ESA - Dissertações de Mestrado Alunos
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- Development of a liquid soap with antimicrobial potential using propolis from the Montesinho Natural ParkPublication . Sousa, Maria Fernanda do Rosário Silva de; Pereira, Olívia R.; Barbosa, Sandra Isabel Teixeira Ribeiro; Ribeiro, Maria Carolina de Oliveira; Ribeiro, Ribeiro, Maria Carolina de OliveiraPropolis is a resinous and balsamic substance produced by bees with a complex chemical composition. The benefits of propolis, including healing, anti-inflammatory, and antimicrobial properties, mainly come from botanical sources, providing a unique quantity of bioactive compounds. In this context, the Montesinho Natural Park stands out for its plant biodiversity, singular in Europe. Therefore, this project aims to valorize propolis from the Montesinho Natural Park by investigating its potential as a natural source of bioactive compounds with antiseptic properties in liquid soaps. To this end, two extraction techniques, namely maceration and ultrasound-assisted extraction, were applied and compared by total phenolic content (TPC), to evaluate their efficiency in recovering bioactive constituents. The most promising extracts were chemically characterized and incorporated into liquid soap formulations to assess their stability and antimicrobial activity against pathogenic microorganisms. Spectrophotometric analysis revealed that propolis maceration with monopropylene glycol (MMPG) was more efficient than maceration with ethanol 70% (ME70), yielding higher TPC (65.9 vs. 63.1 mg GAE/mL), total flavonoids (23.5 vs. 18.4 mg QE/mL), and antioxidant activity (DPPH:88.4 vs. 78.1 mg AAE/mL and ABTS: 86.1 vs. 75.4 mg AAE/mL), respectively. The UHPLC-DAD-ESI/MS qualitative analysis showed similar chemical profiles between both extracts, composed of 44 compounds, predominantly flavonoids (chrysin, pinocembrin, galangin, pinobanksin) and phenolic acids (caffeic acid, p-coumaric acid, ferulic acid) and their methyl esterified derivatives. Antimicrobial assays revealed high inhibitory, bactericidal and antifungal potential of both propolis extracts. ME70 was slightly stronger against Staphylococcus aureus, Salmonella enterica and Candida albicans, while MMPG stood out for its potent bactericidal action against Pseudomonas aeruginosa, S. aureus and Cutibacterium acnes. The incorporation at 5% into a liquid soap, the extracts seems to corroborate with the stability of the pH (6.0) and viscosity stability, especially at 5 ℃. Although high temperatures (45 ℃) triggered slight oxidation, the final product showed promising potential against Escherichia coli, S. enterica, S. aureus, C. acnes and C. albicans. Overall, propolis showed promising potential as an ingredient in the cosmetics industry.
- New alternative solutions against Colletotrichum fioriniae and elucidation of their mode of actionPublication . Oliveira, Eduardo Aguiar Barros; Antón Domínguez, Begoña I.; Baptista, Paula; Patricia D.C., SchakerOlive cultivation is a cornerstone of the European agricultural sector, particularly in Portugal; however, it suffers substantial losses due to anthracnose, a disease caused by various Colletotrichum species that negatively impacts both the yield and quality of olive oil and table olives. Characterized by fruit lesions, defoliation, and necrosis, anthracnose is traditionally controlled through copper-based fungicides, which now face increasing restrictions due to their high environmental toxicity, necessitating the urgent development of sustainable alternatives. Among these, Volatile Organic Compounds (VOCs) have emerged as promising solutions as they are naturally produced via plant secondary metabolic pathways and exhibit significant activity against phytopathogens. The presente study evaluated the effect of six VOCs on mycelial growth, conidial production and germination of Colletotrichum fioriniae, and the half-maximal inhibitory concentration (IC50) was calculated based on mycelial growth data. The results demonstrated that 3,7-dimethyl-3-octanol and dihydromyrcenol were the most effective VOCs, achieving 100% mycelial growth inhibition at 10 µL, while their 1:1 mixture exhibited superior efficacy by reaching 78.28% inhibition at a total volume of 1.95 µL (IC50). Furthermore, these individual compounds directly inhibited conidial germination by 81.00% and 90.53%, respectively, whereas the mixture achieved complete (100%) inhibition. In detached fruit assays, although no compound prevented initial infection, all VOCs successfully reduced the disease progression, with the 1:1 mixture showing the highest efficacy by reducing disease severity by 21% and total fruit rot by 28%, compared with the positive control. Overall, these findings indicate that these volatiles limited fungal development and reduced disease impact, reinforcing their potential as sustainable alternatives to copper-based fungicides supporting further research on their physiological mechanisms of action and field-scale application strategies.
