-enzymatic [ascorbate, total carotenoids, total anthocyanins, yellow flavonoids, total phenolic, mangiferin content and total antioxidant activity], membrane integrity [lipid peroxidation (MDA), hydrogen peroxide content and electrolyte leakage], phenylalanine ammonia lyase activity (PAL), enzymes of enzymatic browning [polyphenoloxidase (PPO), peroxidase of guaiacol (GPOD) and activity of enzymes wall cell [pectinmethylesterase (PME) and polygalacturonase (PG)] and the influence of treatment on tissue histology. The activity of antioxidant enzymes such as catalase and superoxide dismutase was found to be substantially enhanced in both the epicarp and the mesocarp of fruits exposed to PL after 7 days at 20 ºC. There were no differences in indicators of cell wall and membrane integrity such as MDA content suggesting that the PL-associated oxidative stress was effectively prevented by the enhanced activity of antioxidant enzymes after 7 days. Activities of cell wall enzymes were reduced after 7 days in the PL-treated fruits. Microscopic as well as macroscopic observations confirmed that PL-treated fruits were not damaged. We observed that contents in total carotenoids, in total phenolic, and, to a lesser extent, in vitamin C, were dramatically increased after 7 days, generally in both the epicarp and the mesocarp PL-treated resulting in fruits with high antioxidant capacity. Carotenoids increased 350% in treated-pulp at J7. The higher levels in phenolics in treated-peel (+97%) were associated with enhanced activity of PAL (+98%) and enhanced content in mangiferin (+42%). Although G-POD in the mesocarp and PPO in the epicarp increased 1268% and 22% respectively, after 7 days in the PL-treated fruits, we did not observe increases in browning. Was observed at the end of the experiment I an increase of phytochemicals in mangoes subjected to hormetic dose of 0.6 J cm-2 without negative changes in fruit quality. In the third chapter (experiment II), mangoes minimally processed (maturation stage 4) were subjected to four different treatments: control (not flashed), 1 pulse, 4 pulses, and 1 pulse (4 days) prior to storage at 6 ºC in order to assess whether the mode of application of the different doses used could interfere on physiochemical variables [firmness, color, SS, loss weight and rate respiration] the bioactive compounds [ascorbate (AsA) and carotenoids] and total antioxidant activity by a storage period of 7 days at 6 ºC. Samples flashed with 1 pulse during 4 alternated days (4 x 0.6 J cm-2 = 2.80 J cm-2) increased the total ascorbate (AsA) (~40% more than the control) at time 7 days but the cubes of mangoes are darker than treatment that received the same dose of 4 successive pulses (2.80 J cm-2). At end of storage fresh cut mangoes received 4 successive pulses exhibited a better quality in comparison to the other treatments that was associated a higher content carotenoid (0.894 mg g-1) and antioxidant activity (~145 μmol trolox 100 g-1). In conclusion, our data suggest that a hormetic dose of pulsed light can be used to increase concentrations of phytochemical compounds without negative effects on the quality criteria. / A luz pulsada (LP) é uma tecnologia emergente usada como estressor abiótico para aumentar o teor de fitoquímicos em frutos e vegetais. No entanto, seus efeitos variam dependendo da cultivar, da dose hormética, do modo de aplicação da dose e do estádio de maturação do fruto. Neste trabalho, partimos da hipótese de que alterações no metabolismo dos frutos de mangas tratadas por baixas doses de luz pulsada desencadeariam respostas que resultariam em um impacto positivo sobre o conteúdo de fitoquímicos, sem qualquer efeito negativo sobre os parâmetros de qualidade dos frutos. Este trabalho foi dividido em três capítulos. O capítulo I trata de uma revisão de literatura e estado da arte dos principais tópicos abordados ao longo do estudo. No segundo capítulo (experimento I), mangas fisiologicamente maduras (estágio de maturação 3) foram submetidas a uma dose de luz pulsada de 0,6 J cm-2 e analisadas decorridos 7 dias de armazenamento a 20 ºC, quanto às características fisico-químicas [sólidos solúveis (SS), acidez titulável (AT), relação SS/AT, aparência geral cor, firmeza], metabolismo antioxidante enzimático [dismutase do superóxido (SOD), catalase (CAT) e peroxidase do ascorbato (APX)] e não-enzimático [vitamina C, carotenóides totais, antocianinas totais, flavonóides amarelos, polifenóis totais, conteúdo de mangiferina e atividade antioxidante total], integridade de membrana [peroxidação lipídica (MDA), peróxido de hidrogênio e extravasamento de eletrólitos], atividade da fenilalanina amônia liase (PAL), atividade das enzimas de escurecimento [polifenoloxidase (PPO) e peroxidase do guaiacol (G-POD)], atividade das enzimas de parede celular [pectinametilesterase (PME) e poligalacturonase (PG)] e a influência do tratamento na histologia dos tecidos. A atividade das enzimas antioxidantes como a dismutase superóxido e a catalase encontraram-se elevadas tanto na polpa quanto na casca dos frutos expostos à LP após 7 dias a 20 ºC. Não foram encontradas diferenças significativas nos indicadores de parede celular e integridade de membrana como o MDA, sugerindo que o estresse oxidativo associado à LP foi efetivamente prevenido através do aumento da atividade das enzimas antioxidantes após 7 dias. Atividades das enzimas de parede celular foram reduzidas após 7 dias