Moving towards label-free technologies is essential for many clinical and research applications. Raman spectroscopy is a powerful tool in the field of biomedicine for label-free cell characterisation and disease diagnosis, owing to its high chemical specificity. However, Raman scattering is a relatively weak process and can require long acquisition times, thus hampering its integration to clinical technologies. Multimodal analysis is currently pushing the boundaries in biomedicine, obtaining more information than would be possible using a single mode and overcoming any limitations specific to a single technique. Digital holographic microscopy (DHM) is a rapid and label-free quantitative phase imaging modality, providing complementary information to Raman spectroscopy, and is thus an ideal candidate for combination in a multimodal system. Firstly, this thesis explores the use of wavelength modulated Raman spectroscopy (WMRS), for the classification of immune cell subsets. Following this a multimodal approach, combining Raman spectroscopy and DHM, is demonstrated, where each technique is considered individually and in combination. The complementary modalities provide a wealth of information (both chemical and morphological) for cell characterisation, which is a step towards achieving a label-free technology for the identification of human immune cells. The suitability of WMRS to discriminate between closely related neuronal cell types is also explored. Furthermore optical spectroscopic techniques are useful for the analysis of food and beverages. The use of Raman and fluorescence spectroscopy to successfully discriminate between various whisky and extra-virgin olive oil brands is demonstrated, which may aid the detection of counterfeit or adulterated samples. The use of a compact Raman device is utilised, demonstrating the potential for in-field analysis. Finally, monodisperse and highly spherical nanoparticles are synthesised. A short study demonstrates the potential for these nanoparticles to benefit the techniques of surface enhanced Raman spectroscopy and optical trapping, by way of minimising variability.

Diariamente são descartados no mundo toneladas de resíduos do processamento de frutas que poderiam ser aproveitados pelo seu elevado poder nutricional e funcional, que acabam sendo desperdiçados e podem gerar sérios problemas ao meio ambiente. Outro descarte inadequado que agrava esse problema ambiental é o de embalagens plásticas, que quando não submetidas ao processo de reciclagem trazem enormes danos. Por esses fatores, esse estudo teve como objetivo o aproveitamento de subprodutos da indústria de alimentos para o desenvolvimento de farinhas funcionais e aproveitamento dos resíduos da indústria de capsulas nutracêuticas de gelatina e óleo de chia como matriz para as embalagens biodegradáveis ativas. A quitosana também foi utilizada como matriz no desenvolvimento de filmes aplicados como embalagens. Primeiramente foram avaliados quatro resíduos obtidos de diferentes frutas: resíduo do processamento de suco de mirtilo (bagaço), resíduo do processamento de azeite de oliva (bagaço), cascas de mamão e abacaxi. As propriedades físico químicas, funcionais e antioxidantes desses resíduos foram analisadas, sendo que no geral todos demonstraram alto teor de fibras dietéticas. Em relação às propriedades funcionais a farinha de mamão se destacou pelos elevados valores de capacidade de retenção de água e óleo, pela alta solubilidade e maiores teores de carotenoides (15,56 ± 0,35 mg/100g). A farinha de mirtilo foi a que apresentou o maior poder antioxidante pelo método DPPH (4,62 ± 0,18 IC50 em mg de farinha) e maior teor de compostos fenólicos (23,59 ± 0.85 mg/g GAE), além disso exibiu alto teor de antocianinas. Devido a estas propriedades, a farinha e o extrato do resíduo de mirtilo foram incorporados à gelatina do resíduo do processamento de cápsulas nutracêuticas de óleo de chia para o desenvolvimento de filmes biodegradáveis ativos. Os filmes foram avaliados em relação as suas propriedades mecânicas, de barreira ao vapor da água e luz UV, capacidade antioxidante e aplicação como embalagem em produtos alimentícios. Os resultados sugeriram que a adição de fibras promoveu uma diminuição da resistência à tração e aumento na permeabilidade ao vapor da água. No entanto, a adição de fibra também proporcionou um aumento significativo na barreira de luz UV a 500 nm, sendo eficaz na redução da oxidação lipídica de óleo de girassol. Os filmes com adição de extrato não exibiram alteração nas propriedades mecânicas ou de barreira em comparação com a formulação controle. Além disso, estes filmes exibiram capacidade antioxidante estável por 28 dias. Filmes desenvolvidos com a farinha de mamão e resíduos de gelatina apresentaram comportamento similar aos filmes com resíduos de mirtilo, já que a farinha de mamão também alterou algumas propriedades originais do filme como as propriedades mecânicas e de barreira, e agregaram poder antioxidante. Com o objetivo de melhorar essas propriedades foram então desenvolvidas micropartículas de farinha de casca de mamão em spray drying utilizando o resíduo de gelatina como material de parede. Os resultados indicaram que as micropartículas de casca de mamão ao serem adicionadas na gelatina originaram uma matriz de filme mais contínua e homogênea com aumento da resistência à tração e do módulo de Young. Os filmes com micropartículas (7,5%), quando aplicados como material de embalagem para banha de porco, foram os mais eficientes como barreiras ativas (maior atividade antioxidante), pois um menor teor de peróxidos, dienos e trienos conjugados foram quantificados na amostra após 22 dias. A farinha de resíduos da produção de azeite de oliva também foi utilizada para o desenvolvimento de filmes biodegradáveis, porém o biopolimero utilizado foi a quitosana. A incorporação de farinha de resíduo de oliva na matriz de quitosana também causou alterações na morfologia, tornando o filme mais heterogêneo e áspero. Por esse motivo foram testadas a adição de micropartículas de farinha de oliva nos filmes. A adição de 10% de micropartículas de oliva melhorou significativamente a resistência à tração dos filmes sem alterar as suas propriedades originais. A farinha e as micropartículas de oliva aumentaram a capacidade antioxidante dos filmes, esse aumento foi proporcional à concentração de farinha ou micropartículas adicionadas ao filme. Os filmes com 30% de farinha ou micropartículas foram eficazes como embalagem protetora contra a oxidação de nozes durante 31 dias. A partir dos resultados obtidos neste trabalho fica evidenciado a viabilidade do uso de resíduos da indústria de alimentos e resíduos da indústria de cápsulas nutracêuticas para o desenvolvimento de filmes e uso como embalagens biodegradáveis em diferentes produtos. / Every day tons of fruit processing residues are discarded worldwide that could be harnessed for their high nutritional and functional power and that end up being wasted and generating problems for the environment. Another inadequate disposal that aggravates this environmental problem is the plastic packaging, which when not subjected to the recycling process bring huge damages. Due to these factors, this study aims at the utilization of by-products of the food industry for the development of active biodegradable packaging. Firstly, four residues obtained from different fruits, processing residue of blueberry juice (bagasse), processing residue of olive oil (bagasse), peels of papaya and pineapple were evaluated. The physicochemical, functional and antioxidant properties of these residues were analyzed, and in general, all showed high total dietary fiber content. In