[EN] Monoterpenes (C10) are isoprenoids usually employed as aromatic additives, are important components of wine aroma and some of them have antimicrobial and health beneficial properties. An efficient microbial production of these metabolites could be an inexpensive and environmentally friendly alternative to current techniques: chemical synthesis or extraction from natural sources. They are usually produced in plants from geranyl pyrophosphate (GPP), a common intermediate of isoprenoid pathway in microorganisms and higher organisms; what opens the possibility of producing them in yeasts as Saccharomyces cerevisiae, qualified as GRAS, and that has been widely employed for biotransformation and production of enzymes and metabolites of biotechnological interest. In this work, the inherent ability of this yeast for heterologous production of monoterpenes (linalool, geraniol, etc.) capable to improve organoleptic and/or functional properties of certain foods either being used as additives or produced during the elaboration process (e.g. vinification) has been characterized and improved by metabolic engineering approaches. Among the most relevant results we can find the selection of wine strain T73 because of its better ability to produce monoterpenes, and the improvement of this production by overexpressing a deregulated version of Hmg1p (catalyzes mevalonic acid synthesis, MVA) and IDI1 (encodes isopenthenyl pyrophosphate isomerase, that catalyzes the isomerization of farnesyl pyrophosphate synthase -FPPS- substrates). In addition, characterization of the FPPS role in GPP availability for the Clarkia breweri linalool synthase resulted in a 50 times increased production in yeast strains with wild-type enzyme (encoded by ERG20) replaced by one modified in its active site (K197E), encoded by erg20-2 allele; reaching a global improvement of 80 times the basal linalool production (14.51 ± 0.90 µg/L) when coexpressing IDI1 gene and erg20-2 allele in linalool producing strains lacking endogenous FPPS activity (1144.68 ± 139.39 µg/L). Geraniol producing strains (bearing Ocimum basilicum -sweet basil- GES gene that encodes geraniol synthase) derived from T73 were included in microvinification assays and geraniol concentration was over its perception threshold and a metabolic dispersion to other monoterpene (linalool, nerol and citronellol) and aromatic esters (geranyl and citronellyl acetate) was also detected. Increased monoterpene production established in IDI1 overexpressing strains under laboratory conditions was reproduced in these assays, demonstrating that the modification of key steps of MVA pathway is a valid strategy to modulate and/or improve wine aroma. / [ES] Los monoterpenos (C10) son isoprenoides habitualmente utilizados como aditivos aromáticos, son componentes importantes del aroma de los vinos y algunos tienen propiedades antimicrobianas y/o beneficiosas para la salud. La producción eficiente de estos metabolitos en microorganismos podría ser una alternativa más económica y respetuosa con el medio ambiente que las técnicas empleadas en la actualidad: síntesis química y/o extracción de fuentes naturales. En las plantas los monoterpenos son producidos por monoterpeno sintasas que utilizan como sustrato geranil pirofosfato (GPP), siendo éste un intermediario común de la ruta de isoprenoides en microorganismos y organismos superiores, lo que abre la posibilidad de producirlos en la levadura Saccharomyces cerevisiae, que tiene el calificativo GRAS, y que ha sido además ampliamente utilizada para la biotransformación y producción de enzimas y metabolitos de interés biotecnológico. En este trabajo se ha caracterizado y mejorado, mediante técnicas de ingeniería metabólica, la capacidad inherente que tiene esta levadura para la producción heteróloga de monoterpenos (linalol, geraniol, etc.), que puedan mejorar las características organolépticas y/o funcionales de ciertos alimentos al ser usados como aditivos o al aumentar su concentración durante el propio proceso de elaboración (p. ej. vinificación). Entre los resultados más destacados están la selección de la cepa vínica industrial T73 por su mayor capacidad para producir monoterpenos, y la mejora de dicha producción mediante la sobreexpresión desregulada de la enzima Hmg1p (cataliza la formación del ácido mevalónico, MVA) y del gen IDI1 (codifica isopentenil pirofosfato isomerasa, que cataliza la isomerización de los sustratos de la farnesil pirofosfato sintasa, FPPS). Además, la caracterización del rol de la enzima FPPS en la disponibilidad de GPP para su aprovechamiento por la enzima linalol sintasa de Clarkia breweri, derivó en una producción de linalol 50 veces mayor en cepas en las que una versión modificada en su centro activo (K197E), codificada por el alelo erg20-2, reemplazaba a la enzima silvestre (codificada por ERG20); alcanzándose una mejora global de 80 veces respecto a la producción de linalol inicial (14,51 ± 0,90 µg/L), al sobreexpresar conjuntamente el gen IDI1 y el alelo erg20-2 en cepas productoras de linalol que carecen de la función FPPS endógena (1144,68 ± 139,39 µg/L). Las cepas productoras de geraniol (expresan el gen GES que en Ocimum basilicum -albahaca- codifica geraniol sintasa) derivadas de T73 se incluyeron en ensayos de microvinificación y la concentración de este monoterpeno en el vino final no sólo estuvo por encima de su umbral de percepción, sino que se produjo una dispersión metabólica del geraniol hacia otros monoterpenos (linalol, nerol y citronelol) y esteres (geranil y citronelil acetato) aromáticos. Además, el incremento de la producción de monoterpenos observado en condiciones de laboratorio en cepas que sobreexpresan el gen IDI1 se reprodujo en estos ensayos, demostrando que la modificación de pasos clave de la ruta MVA es una estrategia válida para modular y/o mejorar el aroma del vino. / [CA] Els monoterpens (C10) són isoprenoids habitualment utilitzats com additius aromàtics, són components importants de l'aroma dels vins i alguns tenen propietats antimicrobianes i/o beneficioses per a la salut. La producció eficient d'aquests metabòlits en microorganismes podria ser una alternativa més econòmica i respectuosa amb el medi ambient que les tècniques emprades en l'actualitat: síntesi química i/o extracció de fonts naturals. A les plantes els monoterpens són produïts per monoterpeno sintases que utilitzen com a substrat geranil pirofosfat (GPP), sent aquest un intermediari comú de la ruta dels