nos frutos tratados. Observações macroscópicas e microscópicas confirmaram que os frutos não foram danificados pela LP. O conteúdo de carotenóides totais, fenólicos, e em menor extensão, a vitamina C, foram dramaticamente aumentados após 7 dias, tanto no epicarpo como mesocarpo tratados pela LP, resultando em frutos com alta capacidade antioxidante. Carotenóides aumentaram 350% na polpa tratada pela LP após 7 dias. Os níveis mais elevados de compostos fenólicos (+97%) na casca tratada foram associados a uma atividade aumentada da PAL (+98%) e conteúdo de mangiferina (+42%). As atividades da G-POD no mesocarpo e da PPO no epicarpo aumentaram 1268% e 22% respectivamente, após 7 dias nos frutos tratados, no entanto, não foi observado escurecimento dos frutos. Observou-se, ao final do primeiro experimento, um aumento dos fitoquímicos em mangas submetidas a dose hormética de 0,6 J cm-2 sem alterações negativas na qualidade dos frutos. No terceiro capítulo (experimento II), mangas minimamente processadas (estágio de maturação 4), foram submetidas a quatro diferentes tratamentos: controle, 1 pulso, 4 pulsos e 1 pulso por dia durante 4 dias, com o objetivo de avaliar se o modo de aplicação da LP poderia interferir nas variáveis fisico-químicas [firmeza, SS, cor, perda de matéria fresca e taxa de respiração], compostos bioativos [carotenóides e vitamina C] e atividade antioxidante total quando armazenamentos durante 7 dias a 6 ºC. Amostras que receberam 4 pulsos alternados (4 x 0,7 J cm-2 = 2,80 J cm-2), aumentaram o conteúdo de ascorbato total (~40%) após 7 dias, no entanto, os cubos apresentaram-se mais escuros do que o tratamento que recebeu a mesma dose de 4 pulsos sucessivos. No final do período de armazenamento, as mangas minimamente processadas que receberam 4 pulsos sucessivos exibiram uma melhor qualidade em comparação com os demais tratamentos, que foi associado ao elevado teor de carotenóides (0,894 mg g-1 MF) e atividade antioxidante (~145 μmol trolox 100 g-1). Como conclusão, nossos dados sugerem que uma dose hormética de luz pulsada pode ser utilizada para aumentar as concentrações de compostos fitoquímicos sem efeitos negativos na qualidade de frutos de mangas “Tommy Atkins”.

RABELO, Marcela Cristina. Efeitos da luz pulsada sobre o metabolismo de vitamina c e compostos fenólicos em acerola (Malpighia emarginata DC). 2016. 77 f. Tese (Doutorado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2016. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-09-02T12:14:08Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_mcrabelo.pdf: 2975609 bytes, checksum: 0071c68b48c9fbd1a6b943afe0f964bd (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-09-05T20:31:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_mcrabelo.pdf: 2975609 bytes, checksum: 0071c68b48c9fbd1a6b943afe0f964bd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-05T20:31:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_mcrabelo.pdf: 2975609 bytes, checksum: 0071c68b48c9fbd1a6b943afe0f964bd (MD5) Previous issue date: 2016 / PL irradiation at low doses has been used to preserve nutraceutical value of the tropical fruits, highly perishable, by enhancing antioxidant systems during postharvest storage. However, the PL mediated mechanism inducing the antioxidant systems remains unknown. Here we investigated the effects of PL on degradation of vitamin C and phenolic compounds in acerola (Malpighia emarginata DC) during postharvest storage to elucidate the mechanism inducing the antioxidant systems. The fruits, stored at 10 °C for 7 days after a hormetic PL irradiation (two pulses of 0.3 J.cm2), showed significantly less degradation of vitamin C and phenolic compounds than the control without the PL challenge. The treatment activated the L-galactono-1,4-lactone dehydrogenase (EC 1.3.2.3), a key enzyme for vitamin C biosynthesis, and changed composition of phenolic compounds, through new phenolic biosynthesis, in acerola during postharvest storage. It also induced ROS productions at the early (0 day) and late (7 days) times during postharvest storage through the mitochondrial electron transport chain and the NADPH oxidase (EC 1.6.99.6), respectively. These prove that the PL protects vitamin C and phenolic compounds from degradation in acerola by altering ascorbic acid and phenolic metabolism through a ROS-mediated mechanism. Altogether, our data first showed the beneficial effects of PL on maintenance of nutraceutical quality in acerola during postharvest storage and supplied new insights into understanding of mechanism by which PL irradiation enhance the antioxidant system in fruits. / Irradiações com baixas doses de LP vêm sendo utilizadas para preservar a qualidade nutricional de frutos tropicais altamente perecíveis por causar um aumento/proteção no conteúdo de compostos antioxidantes durante o armazenamento pós-colheita. Contudo, o mecanismo pelo qual a LP atua ativando o sistema antioxidante em tecidos vegetais ainda não foi estabelecido. Nesse trabalho foi investigado os efeitos do tratamento com LP (dois pulsos de 0,3 J.cm-2) sobre o metabolismo da vitamina C e de compostos fenólicos em relação à síntese, degradação e aos sinais que controlam essas vias em acerola (Malpighia emarginata DC) durante o armazenamento pós-colheita. Os frutos tratados e armazenados por 7 dias a 10 °C mostraram uma significante menor redução no conteúdo de vitamina C e de compostos fenólicos. O tratamento foi