Orientador: Odair Aparecido Fernandes / Coorientador: Leon George Higley / Coorientador: Márcia Justino Rossini Mutton / Banca: Crébio José Ávila / Banca: Alexandre Moraes Cardoso / Banca: Miguel Ângelo Mutton / Banca: Antônio Carlos Busoli / Resumo: A broca-da-cana, Diatraea saccharalis (Fabr.) e a cigarrinha-das-raízes Mahanarva fimbriolata (Stal) são pragas-chave na cultura da cana-de-açúcar. A tomada de decisão para o manejo de cada um destes estressores bióticos está elucidada. Todavia, estas duas pragas podem ocorrer de forma combinada no campo e, nesta situação, não há nenhuma informação sobre possível ajuste na tomada de decisão para o controle de ambas. Portanto, o objetivo deste estudo foi o de avaliar a resposta da cana-de-açúcar ao ataque conjunto da broca-da-cana e da cigarrinha-das-raízes na produtividade de colmos, qualidade da matéria-prima, produção de açúcar e etanol. Dois experimentos de campo foram conduzidos nos anos de 2010 e 2011, cujas parcelas foram compostas por linha de 2 m de plantas de cana-de-açúcar protegidas por tela anti-afídeo, e quatro tratamentos: plantas infestadas pela broca-da-cana, plantas infestadas pela cigarrinha-das-raízes, plantas infestadas por cigarrinha-das-raízes + broca-da-cana, e plantas sem infestação das pragas. Houve redução na produtividade de colmos e rendimento de sacarose em decorrência da infestação da cigarrinha-das-raízes (individual ou combinada com a broca-da-cana). A infestação da broca-da-cana aumentou o teor de fibra da cana. O ataque conjunto das pragas também afetou negativamente o teor de cinzas e cor do caldo extraído, assim como a turbidez, brix, teor de cinzas, amido e a cor do caldo clarificado, o processo fermentativo (viabilidade celular da levedura) e teor de glicerol do vinho delevurado. A perda de produtividade de sacarose por unidade de injúria para a broca-da-cana e para cigarrinha-das-raízes foi, respectivamente, de 0,72 e 6,15%. Não há efeito sinérgico das pragas combinadas na redução da produtividade de sacarose / Abstract: The sugarcane borer, Diatraea saccharalis (Fabr.) and the spittlebug Mahanarva fimbriolata (Stål) are key pests of sugarcane. The decision-making for management of each individual pest already elucidated. However, both pests can occur simultaneously. On this situation there is no information on possible decision-making adjustments to control these pests. Therefore, the aim of this study was to evaluate the sugarcane response by the combined attack of borer and spittlebug on yield, raw material quality, sugar, and ethanol production. Two field experiments were carried out in 2010 e 2011 growing seasons, whose plots were 2-m long row of sugarcane plants protected by an anti-aphid screen, and four treatments: plants infested by sugarcane borer, plants infested by spittlebug, plants infested by sugarcane borer + spittlebug, and no infested plants. Stalk and sucrose yield were affected by spittlebug infestation (alone or combined with sugarcane borer). The sugarcane borer increased the fiber content. The combined attack of both pests affected negatively the ashes and color of extracted juice, as well as the turbidity, brix, ashes content, starch and color of clarified juice, the fermentative process (cell viability of yeast) and glycerol of wine. Yield sugar losses per unit injury by each pest are 0.72 and 6.15%, for sugarcane borer and spittlebug, respectively. There is no synergistic effect of combined pests on sugar losses / Doutor

Orientador: Rogério Lopes Vieites / Banca: Aline de Oliveira Garcia / Banca: Eliane Maria Ravasi Stéfano Simionato / Banca: Roseli Aparecida Claus Bastos Pereira / Banca: Regina Daiuto Bastos / Resumo: Os figos são comercializados in natura ou processados na forma de doces. A preocupação com a saúde, especialmente à obesidade ou diabetes, tem feito o consumidor buscar opções menos calóricas para manter o prazer de ingerir alimentos doces. A elaboração de produtos com sabor idêntico ao convencional é de grande importância para aceitação destes produtos. O objetivo deste projeto foi desenvolver protocolos de fabricação de compota de figo diet visando o aproveitamento tecnológico e agregação de valor ao fruto respondendo aos interesses da Associação Agrícola de Valinhos e Região. Foram elaboradas compotas de figo verde avaliando diferentes edulcorantes. As formulações da calda foram: calda de açúcar (TA); Sorbitol (TS); Eritritol (TE); Sorbitol e Erititol (TSE); Steviosídeo (TST); Ciclamato de Sódio, Sucralose e Sacarina Sódica (TCSuSa); Ciclamato sódico e Sacarina sódica (TSC); Acessulfame-K e Sucralose (TAcSu); Steviosídeo, Sacarina Sódica e Ciclamato de Sódio (TSSC). Os figos in natura e as compotas foram avaliados quanto teores de sólidos solúveis oBrix, pH, acidez titulável, açúcar redutor-AR e açúcar redutor total-ART, umidade, proteínas, lipídeos e cinzas. Também foram avaliados quanto a cor instrumental, textura, análises microbiológicas e avaliação sensorial através dos testes de ordenação e teste afetivo. Para a qualidade das compotas foram determinados o peso bruto, peso líquido e peso drenado, vácuo e contagem de número de figos no pote. Os valores de todos os atributos físico-químicos avaliados estão de acordo com a literatura e legislação para este tipo de produto. A coloração do figo in natura e da compota mostraram que houve alteração na cor quando os mesmos sofreram tratamento térmico, causando modificação da cor