- Development of a Molecular Tool to Detect Mutations Associated with Varroa destructor Resistance to PyrethroidsPublication . Bejaoui, Mohamed Khalil; Henriques, Dora; Costa, Maíra; Ben Souf, IkramThe Western honey bee (Apis mellifera) is essential for agriculture and biodiversity, yet colonies are increasingly threatened by Varroa destructor, a parasitic mite that weakens hosts and vectors viruses such as Deformed Wing Virus (DWV). Control still relies heavily on acaricides, pyrethroids (fluvalinate, flumethrin), organophosphates (coumaphos) and formamidines (amitraz), but prolonged use has driven resistance. In V. destructor, pyrethroid resistance is strongly associated with mutations in the voltage-gated sodium channel (VGSC), particularly the M918L and L925V substitutions, which have been reported across Europe and motivate targeted surveillance in Portugal. This study aimed to develop a rapid LAMP (Loop-Mediated Isothermal Amplification) assay to detect VGSC resistance-associated mutations. A Portuguese baseline was first established by sequencing the VGSC Domain II fragment from 100 mites collected across 35 apiaries. Sanger genotyping showed that 38% of successfully analyzed mites carried the M918L/L925V resistant haplotype, 54% were wild type, and 8% remained unresolved after repeat testing, indicating marked geographic heterogeneity. Guided by curated alignments, two LAMP primer sets targeting the resistance region were designed (NEB LAMP Designer; LAMP DESIGNER v1.16), screened in silico for structural/thermodynamic suitability, and experimentally optimized using real-time fluorescence, with electrophoretic confirmation. Initial optimization on a CFX96 platform (63–67 °C) yielded amplification in both samples and no-template controls, with characteristic ladder-like products in NTCs, consistente with template-independent amplification driven by primer–primer and/or intra-primer interactions. Under more stringent conditions on QuantStudio™ 5 (68–70 °C), one primer set (NEB Set ID 36) achieved partial genotype discrimination at 69 °C, with earlier amplification in resistant than in wild-type samples and only late low-level signal in controls; the second primer set did not provide diagnostically useful separation. Overall, the work supports the potential of LAMP for rapid resistance screening, while highlighting that SNP genotyping demands stringent specificity and will require further primer refinement and validation prior to robust field implementation.
