Ensiling high moisture grain often increases starch and protein digestibilities due proteolysis during storage. However, the length of storage is fundamental to allow great protein matrix break down. The central objective of this work was to evaluate the effect of length of storage of reconstituted sorghum grain silage (RSGS) on dairy cows performance. Simultaneously it was evaluated the effect of sodium benzoate on silage nutritive value and its impact on animal performance. The hypothesis was that sodium benzoate reduces proteolitic activity due its antimicrobial properties. Two sequential experiments with mid-lactation Holstein dairy cows were set. The first experiment evaluated the effect of different length of storages on RSGS treated or not with sodium benzoate (0.2% as fed). Silages treated with additive (Benzoate) and non-treated (Control) were stored for 30 or 90 days prior feeding. Twenty mid-lactation dairy cows with 168 ± 87 days in milk (DIM) were used in 5 replicated 4 × 4 Latin square design with a 2 × 2 factorial arrangement. Dry ground sorghum grain was reconstituted to 35% moisture and ensiled in 200-L plastic drums. Treatments were: RSGS stored for 30 days without additive (30 CON), RSGS stored for 30 days with sodium benzoate (30 BEN), RSGS stored for 90 days without additive (90 CON) and RSGS stored for 90 days with sodium benzoate (90 BEN). Lengthening silage storage increased 1,2-propanediol concentration and protein solubility of silages. Milk yield was greater in favor of cows fed silage stored for 90 days compared to 30 days (31.2 vs. 30.0 kg/d). Starch (89.3 vs. 86.9%) and protein (57.1 vs. 54.0%) digestibility was also greater for silages stored for 90 days compared to 30 days. Sodium benzoate reduced silage ethanol concentration (0.20 vs. 0.08% of DM), but did not altered statistically protein solubility (CON = 18.9 vs. BEN = 15.6% of CP) or ammonium-N (CON = 4.38 vs. BEN = 3.94 % of N). The second trial were conducted with 12 mid-lactation dairy cows (170 ± 47 DIM) to evaluated the effect of sodium benzoate on nutritive value and dairy cows performance fed RSGS stored for 150 days, treated (Benzoate) or not (Control) with sodium benzoate. Cows received a standard diet containing dry ground sorghum for 14 days. At the end of adaptation period, cows were paired blocked and randomly assigned to one of two treatments (Control or Benzoate) for 28 experimental days. During experimental period cows received the same diet with the exception of dry ground sorghum, which was totally replaced with RSGS. Silages treated with sodium benzoate had low ethanol (0.84 vs. 0.18 % of DM) and ethyl-lactate (388 vs. 157 mg/kg of DM) concentration as a consequence of low yeast population (4.73 vs. 2.52 log cfu/g). Soluble protein was reduced on treated silages (26.2 vs. 20.6 % of CP). Aerobic stability was higher for treated silages (51 vs. 146 h). Dairy cow performance was not altered by treating silages with sodium benzoate. In conclusion, extending the length of storage of RSGS increased dairy cows use feed efficient and nitrogen use efficiency due higher starch and protein digestibility. Sodium benzoate promoted typical response on silage fermentation and did not alter animal performance. / A ensilagem de grãos úmidos geralmente aumenta a digestão do amido e da proteína devido a proteólise durante o armazenamento. Porém, o tempo de armazenamento é fundamental para permitir que a matriz proteica seja degradada. O objetivo central desse trabalho foi avaliar o efeito do tempo de estocagem em silagens de sorgo grão reconstituído (SSGR) no desempenho de vacas leiteiras. De forma simultânea foi avaliado o efeito do benzoato de sódio no valor nutritivo de silagens de sorgo grão reconstituído. A hipótese foi que o uso de benzoato de sódio em SSGR reduz a atividade proteolítica devido suas propriedades antimicrobianas impactando no desempenho animal. Uma sequência de dois experimentos com vacas leiteiras da raça Holandesa foram formatados. O primeiro experimento avaliou o efeito de diferentes tempos de estocagem em SSGR tratadas ou não com benzoato de sódio (0.2 % base na matéria natural). Silagens não tratadas (Controle) e tratadas com aditivo (Benzoato) foram armazenadas por 30 ou 90 dias antes do fornecimento. Vinte vacas leiteiras (168 ± 87 dias em lactação) foram usadas em cinco quadrados latinos replicados 4 × 4 em arranjo fatorial 2 × 2. Sorgo grão foi reconstituído para 35 % de umidade em ambos os experimentos e ensilados em tambores plásticos com capacidade de 200-L. Os tratamentos foram: SSGR armazenados por 30 dias sem aditivo (30 CON), SSGR armazenados por 30 dias com benzoato de sódio (30 BEN), SSGR armazenados por 90 dias sem aditivo (90 BEN) ou SSGR armazenados por 90 dias com benzoato de sódio (90 BEN). Prolongando o tempo de armazenamento a concentração de 1,2-propanodiol e proteína solúvel aumentaram. A produção de leite foi maior em favor das vacas alimentadas com silagens armazenadas por 90 dias comparadas à 30 dias (31.2 vs. 30.0 kg/d). A digestibilidade do amido (89.3 vs. 86.9%) e da proteína (57.1 vs. 54.0%) foi maior para silagens armazenadas por 90 dias. O benzoato de sódio reduziu a concentração de etanol (0.20 vs. 0.08% of DM), porém não alterou ao nível de significância estatística adotada nesse trabalho a proteína solúvel (CON = 18.9 vs. BEN = 15.6% of PB) e o N-amoniacal (CON = 4.38 vs. BEN = 3.94 % of N). O segundo experimento foi conduzido com 12 vacas leiteiras (170 ± 47 DEL) para avaliar o efeito do benzoato de sódio no valor nutritivo e desempenho de vacas leiteiras alimentadas com SSGR estocadas por 150 dias, tratadas (Benzoato) ou não (Controle) com benzoato de sódio. Uma dieta padrão contendo sorgo grão seco moído foi fornecida por 14 dias. No final do período de adaptação, os animais foram pareados dois a dois e distribuídos aleatoriamente a um de dois tratamentos (Controle ou Benzoato) fornecidos por 28 dias. Durante o período experimental as vacas receberam a mesma dieta sendo o sorgo seco totalmente substituído por SSGR. Silagens tradadas com benzoato de sódio tiveram menor concentração de etanol (0.84 vs. 0.18 % de MS) e etil lactato (388 vs. 157 mg/kg de MS) como consequência de uma menor população de leveduras (4.73 vs. 2.52 log ufc/g). A proteína solúvel foi reduzida nas silagens tratadas (26.2 vs. 20.6 % da PB). A estabilidade aeróbia foi mais alta nas silagens tratadas (51 vs. 146 h). Em conclusão, estender o tempo de estocagem em SSGR aumentou a eficiência alimentar e do uso do nitrogênio devido ao aumento na digestibilidade do amido e da proteína. O benzoato de sódio promoveu respostas típicas na fermentação de silagens, e não alterou o desempenho animal.

