O licor negro, cuja composição majoritária é de lignina, é o principal subproduto gerado após a obtenção de polpa celulósica. Este polímero natural é caracterizado pela elevada massa molecular (MM) e composição aromática. Processos físico-químicos são empregados na fragmentação da lignina com o objetivo de obter compostos aromáticos, cuja fonte não renovável é oriunda de derivados do petróleo. A biodegradação da lignina, causada pela ação de enzimas ligninolíticas fúngicas pode prover compostos aromáticos de baixo peso molecular, como fenóis e antioxidantes, utilizados em diversos segmentos industriais. O objetivo deste trabalho foi estudar a modificação estrutural da lignina causada por fungos basidiomicetos coletados de mata nativa e campos de reflorestamento de eucalipto. Os ensaios de biodegradação foram inicialmente conduzidos utilizando-se 10 espécies de fungos, cultivados em duas concentrações de licor negro (10% e 15%, v/v). No ensaio com licor menos concentrado, utilizaram-se 10 espécies, e no ensaio com licor 15% utilizou-se somente a espécie Pycnoporus sanguineus. As análises realizadas para o estudo da modificação estrutural da lignina foram: espectroscopia na região do infravermelho (FTIR/ATR), cromatografia líquida de gel filtração e espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS). P. sanguineus e espécies de fungos do gênero Trametes possuem elevada capacidade de consumir a lignina presente no licor 10%, após 14 dias. A atividade de enzimas ligninolíticas de P. sanguineus foi investigada nas duas concentrações de licor. No licor 10%, observou-se elevada atividade das enzimas ligninolíticas manganês peroxidase (MnP), lacase e peroxidases; somente a MnP foi detectada com maior atividade no licor 15%. Análises de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) indicaram que o licor negro 10% biodegradado por P. sanguineus possui elevada carga de DBO, sendo tóxico a Daphia magna e Hydra attenuatta. Análises de metabólitos produzidos pelos fungos no licor negro 10% por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS) indicaram, principalmente, a produção de açúcares e álcoois em concentrações não muito diferentes dos seus respectivos controles. Embora os fungos sejam capazes de reduzir a massa molecular da lignina presente no licor negro, compostos derivados da sua fragmentação podem sofrer reações de condensação ou repolimerização, contribuindo, eventualmente, para elevar sua massa molecular / Black liquor which the bulk content is lignin, is the main product generated after obtaining cellulose pulp. This natural polymer is characterized by high molecular weight (MW) and aromatic compounds. Physical-chemical processes can be employed to fragment lignin and to produce aromatic compounds to replace those from non-renewable sources such as petroleum. Biodegradation of lignin can provide low molecular weight compounds, such as phenols and antioxidants, which may be employed in various industrial processes. The aim of this work was to investigate the structural modification of lignin caused by basidiomycetes fungi, obtained from native forest and Eucalyptus fields. The biodegradation assay was done with10 fungi species cultivated with two concentrations of black licor (10% and 15%, v/v). The assay with 10% liquor, 10 species of basidiomycete fungi were used, and in the assay with 15% liquor, it was used only Pycnoporus sanguineus. The analyses carried out to determine the structural modification of lignin were: infrared spectroscopy (FTIR/ATR), liquid chromatography gel filtration and small angle X-ray scattering (SAXS). P. sanguineus and fungi of Trametes genera had high capacity to consume the lignin content in the 10% liquor, after 14 days of cultivation. After that, P. sanguineus was selected for assays of ligninolytic enzymes activities in the two liquor concentrations. High activities of manganese peroxidase (MnP), laccase and peroxidase were detected in the 10% liquor, whereas in the concentration of 15% only high MnP activity was detected. Biochemical Oxygen Demand, analysis (BOD) indicated that the biodegraded liquor had high BOD load, and it was toxic to Daphia magna and Hydra attenuata. Metabolites produced by the fungi in the liquor 10% were analysed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), which indicated mainly the production of sugars and alcohols in concentrations not far from their respective controls. Although the fungus is able to decrease molecular weight of lignin, its fragments derivatives can undergo condensation or repolymerization reactions, contributing, eventually, to increase its molecular weight

Submitted by Helena Bejio (helena.bejio@unioeste.br) on 2017-11-22T17:26:15Z No. of bitstreams: 2 Danielle_AC_Fraga_2017.pdf: 668338 bytes, checksum: 0322cba549482901b54f5497919f14bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-22T17:26:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Danielle_AC_Fraga_2017.pdf: 668338 bytes, checksum: 0322cba549482901b54f5497919f14bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-06-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The submission of seedlings to mechanical and chemical stimuli during the hardening phase in nurseries promotes morphological and physiologies changes that can improve quality attributes and induce better performance in the field. The study aimed to evaluate the effects of applying jasmonates and stem bending in hardening, initial growth and lignification in Cordia trichotoma and Tabebuia roseo-alba seedlings. Cordia trichotoma seedlings were subjected to 20 stem bending daily for 4 weeks and for 8 weeks; 50 μmol L-1 of methyl jasmonate applied weekly for 4 weeks; 50 μmol L-1 of methyl jasmonate applied weekly for 8 weeks and the control treatment. The design was a completely randomized, with five repetitions of the fourteen seedlings. Tabebuia roseo-alba seedlings were subjected to 20 stem bending daily for 4 weeks and for 8 weeks; 1 μmol L-1 of jasmonic acid applied weekly for 4 weeks and for 8 weeks and the control treatment. The design was a randomizes blocks, with five repetitions of the sixteen seedlings. Cordia trichotoma seedlings submitted to hardening treatments showed less increment in height, greater increment in stem diameter and less value for strength index. Seedlings of control treatment had greater loss of root tissue electrolytes and less potential for root regeneration. In the field, 180 days after planting, seedlings submitted to eight weeks of stem bending and eight methyl jasmonate applications showed greater increment in height and stem diameter. In Tabebuia roseo-alba, seedlings treated with jasmonic acid for 8 weeks resulted in higher increment in stem diameter compared to control seedlings. Stem bending for 8 weeks resulted in seedling with fewer leaves and less aboveground dry biomass compared to the other treatments. The results of electrolyte leakage from root tissues of control seedlings showed higher value compared to results from seedlings subjected to either physical or chemical treatments. Total chlrorophyll content was significantly reduced in leaves from seedling submitted to stem bending for 8 weeks and application of jasmonic acid for 4 weeks compared to the control seedlings. After planting in the