isoprenoids en microorganismes i organismes superiors, el que obri la possibilitat de produir-los en el llevat Saccharomyces cerevisiae, amb qualificatiu GRAS, i que ha sigut a més àmpliament utilitzat per a la biotransformació i producció d'enzims i metabòlits d'interès biotecnològic. En aquest treball s'ha caracteritzat i millorat, mitjançant tècniques d'enginyeria metabòlica, la capacitat inherent que té aquest llevat per a la producció heteròloga de monoterpens (linalol, geraniol, etc.), que puguen millorar les característiques organolèptiques i/o funcionals de certs aliments en ser usats com additius o en augmentar la seua concentració durant el propi procés d'elaboració (p. ex. vinificació). Entre els resultats més destacats es troben la selecció de la soca vínica industrial T73 per la seua major capacitat per a produir monoterpens, i la millora d'aquesta producció mitjançant la sobreexpressió desregulada de l'enzim Hmg1p (catalitza la formació de l¿àcid mevalònic, MVA) i del gen IDI1 (codifica isopentenil pirofosfat isomerasa, que catalitza la isomerització dels substrats de la farnesil pirofosfat sintasa, FPPS). A més, la caracterització del rol de l'enzim FPPS en la disponibilitat de GPP per al seu aprofitament per l'enzim linalol sintasa de Clarkia breweri, va derivar en una producció de linalol 50 vegades major en soques en les que una versió modificada en el seu centre actiu (K197E), codificada per l'al¿lel erg20-2, reemplaçava a l'enzim silvestre (codificada per ERG20); aconseguint una millora global de 80 vegades respecte a la producció de linalol inicial (14,51 ± 0,90 µg/L), en sobreexpressar conjuntament el gen IDI1 i l'al¿lel erg20-2 en soques productores de linalol que no tenen la funció FPPS endògena (1144,68 ± 139,39 µg/L). Les soques productores de geraniol (expressen el gen GES que en Ocimum basilicum -alfàbrega- codifica geraniol sintasa) derivades de T73 es van incloure en assajos de microvinificació i la concentració d'aquest monoterpè en el vi final no només va estar per sobre del seu llindar de percepció, sinó que es va produir una dispersió metabòlica del geraniol cap a altres monoterpens (linalol, nerol i citronel¿lol) i èsters (geranil i citronel¿lil acetat) aromàtics. A més, l'increment de la producció de monoterpens observat en condicions de laboratori en soques que sobreexpressen el gen IDI1 es va reproduir en aquests assajos, demostrant que la modificació de passos clau de la ruta MVA és una estratègia vàlida per modular i/o millorar l'aroma del vi. / Rico Molins, J. (2015). Producción heteróloga de monoterpenos en Saccharomyces cerevisiae: selección y mejora de cepas mediante técnicas de ingeniería metabólica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/49359

Grape maturity is a critical attribute impacting potential wine quality. Maturity evaluation is difficult due to the many interrelated factors that impact physicochemical changes and limitations in the understanding of these factors. Current methods of assessing grape maturity are destructive, expensive, time consuming, subjective, and do not always strongly correlated to potential wine quality. This study evaluated the applicability of a conducting polymer-based electronic nose to monitor grape maturity by analyzing headspace volatiles. In the first part of the study, system and experimental parameters affecting the electronic nose operation were investigated to optimize detection of wine grape aroma. In the second part, the ability of an electronic nose to classify Cabernet Sauvignon (Vitis vinifera L.) grapes based on maturity was investigated. Maturity of samples collected at different weeks post-bloom was evaluated by measuring berry weight, pH, Brix, titratable acidity, total phenols, color intensity, hue, total anthocyanins, and total and phenol-free glycosides. Results were compared, using discriminant and canonical discriminant analysis, with analysis of headspace volatiles via the hand-held electronic nose. The electronic nose was able to determine the difference between the sample groups. Field measurements demonstrated the potential for the electronic nose as a rapid, non-destructive tool for evaluating grape maturity. / Master of Science

Fennel (Foeniculum vulgare Mill.) is a widely used culinary herb valued for its distinct flavor, rich essential oil content, and health-promoting secondary metabolites. Due to its diverse culinary, medicinal, and industrial applications, optimizing fennel aroma, the key quality characteristic of fennel and its products, is of significant interest. The production of aroma compounds, which arise from secondary metabolism, is influenced by factors such as growth stage and environmental conditions. Understanding how secondary metabolite biosynthesis are affected by these factors is crucial for optimizing the quality and flavor of fennel. In particular, supplemental red light and salinity are known to modulate the production of aroma compounds in herbs, but the molecular mechanisms underlying these effects remain largely unexplored. Controlled environment agriculture (CEA) provides an ideal platform for studying plant responses to environmental stimuli. Accordingly, this dissertation aims to investigate the influences of growth stage, supplemental red LED light, and salinity stress on the quality and aroma compounds of fennel cultivated by CEA. Fennel was cultivated with nutrient film technique (NFT) hydroponic systems under controlled conditions. Solid phase microextraction (SPME) - gas chromatography - mass spectrometry olfactometry (GC-MS-O) was utilized for aroma characterization. RNA sequencing was used to generate transcriptome profiles of fennel under different environmental treatments. A total of 32 aroma-active compounds were identified in fennel microgreens, compared to 28 in mature fennel. Compared to mature plants, fennel microgreens contained a significantly higher level of monoterpenes, showing an 81.4-98.1% increase when compared to mature fennel. Supplemental red LED significantly increased both fennel yield and aroma compounds accumulation, particularly phenylpropanoids such as (E)-anethole ("sweet", "anise"), estragole ("anise", "herbal"), and p-anisaldehyde ("floral", "sweet"). Transcriptome analysis showed upregulation of key genes involved in phenylpropanoid biosynthesis, including eugenol synthase and isoeugenol synthase, which likely contributed to the increased phenylpropanoid concentrations under red LED light. Salinity