I. Combined cloud point extraction and Tween 20-stabilized gold nanoparticles for colorimetric assay of silver nanoparticles in environmental water This study investigated a simple, sensitive and selective method for the colorimetric assay of silver nanoparticles (AgNPs) using Triton X-114-based cloud point extraction (CPE) as a preconcentration step and Tween 20-stabilized gold nanoparticles (Tween-AuNPs) as a colorimetric probe. After heating beyond the cloud point temperature of Triton X-114, a solution containing Triton X-114 micelles and AgNPs separated into a surfactant-rich phase (small volume) and a dilute aqueous phase. AgNPs partitioned into a Triton X-114-rich phase through a hydrophobic interaction between Triton X-114 micelles and AgNPs. After phase separation, the concentrated AgNPs oxidized to form Ag+ upon adding H2O2. The generated Ag+ triggered the aggregation of Tween 20-AuNPs in a high-ionic-strength solution because the reduction of Ag+ on the AuNP surface enabled Tween 20 (stabilizer) to be removed from the NP surface. The efficiency of Triton X-114-based CPE of the AgNPs was found to be iv insensitive to their size and coating type. Under optimal extraction and detection conditions, the selectivity of this method for AgNPs was considerably higher than for other nanomaterials. The minimum detectable concentrations for 7, 22, and 54 nm AgNPs were measured to be 0.1, 420, and 600 ng/mL, respectively. This method was successfully applied to the analysis of 7 nm AgNPs in drinking water, tap water and seawater. Keyword: silver nanoparticles, gold nanoparticles, cloud point extraction, Tween-20, colorimetric assay II. Functionalized silver nanoparticles as an extracting and preconcentrating agent for detection of mercury ions In this research we provided highly sensitive and selective for fluorescence assay of combined polythymine oligonucleotide (PolyT) with silver nanoparticles (AgNPs) as an extracting agent to detect mercury ion in environmental water. According to previous researches, PolyT will form a hairpin structure in the presence of Hg2+, this structure provide several 3-D grooves that the fluorescent dye can inlay with it. SYBR Green I (SG) is a staining dye for DNA, when binding with single strand DNA, it shows low fluorescence. On the contrast, SG inlay with grooves of hairpin structure, it shows v 11-fold of fluorescence signal. Hence, we used SG as a fluorescence probe for Hg2+. We modified thiol group at the 5¡¦ of PolyT DNA, because of forming silver sulfur bond, PolyT will able to modified on the surface of AgNPs. PolyT33SH-AgNPs are the extracting and concentrating agent in Hg2+ solution, by the centrifugation, we collected the PolyT33SH-AgNPs. For the purpose of releasing PolyT from AgNPs¡¦ surface, we adding H2O2 to oxidize the AgNPs into Ag+. By mixing buffer and SG into previous solution, mercury ion could be detected. In this study, we successfully detecting Hg2+ in the aqueous solution contained drinking water and tap water. The detection limit in drinking water is 20 pM, which is below Environmental Protection Agency limit for Hg2+ in drinkable water (10 nM), the linear range is from 50-600 pM. On the other hand, the detection limit in tap water is 50 pM, linear range is from 100-700 pM. Keyword: silver nanoparticles, mercury ion, PolyT, SYBR Green I, thymine

Submitted by Claudia Rocha (claudia.rocha@udesc.br) on 2017-12-05T12:41:21Z No. of bitstreams: 1 PGCS15MA124.pdf: 1312847 bytes, checksum: 750d88452b24e573464fff88790dbef6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-05T12:41:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGCS15MA124.pdf: 1312847 bytes, checksum: 750d88452b24e573464fff88790dbef6 (MD5) Previous issue date: 2015-05-15 / The soil organic matter (SOM) is formed by a set of chemical compounds which have different decomposition rates and products of these processes result as the main source of sulfur, phosphorus and nitrogen into the soil. Because of its great importance to the ground, it is of utmost importance to quantify MOS content. Its composition consists of carbon (C), hydrogen (H), oxygen (O), nitrogen (N), phosphorus (P) and sulfur (S), among others, it is difficult to determine its content. Most analytical techniques measure only carbon and estimate the MOS by a conversion factor. The study aimed to develop an analytical method for quantification of soil organic matter by means of a colorimetric method based on image analysis. The proposed method used the carbon oxidation process of Walkley-Black methodology and the resulting solutions were inserted into spectrophotometer cells for a smart phone equipped with a digital camera with a CCD detector (charge coupled device) register the images. These were treated with ImageJ software and the image of each solution has been selected from an area in which 100x100p were extracted RGB intensities (Red, Green and Blue colors, designs, especially for 8-bit data). We analyzed the RGB values and its relations with the MOS concentrations, resulting that the RED channel showed the best relationship with the organic