ESB - Dissertações de Mestrado / Master Dissertations
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Recent Submissions
- Implementação de processos de controlo e garantia de qualidade numa unidade de produção local de cervejaPublication . Morgado, Inês Félix; Hogg, Timothy AlunO presente relatório de estágio realizado no Super Bock Group teve como principal objetivo a elaboração de documentação técnica para duas unidades de produção de cerveja distintas da empresa, a Browers Beato e a Instalação Piloto da Equipa de I&D e Inovação, com o intuito de contribuir para o controlo e garantia de qualidade destas unidades. Este relatório está dividido em três capítulos principais. O primeiro aborda a motivação e objetivos do estágio, a metodologia de trabalho adotada e uma breve introdução às unidades onde decorreram as atividades. O segundo capítulo apresenta alguns conceitos teóricos relacionados com a produção de cerveja e o controlo e garantia de qualidade. O terceiro descreve detalhadamente todas as atividades desenvolvidas ao longo do estágio, destacando o seu propósito, e salientando o conhecimento adquirido com a sua execução. O relatório termina com uma análise crítica e as conclusões gerais. Alguns dos documentos desenvolvidos encontram-se na íntegra em anexos. Ao longo do estágio foram desenvolvidos seis manuais técnicos, sete instruções de trabalho, sete procedimentos operacionais standard e um documento complementar de valores padrão de referência. O conhecimento para a elaboração destes documentos foi adquirido por meio de uma observação sistemática dos processos produtivos, da execução prática de determinadas tarefas e de um contacto regular com a equipa responsável, permitindo que o seu conteúdo seja pormenorizado e reflita a realidade operacional. Foram ainda desenvolvidas atividades nas áreas de I&D e Inovação, Qualidade e Análise Sensorial, que enriqueceram significativamente a experiência de estágio. Assim, considera-se que os objetivos definidos para o estágio foram alcançados, uma vez que a documentação elaborada contribui de forma significativa para a padronização e conformidade dos processos de produção de cerveja, em alinhamento com as boas práticas e com os requisitos de controlo e garantia de qualidade. A partir do capítulo três, o conteúdo do relatório não está disponível para consulta pública por motivos de confidencialidade, estando acessível apenas para a instituição de ensino para fins de avaliação académica no âmbito da conclusão do mestrado.
- Implementação do FaceReader : estudo pilotoPublication . Santos, Flaviane de Jesus; Silva, Sara Margarida Bernardes Queda daA ciência sensorial considera o impacto das reações emocionais sobre os atributos sensoriais. O FaceReader é uma técnica emergente, que consiste num software de análise facial e usa algoritmos para identificar e analisar expressões faciais. Esta técnica consegue identificar expressões faciais como alegria, tristeza, nojo, raiva, medo e surpresa, além do estado neutro. Os objetivos deste relatório de estágio consistem em: descrever a metodologia e selecionar a matriz do estudo piloto para implementação da tecnologia FaceReader; conhecer as expressões faciais medidas com a tecnologia Noldus; e descrever as atividades desenvolvidas durante o período de estágio, na empresa Sonae MC. Foi realizado o levantamento bibliográfico nas principais bases de dados com os descritores de palavras ―face reader‖ AND ―food‖; realizou-se estudo sobre aplicação do método FaceReader proposto pela Noldus Information Technology e através da consulta de materiais técnicos disponibilizados pela empresa, desta forma foi construída a metodologia a ser utilizada no laboratório de Análise Sensorial. Para implementação do método, foram considerados a população alvo, critérios de inclusão e exclusão, limitações, aspetos éticos, análise estatística, limitações e instrumento de recolha de dados. A matriz selecionada foi iogurtes, por apresentar sabores distintos e provocar expressões faciais. Realizaram-se testes discriminativos com 4 provadores treinados. Os provadores selecionaram 4 amostras que apresentavam maior diferença sensorial entre si, caracterizando o sabor doce, amargo e ácido. Foi realizada a participação em 161 em testes com aplicação da escala hedónica com tipologias distintas: queijos, iogurtes, sobremesas, frutas, padaria, molhos, entre outros. Para além disso, a participação em testes físico-químicos complementares às provas sensoriais. Em conclusão, verificou-se que o estudo piloto para a implementação do FaceReader é uma etapa preliminar importante e uma ferramenta promissora para analisar as reações emocionais com precisão em estudo do consumidor. As atividades exercidas permitiram adquirir competências técnicas e científicas no âmbito da análise sensorial.