capaz de ativar, a nível protéico, a última enzima da via de biossíntese do ácido ascórbico, desidrogenase da L-galactona-1,4-lactona (GalDH, EC 1.3.2.3), e mudou a composição de compostos fenólicos por meio da ativação da via de biossíntese, evidenciada pela atividade da fenilalanina amônia liase (PAL, EC 4.3.1.24). Além disso, a produção de EROs também foi induzida pela LP imediatamente após o tratamento (tempo 0) e após o período de armazenamento (tempo 7) por ativação da respiração mitocondrial e da oxidase do NADPH (EC 1.6.99.6), respectivamente. Esses resultados sugerem que a LP reduz as perdas de vitamina C e compostos fenólicos em acerola por causar alterações no metabolismo de síntese desses compostos em um mecanismo mediado por EROs. Dessa forma, esse trabalho mostrou os efeitos benéficos da LP na manutenção da qualidade nutricional de acerolas durante o armazenamento pós-colheita e forneceu informações para o entendimento do mecanismo de ação pelo qual esse tratamento pode atuar, o que pode servir como base para o desenvolvimento de tecnologias que visam a redução das perdas e o acúmulo de antioxidantes em produtos vegetais.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The pulsed light (PL) is a technology emergent used as abiotic stressor to increase the content of phytochemicals of fruits and vegetables. However, their effects vary depending on the cultivar, the dose hormetic, the mode of application of dose and the maturation stage of fruits. In this work, we start from the main hypothesis that changes in the metabolism of the fruits of mangoes treated with low doses of pulsed light would trigger responses that result in a positive impact on the content of phytochemicals, without any negative effect on the fruit quality parameters. This work was divided into three chapters. Chapter I is a literature review and state of the art of the main topics covered throughout the study. In the second chapter (experiment I), mangoes mature physiologically (maturation stage 3) were subjected to a hormetic dose of pulsed light 0.6 J cm-2 and analyzed after 7 days storage at 20 ÂC, for the physicochemical characteristics [soluble solid (SS), titratable acidity (TA), SS/TA ratio, overall appearance, color and firmness], enzymatic antioxidant metabolism [superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX)] and non-enzymatic [ascorbate, total carotenoids, total anthocyanins, yellow flavonoids, total phenolic, mangiferin content and total antioxidant activity], membrane integrity [lipid peroxidation (MDA), hydrogen peroxide content and electrolyte leakage], phenylalanine ammonia lyase activity (PAL), enzymes of enzymatic browning [polyphenoloxidase (PPO), peroxidase of guaiacol (GPOD) and activity of enzymes wall cell [pectinmethylesterase (PME) and polygalacturonase (PG)] and the influence of treatment on tissue histology. The activity of antioxidant enzymes such as catalase and superoxide dismutase was found to be substantially enhanced in both the epicarp and the mesocarp of fruits exposed to PL after 7 days at 20 ÂC. There were no differences in indicators of cell wall and membrane integrity such as MDA content suggesting that the PL-associated oxidative stress was effectively prevented by the enhanced activity of antioxidant enzymes after 7 days. Activities of cell wall enzymes were reduced after 7 days in the PL-treated fruits. Microscopic as well as macroscopic observations confirmed that PL-treated fruits were not damaged. We observed that contents in total carotenoids, in total phenolic, and, to a lesser extent, in vitamin C, were dramatically increased after 7 days, generally in both the epicarp and the mesocarp PL-treated resulting in fruits with high antioxidant capacity. Carotenoids increased 350% in treated-pulp at J7. The higher levels in phenolics in treated-peel (+97%) were associated with enhanced activity of PAL (+98%) and enhanced content in mangiferin (+42%). Although G-POD in the mesocarp and PPO in the epicarp increased 1268% and 22% respectively, after 7 days in the PL-treated fruits, we did not observe increases in browning. Was observed at the end of the experiment I an increase of phytochemicals in mangoes subjected to hormetic dose of 0.6 J cm-2 without negative changes in fruit quality. In the third chapter (experiment II), mangoes minimally processed (maturation stage 4) were subjected to four different treatments: control (not flashed), 1 pulse, 4 pulses, and 1 pulse (4 days) prior to storage at 6 ÂC in order to assess whether the mode of application of the different doses used could interfere on physiochemical variables [firmness, color, SS, loss weight and rate respiration] the bioactive compounds [ascorbate (AsA) and carotenoids] and total antioxidant activity by a storage period of 7 days at 6 ÂC. Samples flashed with 1 pulse during 4 alternated days (4 x 0.6 J cm-2 = 2.80 J cm-2) increased the total ascorbate (AsA) (~40% more than the control) at time 7 days but the cubes of mangoes are darker than treatment that received the same dose of 4 successive pulses (2.80 J cm-2). At end of storage fresh cut mangoes received 4 successive pulses exhibited a better quality in comparison to the other treatments that was associated a higher content carotenoid (0.894 mg g-1) and antioxidant activity (~145 μmol trolox 100 g-1). In conclusion, our data suggest that a hormetic dose of pulsed light can be used to increase concentrations of