- Treatment of Olive Oil Industry Effluents by ElectrocoagulationPublication . Silva, Maria Fernanda Guapo da; Peres, António M.; Fajardo, Ana Sofia dos Santos; Sydney, Alessandra Cristine NovakThe olive industry is one of the most economically significant agro-industrial sectors in the Mediterranean region, particularly in Portugal, one of the world’s leading producers and exporters of olive oil. The extraction process generates significant amounts of waste, namely olive mill wastewater and olive pomace (OP), which account for approximately 80% of the initial mass processed. OP is characterized by a high organic load, a recalcitrant lignocellulosic structure, and the presence of phytotoxic phenolic compounds, which pose a significant environmental challenge. This dissertation evaluated the feasibility of electrocoagulation (EC) in batch mode, using recycled aluminum electrodes produced from Computer Numerical Control machining metal shavings, for the treatment of diluted OP from a circular economy perspective. Despite the widespread application of EC in wastewater treatment, its direct application to OP extracts remains largely unexplored. Initial characterization revealed a moisture content of 64.2% and a total phenolic compounds (TPC) concentration of 4.9 mg gallic acid equivalents/g on a wet basis, compatible with two-phase extraction systems. The initial pH, current intensity, electrode spacing, and stirring speed were evaluated, while monitoring the removal of Chemical Oxygen Demand (COD), TPC, and UV-Vis absorbance (~225 nm), as well as energy consumption. The optimal conditions identified were pH 3, 0.25 A, a spacing of 1.0 cm, and 300 rpm. The most significant improvements occurred during the first 20 minutes of electrolysis, an operating point that allows for a ~33% reduction in energy consumption compared to 30 minutes, achieving COD and TPC removal rates of 38.7 ± 4.2% and 25.1 ± 2.8%, with a consumption of 3.5 ± 0.2 kWh/m³. The results demonstrate that EC using recycled aluminum electrodes constitutes a promising alternative for treating OP effluents, contributing to sustainable waste recovery strategies within the circular economy.
- Avaliação de Colónias de Apis mellifera iberiensis Sujeitas à Seleção DarwinianaPublication . Cunha, Larissa Fonseca da; Lopes, Ana RitaA apicultura enfrenta desafios globais devido ao complexo hospedeiro-parasita liderado pelo ácaro Varroa destructor. A Seleção Darwiniana, caracterizada pela ausência de aplicação de acaricidas, surge como uma estratégia evolutiva para a criação de populações localmente adaptadas e resilientes. O presente estudo teve como objetivo avaliar a sobrevivência e a dinâmica populacional das abelhas e da varroa de 53 colónias de Apis mellifera iberiensis sujeitas a este protocolo no Nordeste de Portugal (2024–2026). Monitorizou-se a infestação por varroa (forética e queda natural), assim como o comportamento defensivo. A monitorização contínua do peso e temperatura interna do ninho foi garantida através do sistema de telemetria BEEP. A origem materna foi caracterizada via análise de DNA mitocondrial, enquanto que a avaliação da infestação e dos possíveis preditores de sobrevivência foi realizada através da aplicação de Modelos Lineares Mistos e Modelos de Risco Proporcional de Cox. A análise do DNA mitocondrial revelou que 85% das colónias pertencem à linhagem africana (A), enquanto que as restantes 15% pertencem a linhagens europeias (M e C). O ensaio culminou numa mortalidade global de 94%, sendo que as 3 colónias sobreviventes são da linhagem A. A modelação de Cox revelou uma contrapartida populacional, nomeadamente, as colónias mais fortes em julho apresentaram um risco letal significativamente maior no inverno (risco de mortalidade aumenta 32,8% para cada quadro de abelhas e unidade de varroa), associado à elevada disponibilidade de criação para a reprodução do ácaro. Estatisticamente, a letalidade associada à varroa concentrou-se nos meses de junho e setembro, comprometendo o desenvolvimento fisiológico das abelhas de inverno. O comportamento defensivo, avaliado pelo teste de agressividade, não apresentou correlação com a sobrevivência, sugerindo independência genética face à resistência ao ácaro. A telemetria corroborou o declínio em 2025, em que perdas precoces de peso e severas amplitudes térmicas internas (até 15 ºC) funcionaram como indicadores da perda de termorregulação das colónias. Conclui-se que o protocolo foi um filtro seletivo eficaz na identificação de genótipos locais tolerantes (Rainhas 1 e 12), sendo a resistência à varroa fortemente dependente da origem genética materna e não do vigor populacional da colónia na época apícola ativa.