Orientador: Pedro Luís da Costa Aguiar Alves / Coorientador: Mariluce Pascoina Nepomuceno / Coorientador: Kumudini M. Meepagala / Banca: Silvano Bianco / Banca: Marcos Antônio Kuva / Banca: Robinson Luiz de Campos Machado Pitelli / Banca: Roberto Estevão Bragion de Toledo / Resumo: O sorgo sacarino (Sorghum bicolor) é caracterizado por conter elevados teores de açúcares fermentescíveis em seu colmo, sendo considerado atualmente de alto potencial para compor a matriz energética nacional, ao produzir álcool durante a entressafra da cultura da cana-de-açúcar. A interferência das plantas daninhas é um dos fatores de maior importância durante a condução de uma lavoura. Uma vez que pouco tem sido estudado sobre esse tipo de sorgo, especificamente, estudos da interação entre as plantas daninhas e a cultura do sorgo sacarino são muito bem-vindas no desenvolvimento da agricultura energética. Os objetivos do trabalho foram: (I) determinar os períodos de interferência e índices fitossociológicos da comunidade infestante da cultura do sorgo sacarino; (II) analisar o desenvolvimento inicial de sorgo sacarino sob alta infestação de plantas daninhas; (III) estudar o efeito do exsudado do sorgo sacarino em outras espécies de plantas e avaliar o extrato radicular de uma potencial planta estimuladora da produção de sorgoleone pelo sorgo; (IV) avaliar o efeito supressor de restos culturais de sorgo sacarino sobre as plantas daninhas. Para o primeiro objetivo, os tratamentos consistiram de períodos crescentes da cultura em convivência e controle da comunidade infestante, em duas safras; sendo avaliada a biometria e a produção comercial do sorgo sacarino, além da determinação de índices fitossociológicos da comunidade infestante (densidade, dominância e importância relativa das espécies daninhas, além dos índices de diversidade e equitabilidade da comunidade). Em vasos, foi instalado o experimento para avaliar o terceiro objetivo, no qual híbridos de sorgo sacarino foram submetidos à presença de cinco plantas daninhas em alta densidade; sendo avaliadas as características morfofisiológicas do sorgo sacarino e a massa seca acumulada pela cultura e pelas plantas daninhas. Os estudos sobre a... / Abstract: Sweet sorghum (Sorghum bicolor) is featured by the high level of fermentable sugars present in its stalk. The crop is currently considered of high potential to compose the national energetic system, by producing alcohol during the sugarcane off season. The weed interference is one of the most important factors during a crop management. Because not too much have been studied about sweet sorghum, studies about the interaction between weeds and sweet sorghum crop are very welcome for the development of the bioenergy nationwide. The aim of this research were: (I) determine the periods of weed interference and the phytosociological indexes of the weed community on the sweet sorghum crop; (II) analyze the initial growth of sweet sorghum under high weed infestation; (III) study the effect of the sweet sorghum root exudate in other plant species and also evaluate the root extract of an potential stimulant plant on the production of sorgoleone by sorghum; (IV) evaluate the suppressive effect of sweet sorghum crop residues on weeds. For the first objective, the treatments were composed by increasing periods of weed presence and weed absence at two crop seasons; when it was evaluated the sweet sorghum biometry and yield, besides the determination of phytosociological indexes of the weed community (the relative indexes of density, dominance and importance, and the weed community indexes of diversity and equitability). In pots, it was carried out an assay in order to evaluate the third aim, in which hybrids of sweet sorghum were submitted to the presence of five weed species in higher density. It was evaluated the morphophysiological features of sweet sorghum and the dry mass of both crop and weeds. The studies about allelopathy were carried out in laboratory, using different methods of analytical chemistry. Bioassays was carried out in order to evaluate the activity of exudates of sweet sorghum hybrids on test plants seed germinability and seedling ... / Doutor

Foram feitas comparações morfológicas, patogénicas, serológicas e eletroforéticas, de isolados de Exserohilum turcicum (Pass.) Leonard & Suggs. de diferentes hospedeiros (milho, sorgo e capim). Morfologicamente, os conídios dos isolados de capim apresentaram-se significativamente maiores do que os dos isolados de milho e sorgo em relação aos diâmetros. Testes de patogenicidade em milho, sorgo e capim massambará, mostraram que: isolado de milho dos Estados Unidos com lesão somente no milho, pode ser classificado como Exserohilum turcicum f.sp. zeae; e que isolados de sorgo, virulentos ao milho, sorgo e capim massambará podem ser classificados como Exserohilum turcicum f.sp. complexa; entretanto isolados de milho do Brasil, patogênicos ao milho e ao sorgo; e isolados de capim virulentos ao capim, fracamente virulentos ao milho e avirulentos ao sorgo não podem ser enquadrados em nenhuma formae speciales descritas. Os testes de dupla-difusão em ágar de antígenos extraídos de conídios e\ou micélios não conseguiram detectar qualquer distinção serológica entre os isolados. No teste de ELISA o antissoro do isolado de milho distinguiu os isolados de milho e sorgo dos isolados de capim. O antissoro do isolado de capim distinguiu isolados de capim dos de milho e