field, there was no difference in hight and diameter increments between the different treatments. Both species had higher lignin from shoot with appiclations of stem bending for eight weeks and both showed no difference in the lignin concentration of the root tissue. After 360 days of planting in the field for Tabebuia roseo-alba and 450 days for Cordia trichomota, no significant differences were detected in the lignin concentration of shoot tissues. / A submissão de mudas a estímulos mecânicos e reguladores vegetais durante a fase de rustificação em viveiros promove alterações morfológicas e fisiológicas que podem melhorar atributos de qualidade e induzir melhor desempenho no campo. O trabalho objetivou avaliar os efeitos da aplicação de jasmonatos e de flexões caulinares na rustificação, crescimento inicial e na lignificação em mudas de Cordia trichotoma e Tabebuia roseo-alba. As mudas de Cordia trichotoma foram submetidas a 20 flexões diárias por 4 semanas e por 8 semanas; pulverizações de 50 μmol L-1 de metil jasmonato aplicados semanalmente por 4 semanas e por 8 semanas e um tratamento controle. O delineamento utilizado foi inteiramente ao acaso, com cinco repetições de quatorze mudas. As mudas de Tabebuia roseo-alba foram submetidas a 20 flexões diárias por 4 semanas e por 8 semanas; pulverizações de 1 μmol L-1 de ácido jasmônico aplicados semanalmente por 4 semanas e por 8 semanas e um tratamento controle. O delineamento utilizado foi de blocos ao acaso, com cinco repetições de dezesseis mudas. Mudas de Cordia trichotoma submetidas aos tratamentos rustificativos apresentaram menor incremento em altura, maior incremento em diâmetro de coleto e menor valor para o índice de robustez. Mudas do tratamento controle tiveram maior perda de eletrólitos do tecido radicular e menor potencial de crescimento de raízes. No campo, 180 dias após o plantio, mudas submetidas a oito semanas de flexões caulinares e oito aplicações de metil jasmonato externaram maior incremento em altura e diâmetro de coleto. Em Tabebuia roseo-alba, a aplicação de ácido jasmônico por 8 semanas resultou em maior incremento no diâmetro de coleto em comparação com o tratamento controle. Mudas flexionadas diariamente por 8 semanas apresentaram menor número de folhas, massa seca da parte aérea e área foliar em relação aos demais tratamentos. O tratamento controle externou maior extravasamento de eletrólitos do tecido radicular em relação às mudas estimuladas por meio físicio ou químico. A clorofila total foi significativamente menor nos tratamentos com 8 semanas de flexões e 4 semanas de aplicações de regulador em comparação com a testemunha. Após o plantio no campo, não foram observadas diferenças no incremento em altura e diâmetro do caule no nível do solo entre os diferentes tratamentos. As duas espécies tiveram a lignina da parte aérea aumentada com a aplicação de flexões caulinares por oito semanas e ambas não apresentaram diferença na concentração de lignina do tecido radicular. Após 360 dias de plantio no campo para Tabebuia roseo-alba e 450 dias para Cordia trichomota, não foram detectadas diferenças significativas na concentração de lignina da parte aérea.

A utilização de biomassa vegetal como matéria-prima para a obtenção de produtos químicos exige pré-tratamentos que levem à desestruturação do complexo lignocelulósico, sendo o principal desafio a remoção seletiva e quantitativa da lignina. O bagaço de cana-de-açúcar, como todo material lignocelulósico, é composto por celulose, polioses e lignina, como principais componentes macromoleculares, e vem sendo alvo de pesquisas para produção de bioetanol e produtos com maior valor agregado. A heterogeneidade das ligninas obtidas como subprodutos dos processos de deslignificação é uma das responsáveis pela limitação de possíveis aplicações industriais. Contudo, os recentes desenvolvimentos no etanol celulósico levarão a um aumento da quantidade de lignina disponível numa base global. Estas considerações futuras têm renovado o interesse no isolamento e conversão de lignina em produtos químicos de maior valor agregado. Neste sentido, o isolamento e a caracterização destas ligninas são de fundamental importância. Neste trabalho apresentamos os resultados de estudos de deslignificação do bagaço de cana-de-açúcar pela aplicação de diferentes processos de polpação (processos Soda, Sulfito e Organossolve etanol/água). Estes processos foram avaliados segundo o rendimento do pré-tratamento e seletividade frente aos componentes macromoleculares dos materiais lignocelulósicos. A segunda etapa do trabalho descreve a caracterização das ligninas obtidas nos diferentes processos de polpação, visando posteriores modificações e aplicações como derivados oxidados e na preparação de novos materiais poliméricos termoplásticos e/ou termorrígidos. Os processos produziram diferentes ligninas, sendo essas diferenças observadas na distribuição de massas molares, quantidade de hidroxilas, estabilidade térmica, quantidade de impurezas, etc. A utilização do fracionamento por solventes foi efetivo na obtenção de diferentes massas molares e menores polidispersividades. As condições empregadas nas poliesterificações produziram polímeros com características diferentes, como viscosidade, temperatura de transição vítrea e estabilidade térmica. / The use of plant biomass as a feedstock for the production of chemicals requires pre-treatments which lead to disruption of the lignocellulosic complex, the main challenge being selective and quantitative removal of lignin. Sugarcane bagasse is a lignocellulosic material composed of cellulose, lignin and polyoses as major macromolecular components, and has been the subject of research for bioethanol production and products with higher added value. The heterogeneity of lignins obtained as byproducts of delignification processes is one reason for the limitation of possible industrial applications. However, recent developments in cellulosic ethanol will raise the amount of lignin available on a global basis. These forward-looking statements have renewed interest in the isolation and conversion of lignin in chemical products with higher added value. In this sense, the isolation and characterization of lignins is of fundamental importance. We present the results of studies of delignification of sugarcane bagasse by applying different pulping processes (Soda, Sulfite and organosolv ethanol / water processes). These processes were evaluated according to the performance of pre-treatment and selectivity against macromolecular components of lignocellulosic materials. The second stage of the work describes the characterization of lignins obtained in different pulping processes, aiming to further modifications and applications as oxidized derivatives and the preparation of new polymeric materials thermoplastic and / or thermosetting. Processes produced different lignins, and these differences in distribution of molecular weight, amount of hydroxyls, thermal stability and amount of impurities. The use of solvent fractionation was effective in getting different molar masses and lower polydispersities. The conditions employed in esterification reaction produced polymers with different characteristics, such as viscosity, glass transition temperature and thermal stability.

