Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Ligandeneinflüsse bei Verbindungen mit alpha-P4S3-, alpha-P4Se3- und P3Se4-Gerüst. Dazu wurden die Verbindungen alpha-P4S3L2 (L = N(C3H7)(C6H5), NC9H10, SeCH3, SeC6H5),alpha-P4Se3L2 (L = NH(C6H5), N(CH3)(C6H5), N(C2H5)(C6H5), N(C3H7)(C6H5),NC9H10, SCH3, SeCH3) und P3Se4L (L = NH(C6H5), NH(C13H9), NH(C25H19),N(CH3)(C6H5), N(C2H5)(C6H5), N(C3H7)(C6H5), NC9H10, SCH3, SeCH3, SeC6H5)synthetisiert und die 31P-NMR-Parameter bestimmt. Durch Vergleich mit31P-NMR-Daten aus der Literatur konnten die Ligandeneinflüsse untersucht werden. Dabei ergibt sich, daß der Einfluß am ligandentragenden Phosphoratom erwartungsgemäß am größten ist. Die 1J(AB)-Kopplungen der drei Käfigmolekülfamilien mit jeweils gleichem Substituenten unterscheiden sich nur wenig. Der Einfluß des Liganden auf die31P-NMR-Parameter ist bei den P3Se4-Derivaten am kleinsten. Die Umsetzung von P3Se4I mit den sekundären Aminen HN(CH3)2, HN(C2H5)2 und HN(CH3)(C6H5) in Toluol führt zu den Verbindungen alpha-P4Se3(SeP(Se)NR2)2 (NR2 = N(CH3)2,N(C2H5)2) und P3Se4(SeP(Se)NR2) (NR2 = N(CH3)2, N(C2H5)2 undN(CH3)(C6H5)). Bei den Verbindungen mit P3Se4-Gerüst handelt es sich um fluktuierende Systeme. Die Fluktuationsraten wurden bei verschiedenen Temperaturen bestimmt.

Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Chemie der Phosphorsulfide. Die Sulfurierung von alpha-P4S4 mit Triphenylantimonsulfid führte zu den neuen Verbindungen delta-P4S6 und epsilon-P4S6, wobei die Entdeckung von delta-P4S6 die Lücke in der Verbindungsreihe der Phosphorsulfide mit beta-P4S5-Grundgerüst schließt. Die Reaktion von P4S10 mit Triphenylphosphin lieferte delta-P4S7. Der molekulare Aufbau dieser Phosphorsulfide wurde mit Hilfe der 31P-NMR-Spektroskopie ermittelt. Anhand der Produktverteilungen konnten Aussagen über mögliche Reaktionswege gemacht werden. Bei der Reaktion von P4S3 und P4Se3 mit NbCl5 konnten Einkristalle mit unerwarteter Struktur beobachtet werden: [beta-P4S4(NbCl5)2] und [P4Se3(NbCl5)]. [beta-P4S4(NbCl5)2 enthält als Strukturelement beta-P4S4 von dem bis heute noch keine Einkristallstrukturaufnahmen existieren. Die Verbindungsklasse alpha-P4S3((NHR)exo)2 und alpha-P4S3(NR) konnte durch weitere Moleküle dieser Art, jedoch mit größerem Rest R (R = Fluorenyl, Triphenylmethylphenyl, Adamantyl) ergänzt werden. Die Umsetzung von alpha-P4Se3I2 mit 1-Adamantanammoniumchlorid und tert.-Buytylammoniumchlorid führte zu den bislang noch nicht beschriebenen Verbindungen alpha-P4Se3Iexo(NHR)exo und alpha-P4Se3Iendo(NHR)exo. Die Untersuchung der beta-alpha-Umwandlung hat ergeben, daß bei der Reaktion an Licht die Produkte alpha-P4S3I2, P4S3 und PI3 entstanden sind. Bei der Reaktion unter Lichtausschluß erfolgt der Zerfall nur sehr langsam. Aufgrund der Reaktionen von beta-P4S3I2 und alpha-P4S3I2 mit Natriumthioslulfat und Stärke, sowie der Stabilität der Verbindung beta-P4S3(CH3)2, kann heute davon ausgegangen werden, daß freies Iod für die beta-alpha-Umwandlung notwendig ist.

