Em virtude da necessidade de proteger a pele contra as espécies reativas de oxigênio, geradas excessivamente após exposição ao raios UV, substâncias antioxidantes têm sido adicionadas aos fotoprotetores. Entretanto associações fotoinstáveis podem levar à formação de intermediários reativos, que são prejudiciais ao organismo, e à redução da atividade fotoprotetorados filtros solares e antioxidantes. Além disso, as características de penetração dos filtros solares e antioxidantes influenciam diretamente a segurança e a eficácia dos fotoprotetores. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar a fotoestabilidade e a penetração cutânea de formulações fotoprotetoras contendo diferentes associações de filtros solares acrescidas ou não de trans-resveratrol e beta-caroteno, por meio do uso de CLAE e espectrofotometria e de células de Franz, respectivamente. Para tal, foram desenvolvidas formulações contendo diferentes associações de filtros solares (associações 1, 2 e 3), que apresentavam em comum avobenzona, metoxicinamato de etil-hexila e octocrileno, acrescidas de trans-resveratrol e beta-caroteno, isoladamente ou em combinação. Para avaliar a fotoestabilidade, amostras das formulações foram aplicadas em lâminas de vidro e expostas à radiação UVA e, a seguir, submetidas a análises por CLAE, para determinar o teor dos filtros solares e antioxidantes em estudo, e por espectrofotometria, para determinação da razão UVA/UVB. Para avaliar a penetração cutânea, as formulações contendo a associação de filtros solares mais fotoestável foram aplicadas sobre a pele de orelha de porco, e foi realizada a quantificação das substâncias em estudo, presentes no estrato córneo (EC), na epiderme/derme (E+D) e na solução receptora, por CLAE. O estudo de fotoestabilidade por CLAE dos filtros solares e antioxidantes presentes nas formulações avaliadas mostrou que, apesar de terem apresentado boa fotoestabilidade, todas as substâncias foram fotoinstáveis, com exceção do bemotrizinol, octiltriazona e octocrileno. Além disso, foi observado que o uso dos antioxidantes em associação foi melhor do que utilizá-los separadamente em fotoprotetores. As análises espectrofotométricas mostraram que, após irradiação, houve redução significativa da razão UVA/UVB de todas as formulações e que as formulações contendo bemotrizinol (associação 2) e octiltriazona (associação 3) apresentaram, respectivamente, aumento e redução significativos da razão UVA/UVB, com relação às formulações que não apresentavam esses filtros. No estudo de penetração cutânea, foi observado que, após aplicação das formulações contendo bemotrizinol (associação 2), os filtros solares e antioxidantes avaliados penetraram a pele, mas não permearam até a solução receptora, ou seja, ficaram retidos no EC, majoritariamente, e na E+D. Além disso, foi observada redução significativa da retenção no EC dos filtros solares e antioxidantes avaliados na presença do beta-caroteno. Os resultados desse estudo contribuíram para mostrar os benefícios da utilização de uma combinação de antioxidantes em fotoprotetores, uma vez que a combinação do trans-resveratrol e do beta-caroteno, resultou em melhor fotoestabilidade das formulações e também apresentou vantagens no estudo de penetração cutânea, pois reduziu a penetração dos filtros solares. / Due to the need to protect the skin against reactive oxygen species, which are excessively generated after exposure to UV rays, antioxidants compounds have been added to sunscreens. However, photounstable combinations can lead to generation of reactive intermediates, that are harmful to the body, and decrease the photoprotective activity of UV-filters and antioxidants. Furthermore, the penetration characteristics of UV-filters and antioxidants influence directly sunscreens safety and efficacy. Thus, the aim of this study was to develop and to evaluate the photostability and cutaneous penetration of sunscreen formulations containing different combinations of UV-filters supplemented or not with trans-resveratrol and beta-carotene, by using HPLC and spectrophotometry and Franz cells, respectively. For this, formulations containing different UV-filters combinations (combinations 1, 2 and 3), which had in common avobenzone, ethyl-hexyl methoxycinnamate and octocrylene, supplemented with trans-resveratrol and beta-carotene, alone or in combination, were prepared. For photostability evaluation, samples of the formulations were spread onto glass plates, exposed to UVA radiation and then analyzed by HPLC to determine the concentration of UV-filters and antioxidants under study, and by spectrophotometry to determine the UVA/UVB ratio. To assess cutaneous penetration, formulations containing the most photostable combination of UV-filters were applied on pig ear skin, and the quantification of substances under study present into stratum corneum (SC), viable epidermis plus dermis (E+D) and receptor fluid was performed by HPLC. HPLC photostability study, which analyzed the UV-filters and antioxidants present in formulations, showed that all substances, despite having good photostability, were photounstable, except bemotrizinole, octyltriazone and octocrylene. Furthermore, it was observed that the use of antioxidants in combination was better than using them separately in sunscreens. The spectrophotometric analysis showed that after irradiation, all formulations had a significant decrease of UVA/UVB ratio, and that formulations containing bemotrizinole (combination 2) and octyltriazone (combination 3) presented, respectively, significant increase and decrease of the UVA/UVB ratio, in comparison with formulations that did not contained these UV-filters. In the cutaneous penetration study it was observed that after application of formulations containing bemotrizinole (combination 2), the UV-filters and antioxidants under study penetrated the skin, but did not reach the receptor fluid, which means that they were retained in SC, predominantly, and in E+D. Furthermore, a significant decrease on SC retention of UV-filters and antioxidants under study in the presence of beta-carotene was observed. The results of this study contributed to demonstrate the benefits of using a combination of antioxidants in sunscreens, since the combination of trans-resveratrol with beta-carotene, resulted in improved photostability of the formulations and also showed advantages in the skin penetration study, because it reduced UV-filters penetration.