stress, while significantly reducing plant growth, did not notably affect the overall content of aroma-active compounds. However, salinity triggered defense mechanisms in fennel, particularly through the activation of plant hormone signal transduction and mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways. The findings of this study enhanced understanding of aroma formation of fennel in response to environmental factors at molecular and transcriptomic levels. These results also offer opportunities for growers to optimize fennel flavor through precise control of environmental conditions. / Doctor of Philosophy / Fennel (Foeniculum vulgare Mill.) is a popular herb known for its unique anise-like aroma. It's widely used in different cuisines, traditional medicine, and in industrial products due to its rich essential oils and health-promoting compounds. The aroma of fennel comes from natural chemicals produced by the plant, which can be influenced by factors such as growth stage and environmental conditions. This study explores how different factors, specifically growth stage, additional red LED light, and salt stress, affect the flavor chemistry of fennel grown in controlled environments. Fennel was grown using hydroponic systems, which allowed precise control of water and nutrients, at Virginia Tech greenhouse. To identify important chemicals responsible for the aroma profile of fennel, instrumental analysis was used to pick out and measure the levels of these compounds. In addition, the gene expression of fennel under different treatments was quantified by RNA sequencing. The results showed that fennel microgreens had a higher level of aroma compounds compared to mature plants. Adding red LED light boosted both the yield and aroma content of fennel, especially those aroma compounds that are responsible for sweet, anise-like and herbal notes. In addition, red light activated certain genes in fennel that are responsible for producing these aroma compounds. On the other hand, exposing fennel to salt stress reduced its growth, but did not significantly affect its overall aroma content. Salinity triggered the defense mechanisms in fennel, which helped the plant adjust its responses to stress conditions. Overall, this study provides new insights into how different environmental conditions affect the flavor chemistry of fennel. The knowledge can help farmers and growers improve the quality of fennel and other herbs by fine-tuning their growing environments to produce more flavorful plants.

O amadurecimento é um processo geneticamente controlado em que ocorrem alterações bioquímicas e fisiológicas no fruto, modificando suas características sensoriais (sabor, cor, aroma e textura). Não existe um modelo exato de estudo para frutos não-climatéricos e os fatores regulatórios envolvidos na maturação desses frutos ainda são pouco claros. Muitos estudos tem focado em diferentes classes hormonais como possíveis fatores regulatórios do amadurecimento de frutos não-climatéricos, incluindo a produção de compostos voláteis do aroma. No morango, o ácido abscísico (ABA) exógeno provavelmente efetua a maturação do fruto. Esse hormônio também exibe um padrão de mudança semelhante ao do etileno em estádios finais do desenvolvimento. Já os jasmonatos, especialmente o metil-jasmonato (MJ), são capazes de induzir a biossíntese de diversos compostos voláteis, que podem apresentar notas aromáticas. Trabalhos com diversas frutas, dentre elas o morango, sugerem a participação das auxinas no amadurecimento, mais especificamente, o ácido indol acético (AIA). Embora existam várias evidências da interação desses hormônios vegetais com o etileno, há poucos detalhes sobre quais são as vias metabólicas e quais etapas são afetadas pelos hormônios citados. Por isso, nesse projeto foram avaliados os efeitos dos hormônios etileno, ABA, AIA e MJ na produção de compostos voláteis do aroma em frutos não-climatéricos, utilizando o morango (Fragaria X ananassa) como modelo. Os morangos foram obtidos no ponto branco de maturação e as aplicações hormonais seguriam protocolos já otimizados e testados em laboratório. Em todos os casos, os resultados dos tratamentos foram comparados com grupos controle tratados apenas com solução tampão. A maioria de compostos voláteis produzidos foi identificada como ésteres, sendo estes já conhecidos pela importância no flavor dos morangos. Outros compostos voláteis do aroma também foram formados ao longo dos dias, tais como: álcoois, aldeídos, cetonas, furanonas, monoterpenos. Também foram avaliados os efeitos dos hormônios ABA e AIA sobre genes ligados a biossíntese de voláteis. Desse modo, foi possível obter informações sobre as interações hormonais relacionadas à formação de voláteis do aroma, gerando base de conhecimento importante para futuras intervenções tecnológicas que visem aprimorar a qualidade sensorial dos frutos. A aplicação exógena dos hormônios vegetais influenciou a biossíntese de compostos voláteis do aroma, quando comparados ao controle, principalmente em relação à via da LOX, devido à maior formação de compostos voláteis C6, que são precursores de compostos típicos do aroma em morangos. A modulação dos níveis de hormônio no morango ao longo do amadurecimento pode ser útil para ajudar a arquitetar abordagens que melhorem a qualidade do fruto e prolonguem sua vida útil. Os resultados obtidos até o momento reforçam a hipótese de existir uma ação dos hormônios estudados em frutos não-climatéricos, com variados graus de impacto sobre os diferentes aspectos do amadurecimento, principalmente sobre a formação de compostos voláteis do aroma. / The fruit ripening is a genetically controlled process in which biochemical and physiological changes occur, modifying its sensory characteristics (taste, color, aroma and texture). There is no exact study model for non-climacteric fruits and the regulatory factors involved in the maturation of these fruits are still unclear. Many studies have focused on different hormonal classes as possible regulatory factors for the maturation of non-climacteric fruits, including the production of volatile aroma compounds. In the strawberry, the exogenous abscisic acid (ABA) probably effects the maturation of the fruit. This hormone also exhibits a pattern of change similar to that of ethylene in late stages of development. However, jasmonates, especially methyl jasmonate (MJ), are capable of inducing the biosynthesis of various volatile compounds, which may have