matter content. The data were modeled by a linear regression (ARED = 0.1222 MOS - 0.1621; R² = 0.9934 and p <0.05) and it was possible to build a model that relates the color intensity with concentration. The proposed method showed accuracy of approximately 71% using a standard soil sample (LUFA Speyer - type 2.2), similar to the result obtained with the method currently used (Walkley-Black) which was 74% / A matéria orgânica do solo (MOS) é formada por um conjunto de compostos químicos que possuem diferentes taxas de decomposição, e os produtos desses processos resultam como fontes principais de enxofre, fósforo e nitrogênio para o solo. Devido a sua grande importância para o solo, é de extrema importância a quantificação do teor da MOS. Como a sua composição consiste em carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S), dentre outros, torna-se difícil a determinação do seu teor. A maioria das técnicas analíticas mensuram apenas carbono e estimam a MOS por um fator de conversão. A pesquisa teve por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia analítica para quantificação de matéria orgânica do solo por meio de um método colorimétrico baseado em análise de imagens. O método proposto utilizou o processo de oxidação de carbono da metodologia Walkley-Black e as soluções resultantes foram inseridas em celas espectrofotométricas para que um smartphone equipado com uma câmera digital, com um detector CCD (charge coupled device), registre as imagens. Estas foram tratadas com o software ImageJ e na imagem de cada solução foi selecionado uma área de 100x100p no qual extraíram-se as intensidades RGB (Red, Green e Blue, modelos de cores, especialmente para dados de 8 bits). Analisou-se os valores RGB e suas relações com as concentrações de MOS, resultando que o canal RED apresentou a melhor relação com o teor de matéria orgânica. Os dados foram modelados por meio de uma regressão linear (ARED = 0,1222 MOS – 0,1621; R² = 0,9934 e p < 0,05) e assim foi possível a construção de um modelo que relaciona a intensidade de cor com a concentração. O método prposto apresentou exatidão de aproximadamente 71% usando uma amostra de solo padronizada (LUFA Speyer – tipo 2.2), similar ao resultado obtido com o método usado atualmente (Walkley-Black) que foi de 74%

Submitted by LUIZIANA APARECIDA GONZAGA null (lugonzaga@outlook.com) on 2017-10-17T01:17:58Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado - Luiziana Gonzaga.pdf: 3098359 bytes, checksum: d7f683fd9ec29fe64f0d8885301dc5ca (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-10-18T18:59:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gonzaga_la_me_rcla.pdf: 3098359 bytes, checksum: d7f683fd9ec29fe64f0d8885301dc5ca (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-18T18:59:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gonzaga_la_me_rcla.pdf: 3098359 bytes, checksum: d7f683fd9ec29fe64f0d8885301dc5ca (MD5) Previous issue date: 2017-07-25 / Nos últimos anos, o estudo de materiais cerâmicos vem evoluindo muito rapidamente, principalmente os estudos relacionados com cerâmicas avançadas. As diversas aplicações envolvendo esses materiais, tais como pigmentos cerâmicos com partículas nanométricas, justificam cada vez mais a necessidade de uma melhor compreensão da influência da adição de dopantes nas propriedades finais dos materiais. No presente trabalho propõe-se analisar e estudar as propriedades estruturais e morfológicas de pigmentos cerâmicos a base de óxido de cério (CeO2) e dopados com diferentes porcentagens molares de lantânio (5 e 10%) e praseodímio (1%). Um dos principais objetivos foi obter pigmentos cerâmicos com tamanho de partícula nanométrico de baixa toxicidade. O processo químico adotado para a obtenção dos pós foi o método dos precursores poliméricos. As nanopartículas foram estruturalmente caracterizadas por difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman e espectroscopia de absorção de raios X (XAS). A forma e o tamanho das nanopartículas foram observados por intermédio da microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização óptica foi realizada utlizando-se dos resultados de reflectância difusa para obtenção das coordenadas colorimétricas. Os padrões de DRX e espectros Raman indicam a formação de soluções sólidas cristalinas monofásicas com estrutura cúbica do tipo fluorita, pertencentes ao grupo espacial Fm3m. O tamanho dos grãos foi da ordem de 20 a 30 nanômetros, como estimado por MEV. Por reflectância difusa e coordenadas colorimétricas foi determinado que as amostras de CeO2 e CL (óxido de cério dopado com lantânio) possuem coloração amarela enquanto as amostras CLP (óxido de cério dopado com lantânio e praseodímio) e CP (óxido de cério dopado com praseodímio) possuem coloração que varia do magenta-alaranjado ao vermelho-amarronzado. Tonalidades mais intensas foram obtidas nos pigmentos dopados com praseodímio submetidos a tratamento térmico a 800 ºC. / In the last few years, the study of ceramic materials has increased very fast, mainly studies related to advanced ceramics. The several applications of these materials