phytochemical compounds without negative effects on the quality criteria. / A luz pulsada (LP) à uma tecnologia emergente usada como estressor abiÃtico para aumentar o teor de fitoquÃmicos em frutos e vegetais. No entanto, seus efeitos variam dependendo da cultivar, da dose hormÃtica, do modo de aplicaÃÃo da dose e do estÃdio de maturaÃÃo do fruto. Neste trabalho, partimos da hipÃtese de que alteraÃÃes no metabolismo dos frutos de mangas tratadas por baixas doses de luz pulsada desencadeariam respostas que resultariam em um impacto positivo sobre o conteÃdo de fitoquÃmicos, sem qualquer efeito negativo sobre os parÃmetros de qualidade dos frutos. Este trabalho foi dividido em trÃs capÃtulos. O capÃtulo I trata de uma revisÃo de literatura e estado da arte dos principais tÃpicos abordados ao longo do estudo. No segundo capÃtulo (experimento I), mangas fisiologicamente maduras (estÃgio de maturaÃÃo 3) foram submetidas a uma dose de luz pulsada de 0,6 J cm-2 e analisadas decorridos 7 dias de armazenamento a 20 ÂC, quanto Ãs caracterÃsticas fisico-quÃmicas [sÃlidos solÃveis (SS), acidez titulÃvel (AT), relaÃÃo SS/AT, aparÃncia geral cor, firmeza], metabolismo antioxidante enzimÃtico [dismutase do superÃxido (SOD), catalase (CAT) e peroxidase do ascorbato (APX)] e nÃo-enzimÃtico [vitamina C, carotenÃides totais, antocianinas totais, flavonÃides amarelos, polifenÃis totais, conteÃdo de mangiferina e atividade antioxidante total], integridade de membrana [peroxidaÃÃo lipÃdica (MDA), perÃxido de hidrogÃnio e extravasamento de eletrÃlitos], atividade da fenilalanina amÃnia liase (PAL), atividade das enzimas de escurecimento [polifenoloxidase (PPO) e peroxidase do guaiacol (G-POD)], atividade das enzimas de parede celular [pectinametilesterase (PME) e poligalacturonase (PG)] e a influÃncia do tratamento na histologia dos tecidos. A atividade das enzimas antioxidantes como a dismutase superÃxido e a catalase encontraram-se elevadas tanto na polpa quanto na casca dos frutos expostos à LP apÃs 7 dias a 20 ÂC. NÃo foram encontradas diferenÃas significativas nos indicadores de parede celular e integridade de membrana como o MDA, sugerindo que o estresse oxidativo associado à LP foi efetivamente prevenido atravÃs do aumento da atividade das enzimas antioxidantes apÃs 7 dias. Atividades das enzimas de parede celular foram reduzidas apÃs 7 dias nos frutos tratados. ObservaÃÃes macroscÃpicas e microscÃpicas confirmaram que os frutos nÃo foram danificados pela LP. O conteÃdo de carotenÃides totais, fenÃlicos, e em menor extensÃo, a vitamina C, foram dramaticamente aumentados apÃs 7 dias, tanto no epicarpo como mesocarpo tratados pela LP, resultando em frutos com alta capacidade antioxidante. CarotenÃides aumentaram 350% na polpa tratada pela LP apÃs 7 dias. Os nÃveis mais elevados de compostos fenÃlicos (+97%) na casca tratada foram associados a uma atividade aumentada da PAL (+98%) e conteÃdo de mangiferina (+42%). As atividades da G-POD no mesocarpo e da PPO no epicarpo aumentaram 1268% e 22% respectivamente, apÃs 7 dias nos frutos tratados, no entanto, nÃo foi observado escurecimento dos frutos. Observou-se, ao final do primeiro experimento, um aumento dos fitoquÃmicos em mangas submetidas a dose hormÃtica de 0,6 J cm-2 sem alteraÃÃes negativas na qualidade dos frutos. No terceiro capÃtulo (experimento II), mangas minimamente processadas (estÃgio de maturaÃÃo 4), foram submetidas a quatro diferentes tratamentos: controle, 1 pulso, 4 pulsos e 1 pulso por dia durante 4 dias, com o objetivo de avaliar se o modo de aplicaÃÃo da LP poderia interferir nas variÃveis fisico-quÃmicas [firmeza, SS, cor, perda de matÃria fresca e taxa de respiraÃÃo], compostos bioativos [carotenÃides e vitamina C] e atividade antioxidante total quando armazenamentos durante 7 dias a 6 ÂC. Amostras que receberam 4 pulsos alternados (4 x 0,7 J cm-2 = 2,80 J cm-2), aumentaram o conteÃdo de ascorbato total (~40%) apÃs 7 dias, no entanto, os cubos apresentaram-se mais escuros do que o tratamento que recebeu a mesma dose de 4 pulsos sucessivos. No final do perÃodo de armazenamento, as mangas minimamente processadas que receberam 4 pulsos sucessivos exibiram uma melhor qualidade em comparaÃÃo com os demais tratamentos, que foi associado ao elevado teor de carotenÃides (0,894 mg g-1 MF) e atividade antioxidante (~145 μmol trolox 100 g-1). Como conclusÃo, nossos dados sugerem que uma dose hormÃtica de luz pulsada pode ser utilizada para aumentar as concentraÃÃes de compostos fitoquÃmicos sem efeitos negativos na qualidade de frutos de mangas âTommy Atkinsâ.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / IrradiaÃÃes com baixas doses de LP vÃm sendo utilizadas para preservar a qualidade nutricional de frutos tropicais altamente perecÃveis por causar um aumento/proteÃÃo no conteÃdo de compostos antioxidantes durante o armazenamento pÃs-colheita. Contudo, o mecanismo pelo qual a LP atua ativando o sistema antioxidante em tecidos vegetais ainda nÃo foi estabelecido. Nesse trabalho foi investigado os efeitos do tratamento com LP (dois pulsos de 0,3 J.cm-2) sobre o metabolismo da vitamina C e de compostos fenÃlicos em relaÃÃo à sÃntese, degradaÃÃo e aos sinais que controlam essas vias em acerola (Malpighia emarginata DC) durante o armazenamento pÃs-colheita. Os frutos tratados e armazenados por 7 dias a 10 ÂC mostraram uma significante menor reduÃÃo no conteÃdo de vitamina C e de compostos fenÃlicos. O tratamento foi capaz