aromatic notes. Several studies about fruits development, among them the strawberry, suggest the participation of auxins in ripening, more specifically indole acetic acid (AIA). Although there is a lot of evidence of the interaction of these plant hormones with ethylene, there are few details about what metabolic pathways are and which steps are affected by the hormones mentioned. Therefore, the effects of the ethylene, ABA, AIA and MJ hormones on the production of volatile aroma compounds in non-climacteric fruits, using strawberry (Fragaria X ananassa) as a model, were evaluated in this project. The strawberries were obtained at the white point of maturation and the hormonal applications would follow protocols already optimized and tested in the laboratory. In all cases, treatment results were compared to control groups treated with buffer alone. Most volatile compounds produced were identified as esters, which are already known for their importance in the flavor of strawberries. Other volatile aroma compounds have also been formed over the course of days, such as alcohols, aldehydes, ketones, furanones, and monoterpenes. We also evaluated the effects of ABA and AIA hormones on genes linked to volatile biosynthesis. Thus, it was possible to obtain information about the hormonal interactions related to the formation of aroma volatiles, generating an important knowledge base for future technological interventions aimed at improving the sensorial quality of the fruits. The exogenous application of plant hormones influenced the biosynthesis of volatile aroma compounds when compared to the control, mainly in relation to the LOX pathway due to the higher formation of C6 volatile compounds, which are precursors of typical strawberry aroma compounds. Modulation of the levels of the hormone in the strawberry during maturation can be useful to help design approaches that improve the quality of the fruit and prolong its useful life. The results reinforce the hypothesis that there is an action of the hormones studied in non-climacteric fruits, with varying degrees of impact on the different aspects of maturation, mainly on the formation of volatile aroma compounds.

Essential oils are featured commodities in the global market due their many applications in food and chemical industries, in different medicine areas, and as antibacterial, antifungal, and antioxidant agent. One of the phenomena accountable for the loss of essential oils quality may be associated with the degradation of terpene hydrocarbons by oxidation when exposed to air, light or heat, causing disagreeable odors. The procedure of terpenes content reducing, known as deterpenation, can be performed by diverse techniques, among which the liquid-liquid extraction can be highlighted since this process can be operated without the use of heating and pressure changes, causing low impact on the essential oil sensory qualities and low energy consumption. This research was focused on the fractionation process of citrus essential oils, by liquid-liquid extraction, using ethanol/water mixtures as solvents. Experimental liquid-liquid equilibrium data of model and real citrus systems were obtained. The aroma profile of the crude citrus essential oils (orange - Citrus sinensis and lime - Citrus aurantifolia) and the phases from the liquid-liquid equilibrium was also evaluated. Moreover, the crude citrus essential oils were fractionated in a continuous operation equipment (perforated rotating disc contactor, PRDC). It was verified that the water has an important influence over the fractionation performance, but not over the aroma profile of the phases. The experimental data from the model systems (citrus essential oil model mixture + ethanol + water) were used to adjust parameters of empirical and thermodynamic models, which provided satisfactory results on the calculation of physical property values and compositions of the phases from the real systems (crude citrus essential oil + ethanol + water). The fractionation of citrus essential oils by liquid-liquid extraction technology was technically feasible and can be accomplished into continuous apparatus such as PRDC column. The solvents employed provided extract phases enriched in oxygenated compounds. / Óleos essenciais são importantes produtos comercializados mundialmente devido às suas diversas aplicações em indústrias alimentícias e químicas, em diferentes áreas da medicina, e como agentes antibacteriano, antifúngico e antioxidante. Um dos fenômenos responsáveis pela sua perda de qualidade pode estar associado à degradação dos hidrocarbonetos terpênicos por oxidação, quando estes são expostos ao ar, luz ou calor, ocasionando odor desagradável. O procedimento para redução do teor de terpenos no óleo essencial, conhecido como desterpenação, pode ser realizado por diferentes técnicas, entre as quais a extração líquido-líquido se destaca uma vez que pode ser conduzida sem o emprego de calor e mudanças na pressão, o que atenua o impacto nas qualidades sensoriais e demanda menor gasto energético. Este estudo se concentrou no processo de fracionamento de óleos essenciais cítricos, pela técnica de extração líquido-líquido, empregando misturas de etanol e água como solventes. Foram obtidos dados de equilíbrio líquido-líquido de sistemas cítricos modelo e reais. O perfil de aroma dos óleos essenciais brutos (laranja - Citrus sinensis e lima ácida Citrus latifolia) e das fases provenientes do equilíbrio líquido-líquido também foram avaliados. Além disso, os óleos essenciais brutos foram submetidos ao processo de fracionamento em equipamento de operação contínua (coluna de discos rotativos perfurados, PRDC). Verificou-se que a água possui uma importante influência sobre o desempenho do processo de fracionamento, mas não afetou o aroma das fases. Os dados experimentais dos sistemas modelo (mistura modelo de óleo essencial cítrico + etanol + água) foram utilizados para o ajuste de parâmetros de modelos empíricos e termodinâmicos, os quais apresentaram bons resultados no cálculo de valores de propriedades físicas e da composição das fases oriundas dos sistemas reais (óleo essencial cítrico bruto + etanol + água). O fracionamento de óleos essenciais cítricos pela tecnologia de extração líquido-líquido mostrou-se tecnicamente viável e pode ser conduzido em equipamentos contínuos como a coluna de extração PRDC. Os solventes empregados permitiram a obtenção de fases extrato enriquecidas com compostos oxigenados.