as ceramic pigments in nanometric scale justify more and more the need for a better understanding of the influence of the dopant addition on the final properties of the materials. In this present work, it was studied structural and morphological properties of ceramic pigments based on cerium oxide (CeO2) and doped with differents molar percentages of lanthanum (5 and 10%) and praseodymium (1%). The goal of this work was to obtain nanosized ceramic pigments with a low-toxicity. The chemical route adopted to obtain materials was the polymeric precursor method. The nanoparticles were structurally characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray absorption spectroscopy (XAS). Optical characterization was carried out using the results of diffuse reflectance to obtain the colorimetric coordinates. The XRD patterns and Raman spectra indicate the formation of crystalline solid solutions with single phase and cubic structure (fluorite), all belongs to the space group Fm3m. The obtained grain size was in nanoscale range, 20 to 30 nm, according to MEV. By diffuse reflectance tecnique and colorimetric coordinates were verified that the CeO2 and CL (cerium oxide doped with lanthanum) samples possess yellow coloration and the CLP (cerium oxide doped with lanthanum and praseodymium) and CP (cerium oxide doped with praseodymium) samples present coloration that varies from magenta-orange to red-brown. More intense shades were obtained in pigments doped with praseodymium at 800 ºC temperature.

A Physalis peruviana Linnaeus é uma fruta considerada exótica que possui elevado custo de comercialização, principalmente nos mercados internacionais. Suas propriedades nutracêuticas e o aumento da sua produtividade no Estado do Rio Grande do Sul, associados à sua elevada perecibilidade definiram o objetivo deste trabalho: estudar o processo de transferência de massa durante a desidratação osmótica de physalis. Diversos trabalhos que avaliam as propriedades dos compostos bioativos da physalis através de ensaios in vitro e in vivo estão disponíveis na literatura, no entanto, há uma carência de informações a respeito de processos de industrialização desta fruta. Neste trabalho foi realizada a desidratação osmótica da physalis avaliando os efeitos da temperatura (variando de 40 a 70 C), da concentração da solução osmótica de sacarose (variando de 40 a 70 g por 100 g de solução) e da interação dessas variáveis através de planejamento experimental 22 com três repetições no ponto central (em duplicata). Análises de umidade (método gravimétrico), sólidos solúveis (refratômetro), açúcares totais (cromatografia líquida de alta eficiência) foram realizadas ao longo do processo de desidratação osmótica, enquanto que, as análises de carotenoides totais (espectrofotômetro), atividade de água (método higrométrico) e cor (escala CIELAB) foram realizadas para a fruta in natura e após 10 horas de processamento. Adicionalmente, testes utilizando uma sonda de ultrassom (frequência de 20 KHz, amplitude de 80 % durante 30 minutos) como pré-tratamento ao processo de desidratação osmótica foram realizados, a fim de aumentar a permeabilidade da casca cerosa desta fruta. Além disso, foram realizadas análises de atividade de água e da viscosidade das soluções osmóticas utilizadas neste trabalho. Os resultados mostraram que a utilização da sonda de ultrassom como pré-tratamento não apresentou diferenças estatisticamente significativas para nenhum dos parâmetros estudados, dentro da faixa de temperatura e concentração avaliadas. O modelo de Rastogi & Raghavarao mostrou-se adequado para a determinação do conteúdo de umidade e de sacarose no equilíbrio, assim como a utilização do modelo de difusão da Segunda Lei de Fick para a determinação da difusividade mássica efetiva da água e da sacarose na physalis usando os cinco primeiros termos da série. A difusividade mássica efetiva da água variou de 2,44 - 7,60 x 10-10 m2 s-1, enquanto que a da sacarose variou de 2,13 - 3,20 x 10-10 m2 s-1. Dentre todas as condições estudadas no planejamento experimental, o processo de desidratação osmótica mostrou-se mais eficiente quando realizado na temperatura de 70 C e concentração da solução osmótica de 70 g por 100 g de solução. Nessa condição experimental houve uma elevada perda de água (aproximadamente 83 %), além de uma redução estatisticamente significativa na atividade de água da fruta (passando de 0,979 para 0,872 após 10 horas), no entanto, ocorreu a maior perda de carotenoides totais (aproximadamente 50 %). Nessa condição experimental, a matriz do tecido da physalis sofreu alterações que foram comprovadas através da análise microestrutural realizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Adicionalmente, verificou-se que nenhum dos tratamentos realizados promoveu modificações visualmente perceptíveis na diferença global de cor (ΔE*) devido ao processo de desidratação osmótica. / Physalis peruviana Linnaeus is considered to be an exotic fruit, with a high cost of commercialization, especially in international markets. Its nutraceutical properties and increased productivity