relation to the functional properties, papaya flour was distinguished by high water and oil retention capacity, high solubility and higher carotenoid content (15.56 ± 0.35 mg / 100g). The blueberry flour had the highest antioxidant power by the DPPH method (4.62 ± 0.18 IC50 in mg of flour) and a higher content of phenolic compounds (23.59 ± 0.85 mg / g GAE), in addition, it exhibited a high content of anthocyanins. Due to these properties, the flour and extract of the blueberry residue were incorporated into the gelatin from the processing residue of chia oleuroceutical capsules for the development of active biodegradable films for packaging. The films were evaluated in relation to their mechanical properties, water vapor barrier, and UV light, antioxidant capacity and application as packaging in food products. The results suggested that fiber addition promoted a decrease in tensile strength and an increase in water vapor permeability. However, the addition of fiber also provided a significant increase in the UV light barrier at 500 nm being effective in reducing the lipid oxidation of sunflower oil. Films with added extract showed no change in mechanical or barrier properties compared to the control formulation. In addition, these films exhibited a stable antioxidant capacity for 28 days. Films developed with papaya flour and gelatin residues showed similar behavior to films with blueberry residues since papaya flour also altered some of the original properties of the film as mechanical and barrier properties, and added antioxidant power. In order to improve these properties microparticles of papaya peel flour were then developed in spray drying using the gelatin residue as the wall material. The results indicated that the microparticles of papaya peel, when added to gelatin, gave a more continuous and homogeneous film matrix increasing tensile strength and Young's modulus. Microparticles films (7.5%), when applied as packaging material for lard, were the most efficient as active barriers (higher antioxidant activity) because a lower peroxide content was quantified in the sample after 22 days. The residue flour from olive oil production was also used for the development of biodegradable films, but the biopolymer used was chitosan. The incorporation of olive residue flour in the chitosan matrix also caused changes in the morphology, making the film more heterogeneous and rough. For this reason, the addition of olive flour microparticles in the films was tested. The addition of 10% of olive microparticles significantly improved the tensile strength of films without altering their original properties. The flour and the microparticles of olive increased the antioxidant capacity of the films; this increase was proportional to the concentration of flour or micro added to the film. Films with 30% flour or microparticles were effective as protective packaging against Walnut oxidation for 31 days. From the results obtained in this work, it is evident the viability of the use of residues from the food and waste industry of the nutraceutical capsule industry for the development of films and use as biodegradable packaging in different products.

As dietas ricas em lipídios saturados provocam efeitos deletérios no metabolismo de glicose, secreção de adipocinas e inflamação, entretanto, outros tipos de lipídios podem modular de forma diferenciada tais efeitos. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o efeito de diferentes dietas hiperlipídicas no metabolismo de carboidratos, lipídios, no tecido adiposo e no fígado. Camundongos machos C57BL/6 foram divididos em 5 grupos (n=10/grupo): animais que receberam dieta controle (standart chow, SC, 10% de lipídios, grupo controle) e animais que receberam diferentes dietas hiperlipídicas (High-fat, HF, 60% de lipídios): à base de banha de porco (lard, grupo HF-L), à base de óleo de oliva (olive oil, grupo HF-O), à base de óleo de girassol (sunflower oil, grupo HF-S) e à base de óleo de canola (canola oil, grupo HF-Ca).Os animais foram alimentados com as dietas experimentas por 10 semanas. Diariamente a ingestão alimentar era verificada e semanalmente a massa corporal foi aferida. A glicose de jejum e o teste intraperitoneal de tolerância a insulina (TITI) foram realizados uma semana antes da eutanásia. No dia da eutanásia o sangue foi coletado, o tecido adiposo e o fígado dissecados e pesados. A insulina, leptina, adiponectina, resistina, fator de necrose tumoral alfa (TNF&#945;), interleucina-6 (IL-6), proteína quimiotática de monócitos-1 (MCP-1) e inibidor do ativador de plasminogênio-1 (PAI-1) foram dosadas por ELISA. Com os dados de insulina e glicose foi calculado o índice HOMA-IR. Os animais dos grupos HF-L e HF-O apresentaram os maiores valores de insulina, resistina, leptina e HOMA-IR em comparação aos outros grupos (P < 0,0001). No grupo HF-L, os níveis de IL-6 foram maiores quando comparados com os demais grupos (P < 0,0005), enquanto os valores de adiponectina foram os menores (P < 0,0001). A quantidade de gordura subcutânea e visceral foi maior no grupo HF-L e este grupo apresentou também um aumento no diâmetro dos adipócitos. Entretanto a relação:visceral:subcutânea foi maior nos grupos HF-L e HF-O quando comparado com os demais grupos. Além disso, houve aumento de triglicérides hepáticos e de esteatose hepática nos animais dos grupos HF-L e HF-O. Nossos achados nos permitem concluir que animais que são alimentados com dietas hiperlipídica, a distribuição do tecido adiposo, o metabolismo de carboidratos, acumulo de triglicérides hepáticos e esteatose hepática são mais influenciados pelo tipo de lipídios do que pela quantidade. / Diets rich in saturated fat have a deleterious effect on glucose metabolism, adipokine release and inflammation. However, other lipid sources may modulate these parameters differently. Thus, the aim of the present work was to investigate the effect of high-fat diets from different sources on carbohydrate and lipid metabolism, adipose tissue and liver. Male C57BL/6 mice were allocated into 5 groups (n=10/group): standard chow fed mice (SC, 10% lipid, control group), and mice fed with high-fat diets (HF, 60% lipids) as follow: lard (HF-L), olive oil (HF-O), sunflower oil (HF-S), and canola oil (HF-C). Diets were offered for 10 weeks. Food intake was recorded daily and body mass weekly. One week before euthanasia, fasting glucose and intraperitoneal insulin tolerance test (IPITT) were assessed. At euthanasia, blood was collected, and the liver and adipose tissue were weighed. Insulin, leptin, adiponectin, resistin, tumoral necrosis factor alpha (TNF&#945;), interlekin-6 (IL-6), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), and plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) were measured by an Elisa assay. The HOMA-IR index was calculated based on fasting glucose and insulin. Insulin, resistin, leptin and HOMA-IR were higher in HF-L and HF-O groups compared with the remainder groups (P < 0.0001). IL-6 was higher in the HF-L group compared with the other groups (P < 0.0005), whereas adiponectin levels were the lowest (P < 0.0001). The amount of both subcutaneous and visceral fat depots was the highest in the HF-L group, and they also had increased adipocyte diameter. However, visceral to subcutaneous fat ratio was higher in HF-L and HF-O groups compared with the remainder groups. Additionally, HF-L and HF-O groups showed increased hepatic triglyceride content and steatosis. Our data allow us to conclude that the type of lipid instead of its amount is important for determining adipose tissue distribution, carbohydrate metabolism, hepatic triglyceride accumulation and steatosis in mice fed a high-fat diet.

