Nesta tese, apresenta-se uma nova formulação do método dos elementos nitos móveis, para se obter a solução aproximada de uma vasta classe de problemas de evolução, do tipo @y @t = Xd I=1 FI @2y @x2 I + g ; de nidos em domínios espaciais de Rd, com d = 1; 2, que são caracterizados por apresentarem fronteira móvel. A originalidade está presente no desenvolvimento do algoritmo numérico que conduz à aplicação computacional para resolver problemas multifase bidimensionais com duas interfaces móveis. Os elementos da matriz diagonal FI , bem como os do vetor g, são funções de x, t, y e das derivadas @y=@xI . No caso bidimensional, o domínio espacial inicial do problema, que pode possuir uma geometria não retangular, é discretizado por intermédio de elementos nitos triangulares. São usadas malhas possuindo diferentes tipos de simetria. Os vértices da malha espacial movem-se no tempo de modo a permitir uma descrição e ciente da posição da fronteira móvel e de modo a que a solução seja convenientemente representada. Esta representa ção consiste numa aproximação por funções interpoladoras, seccionalmente polinomiais de grau superior a um. Desenvolve-se a formulação do método adotado, recorrendo-se a um elemento nito xo de referência. Para cada uma das variáveis dependentes, associa-se uma malha espacial, o que é inovador em domínios espaciais bidimensionais. O facto de se poder trabalhar com malhas distintas, permite simular todas as interfaces móveis num problema com mais de uma fase de interesse. A técnica usada foi implementar uma decomposição do domínio espacial do problema com a introdução de nós que vão descrever a posição de uma interface em cada instante. Estuda-se a solubilidade global do problema dado inicialmente para o caso em que a m-ésima equação é de nida por (FI )m;m = am Z t y (m)(x; t)dx e gm = gm(x; t) ; onde é uma permutação dos elementos de f1; :::; ng, com m = 1; :::; n. Prova-se a existência e unicidade de soluções fortes para n = 1; 2, assim como o decaimento exponencial das soluções. É de realçar que o último resultado é obtido diretamente no domínio não cilíndrico. O sistema de equações é discretizado utilizando o método de Galerkin no espaço e um método de Crank-Nicolson no tempo. Prova-se a convergência das soluções discretas e obtém-se a ordem de convergência em função dos parâmetros da discretização. São apresentados exemvii O MEFM para problemas evolutivos com fronteira móvel plos numéricos ilustrativos da in uência dos dados iniciais no comportamento assintótico das soluções. Tanto quanto é possível saber, estes resultados são os primeiros nesta direção para equações com um termo difusivo não local do tipo apresentado. O código desenvolvido com base no método adotado permite a simulação de sistemas de equações diferenciais do tipo apresentado, em domínios espaciais de dimensão 1 e 2 com fronteira parcialmente ou totalmente móvel. A discretização espacial, que origina a construção de um sistema de equações diferenciais ordinárias de grande dimensão, é a principal tarefa a ser implementada. Para o conseguir, constrói-se um conjunto de funções do Matlab que implementam o algoritmo numérico de modo a que o utilizador tenha apenas que caracterizar o problema a resolver. É de realçar que esta nova aplicação computacional geral, desenhada em Matlab, pode ser utilizada de modo simples, por um utilizador com conhecimentos de nível básico em Matlab, para resolver de modo e ciente uma grande variedade de problemas evolutivos, incluindo problemas em que ocorrem mudança de fases. São resolvidos vários problemas e os resultados numéricos são comparados com os fornecidos na literatura, evidenciando a e cácia e potencialidade do método e a robustez e performance do código numérico desenvolvido.