sorgo, sendo que aparentemente os de sorgo apresentaram-se como intermediários. Análises eletroforéticas isoenzimáticas envolvendo esterase e peroxidase permitiram diferenciar os isolados entretanto, somente foi possível associar os resultados de serologia com a eletroforese-esterase. Através da extração do DNA, digestão com enzima de restrição HpaI e análise eletroforética com coloração por prata, foi possível observar que o tamanho dos DNAs de todos os isolados foram iguais. Os resultados sugerem que testes serológicos e eletroforéticos podem auxiliar no estudo taxonômico para análise de variação inter-específica (ou inter-forma especial). / Morphological, pathogenic, serological and electrophoretic comparisons were made among isolates of Exserohilum turcicum (Pass.) Leonard & Suggs. from maize, sorghum and Johnson grass. Concerning morphology, it was observed that diameters of conidia of Johnson grass isolates were significantly larger than those of maize and sorghum. In laboratory and greenhouse conditions, plants from maize, sorghum and Johnson grass inoculated with isolates of Exserohilum turcicum showed: isolate of maize from the United States produced lesions only in maize stating that this isolate can be considered as Exserohilum turcicum f. sp. zeae; isolates of sorghum were virulent to sorghum, maize and Johnson grass stating that these isolates can be considered as Exserohilum turcicum f. sp. complexa; iso1ates of maize from Brazil were pathogenic to maize and sorghum; isolates of Johnson grass were virulent only to Johnson grass, inducing flecks to maize and a virulent to sorghum. These observations concerning isolates of maize from Brazil and of Johnson grass suggest that they can not be treated of formae speciales. Serological reactions in agar double diffusion tests with antigens extracted from conidia and mycelium did not distinguish any isolate from the others. In the DAS-ELISA test it was observed that antiserum produced against isolates of maize distinguished isolates of maize and of sorghum from isolates of grass. The antiserum produced against isolates of Johnson grass distinguished isolates of Johnson grass from isolates of maize and sorghum, and revealed that apparentely isolates of sorghum are intermediaries. Electrophoretic analysis with the isoenzimatic variation (peroxidase and esterase) differentiated the isolates however only the results from electrophoretic-esterase could an be associated with serological results. DNA extraction, digestion with HpaI enzyme, electrophoretic analyses and silver coloration demonstrated that the sizes of DNA from all isolates are the same. The results suggest that serological and electrophoretic tests can help the taxonomic studies in the analyse of inter-specific (or inter-formae speciales> variations.

A possibilidade da proteção de plantas de sorgo contra fungos fitopatogênicos por diferentes preparações obtidas a partir de células da levedura Saccharomyces cerevisiae, um não patógeno, tem sido demonstrada nos últimos anos por vários pesquisadores. Aparentemente, a proteção pode ocorrer por indução de resistência ou por ação da levedura como agente de controle biológico. Contudo, os mecanismos fisiológicos e bioquímicos que são ativados nas plantas durante o fenômeno de proteção não estão esclarecidos. Foram utilizados dois cultivares de sorgo, sendo um resistente ao Colletotrichum sublineolum (cv. Brandes) e outro suscetível (cv. Tx398B). Mesocótilos, plantas com 14 dias e folhas com 30 dias foram tratados com água, S. cerevisiae ou C. sublineolum e avaliados quanto aos parâmetros de expressão gênica da enzima fenilalanina amônia-liase (FAL) e o acúmulo de compostos fenólicos totais. Os resultados obtidos evidenciaram que C. sublineolum induziu o tecido resistente a expressar os genes desta enzima em plantas com 14 dias e folhas de sorgo com 30 dias e também foi responsável pelo acúmulo de compostos fenólicos no decorrer do tempo em mesocótilos. Por sua vez, S. cerevisiae não induziu a expressão gênica da FAL em tecidos de sorgo, bem como não alterou o acúmulo de compostos fenólicos nos mesocótilos. Dessa maneira, a proteção de plantas de sorgo contra fitopatógenos por S. cerevisiae pode envolver outros passos do metabolismo fenólico / not available

Na alimentação animal, o sorgo pode ser explorado de diversas formas. Além dos grãos, a planta pode ser oferecida na forma de silagem, rolão, verde ou ainda pastejada; embora o valor nutritivo pode sofrer algumas variações pela presença ou ausência de compostos fenólicos como os taninos condensados. O objetivo deste trabalho foi avaliar a composição química-bromatológica, qualidade fermentativa e produção de gases in vitro nas silagens de sorgo granífero adicionados com diferentes níveis de guandu. O estudo foi dividido em dois experimentos. O primeiro estudo (Capítulo 3) avaliou os efeitos da adição de forragem de guandu sobre a composição química-bromatológica e fermentativas da silagem de sorgo granífero. Os tratamentos foram compostos por: T1 - Silagem com 100% de sorgo, T2 - Silagem com 25% de guandu e 75% de sorgo, T3 - Silagem com 50% de guandu e 50% de sorgo, T4 - Silagem com 75% de guandu e 25% de sorgo e T5 Silagem com 100% de guandu. As variáveis estudadas para a composição química e fermentativas das silagens foram: matéria seca (MS), proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente neutro (FDA), carboidratos totais (CHOT), matéria mineral (MM), fenóis