in the state of Rio Grande do Sul, associated with its high perishability defined the goal of this work is the following: to study the process of mass transfer during the osmotic dehydration of physalis. It is noteworthy that several studies have evaluated the properties of the bioactive compounds of physalis both in vitro and in vivo; however, there is a shortage of information in the literature regarding the industrialization of physalis. In this work the osmotic dehydration of physalis was carried out evaluating the effects of temperature (ranging from 40 to 70 °C), osmotic sucrose solution concentration (ranging from 40 to 70 g per 100 g solution) and the interaction of these variables by a 22 experimental design, with three replicates at the center point (in duplicate). Analyses of moisture content (gravimetric method), soluble solids (refractometer) and total sugars (high performance liquid chromatography - HPLC) were performed along the osmotic dehydration process. Content of total carotenoids (spectrophotometer), water activity (hygrometric method) and color (CIELAB scale) were analyzed for the fresh fruit and after 10 hours of processing. In addition, tests using an ultrasound probe (frequency 20 kHz, amplitude of 80 % for 30 minutes) as a pretreatment for the process of osmotic dehydration were performed to increase the permeability of the waxy skin of this fruit. Furthermore, analyses of the water activity and viscosity of the osmotic solutions used were carried out. The results show that the use of the ultrasound probe as a pre-treatment did not yield statistically significant differences for any of the parameters studied within the temperature range at the concentrations assessed. The model of Rastogi & Raghavarao proved to be suitable for the determination of equilibrium content; Fick's Second Law was satisfactorily used to determine the effective diffusivity of water and sucrose for a spherical geometry. Thus, the effective diffusivity of water was calculated and ranged from 2.44 to 7.60 x 10-10 m2 s-1, while that of sucrose ranged from 2.13 to 3.20 x 10-10 m2 s-1. Among all conditions studied in the experimental design, the osmotic dehydration process was more efficient when performed at a temperature of 70 °C and an osmotic solution concentration of 70 g per 100 g of solution. In these conditions, there was a high water loss (approximately 83 %) and a statistically significant reduction in the water activity of this fruit (from 0.979 to 0.872 after 10 hours); however, the greatest loss of total carotenoids (approximately 50 %) was observed. Under this experimental condition, the tissue matrix of physalis suffered structural changes, as proven through Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis. Additionally, it was found that none of the treatments performed promoted visually perceptible changes in the overall color difference (ΔE*) due to processing.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-04T11:50:13Z No. of bitstreams: 2 Tese - Karoliny Almeida Oliveira - 2017.pdf: 20054165 bytes, checksum: a9c846097d699d587dbf63736056a5a3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-04T12:33:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Karoliny Almeida Oliveira - 2017.pdf: 20054165 bytes, checksum: a9c846097d699d587dbf63736056a5a3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-04T12:33:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Karoliny Almeida Oliveira - 2017.pdf: 20054165 bytes, checksum: a9c846097d699d587dbf63736056a5a3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-12-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This thesis describes the development of colorimetric sensors in polymeric materials for the biomarkers detection for clinical diagnostics. The devices were manufactured with 96 microzones from the direct printing technology, using transparency film. The printed microplates were used to detect dengue, glucose and total proteins. Dengue detection in patient serum samples was performed with the capture and indirect ELISA assay for the detection of immunoglobulin M and immunoglobulin G, respectively. After the acquisition of the images with a cellular camera, a color histogram analysis and the principal component analysis (PCA) were performed. The results of these analyzes allowed to easily differentiate the groups of serum samples from patients who were infected and non-infected with the dengue virus. In order to promote carboxyl groups on the surface of the polyester film, this was modified by two methodologies: alkaline hydrolysis and adsorption of a polymer. The glucose assay was performed on the films modified by both methodologies and detected by a cellular camera, and the detection limits found were 0.70 mM and 0.93 mM for the polymer and hydrolyzed film, respectively. In addition, the biuret assay was performed on the microplates for the analysis of total proteins in canine serum samples using a bench scanner as the detection system. The limit of detection was 9.7 μM for the analytical curve ranging from 0 to 200 μM albumin. / Essa tese descreve