natural dos frutos. Não ocorreu contaminação microbiológica nas compotas e se apresentaram em ... / Abstract: Figs are marketed fresh or processed into sweets. Concern for health, especially with obesity or diabetes, have made consumers look for low-calorie options to keep the pleasure of eating sweet foods. The preparation of products identical to conventional taste is of great importance for acceptance of these products. The objective of this project was to develop diet fig compote manufacturing protocols to technological use and add value to fruit responding to the interests of the Agricultural Association of Valinhos and Region. green fig jam evaluating different sweeteners were prepared. The slurry formulations were: syrup (TA); Sorbitol (TS); Erythritol (TE); Sorbitol and Erititol (TSE); Steviosídeo (TST); Sodium cyclamate, sucralose and saccharin Sodium (TCSuSa); sodium cyclamate and Saccharin (TSC); Acesulfame-K and sucralose (TAcSu); Steviosídeo, Saccharin Sodium and Sodium cyclamate (TSSC). Figs fresh and the jams were evaluated for soluble solids ° Brix, pH, titratable acidity, reducing sugar and sugar-AR full-ART reducer, moisture, protein, lipids and ash. They were also evaluated for instrumental color, texture, microbiological analysis and sensory evaluation through the ordering and affective test tests. For the quality of jams were determined the gross weight, net weight and drained weight, vacuum and number of figs count the pot. The values of all evaluated physico-chemical attributes are consistent with literature and rules for this type of product. Staining fig fresh and compote showed that there was a change in color when they have undergone heat treatment, causing modification of the natural color of the fruit. There was no microbiological contamination in jams and presented in satisfactory sanitary conditions. In sensory analysis, the jams of TA treatments TCSuSa and TSSC were selected in order to test for sweetness and affective test only TA and TCSuSa jams obtained higher scores for... / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-04-11Bitstream added on 2014-06-13T20:00:31Z : No. of bitstreams: 1 viana_rs_dr_botfca.pdf: 409098 bytes, checksum: e525a7d07a45caab0514331313d38294 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Atualmente tem se tornado uma prática cada vez mais comum no setor sucroalcooleiro a utilização de maturadores químicos para aumentar o ganho de produtividade e antecipar a colheita da cana-de-açúcar na lavoura. Diante disto, foi realizado este experimento, com objetivo de avaliar os efeitos dos maturadores químicos nas características tecnológicas da cana- de- açúcar e o ganho de produtividade nas diferentes variedades de cana-de-açúcar no inicio de safra. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, em esquema de parcelas subsubdivididas, sendo os tratamentos principais constituídos pela diferentes variedades de cana-de-açúcar: SP80-3280, SP80-1842, RB 855156, RB 855453. Este experimento foi instalado e conduzido durante 2 safras agrícolas no ano de 2008 e 2009 na área da usina da Barra do grupo Cosan /SP, durante a safra 08 (cana planta), e durante a safra 09 em cana soca, a aplicação de maturadores químicos ocorreu no inicio das safras agrícola 2008 e 2009. Os tratamentos secundários constituíram-se na aplicação dos seguintes produtos com suas respectivas dosagens: sulfometuron-methyl (Curavial 20 g p.c ha-1) + glyphosate ( 0,15L ha-1), etephon (Ethrel 720 0,34 L p.c ha-1) + glyphosate (0,15L ha-1), glyphosate (0,35L ha-1), Compostos de radicais carboxílicos orgânicos (C.C.) (MTD 1,0L ha-1) + glyphosate (0,15L ha-1) e uma testemunha (sem aplicação). Os tratamentos terciários constituíram-se de diferentes épocas de avaliações aos 0, 15, 30, 45 dias após a aplicação dos produtos (DAA), as amostras foram colhidas manualmente e encaminhadas ao laboratório de pagamento de cana do Grupo Cosan (Raizen) para avalições de Brix cana (%), umidade cana (%), açúcar redutores, fibra (%), pureza cana (%), Pol cana (%) e calculado os açúcares redutores... / The use of chemical ripeners with the purpose of rising productivity gain and foster ripening in sugar-cane farming has become an increasingly common habit in the sugar-ethanol industry. Based on that fact this experiment was fulfilled, with the purpose of evaluating the effect of glyphosate and mixes with other chemical ripeners on sugar-cane physiological and technological characteristics and the development, gain of productivity on the varieties of sugar-cane at the beginning of harvest. The experimental design was arranged in randomized blocks with split-plots, being the treatments applied on the main sugar-cane varieties: SP80-3280, SP80- 1842, RB 85-5156, RB 85-5453. Each part was made of seven sparse lines measuring 10 meters and placed 1,40 meters apart from each other. The two side lines were taken as borders and samples were collected from the 5 middle lines. The experiment was set at the 2008 harvest on March 16 on whole sugar cane and during the 2009 harvest on March 18 it was done with ratoon cane, the application of chemical ripeners occurred at the beginning of 2008 and 2009 harvests. The secondary treatments were done by applying the following chemicals: sulfometuron-methyl (Curavial 20 g p.c /ha-1) + gliphosate (ROUNDUP 0,15L/ ha-1), etephon (Ethrel 0,34 L p.c / ha-1) + gliphosate (ROUNDUP 0,15L/ ha-1), gliphosate (ROUNDUP 0,35L/ ha-1), MTD 1,0L/ha-1 + gliphosate (ROUNDUP 0,15L/ha-1) and one control. The application was done as orientated by the manufacturer and by making adjustment to each sugar-cane variety. The third treatments were executed during different times of sampling at 0 days after application (d.a.a.);15 d..a.a; 30 d.a.a; 45 d.a.a., when the samples were taken and sent to the sugar-cane payment laboratory owned by the cosan group and were analyzed on... (Complete abstract click electronic access below)

