Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Most of studies evaluating Hg in fish have been developed using fresh fish and the few studies involving the assessment of Hg in fish after cooking process, involve only the determination of total Hg and no clear conclusions have been reported. Considering the relatively high temperatures used for the preparation of fish and the volatile characteristics of some Hg species, this study aimed to evaluate the behavior of species of Hg (Hg2+ and CH3Hg+) after different cooking treatments in six different species of fish. Three different cooking procedures (cooking with water, frying and roasting) were evaluated, in addition to in natura samples. Moreover, the influence of three different conditions (containing salt, salt and lemon, and without seasonings) was evaluated for each treatment. All additives involved, like salt, lemon, oil and water used during the cooking procedure were collected to evaluate the mass balance of total Hg, including its possible losses. After each culinary treatment, samples were freeze-dried and ground in a cryogenic mill. For the extraction method of Hg species a solution of 0.6% (m/v) L-cysteine was used. Parameters such as time and cooking temperature and the mass and shape of sample were previously selected and optimized. Parameters of the speciation method were also evaluated such as: concentration of extractant solution, extraction time, sample weight and analyte recovery test (CH3Hg+ and Hg2+). Mercury species were identified and quantified by liquid chromatography-chemical vapor generation-inductively coupled plasma mass spectrometry (LC-CVG-ICP-MS). The accuracy was evaluated using certified reference material of dogfish muscle (DORM-2) and an agreement better than 97% with reference values was obtained for CH3Hg+ and total Hg. The relative standard deviation of the proposed method was below 5.5%. The limit detection of 1.7 and 2.3 ng g-1 as Hg for Hg2+ and CH3Hg+, respectively, were obtained. Losses of Hg species up to 33% were detected after frying procedure. However, no significant conversions between Hg species in any culinary treatment were observed. / A maioria dos estudos avaliando as espécies de Hg em peixes tem sido feita com peixes in natura e as poucas pesquisas envolvendo a avaliação de Hg em peixes após algum processo de cocção, envolvem somente a determinação total de Hg e não apresentam conclusões claras sobre o comportamento dessas espécies de Hg. Considerando as temperaturas relativamente altas, geralmente usadas para o preparo de peixes e as características voláteis de algumas espécies de Hg, este trabalho objetivou avaliar o comportamento das espécies de Hg2+ e CH3Hg+ após diferentes tratamentos culinários em seis diferentes espécies de peixes. Avaliaramse três diferentes processos de cocção (cozimento, fritura e assagem), além da amostra crua. Além disso, foi avaliada a influência de três diferentes condições para cada tratamento (adição de sal, adição de sal e limão, e sem adição de condimentos). Todos os componentes envolvidos, como sal, limão, óleo e água usados durante os processos de cocção foram coletados para avaliar possíveis interconversões ou perdas de Hg total (balanço de massa para cada processo). Após cada tratamento culinário as amostras de peixe foram liofilizadas e cominuidas em moinho criogênico. Para o método de extração das espécies de Hg foi utilizada uma solução de L-cisteína 0,6% (m/v). Parâmetros como tempo e temperatura de cocção, além da massa e formato da amostra, foram todos previamente otimizados e selecionados. Também foram avaliados parâmetros do método de especiação, tais como: concentração do extrator, tempo de extração, massa de amostra e teste de recuperação de analitos (Hg2+ e CH3Hg+). As espécies de Hg foram identificadas e quantificadas por cromatografia a líquido com geração química de vapor pós-coluna acoplada a espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (LC-CVGICP- MS). A exatidão do método foi avaliada usando o material de referência certificado (DORM-2) e concordâncias acima de 97% foram obtidas para CH3Hg+ e Hg total. O desvio padrão relativo do método proposto foi inferior a 5,5%. Limites de detecção de 1,7 e 2,3 ng g-1 foram obtidos para o Hg2+ e CH3Hg+, respectivamente. Perdas de Hg de até 33% foram observadas depois do processo de fritura. Entretanto, não foram constatadas conversões significativas entre as espécies de Hg em nenhum tratamento culinário.

