Clube dos Investigadores

Apresentação do Clube dos Investigadores

PARTICIPAÇÃO DOS ALUNOS DO 12º ANO E DO 1º CICLO DA ESB NOS PROJETOS DO CBQF – CENTRO DE INVESTIGAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA

As atividades extracurriculares podem constituir uma mais-valia de monta na formação global de um estudante universitário, para além de constituírem um fator diferenciador para futuras entidades empregadoras.

A participação em atividades de investigação em áreas afins às licenciaturas é algo de que os alunos da ESB e alunos do secundário – desde que frequentem o 12.º ano e estejam inscritos na disciplina de biologia ou química – têm oportunidade de usufruir, uma vez que existe de um centro de investigação devidamente qualificado: o Centro de Biotecnologia e Química Fina (CBQF). Esta integração em atividades de investigação é particularmente fomentada uma vez que permite consolidar a aprendizagem associada às várias unidades curriculares, ganhar prática laboratorial, trabalhar em equipa, e desenvolver o raciocínio e o sentido crítico.

Os trabalhos disponíveis inserem-se em projetos de investigação atualmente em curso no CBQF, cobrindo as áreas disciplinares de Ciências Biológicas, Química, Bioquímica e Ciências da Engenharia, focando-se em aplicações nos domínios dos Alimentos, Ambiente, e Saúde, Nutrição e Bem-estar. Para consultar um exemplo do tipo e nível do trabalho desenvolvido pode descarregar aqui um poster realizado no âmbito do projeto “À descoberta de bactérias na cidade” por alunos do 1.º ano.

Os alunos devem prever o compromisso de, pelo menos, um bloco de uma manhã ou de uma tarde para este trabalho, mas sem que se crie qualquer conflito com as atividades curriculares. De notar que, caso haja interesse num projeto que exija mais qualificações do que as existentes, a candidatura poderá ainda assim ser apresentada (de preferência com a respectiva justificação ou explicação sobre a intenção e competências próprias). As candidaturas estão abertas em permanência.

Os projetos

Alguns dos projetos disponíveis atualmente estão indicados abaixo. A vasta gama de áreas de investigação abrangidas pelo Centro de Investigação permite numerosos outros temas além dos indicados. Se preferir explorar um assunto específico contacte este programa através do email escolas@esb.ucp.pt com a descrição dos seus interesses.

Microrganismos & Segurança Alimentar

O consumo de alimentos contaminados – agentes biológicos patogénicos ou contaminantes químicos – representa um problema grave de saúde pública. De

acordo com as estimativas da Organização Mundial da Saúde, 600 milhões de pessoas adoecem e 420000, das quais 125000 são crianças com menos de 5 anos, morrem anualmente na sequência da ingestão de alimentos contaminados (ca. de 1 em cada 10 pessoas no mundo). 23000 doentes e 5000 mortes são as estimativas para a Europa.

A segurança alimentar é da responsabilidade não só de produtores, das indústrias alimentares e dos governos, mas também dos consumidores. Mais de 40% das intoxicações alimentares resultam de erros no ambiente doméstico!

E o que podemos fazer nós, cientistas e também consumidores, para evitar as doenças transmitidas por alimentos? Neste trabalho vamos descobrir algumas respostas:

  • Vamos desenvolver marinadas que, para além de temperar, destruam Salmonella, Campylobacter, Listeria…
  • Vamos desvendar mitos  (ex. o frio mata tudo, a regra dos 5 segundos ou ovo que afunda é seguro…)
  • Vamos fazer uma guerra de bactérias: bactérias benéficas combatem bactérias patogénicas.

Estudo das características cromáticas de Vinhos do Porto usando diferentes técnicas espetrofotométricas

A cor de um vinho é um dos parâmetros importantes para avaliar a sua qualidade. Os pigmentos responsáveis pela cor do vinho tinto são muito variados e incluem antocianinas (e seus derivados), quinonas e compostos xantofílicos, que lhe conferem tonalidades desde violeta até ao laranja. Esta mistura de pigmentos resulta numa “cor” característica do vinho que sofre alterações ao longo do tempo devido a reações entre estas moléculas e outros compostos.

A avaliação sensorial da cor dos vinhos (e dos vinhos tintos em particular) é normalmente feita através da inclinação do copo num dado ângulo de modo a avaliar a cor na “orla”, dado que no centro do copo, a maior parte dos vinhos é demasiada opaca para permitir uma análise correta da cor. Em muitos vinhos um gradiente de cor (desde o centro para a orla) pode ser visto claramente, apesar deste gradiente não ser normalmente medido nem tido em consideração quando se analisa a cor “global” do vinho.