Recientemente, la semilla de chía (Salvia hispanica L.) ha sido redescubierta como una importante fuente de ácidos grasos omega-3, proteínas, fibra dietética y antioxidantes, a partir de la cual puede obtenerse aceite con una elevada proporción de ácidos grasos esenciales. Su incorporación en la dieta permite disminuir la incidencia de enfermedades coronarias, refuerza el sistema nervioso; la fibra dietaria es una valiosa alternativa para regular el tránsito intestinal, lo cual ayuda a prevenir la obesidad, el cáncer de colon, así como los elevados niveles de colesterol y de glucosa en sangre. En nuestro país, la creciente expansión de su cultivo en las provincias del noroeste puede representar un aporte tendiente a la diversificación de la producción agrícola con el consecuente impacto socioeconómico en dicha región. Por otra parte, Argentina es uno de los principales productores y exportadores de aceite de girasol (Helianthus annuus L.) y la industria local se destaca por su avanzada tecnología y alta competitividad. Asimismo, el girasol es el segundo cultivo oleaginoso en importancia a escala nacional luego de la soja. El 92% del girasol producido en la Argentina es procesado, siendo exportado el 70% como aceite crudo a granel y harina proteica y el 30% restante como aceite refinado. Los aceites comestibles constituyen un componente importante en nuestra alimentación, cuya variedad y consumo depende de la disponibilidad de cada país y región. La composición de los aceites varía considerablemente en el aporte de ácidos grasos saturados, monoinsaturados y poliinsaturados y particularmente, en el tenor de ácidos grasos omega-6 y omega-3. La nutrición en el mundo occidental se caracteriza por una elevada ingesta de ácidos grasos omega-6 y un bajo consumo de ácidos grasos omega-3, debido mayoritariamente al origen vegetal de los aceites que se producen y al bajo consumo de pescados grasos. De esta forma, la relación omega-6:omega-3 está alejada de la que recomienda la FAO/OMS. En virtud de ello, es posible preparar aceites con relaciones omega-6:omega-3 muy cercanas a las recomendadas, desarrollando productos que contengan mezclas de aceites con una adecuada composición de ácidos grasos. En nuestro país, debido a la gran producción de aceite de girasol, es interesante la revalorización de los subproductos generados en el proceso de extracción y/o refinación del mismo. Entre ellos se encuentran las gomas, constituidas por una mezcla de fosfolípidos, agua y restos de aceite. La posterior deshidratación de las mismas da lugar al subproducto denominado lecitina. Cada fosfolípido constituyente contribuye a la funcionalidad de la lecitina, por lo que la modificación de su estructura y/o de su concentración posibilita ampliar las propiedades funcionales de las mismas. En el Capítulo I se presenta una introducción sobre la chía y el girasol, describiendo el origen y los antecedentes históricos de estas especies, las principales características botánicas, así como la composición química de las semillas y sus respectivos aceites. Además, se describe el proceso de obtención de los aceites vegetales y de la lecitina, la cual es principalmente utilizada como agente emulsificante en la industria alimentaria. Por último, se describen los mecanismos de formación, estabilidad y desestabilización de las emulsiones. En el Capítulo II se detalla el proceso de fraccionamiento de lecitina nativa de girasol, mediante el empleo de diferentes soluciones etanol-agua y distintos niveles de pH del solvente de extracción. Además, se analizan las propiedades funcionales de las fracciones enriquecidas en fosfatidilcolina PC, como agentes emulsificantes de emulsiones O/W. En el Capítulo III se estudia la obtención, caracterización, estabilidad oxidativa y condiciones de almacenamiento más adecuadas de aceites mezcla girasol-chía, los cuales presentan relaciones omega-6:omega-3 acordes a las recomendadas por la FAO/OMS, evaluando la eficiencia de la adición de antioxidantes (extracto de romero, palmitato de ascorbilo y su mezcla) con respecto al deterioro oxidativo de los mismos. Además, se presentan los resultados del análisis sensorial. En el Capítulo IV se evalúa la estabilidad física de emulsiones O/W formuladas con aceites mezcla girasol-chía, lecitinas modificadas de girasol mediante “deoiling” y fraccionamiento (agente emulsificante) y mucílago de chía (agente estabilizante). Finalmente, se exponen las Conclusiones generales obtenidas a partir de este trabajo de Tesis y en base a ellas, las Perspectivas futuras.