de ativar, a nÃvel protÃico, a Ãltima enzima da via de biossÃntese do Ãcido ascÃrbico, desidrogenase da L-galactona-1,4-lactona (GalDH, EC 1.3.2.3), e mudou a composiÃÃo de compostos fenÃlicos por meio da ativaÃÃo da via de biossÃntese, evidenciada pela atividade da fenilalanina amÃnia liase (PAL, EC 4.3.1.24). AlÃm disso, a produÃÃo de EROs tambÃm foi induzida pela LP imediatamente apÃs o tratamento (tempo 0) e apÃs o perÃodo de armazenamento (tempo 7) por ativaÃÃo da respiraÃÃo mitocondrial e da oxidase do NADPH (EC 1.6.99.6), respectivamente. Esses resultados sugerem que a LP reduz as perdas de vitamina C e compostos fenÃlicos em acerola por causar alteraÃÃes no metabolismo de sÃntese desses compostos em um mecanismo mediado por EROs. Dessa forma, esse trabalho mostrou os efeitos benÃficos da LP na manutenÃÃo da qualidade nutricional de acerolas durante o armazenamento pÃs-colheita e forneceu informaÃÃes para o entendimento do mecanismo de aÃÃo pelo qual esse tratamento pode atuar, o que pode servir como base para o desenvolvimento de tecnologias que visam a reduÃÃo das perdas e o acÃmulo de antioxidantes em produtos vegetais. / PL irradiation at low doses has been used to preserve nutraceutical value of the tropical fruits, highly perishable, by enhancing antioxidant systems during postharvest storage. However, the PL mediated mechanism inducing the antioxidant systems remains unknown. Here we investigated the effects of PL on degradation of vitamin C and phenolic compounds in acerola (Malpighia emarginata DC) during postharvest storage to elucidate the mechanism inducing the antioxidant systems. The fruits, stored at 10 ÂC for 7 days after a hormetic PL irradiation (two pulses of 0.3 J.cm2), showed significantly less degradation of vitamin C and phenolic compounds than the control without the PL challenge. The treatment activated the L-galactono-1,4-lactone dehydrogenase (EC 1.3.2.3), a key enzyme for vitamin C biosynthesis, and changed composition of phenolic compounds, through new phenolic biosynthesis, in acerola during postharvest storage. It also induced ROS productions at the early (0 day) and late (7 days) times during postharvest storage through the mitochondrial electron transport chain and the NADPH oxidase (EC 1.6.99.6), respectively. These prove that the PL protects vitamin C and phenolic compounds from degradation in acerola by altering ascorbic acid and phenolic metabolism through a ROS-mediated mechanism. Altogether, our data first showed the beneficial effects of PL on maintenance of nutraceutical quality in acerola during postharvest storage and supplied new insights into understanding of mechanism by which PL irradiation enhance the antioxidant system in fruits.

Os crescentes problemas relacionados à poluição do meio ambiente colocam desafios para o desenvolvimento de sistemas de sensores integrados e portáteis que permitam o monitoramento do ambiente em tempo real. Nesse sentido, no presente trabalho foi projetado e implementado um sistema de aquisição, processamento de sinais e geração de imagens químicas aplicado para a medição do nível de pH e detecção de metais pesados e elementos patogênicos totalmente integrado e construído na placa sbRIO-9631. O sistema foi desenvolvido e integrado um amplificador Lock-in digital para leitura de valores de mudança de fase e intensidade dos sinais provenientes de sensores optoeletrônicos LAPS, TAOS e FMOS. Foi também desenvolvido e integrado a um sistema automatizado de controle de mistura de gases para realizar ensaios de calibração do sensor e medições de tempo de resposta dos sensores. Também foi integrado um sistema automatizado de escaneamento XY de fonte de luz de excitação para os sensores ópticos utilizando um display OLED-128-G1. Este sistema ainda pode ser integrado a dispositivos móveis via Internet para transferência de dados a centros de pesquisa e monitoramento. O sistema integrado com todas as unidades acima descritas mostrou ser um sistema portátil, reconfigurável e eficiente para a aquisição e processamento de sinais de resposta de diversos tipos de sensores tais com LAPS, TAOS e FMOS. / The problems of environment pollution increasingly growing and pose challenges for the development of integrated and portable sensor systems that allow the monitoring of the environment in real time. In that sense in the present work was designed and implemented an acquisition system, signal processing and chemical Imaging generation to apply in the pH level measurement and the detection of heavy metals and pathogenic elements fully integrated and built on the sbRIO-9631 board. In the system was developed and integrated a digital Lock-in amplifier for reading values of phase shift and intensity of the signals coming from optoelectronic sensors LAPS, TAOS and FMOS. It was also developed and integrated on the sbRIO-9636 an automated gas mixture control system to perform tests for calibration of the sensor and measure the sensor response time. It was developed and integrated an automated XY scan system for light source to excited optical sensors using a OLED-128-G1 display. This system can be integrated into mobile devices via Internet for transferring data to research and monitoring centers. The integrated system with all the units described above proved to be a portable, reconfigurable and efficient system for data acquisition and signal processing from many types of sensors such as LAPS, TAOS and FMOS.