This thesis was performed in the scope of International Graduation Program in which Universidade de São Paulo and The Ohio State University are inserted. In the first year of Ph.D. work we aimed to understand the effect of aluminum (Al) in root growth of Eucalyptus spp. and the relationship with biochemical parameters and transcriptional responses since there is little information about these responses for tree species. Aluminum is found naturally in the Earth crust, but under acidic conditions Al3+ ion becomes available and toxic to the plants. United States and Brazil possess large areas with Al toxicity and great area of forests growing under these conditions. In order to perform the transcriptional analysis, Eucalyptus RNA was transported to United States, however, the method of transportation was not efficient to guarantee RNA integrity. Therefore we changed our objectives and we performed new experiments using maize as biological system because this species has economical importance to U.S. and Brazil. Furthermore, substantial area of this crop is growing in soils under these conditions. In these experiments, we aimed to verify if pre-treating maize seeds before germination could be efficient to induce Al-tolerance in Al-sensitive genotypes. This thesis was organized in order to build a story based on the sequences of the experiments. In general, we obtained interesting results for Al-sensitive maize that presented reduction in lignin content and gene expression in shoots, also for Al-tolerant variety that present increase in growth, productivity and improvement of nutritional quality of the kernels. / Esta tese foi realizada no âmbito do Programa Internacional de Pós-Graduação em que a Universidade de São Paulo e The Ohio State University estão inseridos. No primeiro ano do trabalho de doutorado, o objetivo foi de compreender o efeito do alumínio (Al) no crescimento de raízes de Eucalyptus spp. e a relação com parâmetros bioquímicos e respostas de transcrição já que há pouca informação sobre estas respostas para espécies arbóreas. O alumínio é encontrado naturalmente na crosta terrestre, porém sob condições ácidas o íon Al3+ torna-se disponível e tóxico para as plantas. Os Estados Unidos e o Brasil possuem grandes áreas com Al tóxico e grandes áreas de florestas crescem sob estas condições. A fim de executar a análise transcricional, o RNA dos materiais de eucalipto foi transportado para os Estados Unidos, entretanto, o método de transporte não foi eficiente para garantir a integridade do RNA. Assim sendo, mudamos nossos objetivos e realizamos novos experimentos utilizando milho como sistema biológico, porque esta espécie tem importância econômica para os EUA e também para o Brasil. Ademais, substanciais áreas de cultivo do milho se encontram em solos sob estas condições. Nos novos experimentos realizados, o objetivo foi de verificar se o pré-tratamento de sementes de milho antes da germinação poderia ser eficiente para induzir tolerância ao alumínio em genótipos Al-sensíveis. Esta tese foi organizada a fim de construir uma história com base nas sequencias dos experimentos. Em geral, resultados interessantes foram obtidos para a linhagem de milho sensível ao Al que apresentou redução no teor de lignina e na sua expressão gênica em parte aérea, também para a variedade tolerante ao Al que apresentou aumento no crescimento, produtividade e melhoria da qualidade nutricional dos grãos.