Alpha-tocopherol, the most common form of Vitamin E in nature, is a well-known antioxidant compound for its effective inhibition of lipid oxidation both in food and biological systems. Additionally, due to its preventive action against reactive oxygen species (ROS), α-tocopherol has been associated with risk decreasing of diseases associated with oxidative stress, such as cardiovascular disease and cancer [1]. The recommended ingestion of Vitamin E varies among the countries and according to criteria such as sex and age. In the USA, the recommended daily allowance (RDA) for an adult is 15 mg/day, whereas in Europe it is 4-15 and 3-12 mg α-tocopherol/day for man and women, respectively. Although α-tocopherol is naturally present in several foods, such as vegetable oils and tree nuts, owing to its antioxidant capacity it is frequently included in food supplements and used in the food industry to extend the shelf-life of several products. Nevertheless, due to α-tocopherol instability and sensitivity towards oxygen and light and its poor aqueous solubility, it is generally administered in the acetate or succinate form. However, these forms are considered to have a lower intestinal absorption compared to α-tocopherol [2]. To overcome these problems, the encapsulation of α-tocopherol in protective matrixes to avoid its oxidation and increase shelf life has been suggested. In fact, during the last years, encapsulation technology has been increasingly important in the food industry as it permits the formation of a physical barrier between the external medium and sensitive core materials, being also used for controlled release of active molecules, formulation stability enhancement, and flavor and taste masking. In this context, it is important to assess α-tocopherol release pattern from microparticles as it can restrain its different applicability. In this work, α-tocopherol microspheres were produced using alginate as a polymeric matrix. This polymer, a linear polysaccharide obtained from brown algae consisting of β-mannuronic acid and α-guluronic acid units, was chosen due to its biocompatibility, biodegradability and non-toxicity. Moreover, it presents a high stability at acidic pH, being easily swollen under mild alkali conditions. Alginate microspheres (ME) loaded with α-tocopherol were produced using a NISCO Var J30 atomization unit, following a previously optimized methodology. The produced microspheres were evaluated for encapsulation efficiency and α-tocopherol release profile by measuring the absorbance at 297 nm using a spectrophotometer. The encapsulation efficiency was calculated both by directly measuring the maximum content released after ME disruption and by quantifying the nonencapsulated α-tocopherol present in the CaCl2 coagulation solution and in the wash solution. α-Tocopherol in-vitro release profiles were determined under simulated gastric (pH 1.2) and intestinal (pH 7.4) media during a period of 24 hours. Additionally, a sample of ME were mixed in gastric media during 1h and then transferred to intestinal media until a total of 24h to simulate gastrointestinal conditions. During the testing period samples of the supernatant were periodically taken to determine the amount of released α-tocopherol. Results evidence a very low % of α-tocopherol release under acidic conditions while an almost complete release is achieved when ME were submitted to simulated intestinal conditions suggesting that the proposed approach can constitute an interesting solution to protect α- tocopherol, allowing for its release in the intestine after ingestion. The next steps in this work in progress will include the evaluation of release profiles of ME added to different food matrices.

Health issues are an emerging concern to the world population, and therefore the food industry is searching for novel food products containing health-promoting bioactive compounds, with little or no synthetic ingredients. However, there are some challenges in the development of functional foods, particularly in which the direct use of some bioactives is involved. They can show problems of instability, react with other food matrix ingredients or present strong odour and/or flavours. In this context, microencapsulation emerges as a potential approach to overcome these problems and, additionally, to provide controlled or targeted delivery or release. This work intends to contribute to the field of functional food development by performing a comprehensive review on the microencapsulation methods and materials, the bioactives used (extracts and isolated compounds) and the final application development. Although several studies dealing with microencapsulation of bioactives exist, they are mainly focused on the process development and the majority lack proof of concept for final applications. These factors, together with the lack of regulation, in Europe and in the United States, delay the development of new functional foods and, consequently, their market entry. In conclusion, the potential of microencapsulation to protect bioactive compounds ensuring their bioavailability is shown, but further studies are required, considering both its applicability and incentives by regulatory agencies.