- Desenvolvimento, caracterização e aplicação de xaropes à base de cereaisPublication . Soares, Carolina Saleiro Torres; Gomes, Ana Maria PereiraA transição global para sistemas alimentares mais sustentáveis tem impulsionado a procura de alimentos plant-based capazes de conciliar um bom valor nutricional com eficiência logística. O trabalho realizado teve como objetivo o desenvolvimento de xaropes à base de cereais no sentido de estes substituírem as bases concentradas de cereais, o produto mais produzido pela Benefit, submarca da Frulact. Foi desenvolvido um processo de obtenção de xaropes de dois tipos de cereais, de aveia e de arroz, a partir de bases concentradas destes mesmos cereais, com monitorização contínua de pH, teor de sólidos (ºBrix), atividade de água, viscosidade e perfil de açúcares. Os primeiros ensaios, processados para atingir 75 ºBrix, exibiam viscosidades próximas de 55 000 cP`s, inviabilizando o bombeamento industrial. A redução progressiva da temperatura e da pressão no evaporador, a fixação de 71–72 ºBrix e a inclusão de β-glucanase permitiram diminuir a viscosidade, sem comprometer o pH neutro nem a estabilidade microbiológica. A segunda etapa avaliou a aplicação do xarope de aveia em 3 tipos de alimentos: barritas de cereais, cookies e numa bebida “barista”. Nas barritas, o xarope substituiu mel e xarope de ácer após correções de fase seca, originando produtos estruturalmente coesos, muito menos doces e com sabor a cereal mais pronunciado. Nas cookies, a substituição do mel pelo xarope de aveia gerou bolachas mais claras e crocantes, com doçura equilibrada e notas de cereal evidentes. Na bebida barista, juntando o xarope com água, óleo de coco e sais foi possível manter o corpo cremoso e formar espuma estável durante um período igual ou superior a 10 minutos. Procedeu-se à otimização da fórmula de xarope de aveia, explorando 13 ensaios que combinaram diferentes tipos de farinha (integral, sem glúten, endosperma), cargas enzimáticas diferentes (α amilases bacterianas e fúngicas, β-glucanase, β-xilanase, glucoamilase) e condições de cisalhamento a 40 °C e 25 mbar. O objetivo de pH 6–7,5, 71–72 ºBrix, viscosidade < 9 000 cP, glucose ≈ 250 g/L e maltose ≈ 150 g/L foi atingido nas Ensaios 9 e 12.Para além dos avanços técnicos obtidos, o presente estágio assegurou o estabelecimento de uma ligação efetiva com o setor da indústria alimentar, mediante integração na Benefit/Frulact, proporcionando uma experiência imersiva na dinâmica organizacional e nos fluxos operacionais de um departamento de Inovação, Investigação e Desenvolvimento de Produto. Simultaneamente, possibilitou a aplicação do conhecimento técnico-científico consolidado ao longo do Mestrado em Biotecnologia e Inovação, potenciando o desenvolvimento de competências profissionais e pessoais de elevado nível. Num olhar focado no futuro, este estudo evidencia que a escolha de enzimas com melhor relação custo-benefício e a repetição de lotes-piloto são passos essenciais para consolidar a robustez estatística dos resultados antes da transição para processo industrial.
- Deteção de insuficiência cardíaca em pacientes com doenças de chagas a partir de algoritmos de extração automática de parâmetros e de aprendizagem de máquina em sinais ECGPublication . França, Afonso Manuel Silveira de Sousa Coutinho; Rodrigues, Pedro Miguel de Luís; Madeiro, João PauloA Doença de Chagas é uma infeção parasitária crónica causada pelo Trypanosoma cruzi, sendo uma das principais causas de insuficiência cardíaca na América Latina. A deteção precoce da cardiomiopatia chagásica pode permitir uma intervenção mais eficaz, reduzindo complicações graves. Neste estudo, propõe-se uma nova abordagem na utilização de algoritmos de Machine Learning (ML) para a deteção automática de insuficiência cardíaca em pacientes com Doença de Chagas, utilizando características espectrais extraídas do eletrocardiograma (ECG). A nova abordagem recorre ao uso de características espectrais, como a SEF95 (Spectral Edge Frequency), MF (Mean Frequency), SE (Spectral Entropy), potências e rácios extraídos do Espectro de potências do sinal ECG. Posteriormente, classificadores de Machine Learning foram aplicados para prever o grau de insuficiência cardíaca. Os resultados indicaram que os modelos conseguem distinguir bem entre estágios extremos da doença (Exatidão: 83,3%; AUC ROC (Área sob a Curva ROC): 0.80-0.88), mas enfrentam dificuldades na estratificação da insuficiência cardíaca moderada, devido à heterogeneidade clínica da doença.