A necessidade de um controle de qualidade seguro e confiável em produtos e/ou matérias-primas provenientes das indústrias farmacêuticas e agrícolas torna as análises de seus ativos e constituintes extremamente importantes para os fabricantes, bem como para os usuários desses produtos. Apesar da espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) ser uma das mais importantes ferramentas de análise qualitativa, ainda é pouco usada para fins quantitativos. Considerando esses fatos, métodos para análises de produtos farmacêuticos e agrícolas, empregando técnicas de RMN, foram desenvolvidos no presente trabalho. Um método quantitativo de RMN de 1H em alta resolução para análise de paracetamol em diferentes formulações farmacêuticas foi validado de acordo com a Resolução RE n&ordm; 899. Neste método foi usado um padrão interno, tornando desnecessária a construção de uma curva analítica. Outros ativos presentes nas formulações também puderam ser quantificados e alguns excipientes, identificados. De acordo com NBR 14029, foram desenvolvidos e validados métodos empregando RMN em alta resolução de 1H e 31P para análise de glifosato em agrotóxicos. Neste caso, foi empregado um padrão externo, o qual possibilitou análises quantitativas sequenciais dos diferentes núcleos sem a necessidade de um novo preparo de amostra. A RMN em alta resolução de 1H também foi avaliada como um método alternativo para a determinação de ácidos graxos em óleos e azeites, dispensando as reações de transesterificações necessárias para as análises cromatográficas. A RMN no domínio do tempo (RMN-DT) foi usada no desenvolvimento de um método para detecção de adulteração de azeites de oliva com óleo de soja. Esse método baseou-se na diferença de viscosidade do azeite e do óleo e possui a grande vantagem de poder ser aplicado em embalagens lacradas. Por fim, diferentes abordagens analíticas empregando a RMN em alta resolução foram feitas para análises do fitoterápico Cardo-Leiteiro (Silybum marianum L. Gaertn., Asteraceae), possibilitando a quantificação simultânea de sete constituintes ativos, incluindo dois pares de diastereoisômeros. Assim, demonstrou-se no presente trabalho o potencial das técnicas de RMN quantitativas, para o controle de qualidade de produtos farmacêuticos e agrícolas, com algumas vantagens sobre os outros métodos analíticos normalmente usados nessas análises. / The need for effective and reliable quality control in products and/or raw materials from pharmaceutical and agricultural industries make analyses of their actives compounds and constituents very important to manufacturers and consumers. Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR) is one of the most important tools for qualitative analysis but it is rarely used as quantitative method. Considering these facts, quantitative NMR methods (qNMR) for analysis of pharmaceutical and agricultural products were developed in this thesis. A high resolution 1H qNMR method for paracetamol, in different pharmaceutical formulations, was validated according to RE Resolution N&ordm; 899. An internal standard was used in this method, therefore, the construction of a calibration curve was unnecessary. Other actives constituents present in the formulations could also be quantified and some excipients, identified. According to NBR 14029, high resolution qNMR 1H and 31P methods were developed and validated for glyphosate. In this case, an external standard was used, which enabled sequential quantitative analyses of different nuclei without the need to prepare a new sample. The high-resolution qNMR 1H was also used as an alternative method for fatty acids determination in oils and olive oils, dispensing transesterifications reactions required for GC analysis. Time domain NMR (TD-NMR) was used to develop a method to detect adulteration of olive oil with soybean oil. This method was based on the viscosity difference between olive oil and soybean oil, and has a great advantage, because it can be applied in sealed packages. Finally, different analytical approaches using high resolution NMR 1H were studied to qualitative and quantitative analysis of milk thistle (Silybum marianum L. Gaertn., Asteraceae), a botanical dietary supplement, enabling the simultaneous quantification of seven active constituents, including two pairs of diastereoisomers. Therefore, it was demonstrated in this thesis the potential of qNMR techniques to quality control of pharmaceutical and agricultural products, with some advantages over other analytical methods, normally used in these analyses.