O desenvolvimento de sensores em sistemas para controle ambiental tem-se mostrado uma área de elevado interesse científico e técnico. Os principais desafios nesta área estão relacionados ao desenvolvimento de sensores com capacidade de detecção de várias substâncias. Neste contexto, os capacitores MOS apresentam-se como dispositivos versáteis para a geração de imagens químicas com potencial de detecção e classificação de diferentes substâncias a partir de apenas um único sensor. No presente trabalho, foi proposto um sensor MOS com um perfil geométrico de porta em forma de cata-vento composta por Pd, Au e Pt. A resposta do sensor mostrou ter alta sensibilidade a moléculas ricas em átomos de H, como os gases H2 e NH3. As medidas de capacitância mostraram que o sensor tem uma resposta não linear para H2 e NH3 obedecendo à lei da isoterma de Langmuir. O sensor MOS mostrou-se eficiente na geração de imagens químicas através da técnica de escaneamento por luz pulsada. As imagens químicas correspondentes aos gases H2 e NH3 mostraram diferentes padrões quando o N2 foi utilizado como gás transportador. A diferença entre os padrões aconteceu principalmente devido ao perfil geométrico da porta metálica. A sensibilidade do sensor mostrou dependência com o potencial de polarização. Nas medidas de capacitância, a maior sensibilidade foi observada para potenciais próximos da tensão de banda plana. Já para as imagens químicas, a maior sensibilidade foi observada para potenciais inteiramente na região de depleção. A sensibilidade do sensor também se mostrou dependente do gás transporta- dor. O sensor mostrou ser mais sensível com N2 como gás transportador do que com ar seco. No entanto, o processo de dessorção dos íons H+ resultou ser mais eficiente em ar seco. Os resultados obtidos no presente trabalho sugerem a possibilidade de fabricação de um nariz optoeletrônico utilizando apenas um único sensor MOS. / The development of sensors and systems for environmental control has been shown to be an area of high scientific and technical interest. The main challenges in this area are related to the development of sensors capable of detecting many different substances. In this context, the MOS devices present themselves as versatile devices for chemical imaging with potential for detection and classification of different substances only using one single sensor. In the present work, was proposed a MOS sensor with a wing-vane geometric profile of its gate constituted of Pd, Au and Pt metals. The sensor\'s response showed to have high sensitivity to molecules rich on H atoms, such as H2 and NH3 gases. Capacitance measurements showed that the sensor has a nonlinear response for H2 and NH3 obeying the Langmuir isotherm law. The MOS sensor proved to be efficient in Chemical Imaging generation through the scanned light pulse technique. The chemical images of the H2 and NH3 gases showed different patterns when the N2 was used as carrier gas. The different patterns responses happened mainly due to geometric profile of the metallic gate. The sensor sensitivity showed dependence on the bias potential. In the capacitance measures, greater sensitivity was observed for potential near the flat-band voltage. In the chemical images, the greater sensitivity was observed for bias potential within depletion region. The sensor sensitivity was also dependent on the carrier gas. The sensor showed to be more sensitive with N2 as carrier gas than to dry air. However the desorption process of H+ have been more efficient in dry air. The results obtained in the present work suggest the possibility of manufacturing an optoelectronic nose using only a single MOS sensor.