o desenvolvimento de sensores colorimétricos em materiais poliméricos para detecção de biomarcadores para diagnósticos clínicos. Os dispositivos foram fabricados com 96 zonas a partir da tecnologia de impressão direta, utilizando filme de transparência. As microplacas impressas foram utilizadas para realizar a detecção de dengue, glicose e proteínas totais. A detecção de dengue em amostras de soros de pacientes foi realizada com o ensaio imunoenzimático (ELISA) captura e indireto para a detecção da imunoglobulina M e imunoglobulina G, respectivamente. Após a aquisição das imagens com uma câmera de celular foi realizada uma análise por histogramas de cores e pela ferramenta multivariada de análise de componentes principais (PCA). Os resultados dessas análises permitiram diferenciar facilmente os grupos de amostras de soro de pacientes contaminados e não contaminados com o vírus da dengue. A fim de promover grupos carboxílicos na superfície do filme de poliéster, este foi modificado por duas metodologias: hidrólise alcalina e adsorção de um polímero. O ensaio de glicose foi realizado nos filmes modificados por ambas as metodologias e detectados por uma câmera de celular, e os limites de detecção encontrados foram 0,70 mM e 0,93 mM, para o filme com polímero e hidrolisado, respectivamente. Além disso, foi realizado nas microplacas o ensaio do biureto para a análise de proteínas totais em amostras de soro canino utilizando como sistema de detecção um scanner de bancada. O limite de detecção encontrado foi igual a 9,7 µM através da curva analítica variando de 0 a 200 µM de albumina.

Flotação é uma operação unitária à base de química de superfície que envolve a captura de partículas hidrofóbicas por bolhas de ar na suspensão aquosa, na qual são transportadas para a superfície, com posterior remoção desta camada de espuma. Por outro lado, porque as partículas hidrofílicas não aderem a bolhas de ar, elas tendem a afundar e ir para o fluxo inferior do tanque de flotação. A separação de apatita-ganga através de flotação de espuma é o controle eficaz dos fenômenos de molhabilidade, que, por sua vez, determina a seletividade do processo. A regulação da interação de minerais (apatita e ganga) com moléculas de água (natureza hidrofílica) e também com as bolhas de ar (natureza hidrofóbica) é conseguida com a adição de reagentes químicos (coletores, modificadores e espumantes) na polpa de flotação. Adsorção de reagentes químicos na interface mineral/solução é o método mais eficaz para promover a hidrofobicidade das partículas de apatita (favorecendo sua flotação) e também reforçar a hidrofilicidade dos minerais de ganga, inibindo sua flotação. Este trabalho tem o objetivo de construir uma curva de calibração para o coletor Berol®867 através do método colorimétrico de Bradford, método na presença do corante Coomassie Brilliant Blue. Medidas simulando condições típicas de flotação foram também realizadas em laboratório. Medições em soluções de flotação foram realizadas pelo tensiômetro IP6000 que baseia-se no método da pressão máxima de bolha (MPMB) na qual é muito mais adequado para líquidos puros, mas não para soluções aquosas contendo surfactantes. Por conseguinte, os valores de L/G obtidos por MPMB são deterministicamente superiores aos gerados pelo Método com Wilhelmy (MPW), que é considerada como sendo adequada para soluções contendo tensioativos, mas não suficientemente robusta para aplicações industriais in-situ. / Froth flotation is a chemistry-based surface unit operation that involves the capture of hydrophobic particles by air bubbles in aqueous slurry, followed by levitation and collection in a froth layer. Conversely, because hydrophilic particles do not adhere to air bubbles, they are likely to sink and go to the underflow of the flotation cell. The selectivity of apatite-gangue separation via froth flotation is determined by the efficient control of the wetting phenomena. Adding chemical reagents to the flotation pulp, like collectors or frothers, it is possible to regulate the interfacial affinity of each mineral, apatite or gangue, turning them hydrophilic or hydrophobic. Adsorption of chemical reagents onto interfaces is the most effective approach to promote the hydrophobicity of the mineral, which is desired to float, and also the reinforcement of the wettability by water of the minerals which are desired to sink. This work had as objective to construct a calibration curve for the Berol®867 collector through the Bradford colorimetric method in the presence of Coomassie Brilliant Blue dye. Measurements simulating typical flotation conditions were also run at the laboratory. Measurements of flotation solution performed by tensiometer IP6000 are based on the Maximum Bubble Pressure Method (MBPM) which is very suitable for pure liquids, but not for aqueous solutions containing surfactants. Therefore, the values of ?LG yielded by MBPM are deterministically higher than those yielded by the Wilhelmy Plate Method (WPM), which is regarded as suitable for surfactant solutions but not sufficiently robust for in-situ industrial applications.