[ES] La inminente necesidad de un desarrollo sostenible ha influido en el crecimiento de la industria, abriendo el camino para la transición progresiva hacia una bioeconomía sostenible. La evolución de la industria textil, caracterizada por altos niveles de contaminación, exige la continua exploración de alternativas a los recursos fósiles y procesos contaminantes. En este sentido, el presente estudio propone la exploración de una alternativa sostenible de colorantes naturales procedentes de biomasa de algas, para su aplicación en procesos de coloración, seleccionados por su reducido impacto ambiental, tanto en el cultivo de las algas, como en la extracción de colorantes, y su posible aplicación textil. Este estudio tiene como objetivo explorar la viabilidad del uso de colorantes procedentes de algas para su aplicación en procesos de coloración textil, como la tintura por agotamiento y estampación pigmentaria. La selección de micro y macroalgas ha sido realizada según criterios que facilitan un cultivo optimizado y simple, ofreciendo diferentes colores básicos para la industria textil, como son el azul (C-ficocianina), el rojo (R-ficoeritrina), el amarillo (ß-caroteno), y el verde (Clorofila a). Los extractos líquidos concentrados en colorantes se han empleado en los procesos seleccionados de acabado textil, para conferir color a fibras naturales, como el algodón y la lana. La viabilidad de las fuentes alternativas de colorantes sostenibles mencionadas anteriormente ha sido estudiada mediante el análisis de la influencia de ciertos auxiliares de coloración, como son los mordientes. Una serie de mordientes convencionales (metálicos, y recién descubiertos) y biomordientes han sido seleccionados para investigar su capacidad de mejora de las propiedades y eficacia de coloración de los colorantes sostenibles. Asimismo, se han estudiado aproximaciones teóricas relacionados con la posible unión fibras-mordientes-colorantes. La implicación del uso de mordientes en los procesos de tintura por agotamiento y estampación pigmentaria se ha caracterizado a través de la medición de las coordenadas cromáticas del espacio de color; el espectro de reflectancia junto con la fuerza del color. El análisis se ha completado con el cálculo del coeficiente de absorción, en base al colorante remanente en los efluentes del agua residual de tintura (para los procesos de tintura). No obstante, la influencia de los mordientes sobre la calidad de los procesos de coloración ha sido evaluada mediante ensayos de medición de solideces al lavado y a la luz realizados según normativas europeas en vigor. El proceso de tintura por agotamiento se ha optimizado para determinar los valores óptimos para la temperatura, relación de baño de tintura, pH, tiempo de proceso, teniendo en cuenta la sensibilidad de los colorantes frente a los factores degradantes y de proceso. Siguiendo el carácter sostenible del proceso, se ha realizado una evaluación preliminar de los efluentes de aguas residuales de tinturas, a través de mediciones de indicadores como DBO5, DQO, contenido en metales, y el comportamiento frente a un tratamiento biológico de aguas residuales. Igualmente, se investigó el posible valor añadido de los colorantes estudiados, midiendo la capacidad de protección solar y antimicrobiana. El proceso de estampación pigmentaria abordó la investigación de la viabilidad de los colorantes mediante el empleo de la pasta de estampación sintética convencional, completada con la evaluación de la alternativa representada por la pasta de estampación natural, considerando, al mismo tiempo, la disponibilidad comercial de los componentes. Los resultados obtenidos confieren una validación preliminar de la idoneidad de la aplicación de materia colorante procedente de algas en procesos de tintura por agotamiento y la estampación pigmentaria sobre sustratos textiles de algodón y lana, a escala de laboratorio, con elementos clave para las perspectivas de funcionalización textil, abriendo así el camino para futuras investigaciones que hará posible el escalado de los procesos y el uso industrial de materiales alternativos sostenibles en la industria textil. / [CA] La creixent necessitat per a un desenvolupament sostenible ha tingut un gran impacte en el creixement de la indústria, obrint el camí per a la transició progressiva cap a una bioeconomia sostenible. L'evolució de la indústria tèxtil, caracteritzada per els alts nivells de contaminació fomenta la contínua exploració d'alternatives als recursos fòssils i processos contaminants. En aquest sentit, el present estudi proposa l'exploració d'una alternativa sostenible de colorants naturals procedents de biomassa d'algues, per a la seua aplicació en processos de coloració, seleccionats a causa de l'impacte ambiental reduït, generat pel cultiu de les algues, l'extracció de colorants, i la seua possible aplicació tèxtil. Aquest estudi té com a objectiu explorar la viabilitat de l'ús de colorants procedents d'algues per a la seua aplicació en processos de coloració tèxtil, com la tintura per esgotament i estampació pigmentària. La selecció de micro i macroalgues ha sigut realitzada segons criteris que faciliten un cultiu optimitzat i senzill, que proveeix colors bàsics per a la indústria tèxtil, com són el blau (C- ficocianina), el roig (R-ficoeritrina), el groc (ß-caroteno, i el verd (Clorofil·la a) . Els extractes líquids concentrats en colorants s'han emprat en els processos seleccionats d'acabat tèxtil, per a conferir color a fibres naturals, com el cotó i la llana. La viabilitat de les fonts alternatives de colorants sostenibles mencionades anteriorment ha sigut abordada per mitjà de l'anàlisi de la influència de certs auxiliars de coloració, com són els mordents. Una sèrie de mordents convencionals, metàl·lics, acabats de descobrir i bio mordents ha sigut seleccionada per a investigar la seua capacitat de millora de les propietats i eficàcia de coloració dels colorants sostenibles. A més a més, es va estudiar aproximacions teòriques relacionades amb la unió plausible entre fibres-mordents-colorants. La implicació de l'ús de mordents en els processos de tintura per esgotament i estampació pigmentària s'ha analitzat mitjançantassajos de caracterització, contemplant la caracterització objectiva del color per mitjà del mesurament de les coordenades cromàtiques de l'espai de color; l'espectre de reflectància junt amb la força del color; anàlisi completada pel càlcul del coeficient d'absorció, a base del colorant romanent en els efluents de l'aigua residual de tintura (per als processos de tintura). No obstant això, la influència dels mordents sobre la qualitat dels processos de coloració ha sigut avaluada per mitjà d'assajos de mesurament de solideses al llavat i a la llum realitzats segons normatives europees en vigor. El procés de tintura per esgotament ha sigut optimitzat per a determinar els valors òptims per a la temperatura, relació de bany de tintura, pH, temps de procés, valorant el caràcter sensible dels colorants front als agents degradants i de procés. Recolzant el caràcter sostenible del procés, s'ha realitzat una evaluación preliminar dels afluents d'aigües residuals de tintures, mitjançant mesuraments d'indicadors, com DBO5, DQO, contingut en metalls, i el comportament enfront d'un tractament biològic d'aigües residuals. Igualment, es va investigar el possible valor afegit dels colorants procedents d'algues, mesurant la capacitat de protecció solar i antimicrobiana. El procés d'estampació pigmentària va abordar la investigació de la viabilitat dels colorants per mitjà de l'ocupació de la pasta d'estampació sintètica convencional, completada amb l'avaluació de l'alternativa representada per la pasta d'estampació natural, considerant, al mateix temps, la disponibilitat comercial dels ingredients. Els resultats obtinguts confereixen una validació preliminar de la idoneïtat de l'aplicació de matèria colorant procedent d'algues en processos de tintura per esgotament i l'estampació pigmentària sobre substrats tèxtils de cotó i llana, a escala de laboratori, amb elements clau per a les perspectives de funcionalització tèxtil, obrint així el camí per a futures investigacions que farà possible l'escalat dels processos