- Estado da fertilidade do solo e da nutrição das principais culturas em Ribeira dos Picos (Cabo Verde)Publication . Tavares, Helton Mileno da Graça; Rodrigues, M.A.; Arrobas, MargaridaA agricultura é um setor de primordial importância no desenvolvimento de Cabo Verde. Estratégias de fertilização que conduzam a um bom estado nutricional das culturas e promovam a sua produtividade são fundamentais para o crescimento do setor agrícola. Neste estudo, realizou-se um levantamento da fertilidade do solo e do estado nutricional de diversas culturas importantes para a economia do país, num trabalho de campo realizado em Ribeira dos Picos, na ilha de Santiago. As culturas incluídas no estudo foram pimentão (Capsicum annuum L.), tomateiro (Solanum lycopersicum L.), bananeira (Musa paradisíaca L.), cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.), papaeira (Carica papaya L.), mandioqueira (Manihot esculenta Crantz) e mangueira (Mangifera indica L.). O número de parcelas amostradas variou conforme a espécie. Tomateiro, mangueira, mandioqueira e cana-de-açúcar foram amostrados apenas numa parcela, enquanto a bananeira foi amostrada em dezasseis. No processo de amostragem, colheram-se folhas das culturas e solos na zona de influência das suas copas, permitindo estabelecer a relação entre a nutrição das plantas e as propriedades do solo. Em termos gerais, os solos apresentaram tendência para teores baixos de matéria orgânica, pH alcalino, teores elevados de fósforo (P) e potássio (K), bem como níveis elevados de sódio (Na) no complexo de troca. Todas estas características são típicas de solos de origem vulcânica em regiões áridas e semiáridas. O estado nutricional azotado das culturas variou entre adequado e deficiente, refletindo situações com e sem aplicação de fertilizantes. Os teores de P nas folhas seguiram tendência semelhante ao azoto (N). A bananeira, por exemplo, apresentou teores baixos de N e P nas folhas. Ainda que os solos apresentassem teores elevados de K, algumas espécies não exibiram níveis elevados nas folhas, possivelmente devido a antagonismo iónico com o Na ou à extrema secura do solo, dificultando a absorção. Cálcio (Ca) e magnésio (Mg), embora tenham surgido em níveis baixos no complexo de troca, mostraram níveis tendencialmente adequados nas folhas, parecendo não representar um problema relevante na nutrição das espécies analisadas. O boro (B) apresentou-se em níveis elevados ou mesmo excessivos. Entre os micronutrientes catiónicos, o zinco (Zn) mostrou tendência à deficiência, revelando-se como um possível problema nutricional das culturas. Embora este estudo tenha incluído um número reduzido de parcelas, a diversidade de resultados obtidos sugere que a definição de estratégias de fertilização para este território é complexa e que se beneficiaria significativamente de estudos complementares, incluindo ensaios de resposta das plantas a diferentes estratégias de fertilização.
- Cocos nucifera L. a source of promising compounds for health promotionPublication . Oliyide, Emmanuel Tobechukwu Olumide; Caleja, Cristina; Pereira, Eliana
- Valorization of Cupressus sempervirens L. fruits as a source of bioactive compoundsPublication . Boutaleb, Rania; Reis, Filipa S.; Silveira, Tayse F. F. da; Benabbou, Taha AhmedThe valorization of underexploited plant resources represents an important strategy for promoting sustainability and the circular economy. In this context, the present work investigated Cupressus sempervirens L. fruits as a source of bioactive compounds, with particular emphasis on phenolic compounds, and evaluated their biological properties. Fruits collected in northeastern Portugal were subjected to hydro-methanolic extraction. Phenolic compounds were chemically characterized by ultra-high-performance liquid chromatography coupled with diode-array detection and electrospray ionization tandem mass spectrometry. In parallel, a colorimetric assay was performed to assess the presence of saponin-like reactivity. The phenolic profile was dominated by flavan-3-ols and B-type procyanidins, with catechin, epicatechin, and procyanidin oligomers as the major constituents. The colorimetric assay suggested the presence of saponin-like compounds; however, no individual saponins were confirmed by chromatographic analysis, indicating that this response is likely associated with non-saponin secondary metabolites. Biological evaluation demonstrated significant antioxidant activity and cytocompatibility in human keratinocytes and fibroblasts, while anti-inflammatory assays using THP-1–derived macrophages showed reduced interleukin-6 production. Overall, the results highlight Cupressus sempervirens L. fruits as a valuable source of phenolic compounds with relevant biological activities, supporting their potential application in cosmetic, pharmaceutical, and nutraceutical fields and contributing to the sustainable valorization of forest bio-residues.