O vinho do Porto é um produto elaborado exclusivamente na Região Demarcada do Douro, em Portugal. Existem diversas categorias oficiais de Vinho do Porto, estando estas relacionadas com as características fisico-químicas e sensoriais dos mesmos e com o tipo de envelhecimento (em garrafa ou em cascos de madeira) a que foram sujeitos. A cor é um dos parâmetros mais importantes para a qualidade do Vinho do Porto pois permite a um consumidor experiente identificar diretamente a idade (e, indiretamente, o preço) aproximada de um Vinho do Porto.

Neste trabalho pretende-se estudar o gradiente de cor em diferentes amostras de Vinhos do Porto através de diferentes técnicas espetrofotométricas (transmitância e refletância) e comparar os resultados com a perceção visual da cor das mesmas amostras. Este trabalho será feito em colaboração com o IVDP (Instituto dos Vinhos do Douro e Porto).

As tarefas a desenvolver serão:

  • Efectuar medições espectrofotométricas da cor de amostras de Vinho do Porto de diferentes idades e categorias (usando espectrofotometria de UV/Vis e colorimetria)
  • Preparação de ensaios sensoriais de avaliação da cor de vinhos
  • Tratamento matemático/estatístico dos resultados obtidos

Compromisso temporal: um dia por semana, durante um semestre letivo
Formação mínima desejável: alunos de licenciatura (a partir do 1.º ano, inclusivé).

À descoberta de bactérias na cidade

Neste projeto os investigadores são desafiados a descobrir um ambiente urbano de onde possam isolar determinados microrganismos. Na fase seguinte estudam os microrganismos isolados usando técnicas de microbiologia e de biologia molecular.

 

Compromisso temporal: meio dia por semana, durante um ano letivo
Formação mínima desejável: alunos do 12.º ano ou de licenciatura

Computer Vision Systems (CVS) ao serviço da qualidade

Um computer vision system consiste na ligação de uma câmara fotográfica, um computador e o tratamento matemático da imagem através de software adequado. Os CVS são utilizados em diversas áreas, como a agricultura, processamento e avaliação de qualidade, e são particularmente importantes para a Indústria 4.0. A Indústria 4.0 facilita a visão e execução de “Fábricas Inteligentes” com as suas estruturas modulares em que os sistemas ciber-físicos monitoram os processos físicos, criam uma cópia virtual do mundo físico e tomam decisões descentralizadas.

Os métodos CVS são simples e rápidos e permitem avaliar vários parâmetros, com múltiplas aplicações alimentares e biomédicas. Este trabalho tem por objetivo a utilização de CVS para avaliar cor, forma e tamanho de diferentes materiais sob o efeito de processamento (e.g. secagem, tratamento por UV ou ozono).

Isolamento e avaliação da tolerância de bactérias fixadoras de azoto a diversos stresses ambientais

As bactérias que colonizam os sistemas radiculares das plantas e promovem o seu crescimento são designadas por rizobactérias promotoras do crescimento vegetal. Dentro deste grupo podemos salientar as bactérias que nodulam leguminosas e que fixam o azoto biologicamente, genericamente designadas por rizóbios. De facto, a deficiência em azoto nos solos é um dos factores que mais limita o crescimento das plantas. Embora a atmosfera contenha 78% de N2, a sua forma não é diretamente assimilável pelas plantas. A associação simbiótica entre rizóbio e plantas leguminosas é particularmente eficaz como fonte de azoto fixado por via biológica. A ação dos organismos fixadores de azoto garante um reservatório inesgotável de azoto e mantém o ecossistema em equilíbrio, constituindo uma alternativa viável à aplicação de fertilizantes azotados. O presente trabalho pretende avaliar a tolerância do rizóbio a factores ambientais tais como: temperatura, salinidade, pH, seca, contaminação por compostos tóxicos entre outros.