i l'ús industrial de materials alternatius sostenibles a la indústria tèxtil. / [EN] The crucial need for sustainable development has an immense impact on industrial evolution paving the path for a progressive transition towards a sustainable bioeconomy. Considering the pollutant evolution of the textile industry, approaches to exploring environmentally friendly alternatives to fossil-based resources and polluting processes have become the most current practice nowadays. In this sense, this study proposes the exploration of a sustainable alternative colorant material for coloration applications, from algae-based feedstock, considering the reduced environmental pressure embroiled by algae cultivation, colorant extraction, and its possible further textile application. This study explores the viability of the use of algae-based colorants for their application in exhaustion dyeing and pigment printing coloration techniques for the textile industry. Micro and macroalgae strains selection was performed according to criteria ensuring facile and optimized cultivation and the provision of basic colors for the textile industry as blue (C-phycocyanin), red (R-phycoerythrin), yellow (ß-carotene), and green (Chlorophyll-a). Liquid colorant-rich extracts were employed in the selected textile finishing processes on natural fibers, like cotton and wool. To approach the viability of these alternative sustainable colorants and enhance coloration properties and efficiencies, a series of auxiliaries were assessed, as conventional metallic and newly discovered mordants, and biomordants. Theoretical assumptions related to the plausible bonding among fibers-mordants-colorants were approximated. The auxiliaries implication in exhaustion dyeing and pigment printing processes were analyzed through a series of characterization tests, envisaging objective color characterization determined by the measurement of CIELab color coordinates; reflectance spectrum, and color strength approaching the depth of the coloration; completed by the calculation of the absorption coefficient, based on the remaining colorant matter in the wastewater effluents (for the dyeing process). Nevertheless, the mordants' influence on the quality of the coloration process was assessed through laundering and lightfastness measured according to European standards for textiles characterization. The dyeing exhaustion process was also subjected to parameters optimization in terms of the definition of optimum temperature, dyeing liquor ratio, pH, and time, considering the colorants' sensibilities for degrading and processing agents. A preliminary nearing towards the dyeing wastewater effluent quality assessment supporting the sustainability character of the process was performed through the measurement of basic water characterization indicators as BOD5, COD, metal content, and behavior against biological wastewater treatment. Furthermore, the possible added value of the algae-based colorants was investigated by measuring the antimicrobial and solar protection capacity, enlarging the application prospects of these innovative raw materials for textile applications. The pigment printing process approached the research of the feasibility of the colorants by employing the conventional synthetic printing paste, completed with the assessment of alternative natural printing paste, considering, at the same time the commercial availability of ingredients. The obtained results confer a preliminary validation of the suitability of the application of algae-based colorant matter in exhaustion dyeing and pigment printing of cotton and wool, at laboratory scale, with key elements for textile functionalization perspectives, thus paving the path for further investigation which will make possible the upscaling of the processes and industrial use of alternative sustainable materials in the textile industry. / Moldovan, S. (2021). Dyeing and printing Natural Fibers with Algae-Based Colorants [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180349 / TESIS

As perdas pós-colheita de alimentos hortícolas justificam a adoção de técnicas de conservação. Uma vez beneficiados, esses produtos permitem agregar valor à produção primária e se tornam de conveniência ao consumidor. Essa pesquisa teve como objetivo definir as metodologias do processamento mínimo de cenoura, pimentão e salada mista (batata e vagem), quanto ao tipo e intensidade de adoção das técnicas de barreiras e monitorar o processamento, via controle microbiológico, sensorial, físico-químico e nutricional. As hortaliças foram lavadas em água corrente, descascadas e cortadas com facas afiadas de aço inoxidável. Para a sanificação, foram imersas por 15 min em água refrigerada (± 7ºC) com 100 mg L-1 de cloro livre a pH ajustado para 7,0; a seguir foram centrifugadas a 550-900 G, por 5 min. As hortaliças foram acondicionadas, manualmente, em sacos plásticos de filme multicamada laminado, do tipo BOPP/PEBD (polipropileno biorientado/polietileno de baixa densidade). As embalagens foram fechadas em seladora modelo AP-500, marca Tec Maq, sob ar atmosférico, vácuo e atmosfera modificada (2% de O2, 10% CO2 e 88% de N2) e a seguir foram armazenados sob refrigeração a 1ºC ± 1ºC. A vitamina C não foi afetada em nenhum dos tratamentos nos três produtos. Os teores de b-caroteno mantiveram-se praticamente constantes em cenoura e salada mista; no pimentão, após a primeira semana de armazenamento, sofreram um decréscimo, permanecendo praticamente inalterados ao longo do armazenamento. Quanto à análise sensorial, os resultados para a cenoura e salada mista, foram satisfatórios até 21 dias de armazenamento para todos os tratamentos; exceto para o pimentão. Os três produtos obtiveram em todos os tratamentos, contagens para psicrotróficos variando de 10 2 a 10 5 UFC/g, 10 1 a 10 3 UFC/g e 10 3 a 10 6 UFC/g, respectivamente. Anaeróbios mesófilos e coliformes totais, foram constatados em pimentões minimamente processados. Porém, as baixas contagens obtidas, em todos os tratamentos, mostraram que a vida útil destes prolongou-se até o 14º dia de armazenamento. Para a cenoura e salada mista minimamente processadas, não foram constatados coliformes totais e fecais, anaeróbios mesófilos e Salmonella em nenhum dos tratamentos. / The postharvest losses of horticultural products justify the adoption of preservation techniques. Once these products are processed, they add value to the primary products and they become convenient to the consumer. This research had the purpose of defining the methodologies for minimal processing of carrot, green pepper and mixed salad of potato and string bean in relation to the type and intensity of adoption of the barrier techniques. In addition, it was our objective to monitor the processing, through by microbiological, sensory, physical-chemical and nutritional evaluation. The vegetables were washed in running water, peeled and cut with sharp stainless steel knives. For the sanitization they were submerged, for 15 min, in cold water (± 7ºC) with 100 mg L -1 of free chlorine at pH 7,0; next, they were centrifuged at 550-900 G, for 5 min. The product was hand packed in plastic bags BOPP/LDPE (biorientated polypropylene/low-density polyethylene). The packages were sealed under air, vacuum and modified atmosphere (2% O2, 10% CO2 and 88% N2) and stored under refrigeration at 1ºC±1ºC. The vitamin C content was not affected in any of the treatments. The values for b-carotene remained stable for carrot and mixed salad. For the green pepper, the values decreased after the first week of storage. In relation to the sensory analysis, carrot and mixed salad were considered satisfactory until 21 days of storage for all treatments; but for green pepper. In all treatments, counts for the three products ranged psychrotrophic ranging from 10 2 to 10 5 UFC g -1 , 10 1 to 10 3 UFC g -1 , 10 3 to 10 6 UFC g -1 , respectively. Anaerobic mesophiles and total coliforms were observed in minimally processed green peppers. However, the low count obtained in all treatments indicated a shelf life of 14 days. For the minimally processed carrot and mixed salad, no total or fecal coliforms, anaerobic mesophiles and Salmonella were observed in any of the treatments.