Submitted by Jorge Henrique Pedrobom (jorgepedrobom@hotmail.com) on 2016-07-25T12:47:20Z No. of bitstreams: 1 Geociências e Meio Ambiente - Dissertação Jorge Henrique Pedrobom.pdf: 1016315 bytes, checksum: 49d3b6ccf02643872d64774cb7259813 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-07-28T12:04:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pedrobom_jh_me_rcla.pdf: 1016315 bytes, checksum: 49d3b6ccf02643872d64774cb7259813 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T12:04:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pedrobom_jh_me_rcla.pdf: 1016315 bytes, checksum: 49d3b6ccf02643872d64774cb7259813 (MD5) Previous issue date: 2016-04-29 / Um dos fatores mais preocupantes na área de mineração de urânio é a drenagem ácida de mina (DAM), tal processo ocorre de maneira espontânea e descontrolada no complexo minério industrial de Poços de Caldas (CIPC). A DAM pode gerar espécies de urânio acima dos valores permitidos para lançamento em corpos hídricos. Durante o processo de DAM, o urânio, possivelmente, esta na forma de óxidos e hidróxidos de uranilo, ao atingir os corpos hídricos, sua forma pode mudar para espécies contendo grupos carbonato e sulfato. A concentração e labilidade dessas espécies são importantes para avaliação da biogeodisponibilidade do metal para o sistema aquático. A técnica de difusão em filmes finos por gradiente de concentração (DGT) tem sido utilizada para quantificação de metais na sua forma lábil e especiação de metais em diferentes tipos de amostra. Nesta pesquisa a técnica DGT foi utilizada em laboratório com diferentes fases ligantes para avaliar a aplicação em águas de DAM tratada e afluentes no entorno de mineração de urânio. A partir de imersões in situ, a técnica DGT foi utilizada juntamente com a técnica de extração em fase sólida (SPE) para avaliar a labilidade das espécies de urânio presente no sistema. Os resultados mostraram que grande parte do urânio presente nas amostras está na forma lábil. Por sua vez estes resultados se mostraram concordantes com a especiação via software MINTEQ. Por outro lado, os resultados obtidos pela SPE não foram concordantes com a técnica DGT, isso pode ser oriundo da saturação da fase ligante ou devido os diferentes tempos de residência dos íons nas diferentes técnicas. / One of the major concerns in uranium mining areas is the Acid Mine Drainage (AMD). This process occurs spontaneously and uncontrollably in Poços de Caldas Ore Industrial Complex (CIPC). DAM can generate levels of uranium species higher than the maximum allowed values for water bodies discharge. During the DMA process, uranium is possibly in the form of uranyl oxides and hydroxides and after reaching water bodies, it changes to species which contain carbonate and sulfate groups. The determination of concentration and lability of these species is important to evaluate the metal biogeoavailability to the water system. The Diffusion Gradients in Thin Films Technique (DGT) has been used for the quantification of labile metals and their speciation in several types of sample. In this research, DGT technique was used in lab with different binding layers to evaluate its suitability to DAM waters and uranium mining surrounding tributaries. Therefore, the developed method was performed in situ along the solid phase extraction technique (SPE) to assess the lability of uranium species present in the system. The results obtained by DGT technique showed that a large part of the uranium present in the samples is its labile form. Also, these results were consistent with speciation via the MINTEQ software. Moreover the results obtained by SPE were not consistent with those from DGT technique, probably because of the saturation of the binding phase or due to the different residence times of ions in different techniques.

Orientador: Mauricio Bacci Junior / Coorientador: Luíz Carlos Forti / Banca: Marco Antonio del Lama / Banca: Fabio de Melo Sene / Banca: Sergio Russo Matioli / Banca: Patricia Pasquali Parise Maltempi / Resumo: As formigas da tribo Attini apresentam um mutualismo com fungos basidiomicetos. Entre as attíneas, uma das mais derivadas é a formiga cortadeira Atta laevigata, que se apresenta com ampla distribuição na América do Sul e dividida em duas linhagens mitocondriais. Esta cortadeira já foi classificada em até três subespécies ou mesmo em duas espécies distintas, mas atualmente é considerada uma única espécie com grande variação morfológica. No presente trabalho, foram analisados indivíduos de 84 ninhos de A. laevigata em duas áreas na região Sudeste do Brasil. Nessas áreas foram encontrados indivíduos em ambas as linhagens mitocondriais, denominadas de linhagem I e II. Os machos da linhagem I se apresentaram distintos dos machos da linhagem II, com relação ao peso, dimensões do abdômen e estruturas da genitália. A congruência entre os marcadores morfológicos e mitocondriais sugere que as duas linhagens simpátricas de A. laevigata estão reprodutivamente isoladas, caracterizando um processo de especiação em andamento. Ninhos de ambas as linhagens de A. laevigata contiveram o mesmo fungo mutualista, Leucoagaricus gongylophorus, em três grupos gênicos distintos. Portanto, o processo de especiação em A. laevigata não foi causado por uma especialização no cultivo de um determinado grupo de fungo. Indivíduos simpátricos de linhagens distintas puderam realizar o voo nupcial simultaneamente. No entanto, análises de quatro lócus mitocondriais e seis lócus microssatélites mostraram que cada fêmea em uma das linhagens é fecundada exclusivamente (ou ao menos predominantemente) por machos da mesma linhagem. Portanto, há uma barreira pré-zigótica levando ao isolamento reprodutivo entre indivíduos simpátricos de linhagens distintas. Esta barreira foi provavelmente causada pelas diferenças corpóreas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Ants of Attini tribe have a mutualism with basidiomycete fungi. Among Attini