Os crescentes problemas relacionados à poluição do meio ambiente colocam desafios para o desenvolvimento de sistemas de sensores integrados e portáteis que permitam o monitoramento do ambiente em tempo real. Nesse sentido, no presente trabalho foi projetado e implementado um sistema de aquisição, processamento de sinais e geração de imagens químicas aplicado para a medição do nível de pH e detecção de metais pesados e elementos patogênicos totalmente integrado e construído na placa sbRIO-9631. O sistema foi desenvolvido e integrado um amplificador Lock-in digital para leitura de valores de mudança de fase e intensidade dos sinais provenientes de sensores optoeletrônicos LAPS, TAOS e FMOS. Foi também desenvolvido e integrado a um sistema automatizado de controle de mistura de gases para realizar ensaios de calibração do sensor e medições de tempo de resposta dos sensores. Também foi integrado um sistema automatizado de escaneamento XY de fonte de luz de excitação para os sensores ópticos utilizando um display OLED-128-G1. Este sistema ainda pode ser integrado a dispositivos móveis via Internet para transferência de dados a centros de pesquisa e monitoramento. O sistema integrado com todas as unidades acima descritas mostrou ser um sistema portátil, reconfigurável e eficiente para a aquisição e processamento de sinais de resposta de diversos tipos de sensores tais com LAPS, TAOS e FMOS. / The problems of environment pollution increasingly growing and pose challenges for the development of integrated and portable sensor systems that allow the monitoring of the environment in real time. In that sense in the present work was designed and implemented an acquisition system, signal processing and chemical Imaging generation to apply in the pH level measurement and the detection of heavy metals and pathogenic elements fully integrated and built on the sbRIO-9631 board. In the system was developed and integrated a digital Lock-in amplifier for reading values of phase shift and intensity of the signals coming from optoelectronic sensors LAPS, TAOS and FMOS. It was also developed and integrated on the sbRIO-9636 an automated gas mixture control system to perform tests for calibration of the sensor and measure the sensor response time. It was developed and integrated an automated XY scan system for light source to excited optical sensors using a OLED-128-G1 display. This system can be integrated into mobile devices via Internet for transferring data to research and monitoring centers. The integrated system with all the units described above proved to be a portable, reconfigurable and efficient system for data acquisition and signal processing from many types of sensors such as LAPS, TAOS and FMOS.

O desenvolvimento de sensores em sistemas para controle ambiental tem-se mostrado uma área de elevado interesse científico e técnico. Os principais desafios nesta área estão relacionados ao desenvolvimento de sensores com capacidade de detecção de várias substâncias. Neste contexto, os capacitores MOS apresentam-se como dispositivos versáteis para a geração de imagens químicas com potencial de detecção e classificação de diferentes substâncias a partir de apenas um único sensor. No presente trabalho, foi proposto um sensor MOS com um perfil geométrico de porta em forma de cata-vento composta por Pd, Au e Pt. A resposta do sensor mostrou ter alta sensibilidade a moléculas ricas em átomos de H, como os gases H2 e NH3. As medidas de capacitância mostraram que o sensor tem uma resposta não linear para H2 e NH3 obedecendo à lei da isoterma de Langmuir. O sensor MOS mostrou-se eficiente na geração de imagens químicas através da técnica de escaneamento por luz pulsada. As imagens químicas correspondentes aos gases H2 e NH3 mostraram diferentes padrões quando o N2 foi utilizado como gás transportador. A diferença entre os padrões aconteceu principalmente devido ao perfil geométrico da porta metálica. A sensibilidade do sensor mostrou dependência com o potencial de polarização. Nas medidas de capacitância, a maior sensibilidade foi observada para potenciais próximos da tensão de banda plana. Já para as imagens químicas, a maior sensibilidade foi observada para potenciais inteiramente na região de depleção. A sensibilidade do sensor também se mostrou dependente do gás transporta- dor. O sensor mostrou ser mais sensível com N2 como gás transportador do que com ar seco. No entanto, o processo de dessorção dos íons H+ resultou ser mais eficiente em ar seco. Os resultados obtidos no presente trabalho sugerem a possibilidade de fabricação de um nariz optoeletrônico utilizando apenas um único sensor MOS. / The development of sensors and systems for environmental control has been shown to be an area of high scientific and technical interest. The main challenges in this area are related to the development of sensors capable of detecting many different substances. In this context, the MOS devices present themselves as versatile devices for chemical imaging with potential for detection and classification of different substances only using one single sensor. In the present work, was proposed a MOS sensor with a wing-vane geometric profile of its gate constituted of Pd, Au and Pt metals. The sensor\'s response showed to have high sensitivity to molecules rich on H atoms, such as H2 and NH3 gases. Capacitance measurements showed that the sensor has a nonlinear response for H2 and NH3 obeying the Langmuir isotherm law. The MOS sensor proved to be efficient in Chemical Imaging generation through the scanned light pulse technique. The chemical images of the H2 and NH3 gases showed different patterns when the N2 was used as carrier gas. The different patterns responses happened mainly due to geometric profile of the metallic gate. The sensor sensitivity showed dependence on the bias potential. In the capacitance measures, greater sensitivity was observed for potential near the flat-band voltage. In the chemical images, the greater sensitivity was observed for bias potential within depletion region. The sensor sensitivity was also dependent on the carrier gas. The sensor showed to be more sensitive with N2 as carrier gas than to dry air. However the desorption process of H+ have been more efficient in dry air. The results obtained in the present work suggest the possibility of manufacturing an optoelectronic nose using only a single MOS sensor.