Este trabalho, buscou comparar a biodisponibilidade do &#946;-caroteno sintético e de fonte natural (couve-manteiga), e verificar os efeitos da fibra alimentar (pectina cítrica) sobre a biodisponibilidade do &#946;-caroteno, dentro de 2 experimentos diferentes (ratos e coelhos). No Experimento I (ratos), um grupo de animais recebeu ração com &#946;-caroteno e isenta de pectina cítrica (GC) e outro recebeu ração com &#946;-caroteno e adição de pectina cítrica (GE). No Experimento II (coelhos), um grupo de animais recebeu ração com &#946;-caroteno sintético (GCP), outro recebeu &#946;-caroteno de fonte natural (couve-manteiga) (GV) e ainda outro não recebeu de &#946;-caroteno (GCN); todos os grupos de coelhos receberam pectina cítrica. Após 30 dias de experimento, os animais foram sacrificados para determinações plasmáticas e hepáticas de vitamina A e &#946;-caroteno, por HPLC. Dos resultados obtidos no estudo em ratos pode-se verificar que o grupo de animais que recebeu pectina (GE), apresentou menor (p<0,05) concentração hepática total de vitamina A (&#181;g/peso de fígado) (retinol: GC =47,61 ± 24,24 e GE =23,44 ± 9,68 e palmitato de retinila: GC =935,30 ± 428,19 e GE =282,34 ± 98,86) e &#946;-caroteno (&#181;g/peso de fígado) (GC =9,64 ± 3,07 e GE =1,01 ± 0,66) que o grupo que não recebeu pectina (GC). E dos resultados obtidos no experimento em coelhos, verificou-se que o grupo que recebeu &#946;-caroteno de fonte natural (GV), obteve concentração hepática total de vitamina A (mg/peso de fígado) (retinol: GV = 2,30 ± 0,67, GCP =2,07 ± 0,57 e GCN = 0,11 ± 0,08; palmitato de retinila: GV =4,42 ± 2,17, GCP =2,77 ± 0,73 e GCN =0,04 ± 0,02) e &#946;-caroteno (mg/peso de fígado) (GV =0,04 ± 0,01, GCP =0,03 ± 0,01 e GCN =não detectado), maior (p<0,05) que o grupo que recebeu &#946;-caroteno sintético (GCP). Conclui-se que no Experimento I (ratos), a pectina cítrica provavelmente interferiu na absorção do p-caroteno, e no Experimento II (coelhos), que o &#946;-caroteno de fonte natural (GV), foi melhor absorvido comparando-se com o &#946;-caroteno sintético, na presença de pectina cítrica. / This work, looked for to compare the bioavailability of synthetic p-carotene and of natural source (kale), and to verify the effects of the alimentary fiber (citrus pectin) on the bioavailability of &#946;-carotene, inside of 2 different experiments (rats and rabbits). In the Experiment I (rats), a group of animals received diet with &#946;-carotene and it exempts of citrus pectin (CG) and another received diet with &#946;-carotene and addition of citrus pectin (EG). In the Experiment II (rabbits), a group of animals received diet with synthetic &#946;-carotene (PCG), another received &#946;-carotene of natural source (kale) (VG) and still another didn\'t receive from &#946;-carotene (NCG); all the groups of rabbits received citrus pectin. After 30 days of experiment, the animals were sacrificed for determinations plasmatics and vitamin liverworts A and &#946;-carotene, by HPLC. Of the results obtained in the study in rats it can be verified that the group of animals that received pectin (EG), it presented smaller (p <0,05) concentration hepatic vitamin total A (liver mg/weight) (retinol: CG = 47.61 ± 24.24 and EG = 23.44 ± 9.68 and retinyl palmitate: CG = 935.30 ± 428.19 and EG = 282.34 ± 98.86) and &#946;-carotene (liver mg/weight) (CG = 9.64 ± 3.07 and EG = 1.01 ± 0.66) that the group that didn\'t receive pectin (CG). And of the results obtained in the experiment in rabbits, it was verified that the group that received &#946;-carotene of natural source (VG), obtained concentration hepatic vitamin total A (liver mg/weight) (retinol: VG = 2.30 ± 0.67, PCG = 2.07 ± 0.57 and NCG = 0.11 ± 0.08; retinyl palmitate: VG = 4.42 ± 2.17, PCG = 2.77± 0.73 and NCG = 0.04 ± 0.02) and &#946;-carotene (liver mg/weight) (VG = 0.04 ± 0.01, PCG = 0.03 ± 0.01 and NCG = not detected), larger (p <0,05) that the group that received synthetic &#946;-carotene (PCG). Ended that in the Experiment I (rats), the citrus pectin probably interfered in the absorption of the p-carotene, and in the Experiment II (rabbits), the &#946;-carotene of natural source (VG), it was absorbed being compared with the synthetic &#946;-carotene better, in the presence of citrus pectin.

Emulsões são sistemas formados quando dois componentes imiscíveis são misturados, na forma de gotículas dispersas numa fase contínua, estabilizados pela ação de emulsificantes, compostos anfifílicos, com afinidades por ambas as fases do sistema. No caso de emulsões de Pickering, o sistema é estabilizado por partículas coloidais sólidas, que adsorvem à interface das gotículas da emulsão. O objetivo desta dissertação foi produzir e caracterizar suspensões de celulose cristalina (CC), celulose amorfa (CA) e de partículas de quitosana (PQ) e avaliar seu potencial de aplicação como únicos compostos estabilizantes em emulsões óleo-em-água. As CC e CA foram produzidas por tratamentos térmico e ácido de celulose microcristalina, respectivamente, enquanto que as PQs foram produzidas por tratamento ácido de quitosana de média massa molecular. Em todos esses casos, os tratamentos foram seguidos de ultra-agitação: 0 (ST), 10000 (UT10), 15000 (UT15) ou 20000 rpm (UT20) por 3 minutos. As suspensões de CC, CA e PQ foram caracterizadas para determinação da distribuição do tamanho de partículas, do potencial zeta e da estabilidade física, e por microscopia eletrônica de varredura e/ou de força atômica. As partículas em pó, produzidas por liofilização, foram submetidas a análises de difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e de colorimetria instrumental. Em função dessas caracterizações, foi estudado o efeito do tipo de partícula estabilizadora (CC, CA ou PQ) sobre o tamanho de gotas, colorimetria instrumental e estabilidade física de emulsões com 20% (v/v) de óleo de soja, sem e com &beta;-caroteno. Observou-se que os tratamentos UT10, UT15 e UT20 provocaram importantes alterações na distribuição de tamanho de partículas, com redução do tamanho médio das partículas, sem efeito significativo da velocidade de agitação. Em relação à PQ, os tratamentos por ultra-agitação não influenciaram o tamanho de partículas, nem quando comparado com suspensões ST. A CC apresentou-se em fragmentos de fibras celulósicas e altamente instáveis em suspensão, com índices de instabilidade próximos a 0,78. A CA apresentou-se em partículas coloidais e agregados irregulares, com estabilidade física razoável em suspensão (0,26). As suspensões de PQ apresentaram grandes estruturas cristalinas de acetato de sódio, junto a partículas coloidais de quitosana, mas altamente estáveis em suspensão aquosa (0,04). De forma geral, o potencial &zeta; e a estabilidade física das suspensões de CC, CA e PQ não variaram com o tratamento (ST, UT10, UT15 e UT20). Na caracterização das partículas liofilizadas, constatou-se alto índice de cristalinidade da CC (81%), e baixa cristalinidade da CA (42%) e da PQ (40%). Os tratamentos não provocaram modificações consideráveis na estrutura química, analisada por FTIR, e nem na cor instrumental da CC, CA e PQ. Por fim, apenas a PQ foi capaz de produzir e estabilizar emulsões óleo-em-água, não havendo formação de fase creme durante o armazenamento. A adição de 0,005% de &beta;-caroteno à fase lipídica deixou as emulsões estabilizadas por PQ ligeiramente alaranjadas e aumentou sua estabilidade física, sem afetar o tamanho médio de suas gotas (29-32 &micro;m). Portanto, apenas a PQ demonstrou potencial para estabilizar emulsões óleo-em-água, com ou sem &beta;-caroteno. / Emulsions are systems formed when two immiscible components are mixed, presenting dispersed droplets in a continuous phase, stabilized by emulsifiers, amphiphilic compounds, with affinities for both phases of the system. In the case of Pickering emulsions, the system is stabilized by solid colloidal particles, which adsorb at the interface of the emulsion droplets. The objective of this dissertation was to produce and characterize suspensions of crystalline cellulose (CC), amorphous cellulose (CA) and chitosan particles (PQ) and to evaluate its potential as single stabilizing compounds in oil-in-water emulsions. CC and CA were produced by heat and acidic treatments of microcrystalline cellulose, respectively, whereas PQs were produced by acidic treatment of medium molecular weight chitosan, also followed by ultra-stirring treatment. In all cases, the treatments were followed by ultra-stirring: 0 (ST); 10,000 (UT10); 15,000 (UT15) or 20,000 rpm (UT20) for 3 minutes. The suspensions of CC, CA and PQ were characterized for determination of particle size distribution, zeta potential and physical stability, and by scanning electron microscopy and/or atomic force microscopy. The powder particles, produced by freeze-drying, were subjected to analysis by X-ray diffraction, Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR) and instrumental colorimetry. As a function of these characterizations, the effect of the stabilizing particle type (CC, CA or PQ) on droplet size, instrumental colorimetry and physical stability of emulsions with 20% (v/v) soybean oil, without and with &beta;-carotene was studied. It was observed that the treatments UT10, UT15 and UT20 caused important changes in the particle size distribution, with reduction of the mean particle size, without significant effect of the agitation speed. Regarding chitosan particles, ultra-stirring treatments did not influence particle size, neither when compared to suspensions without pretreatment. CC was presented as highly unstable cellulosic fiber fragments in suspension, with instability indexes close to 0.78. CA was presented in colloidal particles and irregular aggregates, with reasonable physical stability in suspension (0.26). The suspensions of PQ showed large crystalline structures of sodium acetate, together with colloidal chitosan particles, but highly stable in aqueous suspension (0.04). In general, the potential &zeta; and the physical stability of CC, CA and PQ suspensions did not change with the treatment (ST, UT10, UT15 and UT20). In the characterization of the freezedried particles, a high crystallinity index of CC (81%) was observed, whereas CA (42%) and PQ (40%) showed low crystallinities. The treatments neither caused significant changes in the chemical structure, analyzed by FTIR, nor in the instrumental color of CC, CA and PQ. Finally, only PQ was able to produce and stabilize oil-in-water emulsions, with no cream phase formation during storage. Addition of 0.005% &beta;-carotene to the oil phase left the emulsions stabilized by PQ slightly orange and increased the physical stability of the emulsions, without affecting the droplet size of the emulsions (29-32 &micro;m). Therefore, only PQ demonstrated the potential to stabilize oil-in-water emulsions, with or without &beta;-carotene.