O presente trabalho teve como objetivo principal a avaliação do regime operacional semicontínuo para a produção de hidrogênio e ácidos graxos voláteis, utilizando glicerol como substrato e inóculo misto. Em um teste preliminar em batelada, foi avaliado o potencial de produção de hidrogênio deste substrato, comparando com sacarose, utilizando inóculo natural e direto. Foram verificados resultados satisfatórios, com parâmetros de desempenho semelhantes e até superiores aos obtidos com sacarose, quando utilizada a inoculação direta. Sendo assim, dois reatores semi-contínuos foram operados durante 132 dias, empregando biomassa suspensa, e glicerol nas concentrações de 10 e 50 g/L. O inóculo empregado foi oriundo de reator anaeróbio, submetido a tratamento térmico. Para comparação dos resultados dos reatores semi-contínuos, outros dois reatores foram operados de forma contínua, durante 62 dias, sob as mesmas condições já descritas, exceto pela presença de meio suporte para aderência da biomassa. O tempo de detenção hidráulico testado foi 1 d em ambos os regimes operacionais propostos, sendo e o tempo de detenção celular dos reatores semi-contínuos de 1,5 d. Os indicadores de desempenho avaliados foram eficiência de conversão do substrato, volume, produtividade e rendimento de hidrogênio, bem como distribuição mássica de ácidos graxos voláteis e grau de acidificação. Também foi verificada a diversidade microbiana nos reatores semi-contínuos e contínuos. Os principais ácidos graxos formados nos reatores semicontínuos foram acético e butírico, e nos contínuos, propiônico. No início do experimento, foi verificada elevada produção de biogás e hidrogênio nos reatores semi-contínuos, com queda dos valores no decorrer do teste, sendo mais pronunciada no reator com maior concentração afluente de glicerol. Já os reatores contínuos, desde o início do teste, apresentaram baixa produção de gás, o que consequentemente resultou em baixíssimos valores de rendimento e produtividade de hidrogênio. Os reatores semi-contínuos apresentaram satisfatória produtividade volumétrica quando a menor concentração de glicerol foi empregada, alcançando o valor máximo de 2928 mL H2/L.d, e baixo rendimento, em torno de 0,1 mol H2/mol glicerol. Foi possível associar a elevada produção hidrogênio e ácidos graxos voláteis nos reatores semi-contínuos com o gênero Enterobacter. Já a baixa produção foi vinculada ao gênero Clostridium. Nos reatores contínuos, foi verificada a influência da família Veillonellaceae (Pectinatus), que são produtores de ácido propiônico. / The purpose of the present work was to evaluate the semi-continuous operational regime for production of hydrogen and volatile fatty acids, using glycerol as substrate and mixed inoculum. The hydrogen production potential from glycerol was evaluated by a preliminary batch test using natural and direct inoculum, and the results were compared with sucrose. Satisfactory hydrogen production results from glycerol were observed when direct inoculation was used, with similar and even better values when compared to sucrose. Two semi-continuous reactors were operated, during 132 days, with suspended biomass and glycerol at concentrations of 10 and 50 g/L. The inoculum was from an anaerobic reactor, submitted to thermal treatment. Two other reactors were operated continuously for 62 days as a comparison for the results of the semi-continuous reactors. The same conditions were applied, except for the presence of support medium for biomass adherence. The hydraulic detention time tested was 1 d in both operating regimes, and the semi-continuous reactors cell detention time was 1.5 d. The evaluated performance indicators were substrate conversion efficiency, volume and hydrogen yield, as well as mass distribution of volatile fatty acids and acidification degree. Microbial diversity was also evaluated in semi-continuous and continuous reactors. The main fatty acids formed were acetic and butyric in the semicontinuous, and propionic in the continuous reactors. There was a high production of biogas and hydrogen in the semi-continuous reactors at the beginning of the experiment, with rates dropping during the test, mainly in the reactor with higher affluent glycerol concentration. The continuous reactors presented low gas production from the beginning of the test, which resulted in extremely low values of hydrogen yield. The semi-continuous reactors presented satisfactory volumetric productivity when the lowest concentration of glycerol was used, reaching a maximum value of 2928 mL H2/L.d, and low yield, around 0.1 mol H2 / mol glycerol. It was possible to associate the high production of hydrogen and volatile fatty acids in the semi-continuous reactors with the genus Enterobacter. The low hydrogen production was related to the genus Clostridium. The continuous reactors were influenced by the presence of Veillonellaceae (Pectinatus) family, which are propionic acid producers.

