Silagens são fontes abundantes de compostos orgânicos voláteis. Durante o processo de secagem de amostras em estufas de ventilação forçada, grande parte destes compostos é perdida. Não se conhece, entretanto, a magnitude de participação destes produtos de fermentação no conteúdo energético de silagens e seus efeitos no desempenho de animais. O objetivo deste trabalho foi dimensionar a contribuição da fração volátil no valor nutricional de silagens. No primeiro experimento, avaliaram-se os efeitos do etanol e do ácido lático no consumo de matéria seca e no processo de digestão de novilhos canulados alimentados com rações contendo silagem de milho. A maior concentração ruminal de amônia foi a única alteração noticiada para o tratamento etanol. O enriquecimento da ração com ácido lático elevou o pH ruminal e diminuiu a razão acetato/propionato. Quando o teor de matéria seca foi determinado em estufa, os valores de NDT foram, em média, 1,5 a 1,6 unidades percentuais inferiores àqueles obtidos pelos cálculos utilizando a matéria seca determinada por destilação com tolueno. O segundo experimento determinou os efeitos da fração volátil da silagem de cana-de-açúcar e da proporção de forragem no consumo de matéria seca e no processo de digestão de novilhos canulados. Cerca de 21% da matéria seca da silagem de cana constituiu-se de compostos voláteis. A presença destes compostos na ração não alterou o consumo de matéria seca, mas aumentou as taxas fracionais de absorção de valerato e etanol com o ruminorretículo evacuado. O menor teor de forragem alterou a maior parte das variáveis tradicionalmente associadas aos acréscimos de concentrados na dieta. A fração volátil representou contribuição equivalente a 10% do valor energético da silagem de cana-de-açúcar determinado por digestibilidade. O terceiro ensaio foi delineado para verificar os efeitos do etanol na cinética de degradação ruminal in vitro. A inclusão de etanol nas doses 0, 5, 10, 15 ou 20% da MS diminuiu linearmente a degradação da cana-de-açúcar. No quarto experimento, avaliaram-se os efeitos do etanol e do ácido acético no desempenho de vacas leiteiras de alta produção. As vacas suplementadas com etanol produziram mais leite que àquelas alimentadas com as rações controle e ácido acético, por causa do maior consumo de MS. A razão ELl leite/CMS (Mcal/kg) foi similar entre os tratamentos. A composição química e a qualidade sensorial do leite não foram alteradas pelos compostos voláteis suplementados. A fração volátil representou 11 a 21 % da matéria seca das silagens estudadas e pode ser responsável por até 10% do valor nutricional, com base nas respostas de animais. / Silages are abundant sources of volatile organic compounds. At drying of samples by using forced ventilated oven, most of those compounds disappear. There is no agreement on the contribution of these fermentation end-products on energy content of silage and its effects on animal performance. The objective of this work was to rescale the contribution of the volatile fraction to the nutritional value of silages. In the first trial, the effects of ethanol and lactic acid on dry matter intake and digestion were studied in cannulated steers fed corn silage based diets. The highest concentration of rumen ammonia was the only change reported for the ethanol treatment. Diet enrichment with lactic acid increased the rumen pH and decreased acetate/propionate ratio. When the dry matter content was determined by oven, the TDN value averaged 1.5 to 1.6 units lower than those obtained by toluene distillation. In the second trial, the effects of the volatile fraction from sugarcane silage and forage proportion were determined. About 21% of dry matter of sugarcane silage consisted of volatile compounds. The fate of these compounds did not alter the DM intake but increased the fractional absorption rate of valerate and ethanol within empty reticulorumen. The lower content of forage changed most of variables traditionally associated with high concentrate diets. The contribution of volatile fraction represented 10% of the energy value of sugarcane silage determined by digestibility. The third trial was designed to determine the effects of ethanol on the rumen degradation kinetics in vitro. The addition of 0, 5, 10, 15 or 20% of ethanol (DM bases) linearly decreased the sugarcane degradation. In the fourth experiment, we evaluated the effects of ethanol and acetic acid on performance of high producing dairy cows. Cows supplemented with ethanol yielded more milk per day than that fed acetic acid and control diets, due to the higher DM intake. The NEl milk/ DMI (Mcal/kg) was similar across treatments. The chemical composition and sensory quality of milk were not altered by the compounds. Volatile compounds represented a range from a 11 a 21% of the DM from the studied silge sources and they might be responsable for additional 10% on the nutritional value based on animal performance.