Brazil is the country with the greatest biodiversity on the planet and a major producer of food. Tropical fruits, especially natives from Brazil, may contain considerable amounts of carotenoids that have antioxidant, anti-inflammatory, provitamin A and anticancer actions, such as &beta;-carotene and lycopene. The food structure design concept aims to manipulate the food matrix for specific purposes, e.g. the preservation and manipulation of carotenoid bioaccessibility. The aim of this thesis was to explore tropical fruits, native and exotic from Brazil in the development of delivery systems for carotenoids. A screening step was carried out with 11 fruits, among which 2 were selected, the pitanga (Eugenia uniflora) and buriti (Mauritia flexuosa) fruits that were used for the production of microemulsions. At the screening were evaluated the proximate composition, fiber contents, carotenoid profiles and bioacessibilities. The nutritional value demonstrated that these fruits have high potential as raw-materials for healthy products due to their high fiber, minerals and carotenoid contents in addition to low energy value. Analysis by HPLC-DAD allowed the identification of 14 carotenoids in the 11 fruits studied for the screening. Results demonstrated the superiority of the bioaccessibility of xanthophylls (ranging 10 % - 52 %) in relation to carotenes, and the low bioaccessibility of lycopene from pitanga (1.1 %) and average bioaccessibility of &beta;-carotene from buriti (26 %). Pitanga and buriti had their carotenoid profiles analyzed and monitored throughout an in vitro simulation of the digestion coupled with caco-2 cell cultures. Although xanthophylls are more bioaccessible, the intestinal ephitelium absorb preferentially the provitamin A carotenoids, such &beta;-carotene and &beta;-criptoxanthin. In order to produce these microemulsions, high-speed homogenization (HSH) and ultrasound (US) were studied in combination with the use of surfactants (Whey Protein Isolate and Tween 80), and addition of corn oil as carotenoid carrier. The experiments have shown that the interaction of US and HSH is capable to break cell walls and release carotenoids with higher efficiency. Optical and fluorescence microscopy, as well as carotenoid analysis demonstrated that it was possible to manipulate the food matrix structure releasing the carotenoids from the plant cells and encapsulating them inside the oil droplets, what increased their retention after processing. The microemulsion were affected by time of processing and by surfactant related to their rheology, final structure, stability of emulsion and carotenoid stability to processing. Finally, a dynamic gastrointestinal system was used to compare the behavior of carotenoids from whole fruit pulps and selected microemulsions (2% Tween 80, 5% corn oil, processed by HSH-US 4 min -4 min). The results demonstrated that it was possible to increase the stability to digestion and bioaccessibility of total carotenoids, lycopene and &beta;-carotene from the microemulsions. / O Brasil é o país detentor da maior biodiversidade do planeta e um grande produtor de alimentos. Frutas tropicais, em especial as nativas brasileiras, podem conter quantidades consideráveis de carotenoides que possuem ação antioxidante, anti-inflamatória, provitamina A e anticâncer, como &beta;-caroteno e licopeno. O desenho estrutural dos alimentos (food structure design), visa manipular a matriz alimentar com fins específicos, por exemplo, a preservação e manipulação da bioacessibilidade de carotenoides. Na presente tese buscou-se explorar frutas brasileiras não-convencionais no desenvolvimento de sistemas de entrega de carotenoides. Foi realizada uma etapa de triagem com 11 frutas, dentre as quais, 2 foram selecionadas, a pitanga (Eugenia uniflora) e o buriti (Mauritia flexuosa), e utilizadas na produção de microemulsões. Nesta triagem foram avaliadas a composição centesimal, o teor de fibras, o perfil de carotenoides e a bioacessibilidade destes carotenoides. O valor nutricional das frutas demonstrou seu potencial para utilização em produtos saudáveis, devido a seus teores eleveados de fibras, minerais e carotenoides além do baixo teor calórico. A análise por HPLC-DAD permitiu identificar até 14 carotenoides nas amostras das 11 frutas estudadas na triagem. O estudo da bioacessibilidade dos carotenoides das 11 frutas demonstrou principalmente a superioridade da bioacessibilidade de xantofilas (variando de 10 a 52 %) em relação aos carotenos, e portanto a baixa bioacessibilidade de licopeno da pitanga (1,1%) e média bioacessibilidade de &beta;-caroteno do buriti (26%). Pitanga e buriti tiveram o perfil de carotenoides detalhadamente acompanhados através da simulação in vitro da digestão associada à absorção intestinal por culturas de células Caco-2. Neste estudo, observou-se que embora as xantofillas sejam mais bioacessíveis, o tecido epitelial do intestino absorve preferencialmente carotenoides provitaminicos A, como o &beta;-caroteno e a &beta;-criptoxantina. Para produzir as microemulsões foram estudados processamentos (homogeneização de alta-velocidade - HSH e ultrassom - US) em combinação com uso de surfactantes (Whey Protein Isolate e Tween 80) e adição de óleo de milho como carreador dos carotenoides. Os experimentos mostraram que a interação entre US e HSH é capaz de romper as paredes celulares e liberarem os carotenoides com maior eficiência. Ficou demonstrado através de microscopia ótica e de fluorescência, tanto quanto pela análise de carotenoides, que foi possível manipular estruturalmente a matriz alimentar liberando os carotenoides de dentro das células vegetais e encapsulando-os dentro das gotículas de óleo, além de aumentar sua retenção após o processamento. As microemulsões obtidas sofreram efeito do tempo de processamento e do surfactante em relação à reologia, estrutura final da matriz, estabilidade ao armazenamento e estabilidade dos carotenoides ao processo. Por fim, foi utilizado um sistema dinâmico de simulação da digestão gastrointestinal para comparar o comportamento dos carotenoides oriundos das polpas integrais das frutas e das microemulsões selecionadas (Tween 80 a 2%, óleo de milho a 5% e processado por HSH-US 4 min-4 min). Os resultados demonstraram que foi possível aumentar a estabilidade à digestão e a bioacessibilidade dos carotenoides totais, do licopeno e do &beta;-caroteno.