Spent coffee grounds: horticultural recovering program and implications in the vegetables quality and safety

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Effect of fresh and composted spent coffee grounds on lettuce growth, photosynthetic pigments and mineral composition

Publication . Gomes, Teresa; Pereira, J.A.; Ramalhosa, Elsa; Casal, Susana; Baptista, Paula

The coffee industry has experienced a constant growth and, as a consequence, large amounts of residues are generated worldwide. One of the main coffee residues are spent coffee grounds (SCG), which are the solid residues obtained after preparation of the coffee beverages. References to its use as organic fertilizer in domestic cultures, especially in gardens, are common. However, scientific evidence of its effectiveness or even safety remains largely unknown. The main objective of this work was to assess the effect of SCG, both composted and uncomposted, on Lactuca sativa L. growth and mineral composition under greenhouse conditions. It is also expected to find the optimum dose of SCG that would give maximum lettuce growth. With this purpose, lettuce plants cv. “Four seasons” were grown on topsoil (control) or in topsoil mixed with different concentrations of fresh (2.5; 5; 10; 15; 20%, v/v) or composted (5; 10; 15; 20; 30%, v/v) SCG. After 39 days of transplantation, the plants were collected and used to evaluate several growth parameters, as well as photosynthetic pigments and mineral contents on leaves. The application of both fresh and composted SCG, as well as their concentrations, had significant influence on all the parameters measured. Fresh SCG stimulated the plant growth at low concentrations (2.5-5%) but without significant differences when compared to control. A similar effect was observed for composted SCG, but only when applied at high concentrations (≥10%). By contrast, the foliar-N, -P and K- contents were, in general, reduced by fresh and composted SCG. When comparing to fresh SCG, the composted SCG resulted, in average, in higher carotenoids content, foliar-N and -K contents, and plant growth. Both treatments could be used to recycle coffee grounds with demonstrated horticultural benefits.

2014Conference object

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Avaliação do efeito das condições experimentais sobre a capacidade redutora total de extratos de alface através de um desenho experimental

Publication . Delgado, Teresa; Ferreira, Anabela; Pereira, J.A.; Baptista, Paula; Casal, Susana; Ramalhosa, Elsa

É do conhecimento geral que o consumo elevado de frutas e vegetais diminui o risco de desenvolver doenças, nomeadamente doenças cardíacas e cancerígenas. Estas propriedades estão relacionadas com o facto das frutas e vegetais possuírem compostos com atividade biológica, tais como antioxidantes. A alface (Lactuca sativa) é um dos vegetais mais consumidos no mundo, atingindo a produção mundial de 21 milhões de toneladas, segundo dados da FAO. Atualmente a procura por produtos prontos a consumir faz com que saladas preparadas de alface tenham grande procura. Contudo, os industriais que preparam este género de produtos enfrentam o problema dos resíduos, tais como, folhas danificadas, caules, etc. Nesse sentido de forma a encontrar soluções para este problema é de extrema importância desenvolver formas de valorizar estes subprodutos. No presente trabalho pretendeu-se utilizar um desenho fatorial a 2 níveis para determinar o efeito de certas condições operacionais a usar na extração de compostos com atividade antioxidante da alface, sua importância e possíveis interações. De entre os fatores a analisar estudaram-se a temperatura de extração (30 e 60 ºC), o tipo de solvente (metanol e água), o tempo de extração (10 e 30 minutos), o tipo de amostra (desidratada ou fresca) e a relação de amostra versus solvente (1:1 e 1:4, m/v). Avaliou-se a capacidade redutora total (CRT) através do método colorimétrico de Folin-Ciocalteu. Tendo em conta os gráficos de Pareto e da Probabilidade Normal dos Efeitos Standardizados obtidos verificou-se que entre os fatores e as interações estudadas, o único significativo (p<0.05) foi o tipo de amostra. Verificou-se que o modelo desenvolvido permitiu prever valores de CRT semelhantes aos experimentais, obtendo-se uma relação linear, com um coeficiente de correlação igual a 0.916 e intervalos de confiança para o declive e ordenada na origem entre 0.628 a 1.05 e -0.0199 a 0.110, respetivamente, incluindo os valores um e zero, tal como desejado. Para melhor avaliar o efeito do tipo de amostra sobre a CRT, analisou-se o gráfico dos efeitos principais do qual se verificou que as amostras desidratadas apresentaram uma CRT superior à das amostras frescas. Uma vez que não se observou um decréscimo da CRT de extratos preparados a partir de amostras secas de alface, os resultados do presente estudo fornecem também um dado importante a ter em conta em trabalhos futuros, indicando que nas determinações da atividade antioxidante poder-se-á utilizar amostras secas.