Em diversas instituições universitárias existem centenas ou milhares de computadores que costumam ser subutilizados. Esses computadores não apresentam toda sua capacidade processamento aproveitada, ficando em grande parte do tempo em estado ocioso ou até mesmo desligados. Frequentemente, grupos de pesquisas dessas mesmas instituições possuem aplicações que necessitam de um grande poder de processamento. A fim de suprir essa necessidade esses grupos acabam tendo de investir na aquisição de computadores de grande porte ou clusters de computadores. Muitas dessas aplicações são do tipo Bag-of-Tasks, isto é, são praticamente independentes, não havendo necessidade de comunicação entre as tarefas. Desta forma, poderiam ser executadas perfeitamente em um ambiente de grade, que pode ser construído a partir de recursos ociosos já existentes nessas instituições. Dentro deste enfoque, decidiu-se pela construção de uma grade institucional na Universidade de Caxias do Sul (UCS). Essa grade foi utilizada para a realização de simulações computacionais de materiais (clatratos de carbono e sacarose). Diversas fases hipotéticas do carbono tiveram suas propriedades calculadas por meio de simulações computacionais, em distintas aproximações. No entanto, em geral não há na literatura simulações computacionais de boa qualidade dos espectros vibracionais (Raman e de absorção no infravermelho) destas fases de carbono, o que torna essencialmente impossível sua identificação em amostras reais. A disponibilidade de melhores recursos de hardware/software e novos funcionais de troca e correlação (e a eventual inclusão de interações do tipo van der Waals), bem como a possibilidade do cálculo do espectro vibracional, constituem elementos que poderão contribuir significativamente para estabelecer uma ponte entre os resultados das simulações computacionais e resultados experimentais obtidos com amostras reais. O cálculo ab initio sistemático das propriedades físicas de diferentes fases reais e hipotéticas do carbono, poderá inclusive guiar a realização de experimentos visando a síntese das fases mais promissoras do ponto de vista de suas propriedades. Foram estudados neste trabalho os clatratos C46 e Li8C46 e a sacarose. Os clatratos são materiais com propriedades físicas de grande potencial para a realização de aplicações tecnológicas. Esses clatratos de carbono, até este trabalho, não tiveram suas rotas de síntese estabelecidas. Neste trabalho foi feita a otimização da estrutura e o cálculo do espectro vibracional dos clatratos C46 e Li8C46. A previsão dos espectros de Raman e infravermelho pode auxiliar na descoberta desses materiais. No estudo das propriedades vibracionais do clatrato Li8C46 foi observada a necessidade da revisão de resultados encontrados na literatura. Para a sacarose foram comparados os resultados de simulação computacional realizados neste trabalho com resultados experimentais já disponíveis sobre o efeito de altas pressões (até 14 GPa) sobre os modos vibracionais deste composto. Foi observado um aumento nas frequências com o aumento da pressão, para os modos associados a vibrações CH, CO e CC, conforme o esperado. Por outro lado, a banda associada ao OH não-ligado da sacarose deslocou-se para frequências mais baixas, indicando a formação de uma ligação de hidrogênio induzida por pressão. O comportamento geral do espectro de infravermelho sob pressão foi completamente reversível com a diminuição da pressão, revelando a estabilidade da sacarose até 14 GPa, em condições quase hidrostáticas. / In many universities there are hundreds or thousands of computers whose computational power is not fully utilized. These computers use to stay idle or even turned off most of the time. Often, the research groups of these institutions deal with applications that require lots of processing power. With the intent of solving this need, these groups end up buying high performance computers or computer clusters. Many of these applications are Bag-of- Tasks applications, that is, they are almost independent and have no need to communicate with each other. This makes it possible for the applications to run without problems in a computational grid. Such environment can be built using the available resources at those institutions. Within this approach it was decided to build/develop an institutional computer grid in the Universidade de Caxias do Sul (UCS). This grid has been used to run computer simulations of materials(carbon clathrate and sucrose). Various hypotetical carbon structures had their properties calculated by means of computer simulations using different approaches. However, there are no good quality simulation in literature for vibrational spectra (Raman and infrared absorbance) the computer simulations for those carbon structures, which makes their identification essentially impossible in real samples. The availability of better hardware/software resources and the new exchange-correlation functionals (and the possible inclusion of van der Waals interactions), as well as the possibility of calculating the vibrational spectra, constitute elements that may contribute significantly to establish a bridge between the results of computer simulations and the experimental results obtained from real samples. The systematic ab initio calculation of the physical properties from different real and hypotetic carbon stages may guide the execution of experiments for the synthesis of the most promissing stages from the point of view of its properties. The carbon clathrates C46 and Li8C46, along with sacarose, were subjected to study in this work. The clathrates are materials with physical properties of great potential for technologial applications. Those carbon clathrates, until this work, did not have their synthesis routes established. In the present work the structure optimization and the calculation of the C46 and Li8C46 clathrates vibrational spectrums was done. The prediction from the Raman spectrums and infrared can help in the discovery of these materials. In the study of the vibrational properties of Li8C46 clathrate, it has been observed the need to review the results found in literature. For sucrose the results of computational simulation found on this work were compared to the experimental results already available for the effect of high pressure (up to 14 GPa) on the vibrational modes. It has been observed an increase in the frequency with increasing pressure for the bands assigned to the modes CH, CO and CC, as expected. On the other hand, the band associated to the non-bonded OH from the sucrose has shifted to lower frequencies, indication the formation of a hydrogen pressured induced bond. The general behaviour of the infrared spectra under pressure was completly reversible upon pressure release, revealing the stability of sucrose up to 14 GPa, in nearly hydrostatic conditions.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-05-30T11:25:30Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Suzy Taeko Mitsuzono - 2018.pdf: 9401527 bytes, checksum: ae09c57498faad4eaf3f5e733a5d9456 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-05-30T12:18:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Suzy Taeko Mitsuzono - 2018.pdf: 9401527 bytes, checksum: ae09c57498faad4eaf3f5e733a5d9456 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-30T12:18:47Z (GMT). 