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 paulo saad_tese.pdf: 455472 bytes, checksum: 76fed03b80932ea6f964693d4c8d92cf (MD5) Previous issue date: 2006-06-19 / Cigarettes accounts for the death of millions of people a year worldwide, directly related to lung cancer. Some studies have shown that larger plasmatic indexes of beta-carotene or a great ingestion of foods rich in carotenoids diminish the risk of developing this neoplasia. On the other hand, studies suggest that the smokers' lung can alter the metabolism of beta-carotene, that is, producing greater risk of cell alterations and neoplasias. It is probable that the alpha-tocopherol has beneficial effect on this association. Objective: To evaluate the participation of beta-carotene and alpha-tocopherol in the development of lung cancer induced by urethane and its relationship with cigarette exposition. Material and Method: Balb C mice were divided into 10 groups: G1(cigarette), G2 (cigarette and urethane), G3 (only urethane), G4, G5 and G6 (cigarette, urethane and beta-carotene to 0.25, 0.05 and 0.005%, respectively), G8 (urethane and beta-carotene to 0.25%), G7, G10 and G11 (cigarette, urethane and beta-carotene to 0.25 and alpha-tocopherol 0.25; 0.05 and 0.005%, respectively).The exposition to the cigarette was for 10 minutes, twice a day, 5 days a week, during 16 weeks. For induction of tumors, urethane was administered intraperitonealy, in the dose of 3.0mg/Kg. Nodules and hyperplasias were quantified; morphometric analyses of the nodules were performed. Kruskal-Wallis and of Mann-Whitney tests were used for statistical analysis. Results: Group G3 presented greater number of nodules (P=0.001), smaller stromal fraction (P=0.011) and greater sum of the tumor area (P=0.047) compared to group G2. Group G8 showed smaller number of nodules (P=0.013) and hyperplasias (P=0.05) compared to group G3. Both smaller doses of beta-carotene (G5 and G6) were statistically similar, although with smaller number of nodules when compared to group G4 (P=0.04). Group G4 presented smaller number of hyperplasias than G8, however, the number of nodules did not alter (P=0.045%). Stromal fraction of groups G3 and G4 was similar, although smaller than G2 and G5 (P=0.011). According to the alpha-tocopherol, the stromal fraction of group G7 was greater than the one of the groups G2, G3, G4 and G10 (P=0.011). The 0.25%-beta-carotene diet increased the area of the nodules, demonstrated by the largest area (P=0.03), smaller area (P=0.03), sum of the areas (P=0.018) and average of the areas (P=0.006) in group G4 when compared to G2. Conclusion: According to these results, it was concluded that passive tobacco can be a protecting factor in the evolution of tumors induced by urethane in mice, however, there is no evidence that this could be dose-dependent. The supplementation of beta-carotene in 0.25%-dose can also be a protecting factor, however, associated to passive tobacco it has smaller effect than in lower doses (0.05 and 0.005%). The exposition to cigarette smoke does not alter the number of nodules induced by urethane in mice when in the presence of 0.25%-beta-carotene diet; however the hyperplasia number with the presence of the cigarette diminished. The association of the alpha-tocopherol to the 0.25%- beta-carotene and the passive tobacco produces a protecting factor, mainly in the dose of 0.25%. / O hábito de fumar cigarros é responsável pela morte de milhões de pessoas por ano em todo o mundo, estando diretamente relacionado ao câncer de pulmão. Estudos demonstraram que maiores índices plasmáticos de beta-caroteno ou a grande ingestão de alimentos ricos em carotenóides diminuem o risco de desenvolver esta neoplasia. Por outro lado, existem estudos que sugerem que o pulmão de fumantes pode alterar o metabolismo do beta-caroteno, gerando maior risco de alterações celulares e neoplasias. É provável que o alfa-tocoferol tenha efeito benéfico sobre esta associação. Objetivo: Avaliar a participação do beta caroteno e do alfa-tocoferol no desenvolvimento de câncer de pulmão induzido por uretana e sua relação com a exposição ao cigarro. Material e Método: Camundongos Balb C foram divididos em 10 grupos: G1(cigarro), G2(cigarro e uretana), G3 (uretana), G4, G5 e G6 (cigarro, uretana e beta-caroteno a 0,25; 0,05 e 0,005% respectivamente), G8 (uretana e Beta-caroteno a 0,25%), G7, G10 e G11 (cigarro, uretana e beta-caroteno a 0,25 e alfa-tocoferol a 0,25; 0,05 e 0,005% respectivamente). A exposição ao cigarro ocorreu durante 10 minutos, 2 vezes por dia, 5 dias por semana, por 16 semanas. Para a indução de tumores, foi administrada uretana por via intraperitoneal na dose de 3,0mg/Kg. Foram quantificados nódulos e hiperplasias, realizada análise morfométrica dos nódulos e submetidos aos testes de Kruskal-Wallis e de Mann-Whitney para análise estatística. Resultados: O grupo G3 apresentou maior número de nódulos (P=0,001), menor fração estromal (P=0,011) e maior soma da área de tumor (P=0,047) comparado ao grupo G2. O grupo G8, mostrou-se com menor número de nódulos (P=0,013) e hiperplasias (P=0,05) comparados ao grupo G3. As duas doses menores de beta-caroteno (G5 e G6) se mostraram estatisticamente semelhantes, porém com menor número de nódulos quando comparados ao grupo G4 (P=0,04). O grupo G4 apresentou menor número de hiperplasias que G8, porém o número de nódulos não se alterou (P=0,045). A fração estromal dos grupos G3 e G4 foram semelhantes, porém menores que G2 e G5 (P=0,011). Quanto ao alfa-tocoferol, a fração estromal do grupo G7 foi maior que a dos grupos G2, G3, G4 e G10 (P=0,011). A dieta com beta-caroteno a 0,25% aumentou a área dos nódulos, demonstrada pela maior área (P=0,03), menor área (P=0,03), soma das áreas (P=0,018) e média das áreas (P=0,006) no grupo G4 comparada com o grupo G2. Conclusão: Com estes resultados, concluiu-se que na evolução de tumores induzidos por uretana em camundongos o fumo passivo se comporta como um fator protetor, porém não há evidência de que seja dose-dependente. A suplementação de beta-caroteno na dose de 0,25% também age como protetor, porém associada ao fumo passivo tem efeito menor do que em doses mais baixas (0,05 e 0,005%). A exposição à fumaça do cigarro não altera o número de nódulos quando na presença de dieta com beta-caroteno a 0,25%, porém o número de hiperplasias com a presença do cigarro diminui. A associação do alfa-tocoferol ao beta-caroteno 0,25% e ao fumo passivo gera um fator protetor, principalmente na dose 0,25%.