Atualmente há o reconhecimento de que critérios de seleção que favorecem a produção de grãos podem ser indesejáveis para o valor nutricional de silagens de milho. Híbridos de milho para silagem devem maturar mais lentamente com declínio gradual da umidade da planta, ter grãos macios e colmo com alta digestibilidade da fibra. Assim, objetivou-se avaliar o efeito da idade de corte sobre a qualidade nutricional do colmo de genótipos de milho, permitindo a seleção de materiais de melhor qualidade, com o intuito de definir critérios de seleção em programas de melhoramento de híbridos de milho para ensilagem que visem o aumento da digestibilidade da fibra do colmo. Objetivou-se ainda a classificação dos genótipos em grupos de acordo com suas características produtivas e de qualidade nutricional. Foram avaliados 15 híbridos de milho do programa de melhoramento do Instituto Agronômico de Campinas, em ensaio sob delineamento de blocos ao acaso, com três repetições, colhidos com 90, 120 e 150 dias após a germinação. O 4º e 5º internódios do colmo, acima do solo, foram retirados para determinação da composição bromatológica e digestibilidade in vitro. Houve queda no teor de fibra e aumento na concentração de lignina com avanço da maturidade, em ambos os internódios. Houve aumento na digestibilidade da MS do 5º internódio com o avanço da maturidade, enquanto que não houve efeito sobre o 4º internódio. Ocorreu redução na digestibilidade da fibra do 4º internódio com o avanço da maturidade, enquanto que não houve efeito sobre o 5º internódio. A digestibilidade da fibra do 4º internódio foi negativamente correlacionada com a lignificação, enquanto que esta correlação foi inexistente no 5º internódio, indicando que o 4º internódio do colmo pode ser utilizado como indicador da queda de digestibilidade da fibra da haste de híbridos de milho que ocorre com o avanço da maturidade. Verificou-se entre os 15 genótipos nas três idades de corte, grande variabilidade genética para os parâmetros de qualidade, o que realça a necessidade de seleção criteriosa do material a ser utilizado para silagem e a possibilidade de implantação de programas de melhoramento genético voltados para qualidade nutricional de híbridos de milho para silagem. / Nowadays there is the recognition that selection criteria that favors grain production can be undesirable for nutritional value of corn silages. Corn hybrids for silage should mature slower with gradual decline of plant moisture, have softer grains and stalk with high fiber digestibility. Therefore, it was our objective to evaluate the effect of age of harvest on the stalk nutritional quality of corn hybrids, aiming to define selection criteria in breeding programs focused on improving the stalk fiber digestibility. It was still our objective the classification of genotypes in groups according to their production and nutritional qualities. Fifteen hybrids from the Instituto Agronômico de Campinas breeding program were evaluated in a random block design with three repetitions, harvested with 90, 120 and 150 days after germination. The 4th and 5th above soil stalk internodes were removed to determination of chemical composition and in vitro digestibility. The fiber content decreased and lignin content increased with advanced maturity, in both internodes. The DM digestibility of the 5th internode increased with maturity, while there was no change in the 4th internode. The fiber digestibility of the 4th internode was reduced with advanced maturity while there was no effect on the 5th internode. Fiber digestibility of the 4th internode was negatively correlated with lignifications, while this correlation was inexistent for the 5th internode, indicating that the 4th internode could be used as an indicator of the decrease in stalk fiber digestibility that occurs with advanced maturity of corn hybrids. There was great genetic variability among the 15 genotypes in the three stages of maturity for the quality parameters, highlighting the necessity of careful selection of the material to be used for silage production and the possibility of implementing breeding programs focused on improving the nutritional quality of corn hybrids for silage.

Feed intake assessment is a valuable tool for herd management decisions. The use of markers, either internal or external, is currently the most used technique for estimating feed intake in production animals. Three experiments were conducted with beef and dairy cattle. In dairy cows fed a corn silage based diet with 45% concentrate, the average fecal recovery (FR) of TiO2 was higher than FR of Cr2O3 and both FR were more than unity. The FR was unaffected by the fecal sampling procedure but, estimates for dry-matter digestibility (DMD) and fecal output (FO) were affected. The Cr2O3 + indigestible acid detergent fiber (iADF) marker pair produced accurate dry-matter intake (DMI) estimates. In steers fed diets with different forage sources FR of TiO2 was close to 1 and this marker produced adequate FO estimates. The FR was affected by the forage source that composed the diet and none of the marker pairs produced accurate DMI estimates. In young Nelore bulls fed corn silage or Tifton-85 hay based diets with varying F:C ratios, the average FR of internal markers acetyl bromide lignin (ABL), indigestible neutral detergent fiber (iNDF), iADF and cutin was different from 100%. Markers Cr2O3 and TiO2 had FR lower and higher than 100%, respectively. The combination of internal and external markers to estimate DMI produced satisfactory and accurate results, particularly Cr2O3 based pairs with iNDF and iADF. Internal markers ABL and cutin deserve more attention. The GRAB sampling procedures yielded accurate DMD, FO and DMI estimates, which were as good as or better than BULK sampling procedures. Regardless of the fecal sampling method and the composition of the diet, it is necessary to establish the FR of the markers to be used in each experiment, in order to obtain correct estimates. None of the markers had complete FR consistent throughout the 3 experiments. Cutin and ABL had lower than unity FR on all diets and failed to produce accurate DMD estimates. When either one was paired with Cr2O3 or TiO2, DMI estimates were also not accurate. Of the indigestible fibers, iNDF and iADF, the later was more accurate in estimating DMI when paired with Cr2O3. Consistently throughout the experiments, FR was lower than and higher than unity for internal and external markers, respectively. Corrected FO estimates were accurate for Cr2O3 on various diets under GRAB sampling. The