[Truncated abstract] Eleven sites, each with the trio of land uses: Eucalyptus globulus plantation, pasture and natural vegetation, representing from the Mediterranean climate, high rainfall region (<550 mm annually) of south-western Australia were investigated to assess medium-term changes in the P-supplying capacity of soils in eucalypt plantations growing on agricultural land. The natural vegetation soils were a benchmark for comparing soil P change since land clearing and development for agriculture. The experimental framework provided an ideal basis for studying changes in P forms since land clearing and fertilization for agriculture and the ensuing conversion to plantations (on an average 9 years ago). Conventional soil P indices measure plant available P that is more relevant to short duration annual crops and pastures. To predict medium-term P availability, P forms were determined using Hedley et al.’s (1982) fractionation scheme and fractions were grouped using the Guo and Youst (1998) criteria into readily, moderately and sparingly available P. The P species were also determined by 31P NMR spectroscopy of 0.5M NaOH-0.1M EDTA extracts. Hedley et al.’s (1982) inorganic P extracted by anion exchange resin and by NaHCO3 are widely considered to be approximations to the actual plant available P. The availability to plants of other P fractions is less certain and this is examined in an experiment to compare the plant availability of various P fractions in soils from fertilized and unfertilized land uses following exhaustive cropping in the glasshouse. The soil texture for the sites studied included coarse sand, loamy sand, clayey sand, and sandy loam. Surface soils (0-10 cm) have pH(CaCl2) in the acidic range (mean 4.4) and there is no significant difference due to differences in land use (P<0.05). The soils are of low EC (1:5 H2O) - 6 mS m-1. There is an almost 5-fold variation in organic C among sites (from 1.4% to 8%) but organic C values did not show any significant effect (P<0.05) of changes in land use. To evaluate the degree of similarity of soils within each triplet set at a site principal component analysis was carried out on those soil chemical⁄mineralogical characteristics that were least likely to be affected by changes in land use practices. This analysis showed good matching of the triplet of sub-sites on the whole, especially for the duo of pasture and plantation land uses. This degree of matching of the trio of land uses was considered while interpreting the effects of land use on the forms and behaviour of soil P, and variations due to various extents of mismatch were mostly addressed using statistical techniques including regression analysis to interpret sub-site difference

Phosphorus (P) one of the essential elements to plants and animals, is a non-renewable resource and accuatlly high demanded in agriculture. The World\'s population growth and future estimatives on food demands raises the question about the sustainability of the current agriculture systems, speccially concerns about the low P use efficiency in agroecosystems. Brazilian agriculture requires high P inputs and many researches has been developed to increase the crops yield and, consequently, food production efficiency. However, this development was achieved at the high costs of mineral fertilisers (specially P) and long-term perspectives about the costs of the intensification in the tropical agriculture is accuattly in debate. In this conxtext, in the present thesis chapter two we evaluated the evolution of the Brazilian cropland basis and P demands, quantifying the Brazil P Legacy and, based on scenarios involving the cropland area and yield expansion, we estimated the future (up to 2050) Legacy P and P fertilisers demand. We also estimated the potential aleviation that could be achieved in the mineral fertilizers consumption by utilisation and improvements on manure P recycling. Alternatively, considering the systems intensification and its effects on P availability, we proposed alternative scenarios to promote the Legacy P utilisation in Brazil\'s improved agriculture systems to grant the agriculture expansion without huge increments on the national P fertilisers consumption. A worldwide recognized advance in Brazilian