totais (FT), taninos totais (TT), taninos condensados (TC), pH, capacidade tampão (CT), perdas fermentativas e ácido lático. A adição de guandu promoveu efeito linear (P<0,01) nas silagens para os teores de MS, PB, FDN, FDA, FT, assim como para as perdas fermentativas de MS da silagem. Enquanto para os teores de CHOT, MM e TC verificaram-se respostas quadráticas (p<0,01) entre as silagens. Inclusões de 25, 50 e 75% de guandu, com base na matéria fresca, seriam suficientes para melhorar o valor nutricional assim como para se obter melhor padrão fermentativo da silagem de sorgo. O segundo estudo (Capítulo 4) avaliou a produção total de gases, metano, degradabilidade da MS (DMS) e degradabilidade da MO (DMO) em silagens de sorgo granífero com níveis crescentes de guandu através da técnica in vitro de produção de gases. Foram avaliadas as cinco silagens de sorgo granífero com níveis crescentes (0, 25, 50, 75 e 100%) de guandu utilizados como substratos. Para avaliar o efeito do tanino nas silagens sobre a produção de gases, procedeu-se um bioensaio, no qual os substratos foram incubados na presença de polietileno glicol (PEG), macro molécula capaz de ligar-se aos taninos presente no substrato, liberando os nutrientes para a fermentação; sendo o efeito do tanino medido pelo incremento na produção de gases. Não houve diferença estatística para a produção total de gases e metano para os níveis de inclusão do guandu, entretanto houve diferença significativa para o contraste nível zero e a inclusão do guandu. Para os incrementos também não houve diferença significativa para as variáveis (PG, CH4, DMS e DMO). Por outro lado, houve maior PG e maior incremento para o nível de 25% de guandu com a presença do PEG. Foi encontrado maior emissão de metano e incremento de metano para o nível 50% de guandu, quando comparado com os demais níveis. Houve maior DMS e DMO no substrato com 100% de guandu com a presença do PEG. Concluiu-se que a adição de forragem de guandu na silagem de sorgo aumentou o conteúdo de PB e reduziu os teores de FDN, implicando um melhor valor nutritivo das silagens, contudo os taninos condensados precisariam ser monitorados para futuros experimentos in vivo / In animal nutrition, sorghum can be used in various ways. Besides grain, the plant can be offered as silage, pollard, green or even grazed. Although the nutritional value may undergo some changes by the presence or absence of phenolic compounds such as condensed tannins. The objective of this study was to evaluate the chemical composition, fermentation quality and gas production in vitro in sorghum silage added with different levels of pigeon pea. The study was divided into two experiments. The first study (Chapter 3) evaluated the effects of the addition of pigeon pea grass on the chemical composition and fermentation of sorghum silage. The treatments were: T1 - silage with 100% sorghum, T2 - silage with 25% of pigeon pea and sorghum 75%, T3 - silage with 50% of pigeon pea and sorghum 50%, T4 - silage with 75% pigeon pea and 25% of sorghum and T5 - silage with 100% pigeon pea. The parameters of chemical composition and fermentation of the silage were: dry matter (DM), crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), total carbohydrates (TCHO), ash, total phenolics (TP), total tannins (TT), condensed tannins (CT), pH, buffer capacity (BC), losses of fermentation and lactic acid. The addition of pigeon pea showed linear effect (P <0.01) in silage for DM, CP, NDF, ADF, TP, as well as the levels of CT and fermentation losses in DM of silage. As for the contents of TCHO, CT and MM there were quadratic responses (p <0.01) among silages. The results observed that, inclusion of 25, 50 and 75% pigeon pea, based on fresh weight, are sufficient to improve the nutritional value and to achieve better fermentation pattern of sorghum silage. The second study (Chapter 4) evaluated the production of gases, methane, DM degradability and degradability of OM in silage sorghum with increasing levels of pigeon pea using the technique of bioassay gas production. Five types of grain sorghum silage with increasing levels (0, 25, 50, 75 and 100%) of pigeon pea were used as substrates and evaluated by gás production technique. There were no significant differences with and without the presence of PEG within each level using regression, for (GP, CH4 and DMD), but there were significant effect for using of contrast for the variables (GP, CH4 and OMD). No significant difference was observed for the increments for the variables (GP and CH4,). On the other hand GP was more increase in the level of 25% of pigeon pea in the presence of PEG. Compared with the other levels of pigeon pea the level 50% showed higher emissions of methane. In the presence of PEG,DMD and OMD Showed higher percentage on the substrate with 100% of pigeon pea . it can be concluded that ,the addition of pigeon pea in sorghum silage increased the PC content and decreased the NDF, implying a higher nutritive value of silages, but the tannins need to be monitored for future experiments in vivo