same was not true for TiO2, which even after FR correction was applied failed to produce accurate FO estimates consistently. The method of dosing the external markers is extremely important and greatly affects and determines results. Whichever the method, it must allow the animals to display normal feeding behavior and not affect performance. The GRAB sampling procedures can replace TFC (once FR is established) which may open new possibilities for pasture based or collectively housed animals. / A determinação do consumo de alimentos é uma valiosa ferramenta na hora da tomada de decisões de manejo do rebanho. O uso de marcadores, sejam internos ou externos, é atualmente a técnica mais utilizada para estimar o consumo em animais de produção. Três experimentos foram conduzidos. Em vacas de leite alimentadas com silagem de milho com 45% de concentrado, a recuperação fecal (RF) média de TiO2 foi maior do que a RF de Cr2O3 e ambas foram maiores do que a unidade. A RF não foi afetada pelo método de coleta de fezes, mas, as estimativas de digestibilidade da matéria seca e produção fecal (PF) foram. A dupla de marcadores Cr2O3+i fibra detergente ácido indigestível (iADF) produziu estimativas de consumo de matéria seca (CMS) acuradas. Em novilhos alimentados com diferentes fontes de forragem, a RF do TiO2 foi próxima a 1 e este marcador produziu estimativas de PF adequadas. A RF foi afetada pela fonte de forragem que compunha a dieta e nenhum dos marcadores produziu estimativas de CMS acuradas. Em tourinhos Nelore alimentados com dietas compostas de silagem de milho ou feno de Tifton-85 e diferentes relações de volumoso:concentrado, a RF média dos marcadores internos lignina brometo de acetila (LBA), fibra detergente ácido indigestível (iFDN), (iFDA) e cutina foi diferente de 100%. Os marcadores Cr2O3 e TiO2 tiveram RF menor e maior que 100%, respectivamente. A combinação de marcadores internos e externos para estimar o CMS produziu resultados acurados e satisfatórios, principalmente as duplas Cr2O3 e iFDN ou iFDA. Os marcadores internos LBA e cutina merecem mais estudos. O método de coleta GRAB produziu estimativas de DMS, PF e CMS acuradas, as quais foram iguais ou melhores que as produzidas pelo método de coleta BULK. Independentemente do método de coleta de fezes e da composição da dieta, é necessário estabelecer a RF real dos marcadores que serão usados em experimento para obter estimativas corretas. Nenhum dos marcadores teve RF completa e consistente nos 3 experimentos. A cutina e LBA tiveram RF menor do que a unidade em todas as dietas e falharam em produzir estimativas acuradas de DMS. Quando qualquer dos dois foi pareado com Cr2O3 ou TiO2 as estimativas de CMS também não foram acuradas. Das fibras indigestíveis, iFDN e iFDA, a segunda foi mais acurada em estimar o CMS quando pareada com Cr2O3. As estimativas de PF corrigida foram acuradas para Cr2O3 em diferentes dietas sob metodologia de coleta GRAB. O mesmo não foi observado para o TiO2, que produziu estimativas enviesadas inclusive após a correção. O método de dosagem dos marcadores externos é extremadamente importante já que afeta e determina em grande medida os resultados. Qualquer que seja o método, este deve permitir ao animal comportar-se e alimentar-se normalmente sem comprometer seu desempenho. Os métodos de coleta GRAB podem substituir a coleta total de fezes (CTF) (após determinação da RF) o que poderá abrir novas possibilidades para estudos com animais em pastagem ou alojados em baias coletivas.

Foram utilizadas quatro eqüinos fêmeas, adultas, sem raça definida com peso médio de 450 ± 51.15kg. As foram compostas de partes iguais de feno da gramínea Tifton 85 (Cynodon sp) e concentrado contendo milho submetido a quatro processamentos diferentes (moído, laminado, floculado, extrusado). O experimento teve duração de 11 dias sendo oito de adaptação a dieta e 3 dias de coleta. O delineamento experimental utilizado foi quadrado latino 4x4 (tratamento x animal). O objetivo deste trabalho foi de comparar o indicador externo oxido crômico e os indicadores internos, lignina em detergente ácido (LDA), cinza insolúvel em detergente ácido (CIDA) com o método de coleta total (CT) para determinação da digestibilidade aparente da matéria orgânica (CDMO) A ponderação dos CDMO pelos indicadores foi efetuada através de um modelo o qual considerava a diferença entre o CDMO pelo indicador e pela CT aqui chamado de viés. A variância das respostas dos quatro indicadores são iguais, tendo assim a mesma precisão para estimar os CDMO. As médias das diferenças entre CT e os indicadores são diferentes de zero para cada indicador. Foi observada maior acurácia para a metodologia utilizando a lignina, em comparação aos demais indicadores testados (P<0,05), porem esta ainda se manteve distante dos resultados obtidos através da coleta total. O óxido crômico subestimou os coeficientes de digestibilidade, enquanto que a CIDA superestimou os valores. Entretanto, quanto à precisão, o indicador óxido crômico foi constatado ser o mais preciso em relação aos demais indicadores estudados (P<0,05). / Four adult mares, with no defined breed and an average weight of 450 ± 51.15kgwere used. The diets were composed of equal parts of Tifton 85 hay (Cynodon sp) and concentrate of corn submitted to four different processes (grinded, laminated, flocculated and extruded). The experiment lasted 11days, being 8 for diet adaptation and 3 for collection. The experimental design used was a Latin square 4x4 (treatment x animal). The objective of this experiment was to compare the external marker oxide chromic and the internal markers acid lignin detergent (ADL), Acid Detergent Insoluble Ash (ADIA) with the total collection method (TC) to determine the apparent digestibility of Organic Matter (OM). The consideration of OMDC by the by the markers was done through a model that took into account the difference between OMDC by the marker and the TC here called bias. The answer variation in the four markers is the same, this way demonstrating the same accuracy to estimate the OMDC. The average differences between TC and the markers are different from zero to each marker. It was observed a grater accuracy in the methodology using lignin, compared to the other markers tested( p<0,05). However, this one was still for from the results obtained through the total collection. The oxide chromic underestimated the digestibility coefficients, while ADIA overestimated the values. The marker oxide chromic was reported as being the most precise in relation to the others markers studied.