O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de um dispositivo MOS como sensor de imagem química para a detecção e classificação de gases de hidrogênio e amônia através da técnica de escaneamento de luz pulsada (TELP). O dispositivo MOS foi fabricado sobre substrato de silício (100) e resistividade de 10 -cm. A porta do dispositivo foi constituída de um eletrodo bimetálico de Au-Pd com espessura nanométrica. Foi proposto um sistema automático de posicionamento X Y para o escaneamento do feixe de luz pulsada baseado no controle PID e no software Labview®. O processo de aquisição de dados foi também automatizado via instrumentação virtual definida pelo software Labview®. A partir das curvas CxV dos capacitores MOS foram extraídos os parâmetros estruturais dos dispositivos mostrando-se estes valores concordantes com os valores definidos no projeto inicial. Adicionalmente foi determinada a largura máxima da camada de depleção sendo este parâmetro importante na sensibilidade da resposta do sensor. O dispositivo MOS em ambiente inerte (N2) apresentou máxima sensibilidade de fotocorrente para polarização de 0,6 V correspondente à máxima largura de depleção. Em ambientes de H2 e NH3, o máximo de sensibilidade foi deslocado para tensões menores a 0,6 V atribuindo-se este fato à adsorção de átomos de Hidrogênio na interface metal/SiO2. As imagens químicas obtidas a partir da resposta do sensor MOS em modo de operação TELP para ambientes de H2 e NH3, respectivamente, apresentaram padrões característicos a cada tipo de gás independentemente da concentração utilizada permitindo a classificação plena destes gases. Os resultados obtidos no presente trabalho sugerem a possibilidade de implementação de um sistema de nariz eletrônico apenas utilizando um único sensor. / The aim of the present work is the development of a MOS device as a sensor of chemical image, for the detection and classification of hydrogen and ammonia gases, through the Scanning Light Pulse Technique (SLPT). The MOS device was fabricated onto silicon bulk (100) and resistivity of 10 -cm. The gate of the device was built from an Au-Pd bimetallic electrode, with nanometric thickness. It was proposed an X Y automatic position system for scanning the light pulsed beam, based on the PID control and on the Labview® software. The data acquisition process was also automated via virtual instrumentation defined by the Labview® software. From the C x V characteristic curves of the MOS capacitors, the device structural parameters were extracted, showing accordance with values defined in the initial project. Furthermore, it was determined the maximum depletion layer width. This parameter is important for the sensibility response of the sensor. The MOS device, in inert environment (N2), has shown photocurrent maximum sensibility for 0,6 V polarization, corresponding to the maximum depletion layer width. In H2 and NH3 environments, the maximum sensibility was dislocated for voltages lower than 0,6V, attributing it to the hydrogen atom adsorption at the metal/SiO2 interface. The chemical images obtained from the MOS sensor response, in SLPT operation mode for H2 and NH3 environments, respectively, showed characteristic patterns to each kind of gas, independent of the concentration used, allowing the complete classification of these gases. The results obtained in the present work suggest the possibility of implementing an electronic nose system, using only one sensor.

O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de um dispositivo MOS como sensor de imagem química para a detecção e classificação de gases de hidrogênio e amônia através da técnica de escaneamento de luz pulsada (TELP). O dispositivo MOS foi fabricado sobre substrato de silício (100) e resistividade de 10 -cm. A porta do dispositivo foi constituída de um eletrodo bimetálico de Au-Pd com espessura nanométrica. Foi proposto um sistema automático de posicionamento X Y para o escaneamento do feixe de luz pulsada baseado no controle PID e no software Labview®. O processo de aquisição de dados foi também automatizado via instrumentação virtual definida pelo software Labview®. A partir das curvas CxV dos capacitores MOS foram extraídos os parâmetros estruturais dos dispositivos mostrando-se estes valores concordantes com os valores definidos no projeto inicial. Adicionalmente foi determinada a largura máxima da camada de depleção sendo este parâmetro importante na sensibilidade da resposta do sensor. O dispositivo MOS em ambiente inerte (N2) apresentou máxima sensibilidade de fotocorrente para polarização de 0,6 V correspondente à máxima largura de depleção. Em ambientes de H2 e NH3, o máximo de sensibilidade foi deslocado para tensões menores a 0,6 V atribuindo-se este fato à adsorção de átomos de Hidrogênio na interface metal/SiO2. As imagens químicas obtidas a partir da resposta do sensor MOS em modo de operação TELP para ambientes de H2 e NH3, respectivamente, apresentaram padrões característicos a cada tipo de gás independentemente da concentração utilizada permitindo a classificação plena destes gases. Os resultados obtidos no presente trabalho sugerem a possibilidade de implementação de um sistema de nariz eletrônico apenas utilizando um único sensor. / The aim of the present work is the development of a MOS device as a sensor of chemical image, for the detection and classification of hydrogen and ammonia gases, through the Scanning Light Pulse Technique (SLPT). The MOS device was fabricated onto silicon bulk (100) and resistivity of 10 -cm. The gate of the device was built from an Au-Pd bimetallic electrode, with nanometric thickness. It was proposed an X Y automatic position system for scanning the light pulsed beam, based on the PID control and on the Labview® software. The data acquisition process was also automated via virtual instrumentation defined by the Labview® software. From the C x V characteristic curves of the MOS capacitors, the device structural parameters were extracted, showing accordance with values defined in the initial project. Furthermore, it was determined the maximum depletion layer width. This parameter is important for the sensibility response of the sensor. The MOS device, in inert environment (N2), has shown photocurrent maximum sensibility for 0,6 V polarization, corresponding to the maximum depletion layer width. In H2 and NH3 environments, the maximum sensibility was dislocated for voltages lower than 0,6V, attributing it to the hydrogen atom adsorption at the metal/SiO2 interface. The chemical images obtained from the MOS sensor response, in SLPT operation mode for H2 and NH3 environments, respectively, showed characteristic patterns to each kind of gas, independent of the concentration used, allowing the complete classification of these gases. The results obtained in the present work suggest the possibility of implementing an electronic nose system, using only one sensor.