O aroma de frutos é um atributo fortemente associado à qualidade, e quaisquer alterações ambientais ou tratamentos pós-colheita podem alterar a sua composição. Acredita-se que a biossíntese de voláteis seja um dos processos regulados pelo etileno. Estudos indicam que a expressão diferencial dos elementos que compõem os receptores de etileno desempenha importante papel na sinalização dos processos ligados ao amadurecimento, entre eles a formação do aroma. Os objetivos deste trabalho são: caracterizar as alterações decorrentes de tratamentos pós-colheita no aroma de banana durante o amadurecimento, e correlacionar com as variações nos padrões de expressão gênica diferencial dos receptores de etileno. Bananas pré-climatéricas variedade Nanicão foram divididas em quatro grupos: controle (não tratado), etileno (100ppm/12h), 1-MCP (100ppb/12h), armazenados a 20°C, e grupo frio (armazenado por 15 dias a 13°C). Foram analisados diariamente a produção de etileno e de CO2 por CG. Foram analisadas a cor da casca, açúcares solúveis e amido. Os compostos voláteis foram isolados por microextração em fase sólida (SPME) em frutos inteiros e polpas e analisados em CG-MS. Para confirmar os resultados e verificar se as alterações encontradas se repetem em outras variedades de bananas, o estudo foi repetido no Horticultural Sciences Department, na Universidade da Florida (EUA), em bananas var. \'Grand Naine\'. Em paralelo, realizou-se a quantificação relativa da expressão dos receptores de etileno (ETR1, ERS1, ERS2 e ERS3) por PCR em tempo real. Com relação ao perfil de voláteis, os resultados indicam que os frutos não se diferenciam no período pré-climatérico. Porém, o perfil de voláteis do grupo controle foi significativamente diferente do grupo frio, tanto na polpa quanto no fruto inteiro no período climatérico. Esse efeito foi mais pronunciado na Nanicão do que na \'Grand Naine\'. Compostos típicos como o acetato de isoamila foram drasticamente reduzidos nos frutos submetidos ao frio, e não foram encontrados na Nanicão. Não houve diferenças significativas com relação ao perfil de aromas entre o grupo controle e o grupo etileno. Com relação aos frutos tratados com 1-MCP observou-se o atraso na formação de alguns compostos sem alterar, contudo, o perfil final de voláteis. Com relação ao padrão de transcrição dos receptores de etileno, o frio reduziu o acúmulo dos transcritos do ETR1, ERS2 e ERS3 em todos os pontos. ERS1 parece estar correlacionado com a síntese de esteres. Os resultados sugerem que o mecanismo pelo qual o etileno regula o metabolismo de biossíntese de aromas parece contar com a participação relevante de determinados tipos de receptores. A correlação temporal encontrada entre as alterações no perfil de transcritos de três destes e os efeitos sobre a produção de compostos voláteis reforçam esta hipótese. / Fruit aroma is an attribute strongly associated to quality, and any change in the environment or post-harvest treatment could affect its composition. Volatile biosynthesis is a process that is believed to be regulated by ethylene. Studies demonstrate that differential expression of ethylene receptors have an important role in fruit ripening processes, including aroma synthesis. The aims of this study are: evaluate modifications due to post-harvest treatment on the aroma of banana fruit during ripening, and correlate to variations on differential expression of ethylene receptors. Pre climacteric bananas of \'Nanicão\' variety were divides in four groups: control (without treatment), ethylene (100ppm/12h), 1-MCP (100ppb/12h), stored at 20°C, and cold storage group (stored for 15 days at 13°C). Daily measurements were conducted of ethylene production and respiration using GC. Peel color, soluble sugars and starch were analyzed. Volatile compounds were isolated by solid phase microextraction (SPME) in whole fruits and pulp and analyzed by GCMS. To confirm the results ant to verify if the findings repeat in another banana variety, this study was repeated at Horticultural Sciences Department, at University of Florida (EUA), under supervision of Dr. Jeffrey K. Brecht, in bananas Cavendish cv. \'Grand Naine\'. Also, relative quantification of the expression of ethylene receptors (ETR1, ERS1, ERS2 and ERS3) was analyzed using real time PCR. Regarding the volatile profile, groups did not differentiated in pre-climacteric period. But the volatile profile of control group significantly differentiates from cold storage group, in both pulp and whole fruit, in post climacteric period. This effect was more pronounced in bananas \'Nanicão\' than \'Grand Naine\'. Typical banana aroma compounds like isoamyl acetate were drastically reduced in fruits under cold storage, and were not found in \'Nanicão\'. There were not any significant differences between control group and ethylene treated. Regarding 1-MCP treated fruits, there was a delay on the synthesis of some compounds without affecting the final volatile profile. Regarding the transcription pattern of ethylene receptors, cold storage reduced mRNA of ETR1, ERS2 and ERS3 in all samples. ERS1 receptor seems to be correlated to ester synthesis. These results suggest that the mechanism whereby the ethylene regulates the biosynthesis of aroma, seems to count with relevant participation of some receptors. The temporal correlation found in the differential expression of three receptors and the effect on volatile compounds synthesis reinforces this hypothesis.