agriculture is the Cerrado, where large cropland areas accually are cultivated twice a year, improving the food and fiber production without any additional disturbance of natural ecossystems. In this context, no-tillage (NT) agriculture has been widely used and, as consequence, soil fertility has been improved, which could be also farorable to the P availability, when rotation with crop species with P mobilization mechanisms are introduced, such as cover crops utilisation. However, the effects of these improved rotated systems on P bioavailability in long-term in tropical soils remains uncert in the literature and was our objective in the chapter three, where is described a study envolving the evaluation of long-term changes on P fractions in tropical Oxisols, from two long-term field trials involving tillage systems (NT and conventional tillage, CT) and cover crops (millet, brachiaria, maize and control, fallow). The long-term cultivation generated large amounts of legacy P in the soil and with the brachiaria introduction as cover crop, more P was recycled in the topsoil and labile P and all the organic P fractions increased. Based on the cover crop effects, we proposed that the bioavailability of the legacy P could be represented by the P extracted by the labile fractions + moderately labile P fractions. In the chapter four, we used other techniques actually widely applied to P speciation, and we applied in tropical soils affected by the native Cerrado conversion into NT and CT agriculture. A multiple approach to identify and quantify the P forms in tropical soils were proposed by the utilisation of Hedley\'s fractionation togheter with P K-edge XANES for P-bindings into inorganic soil matrix and liquid 31P-NMR spectroscopy to complement the organic P species in tropical soils. / Fósforo (P), um dos elementos essenciais às plantas e animais, é um recurso não-renovável e altamente demandado na agricultura atualmente. O crescimento da população mundial e as estimativas futuras da demanda de alimentos aumentam os questionamentos sobre a sustentabilidade dos sistemas agrícolas atuais, especialmente no que se refere a baixa eficiência no uso do P na agricultura. A agricultura brasileira requer altas quantidades de P e muitas pesquisas tem sido desenvolvidas para aumentar a produtividades das culturas e, conseequentemente, a eficiencia da produção de alimentos. Entretanto, este desenvolvimento tem sido alcançado a altos custos com uso de fertilizantes minerais (sobretudo P) e as perspectivas de longo prazo sobre os custos da intensificação da agricultura tropical estão atualmente em debate. Nesse contexto, no capítulo dois da presente tese avaliamos a evolução da área cultivada no Brasil e das demandas de P, quantificando o legado do P no Brasil e, baseado em cenários envolvendo a expansão da área cultivada e da produtividade, estimamos o futuro (até 2050) legado de P e as demandas por fertilizantes fosfatados. Ainda estimamos a potencial redução no consumo de fertilizantes fosfatados que pode ser alcançada pela utilização e melhorias na reciclagem do P oriundo de dejetos. Alternativamente, considerando a intensificação dos sistemas e seus efeitos na disponibilidade de P, propusemos cenários alternativos visando a utilização do \"Legacy P\" em sistemas agrícolas melhorados para garantir a expansão agrícola sem drásticos incrementos no consumo nacional de fertilizantes fosfatados. Um avanço internacionalmente reconhecido na agricultura Brasileira é o Cerrado, onde extensas áreas agrícolas são cultivadas duas vezes ao ano, incrementando assim a produção de alimentos e fibras sem qualquer custo aos ecossistemas naturais. Nesse contexto, a agricultura sob plantio direto (PD) tem sido amplamente difundida e, como consequencia, a fertilidade dos solos tem-se elevado, o que pode também favorecer a disponibilidade de P, quando são introduzidas rotações com espécies de plantas que apresentam mecanismos de mobilização do P, como o uso de plantas de cobertura. Entretanto, os efeitos desses sistemas melhorados de rotação na biodisponibilidade de P em solos tropicais no longo prazo permanecem incertos na literatura e foram objeto de estudo no capítulo três, onde está descrito um estudo envolvendo a avaliação das mudanças de longo-prazo