- Avaliação de Conforto Térmico Exterior na Praça José Adriano (ESTIG) no Instituto Politécnico de BragançaPublication . Hilário, Karoline Elen de Souza; Gonçalves, Artur; Castro, João Paulo; Odan, Frederico KeizoAs transformações associadas ao crescimento populacional e à expansão urbana têm intensificado os impactos ambientais, refletindo-se em alterações do clima local. Nesse contexto, as cidades tendem a desenvolver microclimas próprios, resultantes da interação entre morfologia urbana, materiais de construção, cobertura vegetal e uso do solo. Diante deste cenário, ganha relevância a produção de estudos que auxiliem a gestão do ambiente urbano, apoiem medidas de adaptação climática e contribuam para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, em particular o ODS 11, que visa tornar as cidades mais inclusivas e sustentáveis. Tendo em conta esses aspectos, este estudo tem como objetivo avaliar as condições microclimáticas em uma área dentro do campus do Instituto Politécnico de Bragança, com foco na Praça José Adriano (praça da ESTIG), e analisar o potencial de Soluções Baseadas na Natureza (SBNs) na melhoria do conforto térmico. Para tal, foram realizadas medições de variáveis climáticas em dois dias representativos das estações fria e quente (16/01/2025, inverno, e 26/06/2025, verão), utilizando estações e sensores microclimáticos. Esses dados serviram de base para a caracterização do microclima local, apoio à modelação no software ENVI-met e verificação do desempenho das simulações. Paralelamente, foram recolhidas informações sobre a cobertura vegetal, o tipo de solo e a configuração do espaço construído, permitindo a elaboração de um modelo 3D do local. Questionários de percepção térmica foram aplicados com o objetivo de relacionar as condições medidas com a sensação de conforto dos individuos. A partir desses elementos, foram desenvolvidos um cenário de referência e um cenário alternativo com introdução de SBNs, cujas simulações permitiram comparar parâmetros como temperatura do ar e temperatura média radiante entre as diferentes configurações. Os resultados obtidos indicam que a introdução de soluções baseadas na natureza (SBN) no cenário alternativo promoveu melhorias mensuráveis no microclima urbano. No período de verão, observou-se uma redução média de até 1 °C na temperatura do ar e de cerca de 10 °C na temperatura média radiante durante as horas de maior insolação, enquanto no inverno os efeitos foram mais discretos e espacialmente dispersos.
- Biorresíduos de Musa Paradisiaca L. como fonte de ingredientes naturais com potencial de aplicação na indústria alimentarPublication . Júnior, Carlos Eduardo Bruno; Caleja, Cristina; Barros, Lillian; Garcia, CarolinaA bananeira (Musa paradisiaca L.) é uma cultura de elevado valor económico, cuja produção gera grandes quantidades de biorresíduos, nomeadamente o pericarpo e a inflorescência masculina, frequentemente descartados apesar do seu reconhecido potencial nutricional e funcional. A valorização destes subprodutos constitui uma estratégia promissora para a indústria alimentar, promovendo soluções sustentáveis, alinhadas com os princípios da economia circular e com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo valorizar estes biorresíduos através de duas abordagens complementares: (i) a produção, caracterização e aplicação de farinhas com potencial de incremento nutricional em produtos de panificação e (ii) a obtenção de extratos hidroetanólicos para avaliação do perfil fenólico e do potencial bioativo.