Percorrer por autor "Aquino, Leandro Lima"
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- Chitosan-xanthan gum-based hydrogels loaded with essential oil distillation by-products of Aloysia citrodora Paláu for antimicrobial systemsPublication . Almeida, Heloísa H.S.; Santamaria-Echart, Arantzazu; Amaral, Joana S.; Aquino, Leandro Lima ; Rodrigues, Alírio E.; Barreiro, FilomenaHydrogels, 3D hydrophilic networks formed by oppositely charged biopolymers like chitosan and xanthan gum, offer a safe, non-toxic, and biocompatible option for delivery applications. Essential oil (EO) by-products, such as hydrosols and wastewater, are sources of antioxidant and antimicrobial compounds, but their high dilution can limit direct applications. In this context, this work focused on the development of hydrogels via electrostatic complexation incorporating hydrosol and wastewater by-products from the steam distillation of Aloysia citrodora Palau, using a two-stage approach: (a) initial loading during hydrogel formation and (b) subsequent reloading of the hydrogels to further enhance the concentration of bioactive compounds. The effect of pH (4, 7, and 11) on polymer complexation was evaluated, as it influences polymer-polymer and polymer-bioactive compound interactions by modifying the protonation and deprotonation states of their functional groups. This effect was evident in swelling, release kinetics, morphology, and rheological properties. Fourier-transform infrared (FTIR) analysis confirmed the successful formation of the polymer complex. Neutral pH hydrogels showed the highest hydrosol entrapment (70.3%) and were selected as the most promising systems. Biological characterisation showed that the reloading process enhanced bioactivity. Wastewater-load-reload improved antioxidant capacity, driven by the high phenolic content. Moreover, hydrosol-loaded-reload systems exhibited antimicrobial activity, with bactericidal effects against Staphylococcus aureus and Escherichia coli, outperforming both unloaded and loaded systems. These findings highlight the potential of loading and reloading steps to valorise EO by-products, producing sustainable, functional hydrogels with high bioactivity, suitable for food, pharmaceutical, medical, and biotechnological applications.
- Estudo da capacidade de gelificação e formação de hidrogéis a partir da biomassa integral da microalga Spirulina platensisPublication . Aquino, Leandro Lima; Barreiro, M.F.; Santamaria-Echart, Arantzazu; Colla, ElianeOs hidrogéis são materiais com elevada capacidade de absorção de água, formados por redes tridimensionais capazes de reter água sem dissolução. Esta característica confere aos hidrogéis a possibilidade de variadas aplicações na indústria alimentar, farmacêutica e cosmética, apresentando capacidade gelificante e espessante. A microalga Spirulina platensis é uma cianobactéria amplamente estudada devido ao seu alto teor proteico, bem como às suas características nutracêuticas, considerando os compostos bioativos presentes na sua biomassa, como ficobiliproteínas, vitaminas, minerais e compostos com capacidade antioxidante. Este trabalho teve como objetivo o estudar da capacidade de gelificação e formação de hidrogel da biomassa integral de S. platensis. Inicialmente foi aplicado um Planeamento Fatorial Fracionado (PFF) para a avaliação dos efeitos de seis variáveis do processo (concentração de biomassa, temperatura, pH, tempo de aquecimento, tempo e velocidade de agitação) nas seguintes respostas do hidrogel formado: firmeza, consistência, coesividade e trabalho de coesão. Seguidamente aplicou-se um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) usando apenas as variáveis significativas (pH e concentração de biomassa). A partir das análises estatísticas dos planeamentos experimentais, foi possível maximizar o processo de formação do hidrogel de acordo com suas características de textura, e a análise de sinérese realizada demonstrou que os géis formados com maiores concentrações de biomassa apresentaram uma menor perda de água devido à presença de uma maior concentração de proteínas. Com a análise de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) para a amostra com os fatores maximizados no planeamento, foi possível identificar as principais bandas dos grupos funcionais presentes na biomassa e no hidrogel, demonstrando que os grupos presentes na biomassa podem influenciar na formação do gel e na capacidade de absorção de água, devido às interações estabelecidas entre os mesmos. A análise por microscopia eletrónica de varrimento (MEV) e estabilidade térmica demonstraram que o gel é, possivelmente, formado por agregados de moléculas de biomassa de S. platensis gerando o que é designado por hidrogel particulado. As análises de reologia e viscosidade foram realizadas visando comparar as propriedades mecânicas dos géis, um preparado com 22% de biomassa e pH 5,6 (ponto ótimo nos planeamentos) e outro com 12% de biomassa e pH 5,6. Os géis analisados apresentaram módulo de carga superior ao módulo de perda para o teste de varrimento de frequência, apresentando propriedade elásticas. O teste de recuperação realizado nas amostras, aplicando ciclos de baixa e alta taxa de cisalhamento, demonstram uma recuperação de aproximadamente 30% para a amostra de maior concentração de biomassa (22%), contudo superior à obtida para a amostra com 12% de biomassa que foi de 25%, demonstrando uma baixa resistência da estrutura da amostra. Testes preliminares de impressão 3D foram realizados para determinar a viabilidade de impressão, demonstrando-se que o sistema desenvolvido tem características promissoras para ser processado por esta tecnologia. Porém, são necessários ainda mais estudos para melhorar as propriedades mecânicas, principalmente no que respeita à recuperação do material.
- Zero-Waste Hydrogel Design via Integral Biomass Valorization of Protein-Rich Spirulina MicroalgaePublication . Aquino, Leandro Lima ; Silva-Pituco, Samara C.; Hernandez-Sosa, Alejandro; Ramalhosa, Elsa; Hernandez, Rebeca; Colla, Eliane; Santamaria-Echart, Arantzazu; Barreiro, FilomenaInterest in alternative protein sources has grown, with Spirulina, a microalga belonging to the genus Limnospira (formerly Arthrospira), emerging as a key option. Guided by sustainability principles, this study explored the gelling capacity and hydrogel-forming properties of integral Spirulina biomass (SpB), targeting applications in structured foods. Two experimental designs (DoE) were employed. One to identify key factors influencing hydrogel formation, and another to optimize the formulation (22 wt%, pH 5.6, thermal gelation at 90 °C). Syneresis analysis revealed that high SpB hydrogels experienced less water loss, with the 22% sample losing just 2.51% after 14 days, due to its dense, particulate morphology as observed by means of scanning electron microscopy. Rheological analysis confirmed the optimized formulation’s superior mechanical properties, with a storage modulus (G′) 24-times higher than the low concentration reference sample (~1890 Pa), remaining dominant over the loss modulus (G″) (G′ > G″) across the analysed frequency range, corroborating a strong elastic behaviour. Although the recovery tests showed partial recovery (27.1%) after high shear, the high residual stiffness (≈515 Pa) confirmed the material’s ability to maintain its shape. These results enabled successful 3D printing tests with the optimized hydrogel, pointing out its potential for innovative food applications in structured food design.