Orientador: Paulo Mazzafera / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T08:16:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_AdrianaBrombinidos_D.pdf: 4028936 bytes, checksum: b914cb003dc4737d5722811307353d0e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A cana-de-açúcar (Saccharum spp.), uma gramínea C4, representa uma abundante e promissora fonte de biomassa vegetal para a produção de biocombustíveis. O uso da biomassa para a conversão em etanol é limitada pela recalcitrância do material lignocelulósico, principalmente, devido à presença da lignina. O conteúdo e a composição da lignina variam entre diferentes táxons, tipos celulares e podem ser afetados por diversos fatores ambientais. Considerando a demanda mundial por fontes de energia renovável e o alto potencial da biomassa da cana-de-açúcar para a produção de etanol celulósico, o objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos do déficit hídrico e da baixa temperatura sobre a deposição de lignina no colmo em diferentes genótipos de cana. Os resultados obtidos para o conteúdo de lignina somados à caracterização anatômica da lignina no caule indicaram que as plantas IACSP94-2094 são mais lignificadas que IACSP95-5000, sob condições normais de crescimento, o que foi principalmente associado aos maiores teores de lignina na região do córtex dos entrenós maduros. O déficit hídrico influenciou negativamente a produção de biomassa nas plantas de cana e o genótipo IACSP94-2094 foi mais fortemente afetado, o que poderia estar relacionado à severidade do estresse ou a maior suscetibilidade desse genótipo durante a fase de alongamento do caule. O déficit hídrico induziu alterações significativas nos níveis de expressão dos genes da biossíntese de lignina, aumentando em cerca de 60 % o conteúdo de lignina na medula jovem, o que foi positivamente relacionado ao acúmulo de transcritos dos genes Sh4CL2 e ShCOMT1 em ambos os genótipos. Paralelamente, este estudo caracterizou alguns aspectos da lignificação do caule em dois outros genótipos de cana-de-açúcar sob condição de baixa temperatura. Verificou-se que as plantas IACSP04-627 apresentaram maior produtividade média por planta (massa fresca do caule) que IACSP04-065 sob condição referência. O frio afetou negativamente o crescimento das plantas e, aparentemente, IACSP04-065 mostrou-se mais sensível às baixas temperaturas que o outro genótipo. O teor de lignina foi significativamente aumentado no córtex jovem do genótipo IACSP04-627 em resposta às baixas temperaturas, o que não pode ser diretamente correlacionado ao perfil de expressão dos genes da biossíntese de monolignóis. O conteúdo de lignina no córtex do entrenó maduro foi reduzido nas plantas IACSP04-065 expostas ao frio, o que poderia estar correlacionado ao baixo nível de expressão dos genes ShCOMT1 e ShCCoAOMT1. A maior expressão de ShF5H ocorreu preferencialmente na medula madura em ambos os genótipos de cana, o que possivelmente estaria relacionado à formação precoce da parede celular secundária induzida pelo frio. Em conclusão, verificou-se que o déficit hídrico parece estar relacionado ao aumento do teor de lignina nos entrenós jovens da cana-de-açúcar em ambos os genótipos; já na condição de baixa temperatura, o nível de expressão gênica não mostrou relação nítida com as alterações nos teores de lignina no caule, que apresentaram um padrão de deposição genótipo-dependente / Abstract: Sugarcane (Saccharum spp.) a C4 grass, is an abundant and promising source of plant biomass for biofuel production. The use of biomass for conversion to ethanol is limited by the recalcitrance of lignocellulosic material mainly due to the presence of lignin. The content and composition of lignin varies between different taxa, cell types and can be affected by various environmental factors. Given the global demand for renewable energy sources and high potential of sugarcane biomass to produce cellulosic ethanol, the aim of this study was to evaluate the effects of drought and low temperature on the deposition of lignin in the stem in different sugarcane genotypes. The results obtained for lignin and the anatomical characterization of lignin in the stem indicated that IACSP94-2094 plants are more lignified than IACSP95-5000 under normal growth conditions, which was mainly associated with higher lignin contents in the rind region of mature internodes. Water deficit negatively affected the biomass production in sugarcane plants and IACSP94-2094 genotype was more strongly affected, what might be related with the severity of stress or increased susceptibility of this genotype during the stem elongation. Drought induced significant changes in expression levels of lignin biosynthesis genes, increasing by about 60% the lignin content in young pith which was positively related to the accumulation of transcripts of Sh4CL2 and ShCOMT1 genes in both genotypes. Simultaneously, this study characterized some aspects of lignification of the stem into two other genotypes of sugarcane under the condition of low temperatures. It was found that the IACSP04-627 plants showed higher average yield per plant (fresh weight of the stem) that IACSP04-065 under reference condition. The cold negatively affected plant growth and apparently IACSP04-065 was more sensitive to low temperatures than the other genotype. The lignin content was significantly increased in young rind of IACSP04-627 genotype in response to low temperature, which can not be directly correlated to the expression profile of monolignols biosynthesis genes. Lignin content in mature rind was reduced in IACSP04-065 plants exposed to cold, which could be correlated to the low level of expression of ShCOMT1 and ShCCoAOMT1 genes. The high expression of ShF5H occurred preferentially in mature pith of both sugarcane genotypes, which possibly is related to the early formation of the secondary cell wall was induced by cold. In conclusion, it was found that water deficit appears to be related to the lignin content increased in young internodes of sugarcane in both genotypes; in the condition of low temperature, the level of gene expression showed no clear correlation with changes in lignin content in the stem, which showed a pattern of deposition genotype-dependent / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutora em Biologia Vegetal