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The following biometric indices were determined: number of leaves, length (Co) and width (l) of leaves, fresh mass (MS), dry mass (MS), stem diameter (D), mean plant height (A) and number of tillers (NP). The physiological indexes were leaf area (AF), total chlorophyll content (CT), leaf area index (IAF), net assimilation rate (TAL) and relative growth rate (TCR). Technological analyzes included sucrose content (P), soluble solids content (B), purity (Q), reducing sugars (AR), total recoverable sugars (ATR), stem weight (PCOL), broth weight (PCAL), broth volume (V) and fiber content (F). The higher positive correlations were found among the following parameters: PCOL-PCAL, PCOL-V, PCAL-V e ATR-B, with correlation coefficients of 0,985; 0,980; 0,991 e 0,905, respectively. The higher negative correlation was among the following parameters AR-Q with correlation coefficient of -0,999. The principal component analysis revealed that two components explained 41,5% of all data variation. The best model of multiple linear regression analysis fit culm diameter as independent variable with 30% accuracy at the best prediction. Understanding the response pathways that determine the plant architecture and constitution will help to uncover the best strategies for breeding sugarcane toward a growing global demand of sugars for food and biofuels. / Este trabalho teve por objetivo determinar os caracteres que melhor refletem as canas com maior teor de açúcar e fibra em cana-de-açúcar, no primeiro ciclo de cultivo (cana-planta), a partir de uma população experimental constituída de clones em fases mais iniciais e clones em fases finais do melhoramento genético, incluindo, neste último, algumas variedades comerciais. Os caracteres estudados foram: dados de índices biométricos, índices fisiológicos e dados quantitativos e qualitativos para açúcares solúveis e insolúveis (fibras) do colmo. As canas (74 clones) foram avaliadas aos 180, 240 e 300 dias após o transplantio (DAT). Determinou-se os seguintes índices biométricos: número de folhas, comprimento (Co) e largura de folhas (l), massa de matéria fresca (MF), massa da matéria seca (MS), diâmetro do colmo (D), altura média das plantas (A) e número de perfilhos (NP). Os índices fisiológicos foram: área foliar (AF), teor de clorofilas totais (CT), índice de área foliar (IAF), taxa de assimilação liquida (TAL) e taxa de crescimento relativo (TCR). As análises físico-químicas incluíram: teor de sacarose (P), teor de sólidos solúveis (B), pureza (Q), açúcares redutores (AR), açúcares totais recuperáveis (ATR), peso do colmo (PCOL), peso do caldo (PCAL), volume do caldo (V) e teor de fibra (F). As mais altas correlações positivas foram encontradas entre as seguintes variáveis: PCOL-PCAL, PCOL-V, PCAL-V e ATR- B, com coeficientes de correlação de 0,985; 0,980; 0,991 e 0,905. As mais negativas correlações encontradas foram entre AR-Q com coeficiente de correlação de -0,999. A análise de componentes principais foi responsável por explicar nos dois primeiros componentes 41,5% de toda a variação dos dados.O melhor modelo de análise de regressão linear múltipla foi o do diâmetro como variável independente, com 30% de acurácia para estimação. Compreender as vias de resposta que determinam a arquitetura da planta e sua constituição ajudará a traçar as melhores estratégias para o melhoramento genético da cana visando atender a uma crescente demanda global por açúcares destinados a alimentação e a biocombustíveis.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A cana-de-aÃÃcar possui importÃncia mundial por armazenar grande quantidade de sacarose no colmo. Entretanto, sua produtividade à limitada por regulaÃÃo negativa na taxa fotossintÃtica modulada pela acumulaÃÃo de aÃÃcares no colmo (diminuiÃÃo na forÃa de dreno) ou pela acumulaÃÃo nas folhas (âfeedbackâ negativo). Outro fator responsÃvel pela reduÃÃo na fotossÃntese e acumulaÃÃo de sacarose no colmo à a presenÃa de deficiÃncia hÃdrica. Os mecanismos envolvidos com a reduÃÃo na produÃÃo de sacarose por acumulaÃÃo de aÃÃcares e seca ainda nÃo foram completamente esclarecidos. O objetivo deste trabalho foi avaliar os processos de inibiÃÃo da fotossÃntese e alteraÃÃes no metabolismo de aÃÃcares induzidos por aÃÃcares e deficiÃncia hÃdrica em plantas de cana-de-aÃÃcar. Para tanto, foram realizados dois estudos com plantas de cana-de-aÃÃcar com quatro meses de idade. No primeiro, foi aplicada soluÃÃo exÃgena de sacarose (50 mM) nas folhas expandidas de plantas mantidas em condiÃÃes de casa de vegetaÃÃo, seguidos de experimentos de dose e tempodependente de sacarose em segmentos foliares e finalizado por um experimento com aplicaÃÃo de aÃÃcares exÃgenos (sacarose, glicose e frutose 50 mM) nas folhas expandidas de plantas mantidas em condiÃÃes ambientais controladas em cÃmara de crescimento (fitotron). No segundo estudo, as plantas foram submetidas à suspensÃo de rega por cinco dias em duas condiÃÃes ambientais: casa de vegetaÃÃo com condiÃÃes naturais de temperatura elevada, alto dÃficit de pressÃo de vapor e alta densidade de fluxo de fÃtons fotossintÃticos (estresse severo) e o segundo em condiÃÃes controladas no fitotron (estresse moderado). A aplicaÃÃo de sacarose exÃgena causou mudanÃas no metabolismo de aÃÃcares [alteraÃÃo nos nÃveis de aÃÃcares e atividade de invertase Ãcida solÃvel (SAI) e neutra (NI), sintase de sacarose (SuSy) e sintase de sacarose fosfato (SPS)]. A sacarose causou forte reduÃÃo na assimilaÃÃo de CO2 e em parÃmetros da atividade do fotossistema II. Quando comparada com glicose e frutose, a sacarose causou maior reduÃÃo na fotossÃntese mÃxima, velocidade mÃxima de carboxilaÃÃo da PEPcase (Vpmax) e taxa mÃxima de regeneraÃÃo de PEP (Vpr). AlÃm disso, a sacarose causou forte inibiÃÃo na atividade de Rubisco, diminuiÃÃo no seu estado de ativaÃÃo e reduÃÃo em sua concentraÃÃo (expressÃo), enquanto que a atividade in vitro de PEPcase nÃo foi alterada. A deficiÃncia hÃdrica causou reduÃÃo das taxas fotossintÃticas com decrÃscimos dos parÃmetros de trocas gasosas e de fotoquÃmica, sugerindo limitaÃÃes estomÃticas e nÃo estomÃticas da fotossÃntese. As trocas gasosas foram mais afetadas nas condiÃÃes de casa de vegetaÃÃo em comparaÃÃo com o ambiente controlado. O tratamento de seca causou aumentos nos nÃveis de aÃÃcares solÃveis nas folhas apenas em condiÃÃes ambientais naturais e sob condiÃÃes controladas este tratamento gerou aumentos das atividades de NI e SPS enquanto que as atividades de SuSy e SPS em folhas nÃo foram alteradas. A fotossÃntese mÃxima foi diminuÃda acompanhando os decrÃscimos de Vpmax e Vpr, que foram associadas com diminuiÃÃo nas atividades e expressÃes de PEPcase e Rubisco. Diante dos resultados, concluise que sacarose modula negativamente a fotossÃntese em cana-de-aÃÃcar por exercer uma regulaÃÃo na expressÃo e atividade de Rubisco. Esse efeito induz uma reduÃÃo na taxa de carboxilaÃÃo in vivo de PEPcase provavelmente