ants, one of the most derived species is the leafcutter ant Atta laevigata, which has a wide distribution in South America and split into two mitochondrial lineages. This leafcutter has been classified into three subspecies or even up into two distinct species, but nowadays is considered a single species with great morphological variation. In this study, we analyzed 84 individuals from nests of A. laevigata located in two areas of southeastern region of Brazil. Individuals from both mitochondrial lineages, called lineage I and II, were found in those areas. Males of lineage I were different from males of lineage II, concerning weight, dimensions of the abdomen, and genitalia structures. The congruence between morphological and mitochondrial markers suggests that the two sympatric lineages of A. laevigata are reproductively isolated, characterizing a speciation process in progress. Nests of both A. laevigata lineages contained the same mutualistic fungus, Leucoagaricus gongylophorus, in three distinct genetic groups. Therefore, A. laevigata speciation process was not caused by a specialization in the cultivation of a particular group of fungi. Sympatric individuals of distinct lineages could perform the nuptial flight simultaneously. However, analysis of four mitochondrial and six microsatellite locus showed that each female from a lineage is fertilized exclusively (or at least predominantly) by one to six males from the same lineage. Thus, there is a pre zygotic barrier leading to reproductive isolation between sympatric individuals of distinct lineages. This barrier was probably caused by physical differences of males (including the genitalia) that makes it... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O objetivo deste estudo foi caracterizar o potencial probiótico, antimicrobiano e antioxidante, bem como analisar os genes envolvidos em relação aos fatores de virulência e de resistência. Do mesmo modo, objetivouse avaliar a capacidade de bioacumulação e a especiaçao de selênio (Se(IV)) na biomassa microbiana. O micro-organismo utilizado neste estudo foi isolado de queijo “Minas Frescal” e caracterizado por métodos fenotípicos (Vitek® 2 system) e moleculares (sequenciamento do gene 16s rRNA e análise pelo gene ddl (D-Ala–D-Ala ligase)). O isolado LAB18s foi identificado fenotipicamente e genotipicamente como Enterococcus durans. Além disso, apresentou características probióticas; atividade antimicrobiana e capacidade antioxidante. Quando analisados os genes relacionados aos fatores de virulência (ace, agg, asa, bopA, bopB, bopC e bopD), e de resistência à vancomicina (vanA, vanB, vanC1 e vanC2/3) não foi verificada a presença destes genes pela E. durans LAB18s. Da mesma forma, o isolado mostrou-se sensível aos antibióticos testados (eritromicina, tetraciclina, vancomicina, gentamicina e penicilina) e apresentou ainda capacidade de adesão e hidrofobicidade, assim como forte capacidade para a formação de biofilme. Para a bioacumulação de Se(IV) pelo isolado E. durans LAB18s foram encontrados como parâmetros ótimos de crescimento a temperatura de 30°C e pH 7. Através da especiação foi demonstrado que em todas as análises o isolado E. durans LAB18s pode bioacumular concentrações consideráveis de Se(IV), sendo que a maior percentagem de selênio orgânico foi encontrada na fração de proteínas totais e, quando analisada as extrações por diferentes solventes, observou-se maior conteúdo de selênio em meio alcalino. As análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Espectrometria de Energia Dispersiva (MEV-EDS) corroboraram com os resultados obtidos em termos de bioacumulação de selênio pelo E. durans LAB18s. De acordo com os resultados obtidos pode-se inferir que o isolado E. durans LAB18s pode ser considerado um micro-organismo com potencial probiótico, biologicamente seguro e com ampla capacidade em bioacumular selênio na biomassa microbiana. / The aim of this study was to characterize the potential probiotic, antimicrobial and antioxidant activity as well as analyze the genes involved in virulence factors and resistance. Similarly, it was aimed to evaluate the ability of selenium (Se (IV)) bioaccumulation and speciation through the microbial biomass. The micro-organism used in this study was isolated from "Minas Frescal" cheese and characterized by phenotypic (Vitek® 2 system) and molecular methods (16S rRNA gene sequencing and analysis by gene ddl (DAla- D-Ala ligase)). The isolate LAB18s was identified phenotypically and genotypically as Enterococcus durans. Moreover, it exhibited probiotic characteristics, antimicrobial and antioxidant activity. The genes related to virulence factors (ace, agg, asa, bopA, bopB, bopC e bopD), and vancomycin resistance (vanA, vanB, vanC1 e vanC2/3) were not verified the presence of these genes by LAB18s. Likewise, the isolate showed susceptibility to the antibiotics tested (erythromycin, tetracycline, vancomycin, gentamicin and penicillin) and also it showed adhesion and hydrophobicity ability, as well as a strong ability to form biofilms. For the Se(IV) bioaccumulation by isolated Enterococcus durans LAB18s have been found as optimal parameters growth by isolate at temperature of 30°C and pH 7. Analysis for Se(IV) speciation had shown in all analyzes that the isolate E. durans LAB18s can bioaccumulate considerable concentrations of Se(IV), and the highest percentage of organic selenium was found in the fraction of total protein; and when analyzed different solvent extractions, it was observed a higher content of selenium in alkaline medium. Analyses from Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS) corroborate with the results obtained with Se(IV) bioaccumulation by E. durans LAB18s. In according to the obtained results it can be infer that the isolated E. durans LAB18s can be considered a micro-organism with potential probiotic, biologically safe and with wide capacity to bioaccumulate selenium in microbial biomass.