nas frações de P em Latossolos, oriundos de dois experimentos de campo de longa duração no Cerrado, envolvendo a avaliação de sistemas de preparo (PD e preparo convencional, PC) e plantas de cobertura (milheto, braquiária milho e um controle, apenas pousio). O cultivo por longo tempo resultou em grandes quantididades de \"Legacy P\" acumulado no solo e, com o uso de braquiária como cultura de cobertura, maior quantidade de P foi reciclado para as camadas superiores do solo e as frações de P lábil e todas as frações organicas aumentaram. Baseado nos efeitos das plantas de cobertura, sugerimos que a biodisponibilidade do \"Legacy P\" pode ser representada pelo P extraído nas frações lábeis + o P de frações moderadamente lábeis. No capítulo quatro, utilizamos outras técincas atualmente difundidas para a especiação de P, aplicando-as em solos tropicais influenciados pela conversão do Cerrado nativo em agricultura sob PD e PC. Uma abordagem múltipla para identificação e quantificação de formas de P em solos tropicais foi proposta através da utilização do fracionamento de P proposto por Hedley em conjunto com a especiação de P por XANES da borda K do P para identificação de ligação do P a matrix inorgânica do solo, e espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR) para complementação da identificação de espécies orgânicas de P em solos tropicais.

Phosphorus (P) one of the essential elements to plants and animals, is a non-renewable resource and accuatlly high demanded in agriculture. The World\'s population growth and future estimatives on food demands raises the question about the sustainability of the current agriculture systems, speccially concerns about the low P use efficiency in agroecosystems. Brazilian agriculture requires high P inputs and many researches has been developed to increase the crops yield and, consequently, food production efficiency. However, this development was achieved at the high costs of mineral fertilisers (specially P) and long-term perspectives about the costs of the intensification in the tropical agriculture is accuattly in debate. In this conxtext, in the present thesis chapter two we evaluated the evolution of the Brazilian cropland basis and P demands, quantifying the Brazil P Legacy and, based on scenarios involving the cropland area and yield expansion, we estimated the future (up to 2050) Legacy P and P fertilisers demand. We also estimated the potential aleviation that could be achieved in the mineral fertilizers consumption by utilisation and improvements on manure P recycling. Alternatively, considering the systems intensification and its effects on P availability, we proposed alternative scenarios to promote the Legacy P utilisation in Brazil\'s improved agriculture systems to grant the agriculture expansion without huge increments on the national P fertilisers consumption. A worldwide recognized advance in Brazilian agriculture is the Cerrado, where large cropland areas accually are cultivated twice a year, improving the food and fiber production without any additional disturbance of natural ecossystems. In this context, no-tillage (NT) agriculture has been widely used and, as consequence, soil fertility has been improved, which could be also farorable to the P availability, when rotation with crop species with P mobilization mechanisms are introduced, such as cover crops utilisation. However, the effects of these improved rotated systems on P bioavailability in long-term in tropical soils remains uncert in the literature and was our objective in the chapter three, where is described a study envolving the evaluation of long-term changes on P fractions in tropical Oxisols, from two long-term field trials involving tillage systems (NT and conventional tillage, CT) and cover crops (millet, brachiaria, maize and control, fallow). The long-term cultivation generated large amounts of legacy P in the soil and with the brachiaria introduction as cover crop, more P was recycled in the topsoil and labile P and all the organic P fractions increased. Based on the cover crop effects, we proposed that the bioavailability of the legacy P could be represented by the P extracted by the labile fractions + moderately labile P fractions. In the chapter four, we used other techniques