por um mecanismo indireto via modulaÃÃo da enzima. Por outro lado, a seca modula negativamente a fotossÃntese por mecanismos distintos, afetando as expressÃes e atividades de PEPcase e Rubisco que refletem em reduÃÃo nas taxas de carboxilaÃÃo do PEP. Nas duas situaÃÃes estudadas nÃo foi possÃvel elucidar o papel das mudanÃas no metabolismo de aÃÃcares na regulaÃÃo da fotossÃntese. Portanto, o presente estudo nÃo conseguiu elucidar como sacarose e/ou hexoses modificam a expressÃo e atividade de Rubisco e a seca altera as expressÃes e atividades de PEPcase e Rubisco. / The sugarcane has worldwide importance for storing large amounts of sucrose in the stalk. However, its production is limited by negative regulation in photosynthetic rate modulated by the sugars accumulation in the stalk (decrease in sink strength) or by the accumulation in the leaves (negative feedback). Another factor responsible for the reduction in photosynthesis and sucrose accumulation in the culm is the water deficiency presence. The mechanisms involved in the reduction in sucrose production by accumulation of sugars and drought are not yet completely understood. The aim of this study was to evaluate the inhibition processes of photosynthesis and changes in the metabolism of sugars induced by sugars and water stress in sugarcane plants. Therefore, two studies were conducted with sugarcane plants with four months old. At first, it was applied exogenous sucrose solution (50 mM) in the expanded leaves of plants grown in greenhouse conditions, followed by experiments on dose and timedependent sucrose in leaf segments and finalized by experiment with application of exogenous sugars (50 mM sucrose, glucose and fructose) in the expanded leaves of plants grown in controlled environmental conditions (phytotron). In the second study, the plants were subjected to irrigation suspension for five days in two environmental conditions: a greenhouse with natural conditions of high temperature, high vapor pressure deficit and high photosynthetic photon flux density (severe stress) and the second in phytotron conditions (moderate stress). The exogenous sucrose application caused changes in the sugars metabolism [alteration in sugars levels and activities of invertase acid soluble (SAI) and neutral (NI), sucrose synthase (SuSy) and sucrose phosphate synthase (SPS)]. Sucrose caused a strong reduction in CO2 assimilation and parameters of the activity of photosystem II. When compared with glucose and fructose, the sucrose caused greater reduction in maximum photosynthesis, carboxylation efficiency of PEP (Vpmax) and maximum rate of regeneration of PEP (Vpr). Furthermore, sucrose caused strong inhibition of Rubisco activity, decrease in its state of activation and reduction in its concentration (expression), whereas the PEPcase activity in vitro was unchanged. Water deficit caused decreases in photosynthetic rates, leaf gas exchange and photochemical, suggesting stomatal and non-stomatal limitations of photosynthesis. Gas exchanges were more affected in greenhouse conditions compared to the controlled environment of phytotron. Drought treatment caused increases in the soluble sugars levels in the leaves only in natural environmental conditions and under controlled conditions this treatment led to increases in NI and SPS activities while the activities of SuSy and SPS sheets were not changed. The maximum photosynthesis was decreased following the decrease of Vpmax and Vpr that were associated with a decrease in the PEPcase and Rubisco activities and expressions. Considering the results, it is concluded that sucrose negatively modulates photosynthesis of sugarcane per exercise a regulation in the Rubisco expression and activity. This effect leads to a reduction in the rate of carboxylation in vivo PEPcase probably by an indirect mechanism via modulation of the enzyme. Moreover, drought negatively modulates photosynthesis by different mechanisms affecting the Rubisco and PEPcase expression and activities reflecting reduction in the rates of carboxylation of PEP. In both cases studied was not possible to elucidate the role of changes in the metabolism of sugars in the regulation of photosynthesis. Therefore, the present study did not elucidate as sucrose and/or hexoses modify the Rubisco expression and activity and drought alters the Rubisco and PEPcase expression and activity.

Neste trabalho é apresentada a avaliação da inversão da sacarose em um sistema constituído de um Evaporador de filme descendente com promotor de película. Foi feita a modelagem da inversão considerando-se os balanços de massa e de entalpia e a cinética de inversão no tubo de evaporação. Os principais parâmetros considerados foram: constante cinética (k), taxa de evaporação(mv), concentração de açúcares totais (C), vazão do líquido no tubo de evaporação (q), pH, temperatura (T) e tempo de residência no tubo de evaporação (T). Usaram-se dois métodos para a resolução do modelo, a primeira através da integração numérica do modelo (Runge Kutta de 4ta ordem) e a outra através de equacionamento simplificado a partir valores médios das propriedades, pH, e calculando as constantes cinéticas nas temperaturas efetivas em cada zona do tubo de evaporação, Tefa (zona de aquecimento) e Tefe (zona de evaporação), possibilitando assim, a integração analítica do modelo. Foram calculados os valores do volume do líquido (V) através dos dois métodos. Os resultados foram expressos em função da vazão do líquido (q). Verificou-se que os resultados calculados pelos dois métodos foram muito próximos. Os modelos desenvolvidos podem ser aplicados para a otimização do processo de evaporação visando à minimização da inversão da sacarose. O método desenvolvido possibilita a determinação do tempo de residência no tubo de evaporação. / In this work the evaluation of sucrose inversion in a system formed by falling film Evaporator with Promoter of film is presented. The modeling was made considering: mass and enthalpy balances and the kinetic of inversion in the evaporation tube. The mean parameters investigated were: kinetic constant (k), evaporation rate (mv), concentration of total sugars (C), volumetric velocity of the liquid in the evaporation tube (q), pH, temperature (T) and residence time in the evaporation tube (T). Two methods was used to solve the model, the first by numeric integration (Runge Kutta 4th Order) and the other by analytic integration of simplified model considering mean values of properties and pH, and the kinetic constant calculates at effective temperatures in each zone of the evaporation tube, Tefa and Tefe, allowed the analytic integration of the model. The volume of liquid in the evaporation tube (V) was calculated by the two methods (numeric integration and simplified methods). The results were expressed as a function of liquid flow rate (q). It was verified that the values obtained by the two methods were very closed. These models can be used for the optimization of the evaporation process emphasizing the minimization of the sucrose inversion. The methodology could be used for the determination of the residence time in the evaporation tube.