- Impact of different diets and starvation treatments on the microbial, chemical, and nutritional composition of tenebrio molitorPublication . Pereira, Inês da Silva; Barbosa, Joana Inês Bastos; Teixeira, Paula Cristina MaiaIn a world facing an environmental crisis, population growth coupled with an increasing demand for natural resources emphasizes the importance of adopting new dietary patterns more sustainable and healthier. The consumption of edible insects (e.g., Tenebrio molitor) offers an alternative to animal-based protein sources, providing a sustainable production cycle that promotes food security with minimal environmental impact. In this study, the impact of different feeding regimes (substrate supplemented with water, potatoes, carrots, and a mix of vegetables/fruits) and different starvation treatments (0 h, 24 h, 48 h, and 72 h) on the food safety of T. molitor larvae was assessed by microbiological, chemical, and nutritional analysis. Despite the variation in diets, no significant microbiological differences were observed in the mealworm larvae load. By the end of their development, the larvae microbiota was characterized by a dominance of Spiroplasma genus, along with other bacterial genera present in lower abundances, primarily belonging to the Firmicutes and Proteobacteria phyla. However, the impact of different diets was more pronounced in their metal profile, highlighting the role of feeding as the main source of principal metals, such as K, P, and Mg, as well as Zn and Fe among trace metals. On the other hand, the starvation treatment, previously described as a method for allowing the discarding of larvae gut contents, did not show significant effects on the microbial or chemical profiles of the larvae, which suggests that other factors may influence the effectiveness of this pre-treatment process. Additionally, this research contributed to clarify that the use of vegetables and fruits side streams does not pose additional biological risks (absence of Listeria monocytogenes and Salmonella spp.) or chemical risks (concentrations of heavy metals according to legislation). Furthermore, this feeding approach enables the production of mealworm larvae with similar nutritional profiles, rich in protein and fat, while also taking advantage of agricultural wastes. Ultimately, this research highlights the importance of appropriate farming methods, maintaining hygienic rearing and processing conditions, and enforcing feeding controls, among other measures, to ensure the safety of larvae of T. molitor for human consumption.
- From waste to value : fish bone derived collagen to prepared 3D cell modelsPublication . Esperança, Inês Casais; Piccirillo, Clara; Quarta, AlessandraThree-dimensional (3D) cell culture systems have been developed as superior models to two-dimensional (2D) cell cultures. The use of 3D systems has been shown to improve cellular morphology, proliferation and signalling, replicating the extracellular matrix (ECM) in a more accurate manner. Hydrogels are particularly well-suited to these three-dimensional systems. Agarose, a biocompatible polysaccharide, provides structural support, while collagen enhances bioactivity and cell adhesion. Agarose-collagen hydrogels thus represent an optimal matrix for three-dimensional cell culture applications, combining the mechanical integrity of agarose with the biofunctionality of collagen. Considering the increasing focus on sustainability, fish bone-derived collagen represents a promising alternative to common type I collagen. This approach aligns with the principles of a circular economy, whereby waste from fish processing is transformed into valuable biomaterials. The present study evaluates collagen extracted from fish bones through three methods: a shorter extraction at a higher temperature, yielding smaller peptides, with some bones pre-treated with ultrasound (US) and others without (NUS); and a longer extraction at a lower temperature (4ºC) to better preserve the collagen structure. The biocompatibility, stability, mechanical properties and potential for spheroid growth from human osteosarcoma cell lines of hydrogels containing collagen extracts at concentrations of 0.02% and 0.04% were evaluated. The 4°C method preserved collagen’s native structure best, resulting in hydrogels with greater stability and cell viability. Conversely, US extraction yielded higher collagen amounts but produced fragmented peptides that led to rapid collagen release and limited spheroid support. NUS extraction offered a middle ground, achieving a balance between stability and bioactivity. Additionally, higher collagen concentrations (0.04%) increased the stability and mechanical resilience without enhancing cellular growth, while lower concentrations (0.02%) supported spheroid culture effectively. This study highlights fish bone collagen as a sustainable material for 3D cell culture and the valorisation of fish waste in tissue engineering.