A Physalis peruviana Linnaeus é uma fruta considerada exótica que possui elevado custo de comercialização, principalmente nos mercados internacionais. Suas propriedades nutracêuticas e o aumento da sua produtividade no Estado do Rio Grande do Sul, associados à sua elevada perecibilidade definiram o objetivo deste trabalho: estudar o processo de transferência de massa durante a desidratação osmótica de physalis. Diversos trabalhos que avaliam as propriedades dos compostos bioativos da physalis através de ensaios in vitro e in vivo estão disponíveis na literatura, no entanto, há uma carência de informações a respeito de processos de industrialização desta fruta. Neste trabalho foi realizada a desidratação osmótica da physalis avaliando os efeitos da temperatura (variando de 40 a 70 C), da concentração da solução osmótica de sacarose (variando de 40 a 70 g por 100 g de solução) e da interação dessas variáveis através de planejamento experimental 22 com três repetições no ponto central (em duplicata). Análises de umidade (método gravimétrico), sólidos solúveis (refratômetro), açúcares totais (cromatografia líquida de alta eficiência) foram realizadas ao longo do processo de desidratação osmótica, enquanto que, as análises de carotenoides totais (espectrofotômetro), atividade de água (método higrométrico) e cor (escala CIELAB) foram realizadas para a fruta in natura e após 10 horas de processamento. Adicionalmente, testes utilizando uma sonda de ultrassom (frequência de 20 KHz, amplitude de 80 % durante 30 minutos) como pré-tratamento ao processo de desidratação osmótica foram realizados, a fim de aumentar a permeabilidade da casca cerosa desta fruta. Além disso, foram realizadas análises de atividade de água e da viscosidade das soluções osmóticas utilizadas neste trabalho. Os resultados mostraram que a utilização da sonda de ultrassom como pré-tratamento não apresentou diferenças estatisticamente significativas para nenhum dos parâmetros estudados, dentro da faixa de temperatura e concentração avaliadas. O modelo de Rastogi & Raghavarao mostrou-se adequado para a determinação do conteúdo de umidade e de sacarose no equilíbrio, assim como a utilização do modelo de difusão da Segunda Lei de Fick para a determinação da difusividade mássica efetiva da água e da sacarose na physalis usando os cinco primeiros termos da série. A difusividade mássica efetiva da água variou de 2,44 - 7,60 x 10-10 m2 s-1, enquanto que a da sacarose variou de 2,13 - 3,20 x 10-10 m2 s-1. Dentre todas as condições estudadas no planejamento experimental, o processo de desidratação osmótica mostrou-se mais eficiente quando realizado na temperatura de 70 C e concentração da solução osmótica de 70 g por 100 g de solução. Nessa condição experimental houve uma elevada perda de água (aproximadamente 83 %), além de uma redução estatisticamente significativa na atividade de água da fruta (passando de 0,979 para 0,872 após 10 horas), no entanto, ocorreu a maior perda de carotenoides totais (aproximadamente 50 %). Nessa condição experimental, a matriz do tecido da physalis sofreu alterações que foram comprovadas através da análise microestrutural realizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Adicionalmente, verificou-se que nenhum dos tratamentos realizados promoveu modificações visualmente perceptíveis na diferença global de cor (ΔE*) devido ao processo de desidratação osmótica. / Physalis peruviana Linnaeus is considered to be an exotic fruit, with a high cost of commercialization, especially in international markets. Its nutraceutical properties and increased productivity in the state of Rio Grande do Sul, associated with its high perishability defined the goal of this work is the following: to study the process of mass transfer during the osmotic dehydration of physalis. It is noteworthy that several studies have evaluated the properties of the bioactive compounds of physalis both in vitro and in vivo; however, there is a shortage of information in the literature regarding the industrialization of physalis. In this work the osmotic dehydration of physalis was carried out evaluating the effects of temperature (ranging from 40 to 70 °C), osmotic sucrose solution concentration (ranging from 40 to 70 g per 100 g solution) and the interaction of these variables by a 22 experimental design, with three replicates at the center point (in duplicate). Analyses of moisture content (gravimetric method), soluble solids (refractometer) and total sugars (high performance liquid chromatography - HPLC) were performed along the osmotic dehydration process. Content of total carotenoids (spectrophotometer), water activity (hygrometric method) and color (CIELAB scale) were analyzed for the fresh fruit and after 10 hours of processing. In addition, tests using an ultrasound probe (frequency 20 kHz, amplitude of 80 % for 30 minutes) as a pretreatment for the process of osmotic dehydration were performed to increase the permeability of the waxy skin of this fruit. Furthermore, analyses of the water activity and viscosity of the osmotic solutions used were carried out. The results show that the use of the ultrasound probe as a pre-treatment did not yield statistically significant differences for any of the parameters studied within the temperature range at the concentrations assessed. The model of Rastogi & Raghavarao proved to be suitable for the determination