Apresenta-se nesta tese os resultados de aplicações do formalismo da Mecânica Estatística em dois problemas independentes. O primeiro diz respeito a um modelo para Evolução do Acasalamento Preferencial no processo de Especiação Simpátrica; enquanto que o segundo refere-se ao desenvolvimento de um algoritmo de aprendizado por meio de Inferência Aproximativa. No problema biológico estudado, cada indivíduo em um modelo de agentes é composto por dois traços. Enquanto um é responsável pela ecologia do indivíduo, o outro dita uma aparência física descorrelacionada com a adaptabilidade. Esses traços são expressos por diferentes loci que estão ligados entre si por uma taxa de recombinação. O modelo inclui também a possibilidade de evolução da preferência sexual dos indivíduos. Foi construído para esse modelo um diagrama de fases no espaço dos parâmetros que descrevem o ambiente como, por exemplo, quantidades de recursos e deficiência do indivíduo híbrido. Foram encontradas três fases de equilíbrio: (i) emergência de Acasalamento Preferencial; (ii) extinção de um dos alelos do locus responsável pela ecologia e (iii) equilíbrio Hardy-Weinberg. Foi verificado que o acasalamento preferencial pode emergir ou mesmo ser perdido (e vice-versa) em resposta a mudanças no ambiente. Além disso, o sistema apresenta memória característica típica de transições de primeira ordem, o que permitiu a descrição desse sistema biológico por meio do arcabouço da Mecânica Estatística. Em relação à Inferência Aproximativa, está-se interessado na construção de um algoritmo de aprendizado supervisionado por meio da técnica de Propagação de Expectativas. Mais especificamente, pretende-se inferir os parâmetros que compõem um Perceptron Professor a partir do conjunto de pares - entradas e saídas - que formam o conjunto de dados disponíveis. A estimativa desses parâmetros será feita pela substituição de uma distribuição Posterior original, geralmente intratável, por uma distribuição aproximativa tratável. o algoritmo Propagação de Expectativas foi adotado para a atualização, passo a passo, dos termos que compõem essa distribuição aproximativa. Essa atualização deve ser repetida até que a convergência seja atingida. Utilizando o Teorema do Limite Central e o método de Cavidade, foi possível obter um algoritmo genérico e que apresentou desempenho bastante evidente em dois modelos estudados: o modelo do Perceptron Binário e o modelo do Perceptron Gaussiano, com desempenho ótimo em ambos os casos. / This thesis presents applications of the framework of Statistical Mechanics to two independent problems. The first corresponds to a computational model for the evolution of Assortative Mating in the Sympatric Speciation process; and the second a learning algorithm built by means of a Bayesian Inference approach. In the biological problem each individual in an agent-based model is composed of two traits. One trait, called the ecological trait, is directly related with the fitness; the other, called the marker trait, has no bearing on the fitness. The traits are determined by different loci which are linked by a recombination rate. There is also the possibility of evolution of mating preferences, which are inherited from the mother and subject to random variations. The study of the phase diagram in the spa e of parameters describing the environment (like carrying capacity and disruptive selection) reveals the existence of three phases: (i) assortative mating; (ii) extinction of one allele from ecological loci; and (iii) Hardy-Weinberg equilibrium. It was verifed that the assortative mating an emerge or even be lost (and vice-versa) acording with the environmental hanges. Moreover, the system shows memory of the initial condition, characterising a hysteresis. Hysteresis is the signature of first order phase transition, which allows the description of the system by means of the Statistical Mechanics framework. In relation to the Bayesian Inference, a supervised learning algorithm was constructed by means of the Expectation Propagation approach. The idea is to estimate the parameters which compose a Teacher Perceptron by the substitution of the original posterior distribution, intra table, by a tractable approximative distribution. The step-by-step update of the terms composing the approximative distribution was performed by using the Expectation Propagation algorithm. The update must be repeated until the convergence ocurrs. Using the Central Limit Theorem and the Cavity Approah, it was possible to get a generic algorithm that has shown a very good performance in two application scenarios: The Binary Perceptron Model and the Gaussian Perceptron Model.

Espécies em anel se formam quando uma população se expande em volta de uma barreira geográfica, de modo que as duas frentes de expansão que se reencontram no outro lado da barreira estejam isoladas reprodutivamente. Esse complexos são considerados um exemplo emblemático de especiação por distância, processo no qual a aquisição do isolamento reprodutivo depende da atenuação do fluxo gênico pela distância. Barreiras geográficas que limitam a dispersão dos organismos têm tido um papel central no estudo da especiação, já que a sua presença tem o potencial de facilitar este processo. Além disso, a dispersão também é limitada por fatores endógenos, de modo que, frequentemente, a área acessível a cada indivíduo é menor do que a área total da distribuição da espécies. Na especiação por distância, esta limitação é o principal mecanismo promovendo a redução do fluxo gênico. Usando modelos baseados em agentes, simulamos a expansão e divergência de uma população em volta de uma barreira central com presença contínua de fluxo gênico. Nossos resultados mostram que espécies em anel são instáveis e resultam em especiação completa ou homogeneização da divergência adquirida durante o processo