- Effects of prolonged food additive intake on the human gut microbiotaPublication . Fernandes, Ana Cristina Lopes Pinto; Pintado, Maria Manuela Estevez; Campos, Débora Andreia Campelo; Coscueta, Ezequiel RicardoFood additives, commonly incorporated into food and beverages are widely regarded as safe by regulatory bodies. However, emerging research suggests that certain additives may alter gut microbiota composition and functionality, raising concerns about their potential health impacts. While much research has focused on how major dietary components influence gut microbiota, the effects of long-term intake of food additives on these microbial communities remain underexplored. This study investigates the impact of three dietary additives—carboxymethyl cellulose (CMC) and the carrageenans ι-CGN and κ-CGN—on gut microbiota using an in vitro model of gastrointestinal digestion. After characterizing the digestion process for each additive, their effects were further evaluated through in vitro fermentation for 192h, with fresh human fecal samples from volunteer donors. This approach allowed for the analysis of metabolic responses and microbial population dynamics within the intestinal microbiota. This study demonstrates that CMC, is readily fermented by gut microbes, leading to an initial increase in acetic acid production (≈ 5000 µM) but minimal yields of propionic and butyric acids (< 1000 µM). In contrast, the more complex ι-CGN and κ-CGN undergo a slower, sustained fermentation process, prioritizing butyric acid production (≈ 5000 µM). Overall, total short-chain fatty acid (SCFAs) production from digested samples remained low (< 6000 µM). Additionally, functional prediction analysis indicated that samples treated with ι-CGN, κ-CGN, and CMC had lower microbial metabolic activity (p < 0.05), suggesting that these additives may promote dysbiosis during fermentation, resulting in a less metabolically versatile microbial community. The significant microbial shifts observed in additive-treated samples include changes in the Firmicutes-to-Bacteroidota ratio to 2:1 and relative increases in the Proteobacteria and Synergistota phyla. These findings suggest that chronic consumption of these food additives may substantially alter microbial dynamics and SCFAs synthesis, with potential adverse implications for gut health.
- Multiple sclerosis lesion segmentation in 2D T2-FLAIR brain magnetic resonance imagingPublication . Ferreira, Vanessa Sofia Fernandes; Ferreira, António César da SilvaThis study aims to address the gap in automatic segmentation of Multiple Sclerosis lesions within 2D T2-FLAIR magnetic resonance imaging. The project was developed using a small basis dataset available on the Mendeley website, consisting of original images and corresponding segmentations executed by professional radiologists and neurologists. Brain tissue extraction and data augmentation techniques were used to address the challenge posed by the lack of prior documentation, representing a significant advancement in preprocessing steps for this particular MRI modality. During the brain extraction procedure, FSL from Oxford University was employed, namely BET (brain extraction tool), which was originally created for T1 modality images. This required necessary additional preprocessing of image pixels to resemble T1 images, including contrast adjustment. To ensure that image augmentation is well performed on both original image and segmentation, the transformers package from the Python environment was used. The augmentation consisted of simple procedures such as rotations, flips and noise addition with Gaussian blur. The investigation has successfully developed and validated an automatic segmentation model for T2-FLAIR MRI images. The model achieved a remarkable Dice coefficient of almost 0.6 in a transformer architecture with 12 layers and attention heads, indicating substantial agreement with ground truth annotations. Despite using a relatively small dataset, the results demonstrate the feasibility of the approach in clinical settings. The performance is commendable for its initial scope. However, to improve the accuracy and generalizability of the model, further data enrichment is necessary. The success in extracting brain tissue and augmenting data, along with the encouraging segmentation outcomes, demonstrates the potential for more comprehensive studies. Future efforts should focus on expanding the dataset and refining the model to enhance the diagnostic and monitoring capabilities of Magnetic Resonance Imaging in Multiple Sclerosis management. This study presents a new approach to medical image processing and sets a fundamental precedent for future investigations into the automated segmentation of Multiple Sclerosis lesions in T2-FLAIR modality.