of equilibrium content; Fick's Second Law was satisfactorily used to determine the effective diffusivity of water and sucrose for a spherical geometry. Thus, the effective diffusivity of water was calculated and ranged from 2.44 to 7.60 x 10-10 m2 s-1, while that of sucrose ranged from 2.13 to 3.20 x 10-10 m2 s-1. Among all conditions studied in the experimental design, the osmotic dehydration process was more efficient when performed at a temperature of 70 °C and an osmotic solution concentration of 70 g per 100 g of solution. In these conditions, there was a high water loss (approximately 83 %) and a statistically significant reduction in the water activity of this fruit (from 0.979 to 0.872 after 10 hours); however, the greatest loss of total carotenoids (approximately 50 %) was observed. Under this experimental condition, the tissue matrix of physalis suffered structural changes, as proven through Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis. Additionally, it was found that none of the treatments performed promoted visually perceptible changes in the overall color difference (ΔE*) due to processing.

Submitted by Caroline Falcao (caroline.rfalcao@ufpe.br) on 2017-06-06T17:17:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) 2012-Dissertacao-RenataBarretoSantos.pdf: 5151204 bytes, checksum: 5d3006258e7c3359dffead5b2f172fc4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-06T17:17:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) 2012-Dissertacao-RenataBarretoSantos.pdf: 5151204 bytes, checksum: 5d3006258e7c3359dffead5b2f172fc4 (MD5) Previous issue date: 2012-12-20 / Este trabalho abordou mudanças no padrão estético através do uso de ferramenta quantificadora de luz refletida, inclusive para cada espectro visível. É possível perceber mudanças que associadas à descrição petrográfica e às características tecnológicas, orientarão uma escolha consciente e precisa do material pétreo e a monitoração do seu uso. Com a diversidade de tipos de rocha ofertados hoje no mercado, percebe-se a necessidade de preparo de profissionais para identificar a rocha mais adequada para um determinado uso. Outrossim, as características e efeitos dos produtos de limpeza precisam ser sistematicamente acompanhados, de modo que a percepção estética deve ir além da beleza momentânea, inclusive servir de referência para perceber e prever suas mudanças e respectivos desdobramentos sobre propriedades mecânicas do material no decorrer do tempo e do uso estimado e, naturalmente, sua durabilidade otimizada. A permanência da estética e preservação dos parâmetros físicos e mecânicos da rocha passam a depender do aprofundamento teórico para prever a finalidade da indicação da rocha. Os estudos realizados, neste trabalho, abordam a aplicação da espectrometria e luminosidade até a implementação prática do gerenciamento de cores e do brilho, passando pela análise conceitual da cor, sistema visual humano, fontes de luz, temperatura de cor, modelos de cores, espectro eletromagnético, espectrometria, espectro-radiométria, dispositivo para aferir a cor, além de analises petrográfica e tecnológicas do material estudado. A fim de implementar o gerenciamento de cores, foi necessário equipamento de medição, cartelas de referência para calibração e software para ler os dados captados pelo equipamento de medição. Para a implementação do sistema, em caráter experimental, foram utilizadas amostras no material pétreo Preto São Marcos, e os resultados obtidos, mostram que houve alteração do índice colorimétrico e do brilho entre o material original e o sujeito a ataque químico, embora não fossem percebidas a olho nu, devido à composição mineral da rocha. / This work aims to demonstrate that through aesthetic standards it is possible to verify changes associated to petrographic description and technological features, resulted in a conscious and accurate choice of the stone material and its use. With the diversity of lithological offered in trade today, it is possible to verify the lack of professionals prepared to identify the stone most suitable for a particular use. The aesthetic perception must go beyond the momentary beauty, it is needed to understand and predict the aesthetic and mechanical changes and the properties of the material over time and its estimate use. The permanence of the aesthetics and mechanics of the rock becomes dependent on the theoretical development that provides an indication of the rock. The studies conducted in this work, address the principle, the formation of light to the practical implementation of color management and shine, through conceptual analysis of color, human visual system, light sources, color temperature, color models, electromagnetic spectrum, spectrometry, spectroradiometry, device to measure the color, and petrographic analysis of the technological material studied. In order to implement color management, measurement equipment was necessary, reference cards for calibration and Softwaer to read the data captured by the measuring equipment. To implement the system, as experimental phase, it was used samples in a stone material Preto São Marcos and the results show that there was a change in the colorimetric index and brightness between the original material and the material exposed to chemical attack, most were not perceived with the naked eye due to mineragilogica composition of the rock.