As dietas ricas em lipídios saturados provocam efeitos deletérios no metabolismo de glicose, secreção de adipocinas e inflamação, entretanto, outros tipos de lipídios podem modular de forma diferenciada tais efeitos. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o efeito de diferentes dietas hiperlipídicas no metabolismo de carboidratos, lipídios, no tecido adiposo e no fígado. Camundongos machos C57BL/6 foram divididos em 5 grupos (n=10/grupo): animais que receberam dieta controle (standart chow, SC, 10% de lipídios, grupo controle) e animais que receberam diferentes dietas hiperlipídicas (High-fat, HF, 60% de lipídios): à base de banha de porco (lard, grupo HF-L), à base de óleo de oliva (olive oil, grupo HF-O), à base de óleo de girassol (sunflower oil, grupo HF-S) e à base de óleo de canola (canola oil, grupo HF-Ca).Os animais foram alimentados com as dietas experimentas por 10 semanas. Diariamente a ingestão alimentar era verificada e semanalmente a massa corporal foi aferida. A glicose de jejum e o teste intraperitoneal de tolerância a insulina (TITI) foram realizados uma semana antes da eutanásia. No dia da eutanásia o sangue foi coletado, o tecido adiposo e o fígado dissecados e pesados. A insulina, leptina, adiponectina, resistina, fator de necrose tumoral alfa (TNF&#945;), interleucina-6 (IL-6), proteína quimiotática de monócitos-1 (MCP-1) e inibidor do ativador de plasminogênio-1 (PAI-1) foram dosadas por ELISA. Com os dados de insulina e glicose foi calculado o índice HOMA-IR. Os animais dos grupos HF-L e HF-O apresentaram os maiores valores de insulina, resistina, leptina e HOMA-IR em comparação aos outros grupos (P < 0,0001). No grupo HF-L, os níveis de IL-6 foram maiores quando comparados com os demais grupos (P < 0,0005), enquanto os valores de adiponectina foram os menores (P < 0,0001). A quantidade de gordura subcutânea e visceral foi maior no grupo HF-L e este grupo apresentou também um aumento no diâmetro dos adipócitos. Entretanto a relação:visceral:subcutânea foi maior nos grupos HF-L e HF-O quando comparado com os demais grupos. Além disso, houve aumento de triglicérides hepáticos e de esteatose hepática nos animais dos grupos HF-L e HF-O. Nossos achados nos permitem concluir que animais que são alimentados com dietas hiperlipídica, a distribuição do tecido adiposo, o metabolismo de carboidratos, acumulo de triglicérides hepáticos e esteatose hepática são mais influenciados pelo tipo de lipídios do que pela quantidade. / Diets rich in saturated fat have a deleterious effect on glucose metabolism, adipokine release and inflammation. However, other lipid sources may modulate these parameters differently. Thus, the aim of the present work was to investigate the effect of high-fat diets from different sources on carbohydrate and lipid metabolism, adipose tissue and liver. Male C57BL/6 mice were allocated into 5 groups (n=10/group): standard chow fed mice (SC, 10% lipid, control group), and mice fed with high-fat diets (HF, 60% lipids) as follow: lard (HF-L), olive oil (HF-O), sunflower oil (HF-S), and canola oil (HF-C). Diets were offered for 10 weeks. Food intake was recorded daily and body mass weekly. One week before euthanasia, fasting glucose and intraperitoneal insulin tolerance test (IPITT) were assessed. At euthanasia, blood was collected, and the liver and adipose tissue were weighed. Insulin, leptin, adiponectin, resistin, tumoral necrosis factor alpha (TNF&#945;), interlekin-6 (IL-6), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), and plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) were measured by an Elisa assay. The HOMA-IR index was calculated based on fasting glucose and insulin. Insulin, resistin, leptin and HOMA-IR were higher in HF-L and HF-O groups compared with the remainder groups (P < 0.0001). IL-6 was higher in the HF-L group compared with the other groups (P < 0.0005), whereas adiponectin levels were the lowest (P < 0.0001). The amount of both subcutaneous and visceral fat depots was the highest in the HF-L group, and they also had increased adipocyte diameter. However, visceral to subcutaneous fat ratio was higher in HF-L and HF-O groups compared with the remainder groups. Additionally, HF-L and HF-O groups showed increased hepatic triglyceride content and steatosis. Our data allow us to conclude that the type of lipid instead of its amount is important for determining adipose tissue distribution, carbohydrate metabolism, hepatic triglyceride accumulation and steatosis in mice fed a high-fat diet.

Diariamente são descartados no mundo toneladas de resíduos do processamento de frutas que poderiam ser aproveitados pelo seu elevado poder nutricional e funcional, que acabam sendo desperdiçados e podem gerar sérios problemas ao meio ambiente. Outro descarte inadequado que agrava esse problema ambiental é o de embalagens plásticas, que quando não submetidas ao processo de reciclagem trazem enormes danos. Por esses fatores, esse estudo teve como objetivo o aproveitamento de subprodutos da indústria de alimentos para o desenvolvimento de farinhas funcionais e aproveitamento dos resíduos da indústria de capsulas nutracêuticas de gelatina e óleo de chia como matriz para as embalagens biodegradáveis ativas. A quitosana também foi utilizada como matriz no desenvolvimento de filmes aplicados como embalagens. Primeiramente foram avaliados quatro resíduos obtidos de diferentes frutas: resíduo do processamento de suco de mirtilo (bagaço), resíduo do processamento de azeite de oliva (bagaço), cascas de mamão e abacaxi. As propriedades físico químicas, funcionais e antioxidantes desses resíduos foram analisadas, sendo que no geral todos demonstraram alto teor de fibras dietéticas. Em relação às propriedades funcionais a farinha de mamão se destacou pelos elevados valores de capacidade de retenção de água e óleo, pela alta solubilidade e maiores teores de carotenoides (15,56 ± 0,35 mg/100g). A farinha de mirtilo foi a que apresentou o maior poder antioxidante pelo método DPPH (4,62 ± 0,18 IC50 em mg de farinha) e maior teor de compostos fenólicos (23,59 ± 0.85 mg/g GAE), além disso exibiu alto teor de antocianinas. Devido a estas propriedades, a farinha e o extrato do resíduo de mirtilo foram incorporados à gelatina do resíduo do processamento de cápsulas nutracêuticas de óleo de chia para o desenvolvimento de filmes biodegradáveis ativos. Os filmes foram avaliados em relação as suas propriedades mecânicas, de barreira ao vapor da água e luz UV, capacidade antioxidante e aplicação como embalagem em produtos alimentícios. Os resultados sugeriram que a adição de fibras promoveu uma diminuição da