Assim, as atividades a desenvolver incluem:

  1. Isolamento de bactérias fixadoras de azoto de locais sujeitos a diferentes stresses ambientais
  2. Manutenção das culturas em laboratório
  3. Avaliação da capacidade de produção de substâncias promotoras do crescimento vegetal pelas diferentes bactérias
  4. Avaliação da tolerância dos rizóbios a vários stresses (temperatura, salinidade, seca, etc.)
  5. Estudo da associação simbiótica planta-rizóbio

Compromisso temporal: um dia por semana, durante um ano letivo
Formação mínima desejável: alunos do 12.º ano ou de licenciatura

O papel dos fungos micorrízicos no estabelecimento de pinheiro-bravo em situações de pós-fogo

O fogo é uma calamidade que tem dizimado muitas plantações de pinheiro-bravo e consequentemente a reflorestação eficiente de zonas incendiadas é de extrema importância. Muitos dos cogumelos que se encontram na floresta são resultado da associação entre fungos (denominados ectomicorrízicos) e as raízes de árvores. Estas relações simbióticas são cruciais para a nutrição e desenvolvimento da planta. O grupo de ambiente da Escola Superior de Biotecnologia efetuou diversos trabalhos nesta área os quais mostraram o importante papel que os fungos podem desempenhar no estabelecimento do pinheiro-bravo em situações de pós-fogo.

 

O presente plano de trabalhos pretende dotar o aluno de conhecimento nas seguintes áreas:

  • Recolha de cogumelos e seu isolamento em laboratório;
  • Extração do DNA dos fungos e identificação das espécies isoladas;
  • Manutenção das culturas em laboratório;
  • Estudo da associação simbiótica planta-fungo.

Compromisso temporal: 3-4h semanais
Formação mínima desejável: 12.º ano

CSI – Cor Sob Investigação

Corantes sintéticos são compostos orgânicos usados extensivamente em várias indústrias, nomeadamente têxtil e de produção de papel. No entanto, devido à sua estrutura, são na sua maioria altamente recalcitrantes, podendo também tóxicos e mutagénicos. Por causa da sua resistência à degradação microbiana, estes corantes podem causar poluição ambiental considerável. Alguns microrganismos, como os fungos filamentosos e as leveduras conseguem produzir enzimas que conseguem degradar estes compostos reduzindo a cor associada e o impacto que estes corantes podem ter para o ambiente.

O presente plano de trabalhos pretende demonstrar a capacidade de descoloração de corantes por leveduras, evidenciando a atividade seletiva que estes microrganismos possuem para diferentes corantes. Assim as atividades incluirão:

  • conhecimento das diferentes leveduras e corantes em estudo
  • avaliação de descoloração de corantes através do crescimento das leveduras em meio sólido
  • teste de descoloração de corantes através do crescimento das leveduras em meio liquido
  • avaliação da evolução da perda de cor em meio liquido
  • análise da seletividade das leveduras para cada corante

Compromisso temporal: 3-4h semanais
Formação mínima desejável: 12.º ano

Conhecer e experimentar o Iogurte por dentro e por fora

O iogurte é um produto lácteo fresco de elevado valor nutritivo, obtido pela ação fermentativa específica das bactérias lácteas (fermentos), Lactobacillus bulgaricus e do Streptococcus termophilus, sobre o leite. Estas bactérias lácteas no produto final têm que estar vivas e em grande quantidade, e permitem durante o processo de fermentação coagular o leite e desenvolver aroma e sabor característicos, reduzindo a lactose, para além de criarem no produto final condições menos favoráveis ao crescimento de microrganismo.

O presente plano de trabalhos pretende demonstrar a características nutricionais do leite e do iogurte, e de como a capacidade de fermentação dos microrganismos permite obter um produto seguro com sabor agradável característico e com baixo teor em lactose.

Assim as atividades envolvidas neste trabalho permitirão:

  • conhecer as características do leite através da análise da sua composição
  • evidenciar a diferença entre carga microbiana do leite antes e depois do processamento térmico requerido para produção do iogurte
  • compreender o processo de fabrico do iogurte por dentro (microrganismos) e por fora (evolução das características do produto ao longo da fermentação)
  • compreender o mecanismo da coagulação da proteína do leite e da acidificação por redução de lactose e produção de ácidos
  • demonstrar como processo de fermentação do iogurte cria condições menos favoráveis ao crescimento de microrganismos contaminantes, comparando o crescimento de um microrganismo contaminante em leite com e sem fermentação

Compromisso temporal: 3-4h semanais
Formação mínima desejável: 12.º ano

O papel dos fungos micorrízicos na floresta

Muitos dos cogumelos que se encontram na floresta são resultado da associação entre fungos e as raízes de árvores. Estes podem desempenhar um papel importante na reflorestação de zonas problemáticas, como as de pós-fogo. As técnicas laboratoriais associadas a este trabalho incluem (i) isolamento e identificação de fungos (extração de DNA-PCR-sequenciação), (iii) testes de compatibilidade fungo-planta, (iv) avaliação da eficácia da associação simbiótica (parâmetros nutricionais, biométricos, metabolómica).