O cultivo de sorgo se encontra em grande ascensão no Brasil pelas características favoráveis deste cereal como um excelente substituto do milho na alimentação animal, pelo seu comparável valor nutritivo e melhor adaptação a climas secos. Considerando que o sorgo forrageiro é um tipo de sorgo empregado como cobertura de solo e produção de silagem, a sua característica como material lignocelulósico, sua constituição em açúcares nas suas frações celulósica e hemicelulósica, pesquisas para o seu aproveitamento biotecnológico poderão contribuir para a obtenção de produtos de interesse econômico e social, como o xilitol. A obtenção biotecnológica do xilitol, um álcool pentahidroxilado, comercialmente obtido por catálise química de xilose proveniente de materiais lignocelulósicos é uma opção de aproveitamento desta biomassa. Este produto possui características peculiares como poder adoçante comparável ao da sacarose, anticariogenicidade, indicado para diabéticos e obesos o que permite a sua ampla aplicação em diferentes segmentos industriais. Em função de seu elevado custo de produção por via química, pesquisas vêm sendo extensivamente realizadas na busca de uma tecnologia alternativa para sua obtenção por via biotecnológica. Porém, para a aplicação da biotecnologia para produção de xilitol a partir de biomassas lignocelulósicas é necessário a realização de hidrólise destes materiais para a solubilização dos açúcares constituintes da sua fração hemicelulósica. Esta fração é a de interesse, devido ao seu elevado teor de xilose, substrato para a produção de xilitol. Assim, no presente trabalho foram avaliadas 3 variedades (A, B e C) de biomassa de sorgo forrageiro para produção biotecnológica de xilitol empregando a levedura Candida guilliermondii. Foram realizadas diferentes etapas do processo como a caracterização química das variedades, hidrólise ácida, concentração à vácuo, destoxificação e fermentação dos hidrolisados. A performance fermentativa foi avaliada a partir da determinação dos parâmetros rendimento (YP/S) e produtividade (QP) de xilitol, bem como das atividades das enzimas xilose redutase (XR) e xilitol desidrogenase (XDH). Pela caracterização química das 3 variedades avaliadas constatou-se que não há diferenças relevantes quanto aos teores das frações celulose, hemicelulose e lignina, embora a variedade A tenha se mostrado mais promissora para a produção de xilitol, em função dos máximos parâmetros YP/S e QP obtidos. Neste caso os máximos valores de rendimento e produtividade de xilitol foram respectivamente correspondentes a 0,35 g/g e 0,16 g/L.h-1 para a variedade A, 0,25 g/g e 0,12 g/L.h-1 para a variedade B e 0,17 g/g e 0,063 g/L.h-1 para a variedade C. Consequentemente as máximas atividades enzimáticas para as enzimas XR (0,25 U/mgprot) e XDH (0,17 U/mgprot) ocorreram nas fermentações realizadas com a variedade A, embora não se observou diferenças marcantes em relação às demais variedades. / The culture of sorghum is in great ascension in Brazil due to the favorable characteristics of this cereal as an excellent substitute for the maize in the animal feeding, with comparable nutritional value and the better adaptation for dry climates. Considering forage sorghum as a type of sorghum that is used as covering of the ground and production of ensilage, its characteristics as lignocellulosic material which is constituted of sugars in its cellulosic and hemicellulosic fractions, researches for the biotechnological exploitation of this biomass will contribute for obtainment of economic and social interest products, like xylitol. The obtainment of xylitol, a pentahydroxilic alcohol, commercially obtained by chemical catalysis of xylose proceeding from lignocellulosic materials is an option of exploitation of this biomass. This product has peculiar characteristics like its sweetener power similar to that of saccharose, anticariogenicity, indicated for diabetic and obese people allowing its application in different industrial segments. Due to its raised cost of chemical production, researches have been extensively carried out in order to search a technological alternative for its obtainment by biotechnological way. However, for xylitol production from lignocellulosic biomasses by biotechnological way, the hydrolysis of these materials for the solubilization of the sugars present in its hemicellulosic fractions is necessary. This fraction is of interest, because it has large amount of xylose, substract for the production of xylitol. Then, in the present work 3 varieties (A, B and C) of forage sorghum biomass for biotechnological production of xylitol were evaluated using the Candida guilliermondii yeast. Different stages of the process were carried out: chemical characterization of the varieties, acid hydrolysis, vacuum concentration, detoxification and fermentations of the hydrolysates. The fermentative performance was evaluated from the determination of the xylitol yield (YP/S) and productivity (QP), and from the activities of the enzymes xylose reductase (XR) and xylitol dehydrogenase (XDH). For the chemical characterization of the 3 evaluated varieties, no relevant difference was verified in relation to amounts of the cellulose, hemicellulose and lignin fractions. However the variety A showed to be more promising for the production of xylitol as a function of the obtained YP/S and QP maximum parameters. In this case the maximum values xylitol yield and productivity were respectively 0,35 g/g and 0,16 g/L.h-1 for the variety A, 0,25 g/g and 0,12 g/L.h-1 for the variety B and 0,17 g/g and 0,063 g/L.h-1 for the variety C. Consequently the maximum enzymatic activities for enzymes XR (0,25 U/mgprot) and XDH (0,17 U/mgprot) occurred in the fermentations carried out with the variety A, and no notable difference was observed in relation to the other varieties.