actually widely applied to P speciation, and we applied in tropical soils affected by the native Cerrado conversion into NT and CT agriculture. A multiple approach to identify and quantify the P forms in tropical soils were proposed by the utilisation of Hedley\'s fractionation togheter with P K-edge XANES for P-bindings into inorganic soil matrix and liquid 31P-NMR spectroscopy to complement the organic P species in tropical soils. / Fósforo (P), um dos elementos essenciais às plantas e animais, é um recurso não-renovável e altamente demandado na agricultura atualmente. O crescimento da população mundial e as estimativas futuras da demanda de alimentos aumentam os questionamentos sobre a sustentabilidade dos sistemas agrícolas atuais, especialmente no que se refere a baixa eficiência no uso do P na agricultura. A agricultura brasileira requer altas quantidades de P e muitas pesquisas tem sido desenvolvidas para aumentar a produtividades das culturas e, conseequentemente, a eficiencia da produção de alimentos. Entretanto, este desenvolvimento tem sido alcançado a altos custos com uso de fertilizantes minerais (sobretudo P) e as perspectivas de longo prazo sobre os custos da intensificação da agricultura tropical estão atualmente em debate. Nesse contexto, no capítulo dois da presente tese avaliamos a evolução da área cultivada no Brasil e das demandas de P, quantificando o legado do P no Brasil e, baseado em cenários envolvendo a expansão da área cultivada e da produtividade, estimamos o futuro (até 2050) legado de P e as demandas por fertilizantes fosfatados. Ainda estimamos a potencial redução no consumo de fertilizantes fosfatados que pode ser alcançada pela utilização e melhorias na reciclagem do P oriundo de dejetos. Alternativamente, considerando a intensificação dos sistemas e seus efeitos na disponibilidade de P, propusemos cenários alternativos visando a utilização do \"Legacy P\" em sistemas agrícolas melhorados para garantir a expansão agrícola sem drásticos incrementos no consumo nacional de fertilizantes fosfatados. Um avanço internacionalmente reconhecido na agricultura Brasileira é o Cerrado, onde extensas áreas agrícolas são cultivadas duas vezes ao ano, incrementando assim a produção de alimentos e fibras sem qualquer custo aos ecossistemas naturais. Nesse contexto, a agricultura sob plantio direto (PD) tem sido amplamente difundida e, como consequencia, a fertilidade dos solos tem-se elevado, o que pode também favorecer a disponibilidade de P, quando são introduzidas rotações com espécies de plantas que apresentam mecanismos de mobilização do P, como o uso de plantas de cobertura. Entretanto, os efeitos desses sistemas melhorados de rotação na biodisponibilidade de P em solos tropicais no longo prazo permanecem incertos na literatura e foram objeto de estudo no capítulo três, onde está descrito um estudo envolvendo a avaliação das mudanças de longo-prazo nas frações de P em Latossolos, oriundos de dois experimentos de campo de longa duração no Cerrado, envolvendo a avaliação de sistemas de preparo (PD e preparo convencional, PC) e plantas de cobertura (milheto, braquiária milho e um controle, apenas pousio). O cultivo por longo tempo resultou em grandes quantididades de \"Legacy P\" acumulado no solo e, com o uso de braquiária como cultura de cobertura, maior quantidade de P foi reciclado para as camadas superiores do solo e as frações de P lábil e todas as frações organicas aumentaram. Baseado nos efeitos das plantas de cobertura, sugerimos que a biodisponibilidade do \"Legacy P\" pode ser representada pelo P extraído nas frações lábeis + o P de frações moderadamente lábeis. No capítulo quatro, utilizamos outras técincas atualmente difundidas para a especiação de P, aplicando-as em solos tropicais influenciados pela conversão do Cerrado nativo em agricultura sob PD e PC. Uma abordagem múltipla para identificação e quantificação de formas de P em solos tropicais foi proposta através da utilização do fracionamento de P proposto por Hedley em conjunto com a especiação de P por XANES da borda K do P para identificação de ligação do P a matrix inorgânica do solo, e espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR) para complementação da identificação de espécies orgânicas de P em solos tropicais.