Compromisso temporal: 3-4h semanais
Formação mínima desejável: 12.º ano

Descobrir o “exército vegetal” – Avaliar a atividade antimicrobiana contra bactérias Gram positivas e Gram negativas e a atividade antioxidante por métodos espetrofotométricos de extratos marinhos

Entre os recursos existentes na orla marinha encontra-se um vasto número de organismos, incluindo macroalgas e microalgas, capazes de sintetizar, acumular e excretar uma grande diversidade de metabolitos com elevado potencial comercial. Com este projeto pretende-se explorar de um modo sistemático estes recursos, através da validação da atividade biológica in vitro. O trabalho começará com o estudo das potencialidades de macroalgas em termos da sua capacidade de produção de compostos com atividade antimicrobiana e antioxidante.

As atividades a desenvolver neste trabalho incluem:

  • Recolha de várias macroalgas de cultivo selvagem e de aquicultura;
  • Secagem em secador de tabuleiros de metade de cada lote de macroalga;
  • Preparação de vários extratos, em diferentes solventes, das macroalgas no estado fresco ou no estado seco;
  • Avaliação das propriedades antimicrobianas dos extratos sobre bactérias patogénicas e contaminantes de origem alimentar, em placa e em meio líquido;
  • Avaliação da atividade antioxidante dos extratos por métodos espetrofotométricos: ABTS e DPPH, e determinação de compostos fenólicos totais pelo método de Folin-Ciocalteu.

Compromisso temporal: 3-4h semanais
Formação mínima desejável: 12.º ano

Formulação de uma bebida fermentada probiótica a partir de soro lácteo

O soro é um subproduto do fabrico do queijo que possui um elevado perfil nutricional. Como tal, várias aplicações têm sido estudadas para o aproveitamento deste produto. Uma delas é produção de bebidas fermentadas. É de conhecimento geral, a existência no mercado, de leites fermentados com bactérias probióticas (Lactobacillus casei) e com polpas de fruta. Assim, este trabalho experimental tem como objetivo principal a produção de bebidas fermentadas à base de soro de leite, com a adição de polpas de fruta, aditivos alimentares (por exemplo o açúcar) e bactérias lácticas.

As tarefas a realizar serão as seguintes:

  1. Produção das bebidas fermentadas
  2. Amostragem ao longo do tempo de refrigeração das bebidas fermentadas
  3. Análises microbiológicas e químicas das bebidas

Compromisso temporal: um dia ou duas tardes por semana (ou mais se disponível)
Formação mínima desejável: 2.º ou 3.º ano

Desenvolvimento de nanopartículas como sistemas de proteção de antioxidantes em alimentos

A nanotecnologia consiste na manipulação de estruturas com tamanhos na ordem dos manómetros. Esta recente tecnologia tem sido usada em várias áreas como electrónica, farmacêutica, cosmética e têxtil. Recentemente começou a ser estudada a sua utilização na área alimentar. Nesta área a principal utilização consiste na formulação de cápsulas que contém no seu interior compostos (ex: compostos fenólicos) que não podem ser utilizados diretamente nos alimentos, porque sofrem alterações na sua funcionalidade. Assim as cápsulas vão funcionar como uma proteção destes compostos. O objetivo deste trabalho é desenvolver nanoparticulas para incorporação de compostos antioxidantes que possam ser compatíveis com sistemas lácteos.

As tarefas a realizar serão as seguintes:

  1. Apoio na formulação das cápsulas para futura incorporação num produto alimentar
  2. Incorporação de compostos fenólicos antioxidantes
  3. Caracterização das nanopartículas

Compromisso temporal: um dia ou duas tardes por semana (ou mais se disponível), podendo prolongar-se pelo Verão
Formação mínima desejável: 2.º ou 3.º ano

Análise das propriedades antimicrobianas e antioxidantes de extratos de folhas de mirtilo

O elevado poder antioxidante associado aos mirtilos tem sido reportado nos últimos anos, o que tem permitido valorizar e promover o consumo deste fruto. No entanto, as propriedades antioxidantes e antimicrobianas das folhas foram pouco estudadas até ao momento, apesar do seu levado potencial. Assim, o objetivo geral deste trabalho visa estudar as características antimicrobianas e antioxidantes de extractos de mirtilo (folhas e frutos).