de expansão, porém podem persistir por períodos prolongados de tempo, mesmo na ausência de seleção ambiental. Esta persistência é afetada pela configuração da paisagem, e sugerimos que a forma da área de distribuição de Phylloscopus trochiloides, um dos casos mais bem documentados deste fenômeno, pode ser importante para a sua existência. Com este exemplo, mostramos que modelos baseados em agentes podem ajudar a entender padrões de distribuição espacial da variação genética e discriminar o efeito de atributos geográficos em casos particulares. Dada a demonstração da ocorrência de espécies em anel nas simulações, investigamos em mais detalhe as suas condições de formação. Concluímos que, na ausência de seleção ambiental, estes complexos são raros e se formam apenas em condições muito restritas que dependem conjuntamente de atributos da paisagem, da população e dos organismos. No entanto, a aquisição do isolamento reprodutivo é melhor explicada pela estruturação populacional gerada pela configuração da paisagem, do que pela reprodução local. Discutimos que a especiação por distância pode ser particularmente favorecida no caso de espécies em anel devido à ocorrência de expansão populacional, cenário no qual a deriva genética pode potencializar a fixação diferencial de alelos. As condições de formação de espécies em anel por especiação por distância são muito restritas e, só por isso, já seria esperado que elas fossem raras. Como as espécies estão sujeitas à variação ambiental, há grandes chances de que surjam lacunas em suas distribuições ao longo do tempo. Espécies em anel podem estar especialmente sujeitas ao surgimento de lacunas, pois a sua formação é favorecida por áreas particularmente estreitas. Além disso, na ausência de seleção ambiental, o fluxo gênico as torna intrinsecamente instáveis, e espera-se que estes complexos se separem ou se misturem completamente com o tempo. Esta transitoriedade é mais um fator a contribuir para a raridade de espécies em anel / Ring species are circular chains of gradually changing taxa which are formed when a population expands around a geographic barrier in such a way that the two expanding fronts, which meet after many generations, are reproductively isolated. These structures are considered a prime example of speciation by distance, a process in which the acquisition of reproductive isolation depends on the attenuation of gene flow with distance. Geographical barriers that limit dispersal have played a central role in the study of speciation, since their presence has the potential of facilitating divergence. In addition, dispersal is also limited by endogenous factors, so that the area accessible to each individual is less than total area of the species distribution. In speciation by distance, this limitation is the main mechanism promoting the reduction of gene flow. Using agent-based models, we simulated the expansion and divergence of a population around a central barrier with ongoing gene flow. Our results show that ring species are unstable to speciation or mixing, but can persist for extended times, even in the absence of environmental selection. This persistence is affected by landscape configuration and we suggest that the shape of the distribution area of the greenish warbler ring species, one of the best documented examples of this phenomenon, may be important for its existence. These results imply that agent-based models can aid the understanding of patterns of spatial distribution of genetic diversity and the effect of spatial attributes in particular cases. Given the demonstration of ring species in the simulations, we investigated the conditions for their formation in more detail. We conclude that, in the absence of environmental selection, these complexes are rare and form only under very restricted conditions which depend on landscape, population and individual features. However, population structuring leading to the acquisition of reproductive isolation is better explained by landscape configuration than by local mating. We suggest that speciation by distance can be particularly favored in the case of ring species due to population expansion, since under these circumstances genetic drift can enhance differential allele fixation. The conditions for ring species formation by speciation by distance are very limited, which by itself could explain their rarity. Since species are subject to environmental variation, gaps in their distributions may appear over time. Ring species may be especially susceptible to the emergence of gaps, since their formation is favored by particularly narrow areas. Furthermore, in the absence of environmental selection, these complexes are intrinsically unstable due to the presence of gene flow, and are expected to completely speciate or mix. This transience in time is another factor contributing to the rarity of ring species

O objetivo deste estudo foi caracterizar o potencial probiótico, antimicrobiano e antioxidante, bem como analisar os genes envolvidos em relação aos fatores de virulência e de resistência. Do mesmo modo, objetivouse avaliar a capacidade de bioacumulação e a especiaçao de selênio (Se(IV)) na biomassa microbiana. O micro-organismo utilizado neste estudo foi isolado de queijo “Minas Frescal” e caracterizado por métodos fenotípicos (Vitek® 2 system) e moleculares (sequenciamento do gene 16s rRNA e análise pelo gene ddl (D-Ala–D-Ala ligase)). O isolado LAB18s foi identificado fenotipicamente e genotipicamente como Enterococcus durans. Além disso, apresentou características probióticas; atividade antimicrobiana e capacidade antioxidante. Quando analisados os genes relacionados aos fatores de virulência (ace, agg, asa, bopA, bopB, bopC e bopD), e de resistência à vancomicina (vanA, vanB, vanC1 e vanC2/3) não foi verificada a presença destes genes pela E. durans LAB18s. Da mesma