Orientador: Edison Bittencourt / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T07:04:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silveira_JoaoViniciosWirbitzkida_D.pdf: 3154844 bytes, checksum: 064bd0e9ae7640e3a64b1773bfa6cbe2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A técnica de eletrofiação tem sido foco de muitas pesquisas na última década. O uso do acetato de celulose na produção de fibras nas escalas micro e nanométrica provou ser adequado, uma vez que é possível produzir fibras continuamente com diâmetros extremamente pequenos. Neste trabalho, as fibras de acetato de celulose foram produzidas pela técnica de eletrofiação com distribuição de tamanho de diâmetros inferiores a 1 ?m. Foram empregados dois diferentes sistemas de solventes baseados em uma mistura de acetona/água e acetona/N,N-dimetil-acetamida. Para criar diferentes funcionalidades para essas fibras, compostos naturais - lignina organosolv (Alcell) e óleo essencial de citronela - foram incorporados ao acetato de celulose. Para a caracterização das soluções foram empregadas medições de viscosidade, condutividade elétrica e tensão superficial. As fibras foram visualizadas com o auxílio das microscopias eletrônicas de varredura (MEV) e de transmissão (MET). Os ensaios físicos e mecânicos avaliados se concentram na medição do ângulo de contato com a água (WCA) e o uso de ensaio de tração mecânica. As análises térmicas dos materiais foram realizadas empregando-se calorimetria diferencial exploratória (DSC) e análise termogravimétrica (TG). As matérias-primas foram analisadas com intuito de justificar os comportamentos observados nas fibras. A estrutura química da lignina foi estudada: distribuição de massa molar, quantidade de grupos fenólicos e o teor de umidade. O óleo essencial de citronela foi identificado pela de cromatografia gasosa (CG). O primeiro esforço foi a produção de fibras baseadas em acetato de celulose e lignina. A inserção de lignina no acetato de celulose atuou como uma gente plastificante, devido às elevadas compatibilidades química e estrutural. O uso de lignina organosolv aumentou a hidrofobicidade das fibras, mantendo-se as propriedades mecânicas similares às das fibras de acetato de celulose puras. Além disso, a presença de grupos fenólicos na superfície da fibra pode aumentar a compatibilidade entre as fibras e uma matriz polimérica hidrofóbica, como a resina fenol-formaldeído. As fibras também foram submetidas a um processo de regeneração para a remoção dos grupos acetil da estrutura de celulose. A metodologia mais adequada foi a reação com a fase vapor do hidróxido de amônio. Isso promoveu a produção de uma estrutura baseada em celulose e lignina. Um segundo estudo analisou a incorporação do óleo essencial de citronela (Cymbopogon nardus) nas fibras de acetato de celulose. O processo de obtenção das fibras foi estudado e as fibras foram analisadas de acordo com a presença de óleo nas estruturas e as alterações físicas causadas pela presença de óleo no sistema hidrofóbico-hidrofóbico. Este produto pode ser empregado em embalagens ativas, repelentes de insetos e aplicações médicas (scaffolds, curativos, etc.) ou combinado com diferentes compostos ou outro óleo essencial / Abstract: The electrospinning technique has been focus of many researches in the last decade. The use of cellulose acetate in the production of fibers at micro and nanoscales proved to be adequate, once it is possible to produce continuously fibers with extremely small diameters. Cellulose acetate fibers were produced by electrospinning technique with diameter size distribution below 1 ?m. There were employed two different solvent systems based on a mixture of acetone/water and acetone/N,N-dimethylacetamide. In order to create different functionalities to those fibers, natural compounds - lignin and citronella essential oil - were incorporated to the polymer. The solutions were characterized to measure the properties of viscosity, electrical conductivity, and surface tension. The fibers were visualized by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Physical and mechanical analysis were led to measure the water contact angle (WCA) and the mechanical tensile strength test. Thermal analysis by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TG) were also employed. The raw materials were also submitted to analysis in order to help to understand the behavior of the fibers. Chemical structure of the lignin was studied: molar mass distribution, phenolic groups composition, and humidity. Gas chromatography (GC) was utilized to identify citronella essential oil composition. The first effort was the production of a bi-component fiber based on cellulose acetate and lignin. The insertion of lignin into the cellulose acetate acted as a plasticizer agent, due to their high chemical and structural compatibilities. The use of organosolv lignin, a residue from a biorefinery facility, increased the hydrophobicity of the fibers and maintained the similar mechanical properties compared to the pure cellulose acetate nanofibers. Also, the presence of phenolic groups on the fiber surface can increase the compatibility between fibers and an hydrophobic polymeric matrix such as phenol-formaldehyde resin. The fibers were submitted to a regeneration process to remove the acetyl groups from the cellulose structure. The adequate methodology was the ammonium hydroxide vapor phase reaction. It allowed the production of a structure based on cellulose and lignin. The second study analyzed the incorporation of citronella essential oil (Cymbopogon nardus) into the cellulose acetate electrospun fibers. The process to obtain the fibers was studied and the fibers were analyzed according to the presence of oil in the structures and the physical changes promoted by the presence of the oil in the hydrophobic-hydrophobic system. This product can be employed in active packaging, insect repellency and medical applications (scaffolds, bandages, etc.) by itself or on combination with different compounds or other essential oil / Doutorado / Engenharia Química / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Paulo Mazzafera / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T18:25:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bottcher_Alexandra_D.pdf: 30998147 bytes, checksum: 7d9f9859e04ecf96cad92e49ea9b403f (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A lignina é um heteropolímero aromático, cuja formação é mediada por oxidases da parede celular que convertem os monolignóis (os álcoois p-coumaril, coniferil e sinapil) em radicais livres, que espontaneamente se polimerizam para