Catechin is a polyphenolic compound of the flavonoid family and a product of the secondary metabolism of various plants [1 ]. Antioxidant and chelating properties are attributed to catechin, as well as to other flavonoids, due to their aromatic hydroxyl groups. The presence of these bioactive components in diets rich in vegetables offers a protective effect in human health, including prevention of cardiovascular disorders and certain cancers, and in the ageing process itself. When ingested, catechin undergoes a process of metabolism that changes its structure affecting the antioxidant properties [2]. Microencapsulation can be used to overcome this problem offering protection by means of a cover material and enabling its controlled release over time or selectively to an intended target [3]. In this study catechin was microencapsulated in an alginate matrix by using a spray-coagulation technique. Briefly, a sodium alginate solution (4%, w/v) containing catechin was prepared under stirring at ambient temperature by using a ratio catechin:alginate of 25:400 (w/w). The solution was atomized in a Nisco Var J30 unit and microspheres consolidated upon contact with a solution of CaCI2 (4%, w/v), recovered by decantation and washed with deionized water. In order to control the process, microspheres formation was followed by optical microscopy (OM), and catechin loss evaluated after consolidation/washing steps. In conclusion, alginate-based microspheres loaded with catechin were efficiently produced. The obtained microspheres have a medium particle size comprised between 73 and 341 1-Jm and encapsulation efficiency was estimated as 87%. Overall, catechin was microencapsulated with success, and can be incorporated in different formulations in order to apply its antioxidant properties in cosmetic, pharmaceutical or nutraceutical areas. The work will proceed by evaluating the protective effect of the used microencapsulation process on catechin antioxidant properties.

The optimization of hydraulic retention time (HRT) and initial organic matter concentration for dissolved organic carbon (DOC) abatement of wastewater from a fish canning industry of northern Portugal by activated sludge was investigated using response surface methodology (RSM). The two parameters were chosen since it was found that the treatment efficiency is mainly influenced by them. The experimental data on DOC r emoval were fitted into a quadratic polynomial model using factorial design and RSM. The optimum process conditions were determined by analyzing the response surface of a three-dimensional plot and by solving the regression model equation. The obtained results showed a HRT of 6.4. h and an initial DOC of 406.2. mg/L as the best treatment conditions. Under these conditions, the maximum predicted DOC removal was 88.0%, confirming the feasibility and the reliability of fish canning wastewater treatment by activated sludge for organic content removal.

As propriedades bioativas de várias plantas têm sido atribuídas à presença de compostos fenólicos, especialmente flavonoides (Mishra et al., 2008). As propriedades biológicas, farmacológicas e medicinais deste grupo de compostos têm também sido exaustivamente estudadas (Marchand, 2002). Estudos etnobotânicos realizados no Nordeste de Portugal registam o uso da decocção de Helichrysum stoechas (L.) Moench (perpétua-das-areias ou douradinha) pelas suas propriedades medicinais nomeadamente no controlo da febre, sintomas gripais e bronquite (Carvalho, 2010). O presente trabalho teve como objetivo explorar o potencial antioxidante dos compostos fenólicos das sumidades floridas (capítulos e brácteas e os 15 cm terminais dos caules com folhas que suportam as inflorescências) de H. stoechas para aplicações cosméticas e envolveu as seguintes etapas: caracterização química, microencapsulação e incorporação num hidratante. As propriedades antioxidantes do extrato hidroalcoólico e da decocção foram avaliadas por métodos químicos (determinação do poder redutor e da capacidade captadora de radicais 2,2- difenil-1-picril-hidrazilo (DPPH) e bioquímicos (inibição da descoloração do β-caroteno na presença de radicais livres derivados do ácido linoleico e inibição da formação de espécies reativas do ácido tiobarbitúrico (TBARS) em homogeneizados cerebrais). A composição fenólica foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência de fase reversa acoplada a deteção de díodos e espetrometria de massa com ionização por spray de eletrões (HPLC-DAD-ESI/MS). Foram identificados dezoito compostos fenólicos diferentes, sendo o ácido 3,5-O-dicafeoilquínico e a miricetina O-acetil-hexósido o ácido fenólico e o flavonoide mais abundante, respetivamente. Comparativamente à decocção, o extrato hidroalcoólico apresentou maior atividade antioxidante e conteúdo fenólico, tendo-se optado pela sua forma liofilizada para prosseguir os estudos de microencapsulação. Para a microencapsulação utilizou-se a técnica da dupla emulsão/evaporação de solvente, produzindo-se microesferas de base policaprolactona (PCL) com o respetivo conteúdo (extrato hidroalcoólico de H. stoechas). Estas foram incorporadas com sucesso num creme hidratante. Os resultados obtidos demonstraram o potencial antioxidante do extrato hidroalcoólico de H. stoechas e a viabilidade da sua microencapsulação, abrindo novas possibilidades de exploração e aplicação destes extratos fenólicos naturais, nomeadamente na indústria de cosméticos.