As tarefas a realizar serão as seguintes:

  1. Preparação de vários extractos aquosos de folhas (frescas e secas) de várias cultivares de mirtilos
  2. Avaliar as propriedades antioxidantes por método ABTS e determinação de fenólicos totais pelo método de Folin-Ciocalteau
  3. Avaliar as propriedades antimicrobianas dos extractos sobre bactérias patogénicas e contaminantes alimentares

Compromisso temporal: Dois semestres (pode ocupar o Verão)
Formação mínima desejável: 2.º ou 3.º ano

Utilização de bactérias promotoras de crescimento como facilitadoras na introdução de árvores em áreas contaminadas

O presente trabalho pretende determinar o uso de bactérias promotoras de crescimento como indutoras da microrrização de plantas com fugos ectomicorrízicos. Este projeto enquadra-se na temática de reflorestação/biorremediação e potencial da utilização de bactérias e fungos na reabilitação de solos contaminados.

Compromisso temporal: 3-4h semanais
Formação mínima desejável: Frequência em Microbiologia

Biodegradação de Fármacos Fluorados

Atualmente, existe uma crescente preocupação com a dispersão dos produtos farmacêuticos no ambiente. A incorreta rejeição destas substâncias bem como ineficiente remoção das mesmas durante os processos de tratamento em Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) representam as principais causas de acumulação no ambiente, onde estes podem ter efeitos adversos.

Desta forma, o tratamento deste tipo de micro-poluentes é importante para a proteção do ambiente e da saúde pública. Foi estabelecido na ESB um reator protótipo de grânulos aeróbios,que será monitorizado em termos de remoção de fármacos alvo de estudo e de dinâmica de populações. O aluno colaborará nestes trabalhos.

Compromisso temporal: 3-4h semanais
Formação mínima desejável: 12.º ano

Desenvolvimento de metodologias para a determinação de iodo: aplicação em amostras alimentares e biológicas

O iodo é um elemento essencial que está envolvido em reações bioquímicas chave, designadamente na síntese de proteínas e na atividade de enzimas. O iodo é um componente das hormonas da tiróide e a sua deficiência pode originar hipotiroidismo, atraso no desenvolvimento mental, e outras anomalias de desenvolvimento. Os cidadãos de muitos países sofrem de deficiência de iodo, em diferentes graus, o que constitui um problema grave de saúde pública. As principais fontes de iodo na dieta humana são os peixes de água salgada e produtos marinhos, ente os quais o sal.

Neste contexto, é importante dispor de metodologias simples e de relativo baixo custo para a monitorização de iodo. Neste projeto pretende-se desenvolver metodologias de fluxo para monitorizar iodo (em diferentes formas e em diferentes matrizes), e efetuar a sua aplicação a águas, amostras alimentares e eventualmente a amostras biológicas (em colaboração com o ICBAS-UP).

Compromisso temporal: 4-8h semanais
Formação mínima desejável: 12.º ano

O potencial prebiótico das leguminosas tradicionais em Portugal

As leguminosas são alimentos de grande interesse nutricional tendo um papel fundamental na dieta. Caracterizam-se por um teor considerável de proteína, hidratos de carbono complexos, vitaminas do complexo B e ainda ferro e cálcio. É esta riqueza nutricional, particularmente em hidratos de carbono e proteína, que pode justificar o seu estudo como fonte de carbono para os microrganismos probióticos quando incorporados em alimentos, designadamente em matrizes lácteas.

O probiótico é definido como um microrganismo benéfico que quando consumido em quantidades suficientes pode contribuir para a manutenção/melhoria do estado de saúde de um individuo. Por sua vez, um prebiótico é um composto que, resistindo à ação hidrolítica das enzimas digestivas, chega intacto ao cólon onde pode promover o crescimento seletivo desta microflora benéfica. Neste contexto, o presente estudo pretende avaliar o potencial prebiótico de algumas leguminosas tradicionalmente empregues na gastronomia portuguesa, per si, ou como fonte adicional de carbono/aminoácidos em produtos lácteos contribuindo para o aumento do seu valor nutricional. Assim, as atividades a desenvolver incluem:

  • Recolha e seleção de várias leguminosas existentes no mercado português;
  • Preparação de cada leguminosa para estudo do efeito prebiótico – moagem, demolha etc.;
  • Avaliação das propriedades prebióticas de cada leguminosa perante estirpes probióticas de Lactobacillus e Bifidobacterium, em microplaca e em meio de leite magro;
  • Incorporação em produtos lácteos e avaliação da incorporação das leguminosas selecionadas no crescimento, viabilidade e estabilidade das estirpes probióticas e no aumento do valor nutricional do iogurte/leite fermentado.

Compromisso temporal: 3-4h semanais
Formação mínima desejável: 12.º ano