Orientador: Rosiane Lopes da Cunha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-10T02:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Takeuchi_KatiuchiaPereira_D.pdf: 2512071 bytes, checksum: bf144af04917964fdd59c0d4a482b84e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A avaliação do processo de gelificação ácida de caseinato de sódio (CS) induzida por glucona-d-lactona (GDL) foi realizada em diferentes taxas e com ampla faixa de concentração de proteína (2-6% p/p). A cinética de acidificação e gelificação foi avaliada desde o pH 6,7 até o ponto isoelétrico das caseínas através da medida de pH e de propriedades mecânicas obtidas em compressão uniaxial (tensão e deformação na ruptura). A formação da rede do gel foi mais influenciada pelas interações eletrostáticas do que pelas diferentes taxas de acidificação, principalmente em pH próximo ao pI das caseínas. Além disso, interações hidrofóbicas e ligações de hidrogênio também estiveram envolvidas na estabilização da estrutura da rede, promovendo géis mais fortes. Também foi avaliado o processo de gelificação de proteínas do leite em pH 6,7 em sistemas contendo carragena. Neste caso, a ?-carragena foi adicionada em concentração de 0,3 a 0,8% (p/p) em misturas contendo caseinato de sódio (2 a 8% p/p), isolado protéico de soro (0,5 a 7% p/p) ou sacarose (5 a 30% p/p). Estes sistemas foram estudados a partir de ensaios reológicos em cisalhamento oscilatório, propriedades mecânicas e microestrutura. A temperatura de início da gelificação ou do desenvolvimento de estrutura (Ts) aumentou com a concentração de carragena em sistemas puros, enquanto que a presença de sacarose ou isolado protéico de soro promoveu um aumento da Ts e a adição de caseinato de sódio não modificou esta temperatura, em relação aos géis puros. Após a fomação do gel, um aumento da concentração de carragena levou a géis mais elásticos, rígidos, deformáveis e firmes, sendo que a adição de sacarose exerceu pouco efeito nas propriedades reológicas destes sistemas. A adição de isolado protéico de soro enfraqueceu a rede do gel em baixas concentrações (até 3%), mas houve formação de uma rede mista em maiores concentrações, sem demonstração de sinergismo entre os biopolímeros. A mistura de carragena e caseinato de sódio mostrou sinergia até 5% (p/p) desta proteína e para maiores concentrações, ocorreu o enfraquecimento da rede, diminuição da rigidez e firmeza do gel, provavelmente relacionada à micro-separação de fases, observada por microscopia confocal. Os espectros mecânicos mostraram que a maioria destes sistemas mistos apresentou comportamento de gel fraco, devido ao efeito simultâneo das interações físicas e incompatibilidade termodinâmica. No entanto, géis fortes foram observados na maior e menor concentração de carragena e caseinato de sódio, respectivamente, indicando a importância da interação eletrostática entre estes dois biopolímeros. O aumento da concentração de carragena e de proteínas promoveu um aumento da heterogeneidade da microestrutura do gel e a intensidade de interações repulsivas entre os biopolímeros e a formação da rede do gel, dominado pela carragena, afetou de maneira complexa as propriedades físicas destes sistemas / Abstract: Evaluation of acid-induced sodium caseinate (CS) gelation promoted by glucono-d- lactone (GDL) was performed at different acidification rates with several protein concentrations (2-6% w/w). The kinetics of acidification and gelation were followed from pH 6.7 to the isoelectric point of casein by evaluation of the pH and mechanical properties using uniaxial compression measurements (stress and strain at rupture). Gel network formation was more influenced by electrostatic interactions than different acidification rates, showing the contribution of rearrangements of bonds to strengthening the network, mainly at steady-state pH close to pI of caseins. Besides the hydrophobic interactions and hydrogen bonds were also important forces involved in structure stabilization, leading to stronger gels. Moreover, evaluation of gelation process of milk proteins at pH 6.7 in systems containing ?-carrageenan. In this study, the ?-carrageenan was added at concentration from 0.3 to 0.8% (w/w) into mixtures containing sodium caseinate (2 a 8% w/w), whey protein isolate (0.5 a 7% w/w) or sucrose (5 a 30% w/w). This systems was analysed using rheological measurements under oscillatory shear, mechanical properties and microstructure. The temperature at which structure development began or initial of gelation (Ts) augmented with increasing carrageenan concentration for pure systems, but sucrose or whey protein isolate addition promoted an increase of Ts and sodium caseinate did not affect this temperature, in relation to pure gel. After gel formation, increasing carrageenan concentration promoted more elastic, stronger, deformable and firmer, as well as sucrose addition showed a little effect to decrease elastic character of gel. Whey protein addition weakened gel network at lower concentrations (up to 3% w/w), but at higher concentration was observed a mixed gel network entanglement of carrageenan and whey protein, without sinergism between this biopolymers. Mixed gels of carrageenan and sodium caseinate showed synergism up to 5% (w/w/) of this protein and increasing concentration led to weaken the gel network, decreasing the rigidity and the firmness of gel, probably related to micro-phase separation, observed by confocal microscopy. Mechanical spectra showed that most of mixed systems presented weak gel behaviour, due to simultaneous effect of physical interactions and thermodynamic interactions. However, stronger gels were formed at higher and lower concentration of carrageenan and sodium caseinate, respectively, which indicate the relevance of electrostatic interactions between these biopolymers. Increasing carrageenan and proteins concentrations led to greater microstructure heterogeneity and increased repulsive interactions between biopolymers and thus gel formation, dominated by carrageenan, affected in a complex way the physical properties of these systems / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