La presente tesis consiste en la investigación exploratoria de la producción del cacao fino de aroma en la provincia de La Convención, departamento del Cusco, desarrollado en el periodo de 1 año, desde Julio 2016 hasta Julio 2017. El diagnóstico de la investigación se obtuvo a través de entrevistas a profundidad a 33 productores de cacao y a la Cooperativa Alto Urubamba. Como primeros resultados se logró identificar que las actividades de producción son empíricas y que han sido heredados de sus antepasados, cuentan con uno de los rendimientos más bajos del Perú con 246 kg/hectárea, no existe una distribución eficiente de los árboles de cacao que permita su sostenibilidad en el tiempo, más del 80% de los productores no realiza la actividad de fermentado pero sí realiza el secado obteniendo cacao convencional, el 20% restante si cumple con el proceso de postcosecha logrando producir un cacao fino de aroma, los productores se encuentran en la línea de pobreza con ingresos mensuales equivalentes a S/ 300 soles aproximadamente. Para abordar esta problemática nuestra investigación propone un modelo de gestión por proceso de Planeamiento y Control de la Producción que permitiría asegurar que el 100% de la producción sea de cacao fino de aroma, incrementaría su productividad en más de 50%, mejoraría su rendimiento a más de 1000 kg/hectárea mediante un Sistema Agroforestal y generaría ingresos per cápita aproximados de S/344.00, permitiendo que los productores se ubiquen fuera de la línea de pobreza. / This thesis consists in the exploratory investigation of the production of fine aroma cocoa in the province of La Convención, department of Cusco, developed in the period of 1 year, from July 2016 to July 2017. The diagnosis of the research was obtained through in-depth interviews with 33 cocoa producers and the Alto Urubamba Cooperative. As first results, it was possible to identify that the production activities are empirical and that they have been inherited from their ancestors, have one of the lowest yields equivalent to 246 kg / hectare, there is no efficient distribution of cocoa trees that allows their sustainability over time, more than 80% of the producers do not carry out the fermentation activity but do the drying process obtaining conventional cocoa, the remaining 20% if they comply with the post-harvest process, producing a fine aroma cocoa, the producers will they are in the poverty line with monthly income equivalent to approximately S/ 350.00 nuevo soles. To address this problem, our research proposes a management model by process of Planning and Production Control that would ensure that 100% of the production is of fine aroma cocoa, increase its productivity by more than 50%, improve its yield to more than 1000 kg / hectare through an Agroforestry System and would generate approximate per capita income of S/344.00 nuevo soles, allowing producers to be located outside the poverty line. / Tesis

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-18Bitstream added on 2014-06-13T18:30:22Z : No. of bitstreams: 1 vieira_mar_me_botfca.pdf: 520927 bytes, checksum: af245c033cd628b8c652472ae99a6a70 (MD5) / A cultura do maracujazeiro encontra-se em expansão no Brasil. A espécie mais cultivada no país é Passiflora edulis (maracujá-amarelo), representando 95% dos pomares comerciais. O suco, em conjunto com o aroma, é utilizado na elaboração de refrescos, doces, geléia, sorvete e licores. A produção de suco gera toneladas de resíduo, composto por cascas e sementes, sendo em grande parte descartados. Outros usos ligados à indústria cosmética, farmacêutica e alimentícia, ainda permanecem inexplorados, mesmo para P. edulis. O presente estudo teve como objetivo a caracterização química do aroma da polpa e do óleo das sementes dos frutos de Passiflora edulis (maracujá-amarelo), Passiflora alata (maracujádoce) e Passiflora nitida (maracujá-suspiro). O óleo das sementes foi extraído com hexano e o aroma da polpa pela técnica de headspace dinâmico. As análises da composição química dos óleos e aromas foram efetuadas por cromatografia gasosa acoplada e espectrometria de massas. Não houve diferença significativa no rendimento do óleo entre as espécies P. edulis (25,62%) e P. nitida (26,10%), mas ambas diferiram significativamente da espécie P. alata (20,12%). Para as espécies P. edulis e P. alata a proporção relativa dos ácidos graxos majoritários (linoléico, oléico e palmítico) foram semelhantes (P. edulis: 67,99; 14,54 e 15,30%); (P. alata 63,16; 15,02 e 18,75%) e divergentes de P. nitida (35,53; 28,35 e 28,97%). A composição química do aroma da polpa diferiu entre as três espécies avaliadas. Os compostos voláteis majoritários para o aroma de P. edulis e P. alata pertencem à classe química dos ésteres, sendo os compostos majoritários o butanoato de etila (45,12%) e 2 hexanoato de etila (30,89%) para a primeira espécie e trans-crotonato de metila (40,78%), butanoato de metila (20,52%) e 2-hexenoato de metila (15,70%) para... / Passion fruit culture is expanding in Brazil. The most commonly cultivated Passiflora species is Passiflora edulis (yellow passion fruit), representing 95% of the commercial orchards in the country. The juice along with its aroma is used to elaborate of sweet drinks, candies, jam, ice-cream and brandy. Juice production generates several tons of residues, consisting in passion fruit peel and seeds, the majority of which is discarded. Other uses in association with cosmetics, pharmaceutical