Com a utilização de quatro eqüinos, fêmeas, adultas, sem raça definida, com peso médio de 450 Kg em um delineamento experimental quadrado latino 4X4, com arranjo fatorial dos tratamentos e medidas repetidas no tempo, os objetivos deste trabalho foram, avaliar a digestibilidade aparente total da matéria seca, da matéria orgânica, do amido, da proteína bruta, da fibra em detergente neutro, da fibra em detergente ácido e a aceitabilidade de dietas contendo concentrado a base de milho ou sorgo nas duas formas de processamento, triturado ou extrusado; quantificar os parâmetros do metabolismo da glicose e insulina pós-ingestão nos diferentes tratamentos; analisar a viabilidade econômica da substituição de milho por sorgo em dietas para eqüinos. Os resultados indicaram que os tratamentos contendo ingrediente extrusado apresentaram coeficientes de digestibilidade aparente total da MS, MO, FDN e FDA maiores que os triturados. Em relação ao amido, os coeficientes de digestibilidade aparente total apresentam valores semelhantes entre os tratamentos. A resposta glicêmica e insulinêmica maior nos tratamentos extrusados indica que o processamento pode ser útil na alimentação de eqüinos. Os resultados da análise econômica indicaram a vantagem da substituição do milho por sorgo em dietas para eqüinos e a desvantagem do uso do processo de extrusão para milho e sorgo, tomando-se como referência a digestibilidade dos nutrientes, mas, quando se toma como referência a resposta plasmática de glicose e insulina o uso da técnica de processamento passa a ser economicamente viável / With the utilization of four horses, females, without defined breed , with middleweight of 450 Kg a tracing experimental Latin square person 4X4, with factorial arrangement for the treatments and repeated measures in time, the objectives of this work have been , access the digestibility apparent total from dry mater , organic mater, starch, crude protein, neutral detergent fiber, acid detergent fiber and the acceptability of diets containing concentrated the base of corn or sorghum on the two forms of processing , pounded or extrusion measure the settings of the metabolism from glucose and insulin after ingestion on the different treatments; analyze the economic viability from substitution of corn for sorghum in diets to horses. The results indicate as the treatments containing ingredient extrusion they presented greater coefficient of total apparent digestibility total from DM, OM, CP, NDF and ADF. In starch relation, the coefficients of total apparent digestibility they present similar values among the treatments. The glicemic insulinemic response major on the treatments extrusados indicates what the processing may be useful on feed of horses. The results from economic analysis indicate the gain from substitution of the corn for sorghum in diets about to equines and the disadvantage of the use of the sue of extrusion about to corn and sorghum, taking - if I eat reference the digestibility from the nutrients, but, when if she takes eat reference the plasmatic response of glucose and insulin the use from technique of processing currant the be economically viable

Orientador: Luís Roberto Almeida Gabriel Filho / Coorientador: Renato Jaqueto Goes / Coorientadora: Camila Pires Cremasco Gabriel / Resumo: O Sistema Plantio Direto (SPD) tem como característica a ocupação permanente do terreno agrícola com culturas vegetais além da manutenção da palhada sob a superfície do solo. Entretanto, para eficácia do SPD, é necessário adotar culturas de coberturas adequadas com a região a ser implementado, levando-se em consideração fatores edafoclimáticos e tipos de solo, para que dessa forma, haja a formação e manutenção da palhada sobre a superfície do solo. O sorgo possui como principais características, à tolerância de período de seca, e alto volume de produção de matéria seca, importantes para adoção dos sistemas de sucessão de culturas. O milheto, além da alta resistência à períodos de estresse hídrico, possui alta concentração de produção de biomassa. A taxa de decomposição da cobertura vegetal é regulada pela relação Carbono e Nitrogênio (C/N) específico de cada cultura. Nesse contexto, o presente trabalho visou analisar com modelos matemáticos os efeitos do nitrogênio sobre as culturas, sorgo e milheto, com finalidade de posterior uso como coberturas vegetais, sob níveis diferentes de nitrogênio em relação às variáveis de produtividade de matéria seca, teor de Nitrogênio (N), Fósforo (P), Potássio (K), Cálcio (Ca), Magnésio (Mg), Enxofre (S) e Molibdênio (Mo) e acúmulo de N, P, K, Ca, Mg, S e Mo com elaboração do modelo fuzzy. Foi realizada a comparação entre os modelos fuzzy (gaussiano e triangular) e de regressão polinomial por meio de testes estatísticos de ajustes de modelos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Direct Planting System (DPS) has as a characteristic the permanent occupation of the agricultural land with plant crops besides the maintenance of the straw under the soil surface. However, for DPS efficacy, it is necessary to adopt adequate cover crops with the region to be implemented, taking into account edaphoclimatic factors and soil types, so that the formation and maintenance of the straw on the soil surface. Sorghum has as main characteristics, to the tolerance of drought period, and high volume of dry matter production, important for the adoption of crop succession systems. Millet, besides the high resistance to periods of water stress, has high concentration of biomass production. The rate of decomposition of the vegetal cover is regulated by the relation Carbon and Nitrogen (C/N) specific of each culture. In this context, the present work aimed to analyze with mathematical models the effects of nitrogen on crops, sorghum and millet, with the purpose of later use as plant cover, under different levels of nitrogen in relation to the variables of dry matter yield content, Nitrogen (N), Phosphorus (P), Potassium (K), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Sulfur (S) and Molybdenum (Mo) and accumulation of N, P, K, Ca, Mg, S and Mo with elaboration of the fuzzy model. The comparison between the fuzzy (gaussian and triangular) and polynomial regression models was carried out by means of statistical tests of model adjustments and determination of the coefficient of determinati... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Este estudo avaliou a ocorrência e as características da hemicelulose em gramíneas e sua correlação com a recalcitrância da biomassa lignocelulósica frente à digestão enzimática. As amostras de gramíneas incluíram seis híbridos de cana-de-açúcar com teores variados de lignina e hemicelulose, além de uma variedade de sorgo forrageiro. Os entrenós de cana-de-açúcar madura foram fracionados em três regiões distintas: medula, interface medula-córtex e córtex. O sorgo foi fracionado em: medula e córtex. As medulas apresentaram alto teor de glucanas (40-55%) e baixo teor de ligninas (14-22%). O teor de xilanas aumentou da medula (14-20%) para o córtex (20-23%). A composição da hemicelulose também foi avaliada. Xilose (9- 23%), glicose (1-12%) e arabinose (1-4%) foram os monômeros mais abundantes ao fim das análises. As medulas apresentaram xilanas mais arabinosiladas e alta deposição de glucanas não celulósicas. O teor de (1 ? 3),(1 ? 4)-ß-D-glucanas foi elevado nas medulas (1,4-15%) e diminuiu no sentido do córtex (0,1 - 1%). As arabinoxilanas de cana-de-açúcar foram submetidas à um estudo estrutural, confirmando que as cadeias de xilanas são substituídas. A lignina foi avaliada por pirólise acoplada com espectrometria de massas, revelando uma estrutura HGS em cana-de-açúcar e uma razão S/G sem um padrão progressivo entre as frações do entrenó. As amostras de cana-de-açúcar também foram avaliadas quanto à distribuição de hemiceluloses entre os diferentes tecidos e células através de microscopia de imunofluorescência. Uma análise preliminar revelou que anticorpos específicos para xilana e (1 ? 3),(1 ? 4)-ß-D-glucana se ligaram aos extratos hemicelulósicos. Cortes das amostras foram tratados com os anticorpos CRCC-M140 e LM11 (para xilanas menos e mais substituídas) e outro contra (1 ? 3),(1 ? 4)-ß-Dglucanas. Epítopos de xilanas menos substituídas estiveram presentes principalmente em feixes vasculares e não foram detectados em parênquima de medulas. Epítopos de arabinoxilana foram encontrados em todas as frações e tipos celulares. A imunofluorescência de (1-->3),(1-->4)-ß-D-glucanas mostrou que estes estão depositados principalmente em células do parênquima de medulas; em feixes vasculares estes foram detectados apenas em células do floema e protoxilema. O índice de cristalinidade foi estimado para as amostras. Altos índices de cristalinidade foram encontrados para amostras do córtex (0,44-0,56). As amostras (sem prétratamentos) foram digeridas com enzimas celulolíticas comerciais. As medulas foram hidrolisadas mais facilmente (32-85% de conversão de glucanas após 72h), enquanto amostras do córtex foram mais recalcitrantes (2-9%). As interfaces apresentaram conversões intermediárias (7-46%). A hidrólise da xilana ocorreu em menor escala para todas frações, possivelmente devido ao alto grau de substituição das xilanas. A digestibilidade das glucanas foi diretamente proporcional ao grau de substituição das xilanas (R2=0,86) e ao teor de (1-->3),(1-->4)-ß-D-glucanas nas amostras (R2 = 0,92). Entre as amostras de gramíneas, aqueles que apresentam menor recalcitrância reuniram características que incluem baixo teor de lignina, alto teor de (1-->3),(1-->4)- ß-D-glucanas e alto grau de substituição das xilanas. Essas características poderiam ser utilizadas como indicadores nos processos de geração e seleção de plantas para a produção de biomassas lignocelulósicas de elevada digestibilidade. / This work assessed the occurrence and features of hemicellulose in grasses as related to lignocellulosic biomass recalcitrance to enzymatic hydrolysis. The grasses materials included six sugarcane hybrids with varying lignin and hemicellulose content, besides a variety of forage sorghum. The mature sugarcane internodes were dissected into three different regions: pith, pith-rind interface and rind. The sorghum was dissected into pith and rind. Pith samples presented high glucan content (40- 55%) and low lignin content (14-22%). The xylan content increased from pith region (14-20%) to rind (20-23%). Hemicellulose composition was also assessed. Xylose (9- 23%), glucose (1-12%) and arabinose (1-4%) were the most abundant monomers at the end of the analyzes. Pith samples had the most arabinosilated xylans and high content of non-cellulosic glucans. The (1-->3),(1-->4)-ß-D-glucan content was high in piths (1,4-15%) and decreased towards rind (0,1-1%). The sugarcane arabinoxylans were submitted to a study of their structure, which confirmed the xylan backbone was substituted. Lignin was assessed by pyrolysis coupled with mass spectrometer, which showed an HGS polymer in sugarcane and a S/G ratio without a progressive pattern between internode fractions. The sugarcane samples were also evaluated as related to hemicellulose distribution between different tissues and cells by immunofluorescence microscopy. A preliminary analysis showed that antibodies specific to xylan and mixed-linkage glucan bound to hemicellulose extracts. Plant sections were treated with the antibodies CRCC-M140 and LM11 (for less and more substituted xylans) and another one against mixed-linkage glucans. Less decorated xylan epitopes were mainly present in vascular bundles and were not detected in pith parenchyma. Arabinoxylan epitopes were found in all fractions and cell types. The mixed-linkage glucan immunofluorescence showed they were mainly deposited in parenchyma cells from piths; they were only detected in phloem and protoxylem cells in vascular bundles. The crystallinity index was estimated for all samples. High crystallinity indexes were found in rind samples (0,44-0,56). The non-pretreated materials were digested with commercial cellulolytic enzymes. Piths were easily hydrolyzed (32-85% of glucan conversion after 72h), while rind samples were more recalcitrant (2-9%). Interface samples showed intermediary conversions (7-46%). Xylan hydrolysis occurred in a less extent for all fractions, possibly due to a high substitution level on xylans. The glucan digestibility was proportionally related to the substitution level of xylan (R2=0,86) and the mixed-linkage glucan content (R2 = 0,92). Among the grasses samples, those with lower recalcitrance had features such as low lignin content, high mixed-linkage glucan content and high substitution level of xylans. These features could serve as indicators in the process of generation and selection of plants for lignocellulosic biomass production with high digestibility degree.