A cana-de-açúcar é uma gramínea com fotossíntese do tipo C4, com capacidade de acumular sacarose nos colmos em quantidades que excedem 50% de seu peso seco, característica única no reino vegetal (Moore, 1995). Sacarose e seu derivado mais importante, etanol, são dois produtos de grande importância mundial. Assim, o teor de sacarose em cana tem fundamental importância no aumento da produtividade dessas duas commodities. O melhoramento clássico parece ter alcançado seu limite, já que incrementos expressivos no teor de sacarose em novas variedades não têm sido observados e tudo aponta para a necessidade de estudos que levem a uma maior compreensão dos mecanismos moleculares associados à produção, transporte e acúmulo de sacarose em cana (Casu et al., 2005; Moore, 1995). Procurar seqüências promotoras de genes de interesse é importante para a obtenção de transgênicos, já que promotores constitutivos não apresentam resultados satisfatórios em cana (Lakshmanan et al., 2005). É também objetivo aqui hibridar mRNA de genótipos de cana-de-açúcar com segregação para acúmulo de sacarose, em uma plataforma customizada de oligos (Agilent), com aproximadamente 44k elementos, que compõe uma representatividade gênica não alcançada em esforços anteriores com microarranjos de cDNA. Genome walking foi a técnica utilizada na obtenção de regiões à montante do primeiro éxon, predito in silico, para três proteínas quinase de interesse, SASGMS11561, SASGMS16343 e SASGMS09047, que se mostraram moduladas em experimentos anteriores de hibridação com amostras segregantes para conteúdo de sacarose. Foi obtido sucesso nos três casos, tendo os fragmentos de DNA sido seqüenciados e oportunamente alinhados à montante dos correspondentes genes ortólogos em sorgo, bem como ao banco ainda em construção de contigs do genoma de cana-de-açúcar, obtidos por shotgun. A plataforma Agilent, com seus 43803 SAS únicos, mostrou-se uma ferramenta muito adequada para as hibridações de genótipos de mais alto Brix contra genótipos de mais baixo Brix. Um total de 569 genes diferencialmente expressos foram obtidos em pelo menos uma das três hibridações realizadas. Um grupo de genes, de diferentes categorias e perfis de modulação, foi validado por PCR em tempo real, obtendo uma taxa de aproximadamente 90%. Apesar do grande número de SAS diferencialmente expressos, por volta de 70% dos mesmos ainda se encontram não categorizados, seja por falta de similaridade de seqüência em bancos de dados de organismos próximos ou pela alta complexidade e esforço prático na cura desse processo de categorização manual. Assim, três fragmentos de seqüências promotoras para três proteínas quinase de interesse foram obtidos e seqüenciados, como parte dos esforços do grupo em formar um catálogo de promotores específicos para cana-de-açúcar. Um grupo de genes foi analisado dos resultados das hibridações por seus papéis relevantes nos processos que levam ao maior teor de sacarose em cana, devidamente corroborados por trabalhos do próprio grupo, bem como de outros / Sugarcane is a C4 plant with the unique characteristic of being capable of accumulating sucrose in its culms in quantities that exceed 50% of its dry weight (Moore, 1995). Sucrose and ethanol are highly valued products in the world of today. Sucrose content is a trait with fundamental importance in the on-going process of increasing productivity of these two sugarcane byproducts. Classic improvement of sugarcane seems to have reached its practical limits, given that it has become increasingly harder to obtain varieties with increased sugar content. This obstacle points towards the necessity of better comprehension of the molecular mechanisms associated to the production, transport and accumulation of sucrose in sugarcane (Casu et al., 2005; Moore, 1995). The search for promoter sequences of genes of interest is crucial for the production of transgenic lines, since the use of constitutive promoters in sugarcane has been highly problematic, leading to unsatisfactory results in most cases (Lakshmanan et al., 2005). Another objective was to hybridize sugarcane genotypes with contrasting sugar content in a customized Agilent oligo platform, containing approximately 44k elements, which signifies the best effort so far regarding gene representativeness. Genome walking was the chosen technique to obtain upstream regions of the first in silico predicted exon of three proteins kinases of interest, SASGMS11561, SASGMS16343 and SASGMS09047, all of them selected from previous hybridization experiments with contrasting sucrose content samples. Success was achieved in all three cases, and the obtained fragments were sequenced and aligned to their respective syntenic region on the sorghum genome as well as on contigs from an increasingly larger bank of genomic sugarcane sequences, from our group, which has been acquired using the shotgun sequencing method. The Agilent platform, with its 43803 unique sugarcane assembled sequences (SAS), has proven valuable as a powerful high scale tool for the hybridization of genotypes with contrasting Brix values (high versus low Brix). A total of 569 differentially expressed genes were obtained from at least one of the three experiments accomplished. A group of genes from different categories and modulation profiles was depicted and validated through real time PCR, with an approximate validation rate of 90%. Although the number of differentially expressed genes is high, around 70% of them is still uncategorized, mostly because of their unique identity and therefore lack of reference organisms to compare with and the high complexity and laboriousness of categorizing them manually. In summary, three promoter fragments from three different protein kinases of interest were obtained and sequenced, as a part of a greater effort to create a sugarcane promoter sequence catalogue. From the hybridization assays, a group of genes were analyzed, due to their putative importance in the processes that lead to a higher sucrose content in sugarcane, also corroborated by previous studies from our group as well as from others.