At present, footwear is considered as one of the most internationalized sectors of the Portuguese industry with a significant importance for the national economy, as it is proved by the economic data of 2012: the average annual production was 74 million of shoe pares, being 90.0% of the production exported, which represents an average value of 1610 million euros [l].

Rubus ulmifolius Schoot (Rosaceae), conhecida como amora silvestre, é um arbusto perene encontrado em habitats silvestres e cultivados da Europa, Ásia e África do Norte. Tradicionalmente é conhecido pelas suas propriedades medicinais, incluindo atividade antioxidante. Neste trabalho caracterizaram-se quimicamente dois extratos fenólicos obtidos a partir de botões florais de R. ulmifolius, decocção e extrato hidroalcoólico, tendo sido identificados vários compostos fenólicos, maioritariamente derivados de elagitaninos nomeadamente, os isómeros sanguiin H-10 e lambertianina. Comparativamente à decocção, o extrato hidroalcoólico apresentou um conteúdo em compostos fenólicos superior e uma maior atividade antioxidante. A sua forma liofilizada foi a escolhida para microencapsular pela técnica de spray seguida de coagulação tendo-se produzido microesferas de alginato que foram posteriormente incorporadas num iogurte natural. Os resultados obtidos mostraram que o extrato microencapsulado originou produtos com atividade antioxidante superior e com melhor preservação desta ao longo do tempo. Ambas as formas (extrato direto e microencapsulado) mostraram maior atividade que o controlo. Em síntese, os resultados obtidos demonstraram o potencial antioxidante do extrato hidroalcoólico R. ulmifolius e a eficiência da microencapsulação para a sua preservação, abrindo assim possibilidades para a sua exploração em aplicações na indústria alimentar.

The present work explores the antioxidant potential of Helichrysum stoechas (L.) Moench phenoliccompounds for cosmetic applications involving the following steps: chemical characterization, microen-capsulation and incorporation into a moisturizer. Eighteen different phenolic compounds were identifiedin flowering aerial parts (decoction and hydroalcoholic extract), being 3,5-O-dicaffeoylquinic acid andmyricetin O-acetylhexoside the most abundant phenolic acid and flavonoid, respectively. Compara-tively to the decoction form, the hydroalcoholic extract presented both higher antioxidant activity andhigher phenolic content, being its lyophilized form chosen to proceed with microencapsulation studies.Double emulsion/evaporation microencapsulation technique was applied to produce polycaprolactonebased microspheres containing H. stoechas hydroalcoholic extract, which were then successfully incor-porated into a moisturizer. The results obtained demonstrated the antioxidant potential of H. stoechashydroalcoholic extract and the viability of its microencapsulation, thus opening new perspectives for theexploitation of these natural phenolic extracts in applications such as the cosmetic industry.

Lactic proteins are complex biomolecules, possessing different molecular weights (from 19 kDa up to 66 kDa), which can be used as biomarkers for detecting food adulterations. This study reports for the first time the evaluation of two potentiometric sensor arrays, one electronic tongue (ET) using only cross-sensitivity chemical sensors and a hybrid-ET containing ionic-selective and cross-sensitivity chemical sensors. Although both devices could detect and distinguish soluble and insoluble lactic proteins, namely bovine serum albumin and three main casein fractions (alpha-, beta- and kappa-), the inclusion of ionic-selective sensors increased the device performance (100% of correct leave-oneout cross-validation classification for hybrid-ET against 94% for the ET) and reduced the number of sensors needed (5 for the hybrid-ET instead of 9 sensors used by the ET device). Finally, the results showed that with the hybrid-ET a second-order polynomial equation could be derived relating the measured potential of the aqueous solution and the logarithmic of the total casein concentration, with satisfactory determination coefficients (R2>0.99).