An ideal biosensor is a compact and in-expensive device that is able to readily and rapidly detects different types of analytes with high sensitivity and specificity. The affectability of a biosensing methodology is subject to the limit of nanomaterials to transduce the target binding process to an improved perceptible signal, while the selectivity is accomplished by considering the binding and specificity of certain moieties to their targets. Keeping these requirements in mind we have chosen nanomaterials such as carbon nanotubes (CNTs) and gold nanoparticles (AuNPs) that has catalytic properties combined with their size, shape and configuration dependent chemical and physical properties as essential precursors and signaling components for creation of biosensors with tremendous sensitivity. The primary goal of the research work described in this dissertation is to develop and evaluate novel methods to detect various analytes using nanomaterials, at the same time making an affordable architecture for point-of-care (POC) applications. We report here in chapter 3 a simple and new strategy for preparing disposable, paper-based, porous AuNP/M-SWCNT hybrid thin gold films with high conductivity, rapid electron transfer rates, and excellent electrocatalytic properties to achieve multiple analyte electrochemical detection with a resolution that greatly exceeds that of purchased flat gold slides. We further explored the use of nanomaterial-based paper films in more complex matrices to detect analytes such as NADH, which can act as a biomarker for certain cellular redox imbalances and disease conditions. Carbon nanotubes with their large activated surfaces and edge-plane sites (defects) that are ideal for performing NADH oxidation at low potentials without any help of redox mediators minimizing surface fouling in complex matrices is described in chapter 4. With an instrument-free approach in mind we further focused on a colorimetric platform using split cocaine aptamers and gold nanoparticles (AuNPs) to detect cocaine for on-site applications as described in chapter 5. In chapter 5, the split aptamer sequences were evaluated mainly on three basic criteria, the hybridization efficiency, specificity towards the analyte (cocaine), and the reaction time to observe a distinguishable color change from red to blue. The assay is an enzyme-assisted target recycling (EATR) strategy following the principle that nuclease enzyme recognizes probe–target complexes, cleaving only the probe strand releasing the target for recycling. We have also studied the effect of the number of binding domains with variable chain lengths on either side of the apurinic (AP) site. On the basis of our results, we finally shortlisted the sequence combination with maximum signal enhancement fold which is instrumental in development of colorimetric platform with faster, and specific reaction to observe a distinctive color change in the presence of cocaine.

Carbon nanotubes (CNTs) and gold nanoparticles (AuNPs) are widely used for sensing applications due to their distinctive electrical and optical properties, and we have explored the development of methods that enable the incorporation of these nanomaterials into new and improved sensing devices. As a means for fabricating simple, low-cost and fast detection platforms for various applications, we have developed paper-based electrochemical detection platforms based on CNTs or platinum nanoparticle (PtNP)-CNT composite materials. We describe the use of a paper-based, low density, a three-dimensional thin film of interconnected CNTs as an electrode material. We studied the electrochemical properties of these paper-based CNT electrodes and demonstrated their use as an electrochemical sensor for the sensitive detection of guanine-based nucleotides. We further describe the functionalization of this paper-based electrode by fabricating a PtNP-SWCNT hybrid film via a vacuum filtration-based method. The interconnected PtNP structure formed on top of the CNT-coated paper was directly used as an electrocatalyst for methanol oxidation. Compared to paper-based PtNP-SWCNT hybrid films formed by electrochemical deposition, hybrid films formed by vacuum filtration showed a higher electrochemical surface area and enhanced electrocatalytic response to methanol oxidation. We have also developed methods based around DNA-modified AuNPs, which offer an excellent colorimetric platform for target detection. The DNA density on the surface of modified AuNPs affects enzymatic activity, colloidal stability of AuNPs, the orientation of the probe DNA and its hybridization efficiency. The combination of all these factors ultimately dictates the reaction time and sensitivity of colorimetric assays. We demonstrate the use of DTT as a modulator to control DNA surface coverage on the surface of AuNPs. Using this DTT treatment and a novel probe for exonuclease III activity, we have developed a colorimetric assay based on DTT-treated, DNA-modified AuNPs that can achieve more sensitive and rapid detection of DNA and enzymes relative to existing sensor platforms.