forma, o isolado mostrou-se sensível aos antibióticos testados (eritromicina, tetraciclina, vancomicina, gentamicina e penicilina) e apresentou ainda capacidade de adesão e hidrofobicidade, assim como forte capacidade para a formação de biofilme. Para a bioacumulação de Se(IV) pelo isolado E. durans LAB18s foram encontrados como parâmetros ótimos de crescimento a temperatura de 30°C e pH 7. Através da especiação foi demonstrado que em todas as análises o isolado E. durans LAB18s pode bioacumular concentrações consideráveis de Se(IV), sendo que a maior percentagem de selênio orgânico foi encontrada na fração de proteínas totais e, quando analisada as extrações por diferentes solventes, observou-se maior conteúdo de selênio em meio alcalino. As análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Espectrometria de Energia Dispersiva (MEV-EDS) corroboraram com os resultados obtidos em termos de bioacumulação de selênio pelo E. durans LAB18s. De acordo com os resultados obtidos pode-se inferir que o isolado E. durans LAB18s pode ser considerado um micro-organismo com potencial probiótico, biologicamente seguro e com ampla capacidade em bioacumular selênio na biomassa microbiana. / The aim of this study was to characterize the potential probiotic, antimicrobial and antioxidant activity as well as analyze the genes involved in virulence factors and resistance. Similarly, it was aimed to evaluate the ability of selenium (Se (IV)) bioaccumulation and speciation through the microbial biomass. The micro-organism used in this study was isolated from "Minas Frescal" cheese and characterized by phenotypic (Vitek® 2 system) and molecular methods (16S rRNA gene sequencing and analysis by gene ddl (DAla- D-Ala ligase)). The isolate LAB18s was identified phenotypically and genotypically as Enterococcus durans. Moreover, it exhibited probiotic characteristics, antimicrobial and antioxidant activity. The genes related to virulence factors (ace, agg, asa, bopA, bopB, bopC e bopD), and vancomycin resistance (vanA, vanB, vanC1 e vanC2/3) were not verified the presence of these genes by LAB18s. Likewise, the isolate showed susceptibility to the antibiotics tested (erythromycin, tetracycline, vancomycin, gentamicin and penicillin) and also it showed adhesion and hydrophobicity ability, as well as a strong ability to form biofilms. For the Se(IV) bioaccumulation by isolated Enterococcus durans LAB18s have been found as optimal parameters growth by isolate at temperature of 30°C and pH 7. Analysis for Se(IV) speciation had shown in all analyzes that the isolate E. durans LAB18s can bioaccumulate considerable concentrations of Se(IV), and the highest percentage of organic selenium was found in the fraction of total protein; and when analyzed different solvent extractions, it was observed a higher content of selenium in alkaline medium. Analyses from Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS) corroborate with the results obtained with Se(IV) bioaccumulation by E. durans LAB18s. In according to the obtained results it can be infer that the isolated E. durans LAB18s can be considered a micro-organism with potential probiotic, biologically safe and with wide capacity to bioaccumulate selenium in microbial biomass.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, 2009. / Submitted by Lilian M. Silva (lilianmadeirasilva@hotmail.com) on 2013-04-20T17:47:07Z No. of bitstreams: 1 Especiação química de cobre em ambientes aquáticos próximos ao município do Rio Grande- RS..pdf: 1098073 bytes, checksum: 92f2bde9152fb8b539a5eb8185795440 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-10T17:27:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Especiação química de cobre em ambientes aquáticos próximos ao município do Rio Grande- RS..pdf: 1098073 bytes, checksum: 92f2bde9152fb8b539a5eb8185795440 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-10T17:27:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Especiação química de cobre em ambientes aquáticos próximos ao município do Rio Grande- RS..pdf: 1098073 bytes, checksum: 92f2bde9152fb8b539a5eb8185795440 (MD5) Previous issue date: 2009 / O comportamento biogeoquímico dos metais é definido principalmente pelas espécies químicas presentes, ou seja, por sua especiação química. Esse estudo apresenta resultados da especiação química de cobre no estuário da Lagoa dos Patos e na restinga que a separa do Oceano Atlântico. Está previsto que a área do estuário em pouco tempo poderá sofrer impacto por esse metal, em função do estabelecimento de um pólo naval na região. Então, é iminente e estratégica a necessidade de monitorar a situação ambiental atual, além de manter um programa permanente de acompanhamento das possíveis modificações introduzidas pelos novos empreendimentos. Esse contexto histórico-ambiental motivou a realização deste estudo, que avaliou a especiação química do cobre na forma dissolvida, diferenciando a concentração do metal lábil (ou biodisponível) da concentração do metal complexado. Em um primeiro momento foi estudada a região muito próxima do futuro pólo naval, para o estabelecimento de linha de base (background). A seguir, o estuário da Lagoa dos Patos foi estudado, envolvendo três salinidades distintas, nos períodos de inverno e primavera. Os resultados demonstram que mais de 90% do cobre encontra-se complexado por ligantes orgânicos naturais, cujas constantes de estabilidade são da ordem de 10 13-14, em água doce. Porém, com o aumento da salinidade a concentração de ligantes sofre um decréscimo significativo e há um aumento da fração lábil favorecendo a biodisponibilidade e trânsito do metal pela cadeia trófica, apesar das concentrações de metal dissolvido diminuir. Na segunda parte do estudo, foram coletadas amostras em um gradiente de salinidade, em condição de alta vazante. Nesta situação, a água doce apresenta