- Functional curcumin scaffolds to tackle chronic woundsPublication . Barros, Tiago Silva; Oliveira, Ana Leite de Almeida Monteiro de; Ventura, José Manuel Gonçalves; Madureira, Sara Maria Gomes TiagoChronic wounds represent a significant challenge to global health, leading to prolonged patient suffering, increased healthcare costs, and decreased quality of life. Addressing this issue requires innovative strategies in tissue engineering and regenerative medicine. This master’s thesis investigates the potential use of support structures composed of collagen, functionalized with hydroxyapatite and curcumin as skin substitutes in the treatment of chronic wounds. The aim of this study is to explore the multifaceted properties of these biomaterials and their synergistic effects in promoting wound healing, while providing a structure similar to natural skin. Collagen, as the primary structural protein in the extracellular matrix, offers excellent biocompatibility and bioactivity, facilitating cell adhesion, proliferation, and tissue regeneration. Hydroxyapatite, known for its osteoconductive properties, contributes to the stability and bioactivity of the structure, while curcumin, with its anti-inflammatory and antioxidant properties, can help mitigate the complications of chronic wounds. In this study, porous support structures composed of hydroxyapatite and collagen were manufactured, incorporating different concentrations of curcumin. These structures exhibited desirable levels of interconnected porosity, reaching 75.7%, and demonstrated satisfactory mechanical properties. However, contrary to expectations, they did not demonstrate any antioxidant properties. The results of the Resazurin assay indicated that even at lower doses, the presence of curcumin in the support structures did not induce cell death. However, it had an impact on cell adhesion, restricting and reducing this important process, compared to the control group. The work developed within the scope of this master’s thesis allowed the development and validation of these supports based on collagen, hydroxyapatite, and curcumin as a promising solution to improve wound healing processes and improve the quality of life of individuals suffering from chronic wounds.
- Fat-based products : estudo de gorduras e óleos e do seu impacto na textura e shelf-life de produtos de pastelaria de base gordaPublication . Fernandes, Sara Maria Santos; Azevedo, António Miguel FernandesA compreensão do papel desempenhado por diferentes óleos e gorduras nas matrizes alimentares é crucial para o desenvolvimento de produtos de alta qualidade e estabilidade. Neste enquadramento, o estudo aqui apresentado teve como principal objetivo investigar o impacto de diferentes gorduras e óleos (manteiga de cacau, óleo de coco hidrogenado, óleo de palma hidrogenado e óleo de girassol), em preparados de pastelaria de base gorda, com ênfase na textura e vida útil dos produtos finais, tendo sido realizado na empresa Decorgel, especialistas no desenvolvimento e produção de matérias-primas para pastelaria, padaria, e demais indústria alimentar. Adicionalmente, pretendeu-se alcançar um maior conhecimento sobre o comportamento destas substâncias em diferentes formulações, especialmente face aos desafios iniciais relacionados com cristalizações semelhantes ao fenómeno do fat bloom. As variáveis de estudo testadas para cada matéria-prima selecionada incluíram três percentagens de gordura (5%, 15% e 20%) e duas temperaturas de arrefecimento (16ºC e 5ºC). As formulações base (pastilhas de chocolate e creme de chocolate pré-preparado) foram misturadas com cada uma das matérias-primas em estudo. As pastilhas e gorduras sólidas foram derretidas em banho-maria, enquanto o creme pré-fabricado foi aquecido ligeiramente para garantir uma mistura homogénea. As amostras foram embaladas e distribuídas por duas temperaturas de arrefecimento: temperatura ambiente e refrigeração. A análise foi realizada em seis momentos distintos ao longo do tempo de vida útil das formulações: nomeadamente no 2º, 3º, 4º, 7º, 15º e 30º dia, medindo-se a consistência com o consistómetro Bostwick e avaliando-se as características organoléticas quanto à presença de cristalizações, separação de fases e homogeneidade da consistência. A vida útil (shelf-life) das amostras foi verificada através da estabilidade do produto e da manutenção da qualidade ao longo do tempo. Na base de pastilhas de chocolate, pequenas concentrações de óleo de girassol (5%) mantiveram a consistência e evitaram cristalizações e separação de fases, enquanto concentrações mais elevadas fragilizaram a mistura. As gorduras de coco e palma, sendo sólidas e ricas em ácidos gordos saturados, mostraram-se menos eficazes, permanecendo sólidas a 25ºC e apresentando cristalizações precoces. No creme pré-fabricado, que inclui manteiga de cacau e óleo de colza, o óleo de girassol não afetou negativamente a estabilidade. As gorduras de palma, coco e manteiga de cacau mantiveram-se estáveis em todas as concentrações testadas. Concluiu-se que a seleção cuidadosa de gorduras é essencial para otimizar a textura, estabilidade e vida útil dos produtos de pastelaria, mantendo as características organoléticas desejáveis e evitando problemas de cristalização.