formar a lignina. Essa reação produz um heteropolímero opticamente inativo e hidrofóbico, composto pelas unidades p-hidroxifenil (H), guaiacil (G) e siringil (S), respectivamente. O nitrogênio (N) é um componente essencial, constituinte de importantes moléculas, e os efeitos da suplementação com N na lignificação têm sido melhor documentados em gramíneas forrageiras, e na maioria dos casos, há um aumento no conteúdo de lignina com a fertilização com N, o que é atribuído a um estimulo na síntese do aminoácido Phe. Entretanto, dependendo da espécie, altas concentrações de N também podem promover queda no conteúdo de lignina. A luz é outro fator ambiental essencial para a sobrevivência das plantas, entretanto, dependendo da intensidade e tempo de exposição, ela também pode causar estresse oxidativo, resultando em inativação das funções fotossintéticas e produção de espécies reativas de oxigênio (EROs). Evidências indicam que a alta incidência luminosa ativa a expressão dos genes da via de biossíntese de lignina, promovendo lignificação e enrijecimento de parede. Sendo assim, esse dois fatores podem interferir na taxa de crescimento e deposição de biomassa. Os objetivos desse estudo foram analisar sistematicamente a deposição de lignina durante o desenvolvimento do colmo em duas variedades de cana-de-açúcar crescidas no campo, IACSP04-529 e IACSP04-683, com alto e baixo conteúdo de lignina, respectivamente, assim como a interferência da fertilização com N e baixa luminosidade em outras duas variedades de cana-de-açúcar, IACSP04-627 e IACSP04-065, também com alto e baixo teor de lignina, respectivamente. O conteúdo de lignina aumentou com o amadurecimento do colmo e sua distribuição foi diferente entre a casca (região externa) e o miolo (região interna), e os tratamentos afetaram diferentemente seu acúmulo. Nas plantas do campo, as diferentes regiões anatômicas também mostraram diferenças na composição da lignina (razão S/G) e nas análises histoquímicas, no colmo em desenvolvimento. O banco de EST da cana-de-açúcar foi extensivamente analisado e foram recuperados 4 ortólogos da enzima PAL, 2 C4Hs, 3 4CLs, 2 HCTs, 3 C3Hs, 3 CCoAOMTs, 2 CCRs, 1 COMT, 1 F5H, e 4 CADs, e o padrão de expressão de todos os genes foi obtido por qPCR no material de campo; e os genes que apresentaram os maiores níveis de expressão foram analisados no material submetido aos tratamentos. O perfil dos compostos fenólicos foi realizado com o material proveniente do campo e 35 compostos relacionados com a via dos fenilpropanóides e biossíntese de lignina foram identificados; para as plantas submetidas aos tratamentos foi obtido o perfil dos metabólitos primários e 49 compostos foram identificados. Resumidamente, as informações obtidas com as plantas submetidas aos tratamentos com N e redução da intensidade luminosa, somadas aos dados fisiológicos, bioquímicos, histológicos e transcricionais podem contribuir com importantes informações sobre o metabolismo da lignina em cana-de-açúcar, que podem ser úteis, em longo prazo, para o melhoramento da cana-de-açúcar como matéria-prima para produção de bioenergia / Abstract: Lignins are complex aromatic heteropolymers, covalently cross-linked with cell wall polysaccharides and deposited mainly in fibers, xylem vessels, tracheids, and sclereids. Lignin is produced by cell wall oxidases which convert the monolignols (p-coumaryl, coniferyl, and sinapyl alcohols) in free radicals that spontaneously couple to form lignin. The reaction results in a heteropolymer optically inactive and hydrophobic, composed by the monomers referred to as p-hydroxyphenyl (H), guaiacyl (G), and syringyl (S) units, respectively. Nitrogen (N) is an essential component of many key macromolecules and the impact of increased N supply on lignification has been mainly documented in forage grasses and in most cases, the lignin content is increased by N fertilization, which is attributed to the stimulation of phenylalanine (Phe) biosynthesis. However, depending on the plant species, high N supply may also promote decrease in lignin content. Light is other essential factor for plants survival, but depending on the light intensity and the time of exposure, it can also cause oxidative stress. The exposition of plants to high light intensity may result in the inactivation of photosynthetic functions and the production of reactive oxygen species (ROS). Some evidence suggests that high light irradiation stimulates the expression of many genes involved in lignin synthesis, promoting lignification and cell wall stiffening. Thus, both factors may interfere in sugarcane growth rates and biomass accumulation. The aims of the present study were to perform a systematic analysis of lignin deposition during stem development in two sugarcane cultivars grown in the field, IACSP04-529 and IACSP04-683, with high and low lignin content respectively, and to analyze the influence of N fertilization and the reduction of light intensity in two other sugarcane cultivars grown in greenhouse, IACSP04-627 and IACSP04-065, with high and low lignin content respectively. Lignin content increased with maturity and its distribution was differential between rind (outer) and pith (inner) tissues, and the treatments affected its accumulation. For the field plants, these distinct anatomical regions also differed in lignin composition (S/G ratio) and histochemical analysis during sugarcane stem development. Sugarcane EST Database was extensively surveyed and 4 PALs, 2 C4Hs, 3 4CLs, 2 HCTs, 3 C3Hs, 3 CCoAOMTs, 2 CCRs, 1 COMT, 1 F5H, and 4 CADs were identified and the expression pattern of all genes during the stem development was determined by qPCR in field plants; the most expressed genes were also analysed in plants under experimental treatments. The phenolic profiling was analyzed in field plants, and allowed the identification of 35 compounds related to phenylpropanoid pathway and lignin biosynthesis; the primary metabolic profiling was analyzed in greenhouse plants and 49 compounds were identified. To sum up, the information obtained with the plants under different N levels and light reduction treatments, integrated with the physiological, biochemical, histological, and transcriptional data may contribute to unveil significant information regarding the lignin metabolism in sugarcane and might be useful in the long term for the breeding of sugarcane feedstock for bioenergy purposes / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutora em Biologia Vegetal