altas concentrações do metal (26 a 27 nmol L-1), mas apresenta também uma alta concentração de ligantes naturais (164 a 178 nmol L-1), formadores de complexos estáveis, o que limita a toxicidade do metal. A salinização diminui a concentração de cobre (12 a 14 nmol L-1), porém ocorre um aumento da fração lábil do metal (15 a 28%). Este fato revela a necessidade de uma adequação da legislação atual, para que esta regulamente não apenas o teor de cobre dissolvido, mas do real potencial tóxico do metal em um ambiente. Neste trabalho também foi estudada a água subterrânnea da restinga que separa a lagoa dos Patos do Oceano Atlântico. Recentemente, foi demonstrado que o fluxo de macro e micronutrientes através dessa restinga para o oceano é comparável às concentrações lançadas pela água superficial através da Barra do Rio Grande. Essa contribuição dá-se através da descarga de água subterrânea (SGD), que para essa região é um fator importante na ciclagem de nutrientes e produtividade primária. São considerados resultados, preliminares, da especiação química de metais na água subterrânea de um poço desta restinga, oriundos de duas técnicas: a de gradientes difusivos de membranas (DGT) para a avaliação do cobre, vanádio, cobalto, níquel, zinco, cádmio e manganês, e a Voltametria Adsortiva de Redissolução Catódica aliada à técnica de Troca por Ligante de Competição (CLE-AdCSV) para a avaliação das concentrações das espécies químicas de cobre. A água do interior do poço foi classificada em: superfície, caracterizada pela presença de oxigênio dissolvido; intermediaria, com potencial redox positivo e ausência de oxigênio dissolvido e, fundo, com potencial redox fortemente negativo. Os dados do DGT revelaram teores de metal lábil em média 5 vezes maiores na superfície do poço, do que nas demais zonas, exceto para manganês cuja concentração diminuiu. O estudo voltamétrico, confirmando os resultados do DGT, demonstrou que 80% do Cu total na superfície estavam na forma lábil, enquanto no fundo esse índice foi de apenas 10%. Ao final deste trabalho fica demonstrada a importância das análises de especiação química nos estudos sobre o comportamento biogeoquímico dos metais, seja pela avaliação da biodisponibilidade dos metais no estuário, como do seu comportamento na água subterrânea. / Metals biogeochemistry behavior is mainly controlled by chemical species presented, ie, by its chemical speciation. This study presents chemical speciation results for copper in Patos Lagoon Estuary in an area that soon shall be impacted by this metal, due to the start of shipyard operations. Results pointed out more than 90% of copper is complexed by natural organic ligands, which conditional stability constants are about 10 13-14. The ligands and dissolved metal concentrations diminish with increasing the salinity, but the labil fraction enhances, favoring the bioavailability and the mobility through the trophic levels. The fast expansion of the Port of Rio Grande, situated on the banks of the estuary, brings the need to monitor the current environmental situation, and maintain a program of ongoing monitoring of possible changes made by new activities being implemented. This context motivated this study, which evaluated the chemical speciation of copper in the dissolved phase, differentiating the concentration of labile metal (or bioavailable) concentration of the metal complexed in three different salinities in the estuary of the Patos Lagoon, in periods of winter and spring. The analysis confirmed the conservative behavior of copper in relation to salinity in this estuary as described by Windom et al., 1999. Although the fresh water showed higher concentrations (26 to 27 nmol L-1), also has a high capacity of metal complexation by organic ligands highly stable (164 to 178 nmol L-1), which discards the toxicity of this metal. However, the meeting of waters, despite the lower concentration (12 to 14 nmol L-1), copper presents significant fraction of labile metal (15 to 28%) and bioavailable to biota. This fact shows the need for adequacy of current legislation so that this set not only the content of dissolved copper, but the real potential of the metal in a toxic environment. In some regions, the addition of elements in coastal areas by submarine groundwater discharge(SGD) can be as intense as the rivers, being an important factor in the cycling of nutrients and primary productivity. This study presents preliminary results on the chemical speciation of metals in groundwater of the area of the sand barrier. We used two different techniques: the diffusive gradients of thin layers (DGT) to evaluate copper, vanadium, cobalt, nickel, zinc, cadmium and manganese, and of adsorptive cathodic stripping voltammetry combined with the technique of competition of ligand exchange(CLE-AdCSV ) for the assessment of copper. The study area comprises the zone of mixing between groundwater and water from the ocean, has been used a well depth of 15 meters located on the beach 100 meters of water line. The well was divided into three areas of study: surface (up to 4 m, where there were concentrations of dissolved oxygen), medium (4 to 10 m, where the redox potential was positive) and bottom (from 10 to 15m, where the redox potential was strongly negative). The DGT data revealed the labile metal content of on average 5 times higher on the surface of the well, than in other areas, except for manganese which concentrations declined. The voltammetric study showed the same trend observed for the copper, that 80% of total Cu in the surface was as labile, and in the bottom, this index was only 10%. The calculations of flows of elements in the SGD of the subterranean estuary of Patos lagoon, should consider carefully the conditions and location of sampling of metal parts to avoid poor estimates of intake underground adjacent to the coast.