and food industry remain unexploited even for P. edulis. The present work aimed to characterize chemically the pulp aroma and the fruit seed oil from Passiflora edulis (yellow passion fruit), Passiflora alata (sweet passion fruit) and Passiflora nitida (meringue passion fruit). The oil was extracted from the seeds using hexane and the fruit aroma was obtained using the dynamic headspace technique. The analyses of the chemical composition of the oils and aromas were performed by mass spectrometry-coupled gas chromatography. There was no significant difference in the oil yield between the species P. edulis (25.62%) and P. nitida (26.10%), however, both were significantly different from the species P. alata (20.12%). For P. edulis and P. alata, the relative proportion of major fatty acids (linoleic, oleic and palmitic) was similar (P. edulis: 67.99; 14.54 and 15.30%); P. alata 63.16; 15.02 and 18.75%) and distinct from P. nitida (35.53; 28.35 and 28.97%). The chemical composition of the pulp aroma was distinct in the three species studied. Major volatile compounds of the aroma from P. edulis and P. alata belong to the chemical class of the esters, being the majoritary compounds: ethyl butanoate (45.12%) and ethyl hexanoate (30.89%) for the first species, whereas in P. alata the majoritary compounds were: methyl trans-crotonate (40.78%), methyl butanoate (20.52%) and... (Complete abstract, click electronic access below)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The decrease in oxygen levels during storage of apples in controlled atmosphere (CA) reduces ethylene production, respiration rate and delay fruit ripening. Excessively low O2 levels induce the fermentative pathway, producing fermentation compounds, if in excess, cause flesh breakdown and affect the aroma. Therefore, it is essential to monitor the minimum O2 threshold during storage, using a technique called dynamic controlled atmosphere (DCA). This thesis is composed of five papers, which resulted from studies with the following aims: to evaluate volatile compounds production in apples after storage in controlled atmosphere (CA) with extremely low O2 levels and DCA, and compare them with standard CA; to compare storage in conventional CA with the DCA by the chlorophyll fluorescence technique (DCA-CF) and respiratory quotient (DCA-RQ) with respect to fruit quality maintenance; to determine the optimum RQ level for the different apples cultivars and evaluate the effect of different temperature and CO2 levels during DCA storage on apple quality. Royal Gala , Galaxy and Fuji Kiku apples were stored for 9 months and plus 7 days of shelf life (20 °C) before the quality analyses. In general, the fruit quality maintenance, on basis of storage conditions occur in the following order: DCA-RQ > DCA-CF > standard CA. Despite the higher production of fermentative compounds in the higher RQ levels, there was no greater difference between the levels of RQ studied, although a trend towards better RQ 1.5 on Royal Gala apples. 1-Methylcyclopropene (1-MCP) application in Galaxy and Fuji Kiku apple stored in DCA-RQ does not improve quality, furthermore 1-MCP increases decay incidence in Fuji Kiku apples. The temperature of 2.0 ºC in storage of Galaxy apples in DCA-RQ, maintains better quality than lower temperatures used in standard CA, saving electrical energy with the refrigeration systems of the storage rooms. 1-MCP application in fruits stored in standard CA may be another strategy to increase storage temperature. CO2 levels, in DCA-RQ storage, can be kept at 1.4 kPa for Fuji Kiku apples and up to 1.6 kPa for Galaxy apples. The use of extremely low O2 levels (0.5 to 0.7 kPa) or DCA-RQ decreases some volatile compounds, especially straight chain esters, while other impact compounds of the aroma are not impaired in relation to standard CA storage. In DCA-CF volatile compounds production are sharply reduced in comparison to standard CA and DCA-RQ, probably due to the initial low oxygen stress, which occurs in DCA-CF. / A diminuição dos níveis de oxigênio durante o armazenamento de maçãs em atmosfera controlada (AC) reduz a produção de etileno, a respiração e retarda a sua maturação. Níveis excessivamente baixos de O2 induzem a via anaeróbica da respiração, com produção de compostos da fermentação que, em excesso, causam distúrbios e afetam o aroma. Portanto, é necessário o monitoramento do limite mínimo de O2 durante o armazenamento, sendo esta técnica chamada de atmosfera controlada dinâmica (ACD). Esta tese é composta por cinco artigos científicos que resultaram de trabalhos de pesquisa com os seguintes objetivos: avaliar a produção de compostos voláteis em maçãs após o armazenamento em atmosfera controlada com níveis extremamente baixos de O2 e em ACD e compará-los com a AC convencional; comparar o armazenamento em AC convencional com a ACD pela técnica da fluorescência de clorofila (ACD-FC) e do quociente respiratório (ACD-QR), com relação à manutenção da qualidade dos frutos; determinar o QR ideal para diferentes cultivares de maçãs e avaliar o efeito da temperatura e níveis de CO2, durante o armazenamento em ACD sobre a qualidade de maçãs. Foram utilizadas maçãs Royal Gala , Galaxy e Fuji Kiku , armazenadas por nove meses e mais sete dias de vida de prateleira (20ºC), antes das análises de qualidade. De uma forma geral, a manutenção da qualidade dos frutos em função das condições de armazenamento ocorre na seguinte ordem: ACD-QR > ACD-FC > AC convencional. Apesar de maior produção de compostos da fermentação nos maiores níveis de QR, não houve grande diferença entre os níveis estudados, apesar de uma tendência de melhor manutenção da qualidade de maçã Royal Gala no menor QR (QR=1,5). A aplicação de 1-metilciclopropeno (1-MCP) em maçã Galaxy e Fuji Kiku armazenadas em ACD-QR não melhora a qualidade em relação aos frutos sem a aplicação do produto, inclusive, aumenta a ocorrência de podridões em Fuji Kiku . A temperatura de 2,0 ºC no armazenamento de maçãs Galaxy em ACD-QR mantém uma melhor qualidade que temperaturas mais baixas usadas em atmosfera controlada tradicional gerando economia de energia elétrica com a refrigeração das câmaras. A utilização de 1-MCP no armazenamento em AC convencional pode ser outra estratégia para aumentar a temperatura. Os níveis de CO2, em ACD-QR, podem ser mantidos em 1,4 kPa para a maçã Fuji Kiku e até 1,6 kPa para maçã Galaxy . A utilização de níveis extremamente baixos de O2 (0,5 0,7 kPa) ou ACD-QR causa a supressão de alguns compostos voláteis, especialmente ésteres de cadeia linear, enquanto outros compostos de impacto para o aroma não são prejudicados, quando comparado com a AC convencional. Em ACD-FC a produção de compostos voláteis é drasticamente reduzida em comparação com AC convencional e também ACD-QR, provavelmente em função do estresse inicial por baixo O2, que ocorre naquela condição de armazenamento.

Submitted by (ana.araujo@ufrpe.br) on 2016-08-10T13:45:58Z No. of bitstreams: 1 Richarlyson Alves D'Emery.pdf: 1523906 bytes, checksum: 81231068cc8b3e83964d8897f3385cdb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-10T13:45:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Richarlyson Alves D'Emery.pdf: 1523906 bytes, checksum: 81231068cc8b3e83964d8897f3385cdb (MD5) Previous issue date: 2007-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work investigates the use of an electronic nose prototype for prognosis of Diabetes Mellitus. The work involves five main parts: (1) building of odors database by aroma sensors; (2) an evaluation of the odors database through multivariate statistics techniques;(3) use of Multilayer Perceptron (MLP) and Radial Basis Function (RBF) Artificial Neural Networks (ANN) in the odors recognition; (4) an evaluation of statistics and connectionist approaches; and (5) a case study. The multivariate statistical method used was the Principal Components Analysis (PCA) as characteristic extraction, beyond of an evaluation of performance for Hypothesis Test. Also had been used the K-Nearest-Neighbour (KNN) classifier for classification of odors signs. The connectionist approach involves the MLP e RBF ANN trained with de odors database. For the ANN’s inputs were used the Normalization as pre-processing of data and PCA for characteristic extraction and reduction of data dimensionality. The signals generated by the four sensors of an electronic nose prototype exposed to the urine from the diabetics and non-diabetics patients and the characteristics signals of the sensors without the presence of volatiles substances were analyzed. The use of characteristic extraction by PCA improved the performance of the classifiers used. In the experiments, theKNN classified correctly all the data set from the database divided in training and test after PCA. The better MLP ANN obtained a classification of 77% to the norma lized data without PCA use and of 100% after PCA while the RBF ANN obtained a classification of 66% to the normalized data and the 100% after PCA in the odors classification. / Esta dissertação investiga a utilização de um protótipo de nariz artificial no prognóstico da Diabetes Mellitus. O trabalho envolve cinco partes principais: (1) construção de uma base de dados de odores a partir de sensores de aroma; (2) avaliação da base de dados construída a partir de uma técnica estatística multivariada; (3) utilização das Redes Neurais Artificiais (RNs) Multilayer Perceptron (MLP) e de Função de Base Radial (RBF) no reconhecimento de odores; (4) avaliação das abordagens estatísticas e conexionistas e (5) o estudo de caso. A técnica estatística multivariada utilizada foi a Análise de Componentes Principais (PCA) como extração de característica, além da avaliação de desempenho por Teste de Hipótese.Também foi utilizado o classificador K-Nearest-Neighbour (KNN) para classificação dos sinais de odores. A abordagem conexionista envolve as RNs MLP e RBF treinadas a partir da base de dados de odor construída. Para as entradas das RNs foram utilizadas a Normalização como pré-processamento de dados e PCA para extração de características e redução da dimensionalidade dos dados. Foram analisados os sinais gerados por quatro sensores de um protótipo de nariz artificial exposto à urina de pacientes diabéticos e não-diabéticos, além dos sinais característicos dos sensores sem a presença de substâncias voláteis. A utilização da extração de característica por PCA melhorou consideravelmente o desempenho dos classificadores utilizados. Nos experimentos realizados, o classificado KNN classificou corretamente todo o conjunto de dados pertencente à base de dados divida em treinamento e teste após a extração de características. As melhores RNs MLP obtiveram uma classificação de 77% para os dados Normalizados sem a utilização de PCA e de 100% após PCA. Já as melhores RNs RBF obtiveram uma classificação de 66% para os dados Normalizados e de 100% após PCA na classificação dos odores.