resistência à tração e aumento na permeabilidade ao vapor da água. No entanto, a adição de fibra também proporcionou um aumento significativo na barreira de luz UV a 500 nm, sendo eficaz na redução da oxidação lipídica de óleo de girassol. Os filmes com adição de extrato não exibiram alteração nas propriedades mecânicas ou de barreira em comparação com a formulação controle. Além disso, estes filmes exibiram capacidade antioxidante estável por 28 dias. Filmes desenvolvidos com a farinha de mamão e resíduos de gelatina apresentaram comportamento similar aos filmes com resíduos de mirtilo, já que a farinha de mamão também alterou algumas propriedades originais do filme como as propriedades mecânicas e de barreira, e agregaram poder antioxidante. Com o objetivo de melhorar essas propriedades foram então desenvolvidas micropartículas de farinha de casca de mamão em spray drying utilizando o resíduo de gelatina como material de parede. Os resultados indicaram que as micropartículas de casca de mamão ao serem adicionadas na gelatina originaram uma matriz de filme mais contínua e homogênea com aumento da resistência à tração e do módulo de Young. Os filmes com micropartículas (7,5%), quando aplicados como material de embalagem para banha de porco, foram os mais eficientes como barreiras ativas (maior atividade antioxidante), pois um menor teor de peróxidos, dienos e trienos conjugados foram quantificados na amostra após 22 dias. A farinha de resíduos da produção de azeite de oliva também foi utilizada para o desenvolvimento de filmes biodegradáveis, porém o biopolimero utilizado foi a quitosana. A incorporação de farinha de resíduo de oliva na matriz de quitosana também causou alterações na morfologia, tornando o filme mais heterogêneo e áspero. Por esse motivo foram testadas a adição de micropartículas de farinha de oliva nos filmes. A adição de 10% de micropartículas de oliva melhorou significativamente a resistência à tração dos filmes sem alterar as suas propriedades originais. A farinha e as micropartículas de oliva aumentaram a capacidade antioxidante dos filmes, esse aumento foi proporcional à concentração de farinha ou micropartículas adicionadas ao filme. Os filmes com 30% de farinha ou micropartículas foram eficazes como embalagem protetora contra a oxidação de nozes durante 31 dias. A partir dos resultados obtidos neste trabalho fica evidenciado a viabilidade do uso de resíduos da indústria de alimentos e resíduos da indústria de cápsulas nutracêuticas para o desenvolvimento de filmes e uso como embalagens biodegradáveis em diferentes produtos. / Every day tons of fruit processing residues are discarded worldwide that could be harnessed for their high nutritional and functional power and that end up being wasted and generating problems for the environment. Another inadequate disposal that aggravates this environmental problem is the plastic packaging, which when not subjected to the recycling process bring huge damages. Due to these factors, this study aims at the utilization of by-products of the food industry for the development of active biodegradable packaging. Firstly, four residues obtained from different fruits, processing residue of blueberry juice (bagasse), processing residue of olive oil (bagasse), peels of papaya and pineapple were evaluated. The physicochemical, functional and antioxidant properties of these residues were analyzed, and in general, all showed high total dietary fiber content. In relation to the functional properties, papaya flour was distinguished by high water and oil retention capacity, high solubility and higher carotenoid content (15.56 ± 0.35 mg / 100g). The blueberry flour had the highest antioxidant power by the DPPH method (4.62 ± 0.18 IC50 in mg of flour) and a higher content of phenolic compounds (23.59 ± 0.85 mg / g GAE), in addition, it exhibited a high content of anthocyanins. Due to these properties, the flour and extract of the blueberry residue were incorporated into the gelatin from the processing residue of chia oleuroceutical capsules for the development of active biodegradable films for packaging. The films were evaluated in relation to their mechanical properties, water vapor barrier, and UV light, antioxidant capacity and application as packaging in food products. The results suggested that fiber addition promoted a decrease in tensile strength and an increase in water vapor permeability. However, the addition of fiber also provided a significant increase in the UV light barrier at 500 nm being effective in reducing the lipid oxidation of sunflower oil. Films with added extract showed no change in mechanical or barrier properties compared to the control formulation. In addition, these films exhibited a stable antioxidant capacity for 28 days. Films developed with papaya flour and gelatin residues showed similar behavior to films with blueberry residues since papaya flour also altered some of the original properties of the film as mechanical and barrier properties, and added antioxidant power. In order to improve these properties microparticles of papaya peel flour were then developed in spray drying using the gelatin residue as the wall material. The results indicated that the microparticles of papaya peel, when added to gelatin, gave a more continuous and homogeneous film matrix increasing tensile strength and Young's modulus. Microparticles films (7.5%), when applied as packaging material for lard, were the most efficient as active barriers (higher antioxidant activity) because a lower peroxide content was quantified in the sample after 22 days. The residue flour from olive oil production was also used for the development of biodegradable films, but the biopolymer used was chitosan. The incorporation of olive residue flour in the chitosan matrix also caused changes in the morphology, making the film more heterogeneous and rough. For this reason, the addition of olive flour microparticles in the films was tested. The addition of 10% of olive microparticles significantly improved the tensile strength of films without altering their original properties. The flour and the microparticles of olive increased the antioxidant capacity of the films; this increase was proportional to the concentration of flour or micro added to the film. Films with 30% flour or microparticles were effective as protective packaging against Walnut oxidation for 31 days. From the results obtained in this work, it is evident the viability of the use of residues from the food and waste industry of the nutraceutical capsule industry for the development of films and use as biodegradable packaging in different products.