Emulsões são sistemas formados quando dois componentes imiscíveis são misturados, na forma de gotículas dispersas numa fase contínua, estabilizados pela ação de emulsificantes, compostos anfifílicos, com afinidades por ambas as fases do sistema. No caso de emulsões de Pickering, o sistema é estabilizado por partículas coloidais sólidas, que adsorvem à interface das gotículas da emulsão. O objetivo desta dissertação foi produzir e caracterizar suspensões de celulose cristalina (CC), celulose amorfa (CA) e de partículas de quitosana (PQ) e avaliar seu potencial de aplicação como únicos compostos estabilizantes em emulsões óleo-em-água. As CC e CA foram produzidas por tratamentos térmico e ácido de celulose microcristalina, respectivamente, enquanto que as PQs foram produzidas por tratamento ácido de quitosana de média massa molecular. Em todos esses casos, os tratamentos foram seguidos de ultra-agitação: 0 (ST), 10000 (UT10), 15000 (UT15) ou 20000 rpm (UT20) por 3 minutos. As suspensões de CC, CA e PQ foram caracterizadas para determinação da distribuição do tamanho de partículas, do potencial zeta e da estabilidade física, e por microscopia eletrônica de varredura e/ou de força atômica. As partículas em pó, produzidas por liofilização, foram submetidas a análises de difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e de colorimetria instrumental. Em função dessas caracterizações, foi estudado o efeito do tipo de partícula estabilizadora (CC, CA ou PQ) sobre o tamanho de gotas, colorimetria instrumental e estabilidade física de emulsões com 20% (v/v) de óleo de soja, sem e com &beta;-caroteno. Observou-se que os tratamentos UT10, UT15 e UT20 provocaram importantes alterações na distribuição de tamanho de partículas, com redução do tamanho médio das partículas, sem efeito significativo da velocidade de agitação. Em relação à PQ, os tratamentos por ultra-agitação não influenciaram o tamanho de partículas, nem quando comparado com suspensões ST. A CC apresentou-se em fragmentos de fibras celulósicas e altamente instáveis em suspensão, com índices de instabilidade próximos a 0,78. A CA apresentou-se em partículas coloidais e agregados irregulares, com estabilidade física razoável em suspensão (0,26). As suspensões de PQ apresentaram grandes estruturas cristalinas de acetato de sódio, junto a partículas coloidais de quitosana, mas altamente estáveis em suspensão aquosa (0,04). De forma geral, o potencial &zeta; e a estabilidade física das suspensões de CC, CA e PQ não variaram com o tratamento (ST, UT10, UT15 e UT20). Na caracterização das partículas liofilizadas, constatou-se alto índice de cristalinidade da CC (81%), e baixa cristalinidade da CA (42%) e da PQ (40%). Os tratamentos não provocaram modificações consideráveis na estrutura química, analisada por FTIR, e nem na cor instrumental da CC, CA e PQ. Por fim, apenas a PQ foi capaz de produzir e estabilizar emulsões óleo-em-água, não havendo formação de fase creme durante o armazenamento. A adição de 0,005% de &beta;-caroteno à fase lipídica deixou as emulsões estabilizadas por PQ ligeiramente alaranjadas e aumentou sua estabilidade física, sem afetar o tamanho médio de suas gotas (29-32 &micro;m). Portanto, apenas a PQ demonstrou potencial para estabilizar emulsões óleo-em-água, com ou sem &beta;-caroteno. / Emulsions are systems formed when two immiscible components are mixed, presenting dispersed droplets in a continuous phase, stabilized by emulsifiers, amphiphilic compounds, with affinities for both phases of the system. In the case of Pickering emulsions, the system is stabilized by solid colloidal particles, which adsorb at the interface of the emulsion droplets. The objective of this dissertation was to produce and characterize suspensions of crystalline cellulose (CC), amorphous cellulose (CA) and chitosan particles (PQ) and to evaluate its potential as single stabilizing compounds in oil-in-water emulsions. CC and CA were produced by heat and acidic treatments of microcrystalline cellulose, respectively, whereas PQs were produced by acidic treatment of medium molecular weight chitosan, also followed by ultra-stirring treatment. In all cases, the treatments were followed by ultra-stirring: 0 (ST); 10,000 (UT10); 15,000 (UT15) or 20,000 rpm (UT20) for 3 minutes. The suspensions of CC, CA and PQ were characterized for determination of particle size distribution, zeta potential and physical stability, and by scanning electron microscopy and/or atomic force microscopy. The powder particles, produced by freeze-drying, were subjected to analysis by X-ray diffraction, Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR) and instrumental colorimetry. As a function of these characterizations, the effect of the stabilizing particle type (CC, CA or PQ) on droplet size, instrumental colorimetry and physical stability of emulsions with 20% (v/v) soybean oil, without and with &beta;-carotene was studied. It was observed that the treatments UT10, UT15 and UT20 caused important changes in the particle size distribution, with reduction of the mean particle size, without significant effect of the agitation speed. Regarding chitosan particles, ultra-stirring treatments did not influence particle size, neither when compared to suspensions without pretreatment. CC was presented as highly unstable cellulosic fiber fragments in suspension, with instability indexes close to 0.78. CA was presented in colloidal particles and irregular aggregates, with reasonable physical stability in suspension (0.26). The suspensions of PQ showed large crystalline structures of sodium acetate, together with colloidal chitosan particles, but highly stable in aqueous suspension (0.04). In general, the potential &zeta; and the physical stability of CC, CA and PQ suspensions did not change with the treatment (ST, UT10, UT15 and UT20). In the characterization of the freezedried particles, a high crystallinity index of CC (81%) was observed, whereas CA (42%) and PQ (40%) showed low crystallinities. The treatments neither caused significant changes in the chemical structure, analyzed by FTIR, nor in the instrumental color of CC, CA and PQ. Finally, only PQ was able to produce and stabilize oil-in-water emulsions, with no cream phase formation during storage. Addition of 0.005% &beta;-carotene to the oil phase left the emulsions stabilized by PQ slightly orange and increased the physical stability of the emulsions, without affecting the droplet size of the emulsions (29-32 &micro;m). Therefore, only PQ demonstrated the potential to stabilize oil-in-water emulsions, with or without &beta;-carotene.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-06T19:33:29Z No. of bitstreams: 1 EdvanMoreira.pdf: 4583939 bytes, checksum: 5ab3a481fd56c037eec7e3edec77e8b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-06T19:33:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdvanMoreira.pdf: 4583939 bytes, checksum: 5ab3a481fd56c037eec7e3edec77e8b9 (MD5) Previous issue date: 2008-03-31 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / From its discovery, the nanotubes of carbon are seen as material’s highly promising for a lot of applications. The combination of nanotubes of carbon with other molecules is the most general form of modifying their properties. New methods to control and to tune these properties are necessary for the developing of their potentials applications. The functionalization has been proposed as one of the processes capable to modify the optical properties of the nanotubes of carbon, through chemical reaction ”it is arrested”another molecule in the surface of the nanotube. However, another more elegant form of functionalization is through the encapsulation of molecules inside the nanotube. Recently, the encapsulation of the molecule of the beta-carotene experimentally in nanotubes of carbon was accomplished and changes were verified in the absorption spectrum. In this work we performed simulations of molecular dynamics using field of similar universal force to test the encapsulation of the beta-carotene, and calculations of Electronic Structure to verify charge transference. The obtained results of the molecular dynamics confirm that the encapsulation of the -carotene happens in the three cases studied experimentally by Yanagi and collaborators. / Desde sua descoberta, os nanotubos de carbono são vistos como um material altamente promissor para muitas aplicações. A combinação de nanotubos de carbono com outra molécula é a forma mais geral de se modificar suas propriedades. Novos métodos para controlar e sintonizar estas propriedades são necessários afim de se desenvolver suas potenciais aplicações. A funcionalização tem sido proposta como um dos processos capaz de se modificar as propriedades ópticas dos nanotubos de carbono, através de reação química ”prende-se”a outra molécula na superfície do nanotubo. Entretanto, uma outra forma mais elegante de funcionalização se dá através do encapsulamento de moléculas no interior do nanotubo. Recentemente, foi realizado experimentalmente o encapsulamento da molécula do beta-caroteno em nanotubos de carbono e foram constatadas mudanças no espectro de absorção. Neste trabalho realizamos simulações de dinâmica molecular usando campo de força universal afim de verificar se o encapsulamento do beta-caroteno ocorre, e cálculos de Estrutura Eletrônica para verificar se há ou não transferências de carga no sistema. Os resultados obtidos da dinâmica molecular confirmam que o encapsulamento do beta-caroteno ocorre nos 3 casos reportados experimentalmente por Yanagi e colaboradores.