A capacidade de ligação de prótons e metais por células vivas da microalga Tetraselmis gracilis (Kylin) butcher foi estudada por titulação potenciométrica e voltametria de redissolução anódica, respectivamente. Dados da titulação alcalimétrica obtidos com uma suspensão de microalga suspensa em NaCl 0,60 mol L-1 a 25,0 ± 0,1 ºC foram tratados por um modelo de distribuição discreta de sítios baseado na linearização das curvas de titulação por funções de Gran modificadas. A concentração total de sítios ionizáveis foi 3,4 x 10-3 mmol g-1, divididos em quatro classes de grupos com pKa 4,4; 5,2; 7,0 e 9,3, cujas abundâncias relativas foram 13, 5,8, 8,2 e 73%, respectivamente. Ligação de Cd(II) e Zn(II) foi estudada em água do mar (pH 8,2) por adições de soluções dos cátion metálicos em soluções simples ou misturas binárias. O cálculo das concentrações dos metais a partir dos dados voltamétricos considerou o agregado célula-metal tendo difusão muito menor do que a do íon livre. Capacidades de adsorção e o logaritmo das constantes de equilíbrio condicionais foram 7,9 ± 0,9 µmol g-1 e 6,9 ± 0,3 L g-1 para Cd(II) e 18,1 ± 0,4 µmol g-1 e 8,8 ± 0,2 L g-1 para Zn(II). Nas titulações com misturas binárias as capacidades de adsorção foram 0,129 ± 0 ,008 e 18,1 ± 0,4 µmol g-1 de Cd(II) e Zn(II), respectivamente, sugerindo que a ligação de Zn(II) inibe a de Cd(II). Entretanto, mesmo na presença de Zn(II) a superfície de alga possui sítios minoritários que se ligam a Cd(II) (log Kads = 7,7 ± 0,2), o que pode causar a bioacumulação desse íon metálico tóxico. / Proton and metal binding capacities of living cells of the microalgae Tetraselmis gracilis (Kylin) butcher were determined by potentiometric titration and anodic stripping voltammetry, respectively. Data of alkalimetric titration of the microalgae suspension obtained in 0.60 mol L-1 NaCl at 25.0 ± 0.1ºC was treated by a discrete site distribution model based on the linearization of the titration curve by modified Gran functions. A total of 3.4 x 10-3 mmol g-1 ionizable sites were determined, divided in four classes of groups with pKa 4.4, 5.2, 7.0 and 9.3, whose relative abundances were 13, 5.8, 8.2 and 73%, respectively. Binding of Cd(II) and Zn(II) was studied in seawater (pH 8.2) by additions of either single metallic species or binary mixtures. Computation of free metal concentrations from the voltammetric data considered the cell-metal aggregates with diffusion coefficient significantly lower than that of free metal ions. Adsorption capacities and the logarithm of the conditional equilibrium constants were 7.9 ± 0.9 µmol g-1 and 6.9 ± 0.3 L g-1 for Cd(II) and 18.1 ± 0.4 µmol g-1 and 8.8 ± 0.2 L g-1 for Zn(II). For titrations with binary mixtures of Cd(II) and Zn(II ) the adsorption capacity of Cd(II) were 0.129 ± 0.008 µmol g-1 and 18.1 ± 0.4 µmol g-1, respectively. The results suggest that binding of Zn(II) inhibits that of Cd(II). However, even in the presence of Zn(II), the alga surface has some minor sites that can bind Cd(II) (log Kads = 7.7 ± 0.2), a process that can lead to bioaccumulation of this toxic metal ion.

O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e validação de um método analítico para a especiação de mercúrio em água com preparação de amostra por microextração em sorvente empacotado (MEPS) e determinação das espécies de mercúrio utilizando cromatografia líquida de alta eficiência hifenada à espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (HPLC-ICP-MS). Para isso foram otimizadas as condições do sistema cromatográfico, do sistema de detecção e do procedimento de extração, considerando os parâmetros que influenciam diretamente na eficiência da análise, como o solvente de eluição, o agente complexante, o número de ciclos de extração e a velocidade de amostragem da seringa semi-automática eVol®. As melhores condições para o preparo de amostra foram encontradas com o uso de ditizona 0,001% m/v como agente complexante e eluição com 50?L de fase móvel, composta por 2-mercaptoetanol 0,05% v/v + L-cisteína 0,4% m/v + acetato de amônio 0,06 mol.L-1. Esse método apresentou valores de limite de detecção (LOD) de 0,19ng/L, 0,13ng/L e 0,16ng/L e recuperação de 100 ± 3%, 112 ± 0,9% e 91 ± 0,9% para mercúrio inorgânico (IHg), metilmercúrio (MeHg) e etilmercúrio (EtHg), respectivamente. A precisão intra-dia para cada espécie apresentou valores inferiores a 6,2% e a precisão inter-dia, valores interiores a 8,3%. Finalmente, o método proposto é uma excelente alternativa para a especiação química de mercúrio em amostras de água, garantindo uma melhor sensibilidade e reduzido volume de amostra. Além disso, poderá ser uma boa opção para pré-concentração de espécies de mercúrio in loco em estudos de contaminação ambiental em locais de difícil acesso e com pouca infraestrutura. / The aim of this study was to develop and validate a novel preconcentration method for determination of mercury species in water using a microextraction by packed sorbent (MEPS) based protocol followed by high performance liquid chromatography hyphenated to inductively coupled plasma mass spectrometry (HPLC-ICP-MS). The optimized conditions of the HPLC and ICP-MS were determined and critical factors in MEPS protocol were established, including elution solvent, complexing agent, number of extraction cycles and sample flow rate of the semi-automated MEPS format (eVol®). The best sample preparation conditions were found with the use of dithizone 0,001% m/v as complexing agent and elution in 50?L of the mobile phase, containing 2-mercaptoethanol 0,05% v/v + L-cysteine 0,4% m/v + ammonium acetate 0,06 mol/L. The proposed method detection limit (LOD) was 0,19ng/L, 0,13ng/L and 0,16ng/L and the recovery was 100 ± 3%, 112 ± 0,9% and 91 ± 0,9% for inorganic mercury (IHg), methylmercury (MeHg) and ethylmercury (EtHg), respectively. The within-day precision was always lower than 6,2%, while the between-day precision was lower than 8,3% for the species determined. Finally, the proposed method is an excellent alternative for mercury speciation in water samples, ensuring a better sensitivity associated to small sample volume. Additionally, it may be a good option for preconcentration of mercury species in situ for environmental contamination studies in places of difficult access and poor infrastructure