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No. of bitstreams: 2 Tese - Jacqueline Danesio de Souza - 2017.pdf: 1896817 bytes, checksum: 8b8d4091000aa37121f775268ad356c0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-06-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The study is part of a randomized, parallel clinical trial entitled "Effect of nutritional intervention and olive oil in severely obesity (DieTBra Trial)." The original articles seek to investigate sarcopenia in severe obese adults in terms of prevalence, factors associated with its diagnosis and the effectiveness of extra virgin olive oil and the traditional Brazilian diet as a dietary intervention. A total of 111 severe obese individuals (body mass index [BMI] ≥ 35.0 kg/m²) participated in the clinical trial, with a follow-up of 12 weeks and three intervention groups: Olive oil = extra virgin olive oil (52 mL/day); DieTBra = traditional Brazilian diet; DieTBra + Olive Oil = DieTBra + extra virgin olive oil (52 mL/day). Appendicular skeletal muscle mass (MMEA), measured in the total form (kg), adjusted by squared height (appendicular skeletal muscle mass index [IMMEA]) and by BMI (MMEA/BMI), strength of manual (FPM) and BMI adjusted (FPM/BMI), and walking speed. The prevalence calculation considered the cutoff points proposed in the literature and the calculation of -2 standard deviation (SD) of the mean value of the parameters of muscle mass evaluated in the study population. The ANOVA test was applied to evaluate the difference between the means of the parameters of second to the age group. The prevalence according to cutoff points proposed in the literature varied from 2.88% for IMMEA, 6.73% for total MMEA and 62.50% according to MMEA/BMI. When adopting - 2 SD below the mean of the study population, the prevalence was 2.88% for total MMEA and 3.85% for IMMEA and MMEA/BMI. Although no statistically significant difference (p > 0.05) was found between the means of the parameters according to the age group, prevalence values higher than those previously demonstrated in the age group ≥ 40 years were observed. In the second article, the explanatory variables considered were age, lifestyle, health conditions, food consumption and biochemical tests. Those with p value < 0.20 in simple linear regression were included in multiple linear regression. Among the factors inversely associated with IMMEA are serum levels of tetraiodothyronine (T4) and smoking. MMEA/BMI was inversely associated with age, serum T4 levels and presence of diabetes. MMEA also remained inversely associated with serum T4 levels and diabetes. The reduction of FPM and FPM/BMI were associated with advancing age and presence of hypercholesterolemia. Already the low speed of march was associated with the presence of diabetes and hypothyroidism. The primary endpoint considered in the third article was the IMMEA and the secondary ones were: FPM, gait speed, MMEA/IMC, total MMEA, total body fat and percentage. In the endpoints and covariates analyzed, the delta was also calculated, which is the difference between the value of the end of follow-up and the baseline. Covariance analysis (ANCOVA) was performed to analyze the effect of covariates delta weight, delta physical activity, delta time of sedentary lifestyle, sex and age, on the outcomes. A significance level of 5% was adopted. After performing the ANCOVA, the covariates of the delta weight adjusted the following outcomes in the DieTBra intervention group: reduction of delta total body fat (p = 0.016), increase in delta walking speed (p = 0.042) and delta FPM (p = 0.044 ). And also for reduction of delta body fat in the DieTBra + Olive oil group (p = 0.004). When adjusted for the delta time of sedentary lifestyle, total body fat presented a significant reduction in the DieTBra + Olive oil group (p = 0.001). The prevalence of sarcopenia differed as different assessments were used for muscle mass, evidencing the need to standardize the criteria and cutoff points used in its classification. The factors associated with the evaluation parameters, evidenced the importance of the creation of clinical measures and public health aimed at the prevention of sarcopenia. The positive effects of DieTBra and DieTBra + Olive oil on the parameters of sarcopenia and adiposity, reveal the importance of the adequate evaluation, diagnosis and treatment of sarcopenia in adults with severe obesity. / O estudo está inserido no ensaio clínico, randomizado e paralelo, intitulado “Effect of nutritional intervention and olive oil in severely obesity (DieTBra Trial)”. Os artigos originais buscam investigar a sarcopenia em adultos obesos graves em termos de prevalência, fatores associados ao seu diagnóstico e a efetividade do azeite de oliva extravirgem e da dieta tradicional brasileira como intervenção dietética. Participaram do ensaio clínico 111 obesos graves (índice de massa corporal [IMC] ≥ 35,0 Kg/m²), com seguimento de 12 semanas e três grupos de intervenção: Azeite = azeite de oliva extravirgem (52 mL/dia); DieTBra = dieta tradicional brasileira; DieTBra + Azeite = DieTBra + azeite de oliva extravirgem (52 mL/dia). Foram considerados como parâmetros de avaliação da sarcopenia: massa muscular esquelética apendicular (MMEA), avaliada na forma total (kg), ajustada pela altura ao quadrado (índice de massa muscular esquelética apendicular [IMMEA]) e pelo IMC (MMEA/IMC), força de preensão manual (FPM) máxima e ajustada pelo IMC (FPM/IMC), e velocidade de marcha. O cálculo da prevalência considerou os pontos de corte propostos na literatura e o cálculo de -2 desvio padrão (DP) do valor médio dos parâmetros de massa muscular avaliados na população do estudo. O teste ANOVA foi aplicado para avaliar a diferença entre as médias dos parâmetros de segundo a faixa etária. A prevalência segundo pontos de corte propostos pela literatura variou de 2,88% por IMMEA, 6,73% pela MMEA total e 62,50% segundo MMEA/IMC. Ao adotar - 2 DP abaixo da média da população de estudo, a prevalência foi de 2,88% pela MMEA total e de 3,85% por IMMEA e MMEA/IMC. Embora não tenha sido estabelecida diferença estatística significante (p > 0,05) entre as médias dos parâmetros segundo a faixa etária, foi observado valores de prevalência superiores aos anteriormente demonstrados na faixa etária ≥ 40 anos. No segundo artigo, as variáveis explanatórias consideradas foram idade, estilo de vida, condições de saúde, consumo alimentar e exames bioquímicos. Aquelas com valor p < 0,20 na regressão linear simples foram incluídas na regressão linear múltipla. Dentre os fatores inversamente associados ao IMMEA está níveis séricos de tetraiodotironina (T4) e ser fumante. MMEA/IMC foi inversamente associado a idade, níveis séricos de T4 e presença de diabetes. A MMEA também se manteve inversamente associada a níveis sérico de T4 e diabetes. A redução da FPM e FPM/IMC foram associadas ao avançar da idade e presença de hipercolesterolemia. Já a baixa velocidade de marcha esteve associada com a presença de diabetes e hipotireoidismo. O desfecho primário considerado no terceiro artigo foi o IMMEA e os secundários foram: FPM, velocidade de marcha, MMEA/IMC, MMEA total, gordura corporal total e percentual. Nos desfechos e nas covariáveis analisadas calculou-se também o delta, que é a diferença entre o valor do final do seguimento e a linha de base. Foi realizada análise de covariância (ANCOVA) para analisar o efeito das covariáveis delta peso, delta atividade física, delta tempo de sedentarismo, sexo e idade, sobre os desfechos. Adotou-se nível de significância de 5%. Após realização da ANCOVA, a covariável delta peso ajustou os seguintes desfechos no grupo de intervenção DieTBra: redução do delta gordura corporal total (p = 0,016), aumento do delta velocidade de marcha (p = 0,042) e do delta FPM (p = 0,044). E ainda para redução do delta gordura corporal no grupo DieTBra + Azeite (p = 0,004). Quando ajustada pelo delta tempo de sedentarismo, a gordura corporal total apresentou redução significativa no grupo DieTBra + Azeite (p = 0,001). A prevalência de sarcopenia diferiu à medida que se empregou diferentes avaliações para massa muscular, evidenciando a necessidade de padronização dos critérios e pontos de corte empregados na sua classificação. Os fatores associados aos parâmetros de avaliação, evidenciaram a importância da criação de medidas clínicas e saúde pública direcionadas a prevenção da sarcopenia. Os efeitos positivos da DieTBra e DieTBra + Azeite sobre os parâmetros da sarcopenia e adiposidade, revelam a importância da adequada avaliação, diagnóstico e tratamento da sarcopenia em adultos com obesidade grave.