A combinação do aumento da população mundial e a melhoria nos padrões de vida estão levando a uma maior demanda por alimentos com alto valor nutricional. As variedades de laranjas de polpa vermelha são as únicas laranjas que acumulam licopeno na polpa e no suco. O licopeno é um carotenóide considerado como um composto antioxidante, com ação potencial na prevenção de alguns tipos de câncer. Apesar do valor nutricional agregado as laranjas de polpa vermelha, a caracterização fisiológica e molecular dos carotenóides nessas laranjas permanece pouco estudada. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o perfil de transcrição de genes envolvidos na via de biossíntese dos carotenóides e quantificar a concentração dos carotenóides na polpa dos frutos de duas laranjas de polpa vermelha e da laranja Pêra (controle). Para comparação entre variedades, os frutos das laranjas Sanguínea-de-Mombuca (\'SM\') e Bahia Cara-Cara (\'CC\'), que possuem polpa vermelha, e da laranja Pêra (\'P\') foram colhidos aos 270, 300 e 330 dias após o florescimento (DAF), em Cordeirópolis (CCSM). Para identificar a influência climática no acúmulo de carotenóides, frutos da laranja de polpa vermelha \'SM\' foram também colhidos frutos aos 270, 300 e 330 DAF em diversos locais: CCSM, Mogi-Mirim (MM) e São Bento do Sapucaí (SBS). A quantidade dos transcritos dos genes fitoeno sintase (PSY), fitoeno dessaturase (PDS), \'dzeta\'-caroteno dessaturase (ZDS), carotenóide isomerase (CRTISO), licopeno \'épsilon\'-ciclase (LCY\'\'épsilon\'), licopeno \'beta\'-ciclase (LCY\'beta\'), hidroxilase \'beta\'-caroteno (HY\'beta\') e zeaxantina epoxidase (ZEP), que codificam para as enzimas da via de biossíntese dos carotenóides, foram analisados por PCR em tempo real. A quantificação dos principais carotenóides presentes no suco dos frutos foi realizada por meio de cromatografia líquida de alta eficiência. A análise quantitativa de transcritos obtidos a 330 DAF indicaram a existência de maiores níveis de expressão dos genes precursores dos carotenos (PSY, PDS, CRTISO, ZDS, LCY\'beta\') nas variedades de polpa vermelha, principalmente na \'SM\'. A quantidade dos carotenos fitoflueno, licopeno e \'beta\'-caroteno foram maiores nas laranjas vermelhas, em relação ao observado nos frutos de laranja Pêra, correlacionando com os níveis de expressão gênica. Nos frutos da laranja pigmentada \'SM\' coletadas aos 330 DAF pôde-se observar uma possível associação entre o clima do local de cultivo e o conteúdo de transcritos dos genes da via de carotenóides. O cultivo em clima mais quente (MM) resultou em frutos com maiores níveis de transcritos dos genes precursores de carotenos (PSY, PDS, ZDS, CRTISO e LCY\'beta\'), enquanto que o cultivo em região de clima mais frio (SBS) resultou no aumento do nível de transcritos dos genes precursores das xantofilas (HY\'beta\' e ZEP). Como consequência, houve um acúmulo maior dos carotenos fitoflueno, licopeno e \'beta\'-caroteno, nos frutos cultivados em locais quentes, porém, em regiões mais frias, houve maior acúmulo das xantofilas zeaxantina e violaxantina, nos frutos. Com o sequenciamento das regiões de diferentes genes da via de biossíntese de carotenóides, foram identificadas algumas mutações pontuais na sequência de nucleotídeos dos genes PSY, CRTISO e ZDS da variedade pigmentada \'SM\', em comparação com os mesmos genes da laranja Pêra. Algumas dessas mutações resultaram na alteração de aminoácidos na sequência das proteínas e deste modo, supõe-se que estes genes sejam os principais candidatos a serem os responsáveis pela alteração do fenótipo das variedades que produzem frutos com polpa avermelhada, ricos em licopeno / The increasing world population and improvement in living standards are leading to greater demand for foods with high nutritional value. The sweet orange varieties with red-flesh are the only ones that accumulate lycopene in the pulp and juice. Lycopene is a carotenoid compound with antioxidative property which may have a potential action in preventing some cancers. Despite of the high nutritional value in the red-fleshed oranges, the physiological and molecular characterization of carotenoids remains to be elucidated. The present work aimed to characterize the transcriptional profile of genes involved in carotenoids biosynthesis pathway and quantify the carotenoids in red-fleshed oranges and Pêra orange (as a control). For a direct comparison among the varieties, fruits of Sanguínea-de-Mombuca (\'SM\') and Bahia Cara-Cara (\'CC\') red-fleshed sweet oranges, and Pêra orange were harvested at 270, 300 and 330 days after flowering (DAF) in Cordeirópolis station (CCSM). To investigate the impact of climate variation on carotenoids accumulation, red-fleshed fruits \'SM\' orange were harvested on 270, 300 and 330 DAF in different climate locations: Cordeirópolis station (CCSM), Mogi-Mirim (MM) and São Bento do Sapucaí (SBS). Quantitative transcriptional analysis of the genes phytoene syntase (PSY), phytoene desaturase (PDS), \'dzeta\'-carotene desaturase (ZDS), carotenoid isomerase (CRTISO), lycopene \'épsilon\'-ciclase (LCY\'épsilon\'), lycopene \'beta\'-cyclase (LCY\'beta\'), hydroxylase \'beta\'-carotene (HY\'beta\') and zeaxanthin epoxidase (ZEP) related to the carotenoids biosynthesis pathway were performed by quantitative Real Time PCR. Further, carotenoids quantification in red-fleshed fruits was measured by high performance liquid chromatography. The transcriptional profile at 330 DAF revealed high expression levels for the carotene gene precursors (PSY, PDS, CRTISO, ZDS, LCY\'beta\') in red-fleshed oranges, in particular to \'SM\' orange when compared to Pêra orange. Carotenoids profiling displayed higher phytofluene, lycopene and \'beta\'-carotene concentrations in red-fleshed orange than Pêra orange fruits. Transcript levels of genes related to the carotenoids pathway were responsive to the climate variation in red-fleshed orange harvested at 330 DAF. In warmer climate conditions, increased expression levels were found for the genes related carotene precursors (PSY, PDS, ZDS, CRTISO and LCY\'beta\'), whereas under colder climate conditions, the red-fleshed fruits orange showed higher expression levels for the xanthophylls precursors genes (HY\'beta\' e ZEP). As a consequence, the carotenes phytofluene, lycopene and \'beta\'-carotene accumulated in warmer climate developed fruits, instead of colder climate conditions, where the fruits accumulate increased concentrations of xanthophylls such as zeaxanthin and violaxanthin. Moreover, the sequencing of fragments from different genes related to the carotenoids pathway enabled the identification of point mutations for the genes PSY, CRTISO and ZDS in the red-fleshed variety. These mutations caused amino acid changes in the protein which indicates that these genes might be responsible for the phenotypes red-fleshed fruits and increased lycopene levels shown in the variety \'SM\'