2013Conference object

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Revalorization of spent coffee residues by a direct agronomic approach

Publication . Cruz, Rebeca; Mendes, Eulália; Torrinha, Álvaro; Morais, Simone; Pereira, J.A.; Baptista, Paula; Casal, Susana

Spent coffee grounds (SCG) represent a high-volume food waste worldwide, and several reuse approaches have been attempted. Herein, a greenhouse field experiment was carried out by cultivating Batavia lettuce with 5%, 10%, 15%, 20% and 30% (v/v) espresso SCG directly composted in the soil. Healthy vegetables were obtained for all treatments, without yield loss for up to 10% SCG. A progressive increment of green color intensitywith increasing SCG content was observed, corroborated by the increase of their photosynthetic pigments (chlorophylls and carotenoids). Furthermore, total ascorbic acid and tocopherols showed statistical significant increases (p b 0.001) between control and all tested groups.Marked variations of nutritionally relevant minerals, particularly potassium, phosphorous and sodiumwere also revealed at higher percentage treatments (20% and 30%). This approach constitutes a clean, direct, simple and cost-effective measure to produce value-added vegetables, while reducing food waste disposal.

2015Journal article

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Effect of fresh spent coffee grounds on the oxidative stress and antioxidant response in lettuce plants

Publication . Gomes, Teresa; Pereira, J.A.; Ramalhosa, Elsa; Casal, Susana; Baptista, Paula

Spent coffee grounds (SCG) are widely used in the domestic cultures, apparently as fertilizer and due to its repellent effect. However, scientific evidences about their effect on plants remain unknown. The high residual amounts of caffeine (about 0.2%) in SCG, together with tannins and chlorogenic acids, might impose some toxicity to the plants. The aim of this study was to evaluate the oxidative stress response of lettuce plants to fresh SCG. The roots of one month-old lettuces plantlets cv. “Wonder of four seasons” were immersed in aqueous solutions with different fresh SCG concentrations [0%, 5%, 10% and 15% (w/v)]. During the first 24 hours of elicitation, the roots and leaves were periodically harvested and the levels of hydrogen peroxide (H2O2), as well as the activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), were determined. The results indicated that fresh SCG induce oxidative stress in lettuce plants. An increase of reactive oxygen species (ROS), namely on H2O2, was more evident within the first 12 h of elicitation with increasing fresh SCG concentrations. This pattern was coincident with an increase of SOD activity, but not of CAT. Oxidative stress induction by fresh SCG was observed in both roots and leaves, being more noticed in the former. Altogether, the results show that the fresh SCG modify the equilibrium between production and scavenging of ROS, causing oxidative stress in lettuce plants, especially at the root level.

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Avaliação do efeito das condições experimentais sobre a capacidade redutora total de extratos de alface através de um desenho experimental

Publication . Delgado, Teresa; Ferreira, Anabela; Pereira, J.A.; Baptista, Paula; Casal, Susana; Ramalhosa, Elsa

É do conhecimento geral que o consumo elevado de frutas e vegetais diminui o risco de desenvolver doenças, nomeadamente doenças cardíacas e cancerígenas. Estas propriedades estão relacionadas com o facto das frutas e vegetais possuírem compostos com atividade biológica, tais como antioxidantes. A alface (Lactuca sativa) é um dos vegetais mais consumidos no mundo, atingindo a produção mundial de 21 milhões de toneladas, segundo dados da FAO. Atualmente a procura por produtos prontos a consumir faz com que saladas preparadas de alface tenham grande procura. Contudo, os industriais que preparam este género de produtos enfrentam o problema dos resíduos, tais como, folhas danificadas, caules, etc. Nesse sentido de forma a encontrar soluções para este problema é de extrema importância desenvolver formas de valorizar estes subprodutos. No presente trabalho pretendeu-se utilizar um desenho fatorial a 2 níveis para determinar o efeito de certas condições operacionais a usar na extração de compostos com atividade antioxidante da alface, sua importância e possíveis interações. De entre os fatores a analisar estudaram-se a temperatura de extração (30 e 60 ºC), o tipo de solvente (metanol e água), o tempo de extração (10 e 30 minutos), o tipo de amostra (desidratada ou fresca) e a relação de amostra versus solvente (1:1 e 1:4, m/v). Avaliou-se a capacidade redutora total (CRT) através do método colorimétrico de Folin-Ciocalteu. Tendo em conta os gráficos de Pareto e da Probabilidade Normal dos Efeitos Standardizados obtidos verificou-se que entre os fatores e as interações estudadas, o único significativo (p<0.05) foi o tipo de amostra. Verificou-se que o modelo desenvolvido permitiu prever valores de CRT semelhantes aos experimentais, obtendo-se uma relação linear, com um coeficiente de correlação igual a 0.916 e intervalos de confiança para o declive e ordenada na origem entre 0.628 a 1.05 e -0.0199 a 0.110, respetivamente, incluindo os valores um e zero, tal como desejado. Para melhor avaliar o efeito do tipo de amostra sobre a CRT, analisou-se o gráfico dos efeitos principais do qual se verificou que as amostras desidratadas apresentaram uma CRT superior à das amostras frescas. Uma vez que não se observou um decréscimo da CRT de extratos preparados a partir de amostras secas de alface, os resultados do presente estudo fornecem também um dado importante a ter em conta em trabalhos futuros, indicando que nas determinações da atividade antioxidante poder-se-á utilizar amostras secas.

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