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The second study is a blind RCT with three groups of intervention: olive oil, receiving 52 ml/day of extra virgin olive oil and habitual dietary intake; diet, receiving a DietBra; and olive oil + DietBra, receiving 52 ml/day of olive oil and healthy diet prescription. The three groups had monthly consults with a nutritionist and were followed-up during 12 weeks. BMD of total vertebral column was primary outcome of the RCT, while BMD of otal hip, calcium, vitamin D, and parathormone (PTH) were secondary outcomes. Data collection occurred between June 2015 and February 2016 with 111 severely obese patients (Body Mass Index ≥ 35 kg/m2 ). The allocation ratio between groups in the RCT was 1:1:1. BMD was evaluated by Dualenergy x-ray absorptiometry. Kolmogorov-Smirnov test was employed to verify normal distribution of continuous data. Student’s t-test, ANOVA, Bonferroni, simple linear regression, and hierarchic multiple linear regression were used to analyze baseline data. Fisher’s exact test, Pearson’s chi-square test, unpaired Student’s t-test, ANOVA, Bonferroni, and ANCOVA were used to analyze the data from the clinical trial by intention to treat. The significance level was set at p<0.05. Results: At the first level of baseline, men presented higher BMD of total body than women (p≤0.001), while advanced age was associated with lower BMD in the three measurement sites (p=0.047, 0.039 and 0.010). At the second level, having diabetes mellitus type 2 (DM2) was associated with higher BMD of total body (p=0.033), while ≥150 min/week of aerobic physical activity was associated with higher BMD of vertebral column (p=0.028) and total hip (p=0.004). Patients presenting previous fracture (p=0.013) and with a higher degree of obesity (p=0.015) had lower BMD of total vertebral column. Having an adequate intake of vitamin D was associated with higher BMD of total vertebral column (p=0.020). At the third level, low serum zinc (p=0.024) and elevated C-reactive protein (p=0.049) were associated with lower BMD of total vertebral column. In the RCT, the olive oil group presented an increase in serum calcium between baseline and the end of follow-up (p=0.007). Mean serum calcium was higher in the olive oil group compared to the olive oil + DietBra group at the end of follow-up (p=0.026). The DietBra group presented a higher means BMD of total vertebral column (p=0.016) and BMD of total hip (p=0,029) than the olive oil + DietBra group. In addiction, the PTH reduced in DietBra group after intervention (p=0.047) and delta PTH was higher in the DietBra group compared to the olive oil + DietBra group (p=0.042). Conclusion: Classic factors associated with bone health as gender, advanced age, physical activity, previous fracture, vitamin D intake and C-reactive protein also occurred in severely obese individuals, although tobacco use, solar exposure, medication use, serum calcium and vitamin D were not associated with BMD. Furthermore, the DietBra increased BMD of total vertebral column and reduced PTH, while the extra virgin olive oil was increased serum calcium. In a separate way, both interventions had good results for severely obese patients' bone health. / Objetivo: Avaliar os fatores associados a densidade mineral óssea (DMO), assim como os efeitos do azeite de oliva extravirgem e dieta tradicional brasileira (DietBra) na saúde óssea de obesos graves. Metodologia: o primeiro estudo trata-se de dados do baseline do ensaio clínico randomizado (ECR), com análise de fatores sociodemográficos, estilo de vida, condições de saúde, dados antropométricos e bioquímicos associados à DMO de corpo total, coluna total e quadril total. O segundo estudo é um ECR cego, com três grupos de intervenção: grupo azeite que recebeu 52 mL/dia (4 sachês) de azeite de oliva extravirgem e manteve a alimentação habitual, o grupo DietBra que recebeu prescrição de dieta saudável com padrão de dieta tradicional brasileira e o grupo azeite + DietBra que recebeu 52 mL/dia (4 sachês) e prescrição de dieta saudável com padrão de dieta tradicional brasileira. Os três grupos tiveram consultas mensais, em dias diferentes da semana, com seguimento de 12 semanas, foram avaliadas a DMO de coluna total como desfecho primário e DMO de quadril total, cálcio, vitamina D e paratormônio (PTH) como desfechos secundários do ECR. A coleta de dados ocorreu entre junho de 2015 e fevereiro 2016, com 111 pacientes obesos graves (índice de massa corporal ≥35 kg/m2 ), com proporção entre os grupos do ECR em torno de 1:1:1. A DMO foi avaliada pelo método de Dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). Foi empregado o teste Kolmogorov-Smirnov para verificar a normalidade dos dados. Para os dados do baseline foi utilizado T de Student ou Anova, seguindo de Bonferroni, Regressão Linear Simples e Regressão Linear Múltipla modelo hierarquizado. Para o ECR foi utilizado Teste Exato de Fisher ou QuiQuadrado de Person, T de Student, ANOVA seguida de Bonferroni e ANCOVA, foi adotada a abordagem estatística por intenção de tratar por meio da aplicação do teste T Student não-pareado intra grupo. Foi considerado p<0,05. Resultados: no primeiro nível do baseline, homens apresentaram maior DMO de corpo total (p= <0,001) do que mulheres, enquanto a idade avançada foi associada a menor DMO nos três sítios (p=0,047, 0,039 e 0,010). No segundo nível, ter diabetes mellitus tipo 2 (DM2) foi associado a maior DMO de corpo total (p=0,033), enquanto ≥150 minutos/semana de atividade física aeróbica foi associada com maior DMO de coluna total (p=0,028) e quadril total (p=0,004), assim como indivíduos com fratura prévia (p=0,013) e maior grau de obesidade (p=0,015) apresentaram menor DMO de coluna total. Por outro lado, ter ingestão adequada de vitamina D esteve associado a maior DMO de coluna total (p=0,020). No terceiro nível, o zinco sérico baixo (p=0,024) e PCR elevada (p=0,049) associaram-se a menor DMO