O etanol é utilizado como combustível desde o início do século XX, porém foi a partir da década de 1970 que sua utilização em larga escala foi concretizada pela primeira vez no mundo. Através do PROÁLCOOL foi estabelecido bases para sua produção, distribuição e comercialização. A cultura da cana-de-açúcar prevaleceu em relação às demais como mandioca e babaçu. Análises do potencial do sorgo sacarino também foram realizadas, mas devido ao desconhecimento desta cultura no Brasil não houve muito progresso na sua utilização. No início do século XXI, motivado por razões ambientais e estratégicas, surge o etanol brasileiro como exemplo de utilização de combustíveis alternativos aos derivados do petróleo. A aceitação do veículo com gerenciamento eletrônico para alimentação de combustíveis diferenciados, popularmente denominados de Flex, impulsionou o uso de etanol em território nacional chamando a atenção do mundo. A constatação de mudanças climáticas mundiais despertou a consciência do uso de hidrocarbonetos e suas conseqüências. A expectativa de um mercado mundial de etanol leva a procura de novas fontes de matérias-primas, uma vez que não se pode e não se deve plantar cana-de-açúcar em todos os lugares ou regiões do planeta. Surge o sorgo sacarino como uma das alternativas. Cultura milenar em vários paises demonstra grande potencial para produção de etanol, seguindo os mesmos procedimentos utilizados para cana, porém com menor ciclo de cultivo e menor necessidade hídrica e tolerância ao tipo de terra a ser cultivado. Seu aproveitamento é apoiado pela FAO em diversos paises, entre eles a China. A adoção por parte dos Estados Unidos do etanol em substituição ao metanol e as metas estabelecidas para a adição à gasolina nos próximos anos, provocou um acelerado aumento na produção de etanol, sendo esta baseada em milho. Diversos paises já se espelham nas experiências brasileiras para obtenção de maior independência energética. As necessidades para o abastecimento, dos mercados interno e externo, refletem as iniciativas de investimentos em novos projetos de novas usinas produtoras de etanol. Paises como China, Suécia, Japão já demonstraram amplo interesse na adoção do etanol como aditivo junto à gasolina. As pesquisas em novos sistemas de produção de etanol motivam instituições e empresas a uma busca acelerada para obtenção de processos mais rentáveis e economicamente viáveis. / Ethanol is being used as combustible since the beginning of century XX. However, since the decade of seventy it has been used in large scale in the world. The PROÁLCOOL program established bases for its production, distribution and commercialization. The culture of the sugar cane prevailed in relation to cassava and babaçu. Analyses of the potential of sweet sorghum had been also carried through, but due to the unfamiliarity of this culture in Brazil it did not have much progress in its use. At the beginning of century XXI, motivated for environmental and strategy reasons, Brazilian ethanol appears in the world scenario as an example of use of alternative fuels as substitutes for oil derivatives. The acceptance of vehicles with electronic management for differentiated fuel feeding, known as Flex cars, stimulated the use of ethanol in Brazil calling the attention the world. The knowledge of the worldwide climate changes brought the conscience of the use of hydrocarbons and its consequences. The expectation of a worldwide market of ethanol leads to the search for new sources of fuels. Since sugar cane cannot be planted all over the world due to climate differences, sweet sorghum appears as a promising alternative. Millenarian culture in several countries, it demonstrates a great production potential for the production of ethanol. The same procedures employed for sugar cane can be used. However, the sorghum crops require a lesser cycle of culture and minor water needs and tolerance when compared against sugar cane. Its exploitation is supported by FAO in several countries, being China among them. The adoption of ethanol the United States in substitution to methanol and the goals established for the addition to the gasoline in the next years, has been leading to the increase in the production of ethanol, manufactured from maize. Several countries already have been following the Brazilian path for the attainment of bigger energy independence. The necessities for the supplying of the domestic and external markets reflect the initiatives of investments in new projects of new producing plants of ethanol. Countries such as China, Sweden and Japan already had demonstrated a great interest in the adoption of ethanol as a gasoline additive. The research for new systems of production of ethanol motivates institutions and companies to search for the attainment of more income-producing and economically viable processes.