de coluna total. No ECR, o grupo azeite apresentou aumento no cálcio sérico entre o início e final do estudo (p=0,007), assim como a média final de cálcio foi maior no grupo azeite em comparação ao grupo azeite + DietBra (p=0,026), o grupo DietBra apresentou média final de DMO de coluna total (p=0,016) e DMO de quadril (p=0,029) maior do que o grupo azeite + DietBra, além disso o PTH reduziu no grupo DietBra pós a intervenção (p=0,047) e o delta PTH foi maior no grupo DietBra em comparação ao grupo azeite + DietBra (p=0,042). Conclusão: fatores clássicos associados à saúde óssea como sexo, idade mais avançada, atividade física, fratura prévia, ingestão de vitamina D e proteína C-reativa também ocorreram em obesos graves, mas tabagismo, exposição solar, uso de medicamentos, cálcio e vitamina D séricos não foram associados à DMO em obesos graves. Além disso, a DietBra aumentou DMO de coluna total e reduziu PTH, enquanto o azeite de oliva extravirgem aumentou cálcio sérico. Ou seja, de forma isolada as intervenções tiveram bons resultados para saúde óssea de obesos graves

A nanotecnologia é um fenômeno que se aplica a praticamente todos os etores da ciência, sendo que na área cosmética o elevado investimento neste campo tem reforçado a idéia de que os produtos nanotecnológicos proporcionam vantagens reais aos consumidores. A crescente exigência do consumidor e os avanços no conhecimento sobre a obtenção e estabilidade dos sistemas dispersos viabilizam o desenvolvimento de veículos diferenciados como, por exemplo, nanoemulsões, que além da inerente estabilidade, apresentam aspecto sensorial agradável, alta capacidade de espalhabilidade e hidratação. Existem dois métodos de obtenção das nanoemulsões: empregando baixa ou alta energia de emulsificação. O uso de óleos vegetais em produtos cosméticos tem sido intensamente valorizado, baseando-se no conceito de que são seguros e biocompatíveis. Podem ser utilizados em cosméticos com sua funcionalidade potencializada, sendo estes ricos em ácidos graxos essenciais, Ômega 3, Ômega 6, Ômega 9, fitosteróis, vitamina C e polifenóis (antocianinas). Alguns óleos vegetais têm poder antioxidante comprovado, previnem as oxidações biológicas e reduzem a formação de radicais livres responsáveis pelo dano celular, grande vilão do envelhecimento e das doenças crônico-degenerativas, como o câncer. Atualmente é crescente o interesse da pesquisa sobre a atividade de substâncias capazes de proteger a pele contra a radiação ultravioleta de forma eficaz. O metoxicinamato de octila é um filtro solar químico capaz de proteger a pele e conferir um fator de proteção solar ao produto final. Nesse estudo foram desenvolvidas nanoemulsões à base de óleos de oliva e semente de uva aditivadas de metoxicinamato de octila. Após a análise da estabilidade físico-química e caracterização das formulações, foram avaliados o potencial antioxidante das formulações, o efeito de proteção solar do sistema, liberação e permeação do ativo e uma possível irritação ocular das formulações que se mantiveram estáveis. / Nanotechnology is a phenomenon that is applied to mainly all sectors of science. In the cosmetic area the high investment has strengthened the idea that nanotechnology products offer real advantages to consumers. The growing demand of consumers and the advances in the knowledge about production and stability of dispersed systems enable the development of differentiated vehicles such as nano-emulsions, which besides their inherent stability, they have pleasant sensorial aspect, high spread ability and hydration power. There are two methods of nano-emulsions attainment: low or high energy of emulsifying. The use of vegetable oils in cosmetic products has had enormous and growing value, based in the concept that they are safe and biocompatible. They can be used in cosmetics with their functionality improved, being rich in essential fatty acids, Omega 3, Omega 6, Omega 9, phytosterols, vitamin C and polyphenols (anthocyanins). Some vegetable oils have proved antioxidant power, as well as they avoid biological oxidation and decrease the forming of free radicals responsible for cellular damage, which are the causes of aging and disease such as cancer. Nowadays, the interest of research about the activity of substances that protect the skin against ultraviolet irradiation in an efficacious way is growing. Octylmethoxycinnamate is a chemical sunscreen that can protect skin and offers sun protection factor to final product. In this study nano-emulsions were developed using olive oil and grape seed oil added with octylmethoxycinnamate. After the analysis of the physic-chemical stability and formulation characterization, the antioxidant potential of formulations, the effect of sun protection of the system, delivery and permeation of the active agent, and a possible ocular irritation of the stable formulations were evaluated.

In this thesis, the need for the step by step transformation of industry towards sustainability is emphasized. This work involves looking at the Olive Oil Industry (OOI) from a systems perspective through the lens of Strategic Sustainable Development (SSD) and applying backcasting from a principled view of socio-ecological sustainability. A specific project is also looked at, the Integrated Waste Management Project (IWMP), which aims at contributing to the sustainability of this particular industry. The OOI was analysed through the ABCD methodology, a tool used in planning for SSD, and measures were drawn up to guide the industry’s transformation. Following this analysis, the IWMP was examined within the context and results of the OOI research. Overall, the industry is transitioning and the IWMP is a good opportunity and contributor to the evolution of the Olive Oil Industry towards sustainability. At the same time, OOI and other industries would benefit greatly from embracing a systems perspective and a strategic approach for sustainable development.