Objetivou-se avaliar a taxa de emissão de metano (CH4) pela técnica do gás traçador hexafluoreto de enxofre (SF6) e fermentação ruminal dos animais alimentados com feno de Brachiaria brizantha em diferentes estágios de crescimento. Os três tratamentos foram: I-Feno de Brachiaria brizantha com 15 dias de crescimento, II- Feno de Brachiaria brizantha com 45 dias de crescimento e III- Feno de Brachiaria brizantha com 90 dias de crescimento. Seis bovinos da raça nelore, machos, castrados, canulados no rúmen e com peso médio inicial de 402 ± 51,62 kg foram utilizados em delineamento em quadrado latino 3x3 duplicado. O experimento teve duração total de 60 dias. A adaptação às dietas durou 7 dias. No oitavo dia foram feitas coletas de fezes (5 dias) e mensuração do consumo voluntário para determinação da digestibilidade in vivo dos alimentos. No 13° dia iniciaram-se as coletas de metano (7 dias) através da técnica do gás traçador hexafluoreto de enxofre (SF6). No 20° dia foram tomadas amostras do líquido ruminal às 0, 2, 4, 6, 8 e 10 horas após a primeira alimentação para determinação do potencial hidrogeniônico (pH), N-amoniacal e ácidos graxos voláteis do líquido ruminal. A idade de corte não afetou substancialmente a concentração total ou a proporção molar dos AGV, bem como o pH, embora a concentração de N-NH3 ruminal tivesse diminuído com o avanço da idade de corte. Para os dados de digestão, apenas a digestibilidade da PB aumentou e os dados dos CNF diminuíram com o avanço da idade. A produção de metano por animal/dia não foi afetada pela idade de corte do capim. Os animais alimentados com o feno produzido com 45 dias de crescimento do capim apresentaram diminuição de consumo de MS, o que resultou em maior produção de metano por unidade de MS ingerida. / The objective was to evaluate methane (CH4) emission rate by sulfur hexafluoride (SF6) tracer technique in bovines of the Nelore breed fed with Brachiaria brizantha hay in different maturation stages. The three treatments wore: I- Hay of Brachiaria brizantha with 15 days of maturation, II- Hay of Brachiaria brizantha with 45 days of maturation and III- Hay of Brachiaria brizantha with 90 days of maturation. Six bovines of the Nelore breed, males, castrated, rumen-cannulated, and 402 ± 51,62 kg of initial average weight had been used in a duplicated 3X3 latin square design. Trial lasted 54 days. The adaptation to the diets lasted 7 days. In the eighth day excrement collections (5 days) and feed sampling were done. In 13th day the methane collections were initiated using the sulfur hexafluoride SF6) tracer technique. The 20th day was used for ruminal fluid sampling at 0, 2, 4, 6, 8, and 10 hours after 1st meal for determination of pH, amoniacal-N, and volatile fatty acids in ruminal fluid. The ammoniacal nitrogen (NH3-N) concentration in treatment I was higher than II, 7,21; 2,22 mg/dl, respectively. Methane emission (g/kg DM) in treatment II was higher than I and II 23,41, 17,38, 20,02, respectively.

Foram estudados os efeitos da flavomicina ou da monensina sobre a fermentação e digestão ruminal e total em bovinos. Doze fêmeas bovinas não gestantes e não lactantes, portadoras de fístula ruminal, pesando em média 736 kg, foram distribuídas inteiramente ao acaso em três grupos experimentais: controle (ausência de antibiótico), tratado com flavomicina (antibiótico não-ionóforo) e outro tratado com monensina (antibiótico ionóforo). Foram administradas doses de 20mg e 300mg/animal/dia, de flavomicina e monensina, respectivamente. Utilizou-se um período experimental de 21 dias, sendo os 16 primeiros destinados à adaptação dos animais à dieta, composta de 60% de concentrado (milho, farelo de soja e mistura mineral) e 40% de volumoso (basicamente de cana-de-açúcar). O 21° dia foi utilizado para avaliação do consumo de MS e colheitas de líquido ruminal, realizadas às 0; 2; 4; 6; 8; 10 e 12 horas após a primeira refeição. Os 10 últimos dias foram destinados à aplicação do marcador (15g de óxido crômico/animal/dia), e os 5 últimos, destinados à avaliação do consumo de MS, colheita de fezes, amostragem dos alimentos e também à avaliação da digestão ruminal (degradabilidade in situ), pela técnica dos sacos de nylon, incubando-se cana-de-açúcar, milho em grãos ou farelo de soja. A monensina diminuiu a proporção molar de ácido acético e aumentou a de propiônico (27,2%), em relação ao grupo controle, e aumentou a degradabilidade efetiva ruminal do amido dos grãos de milho, em relação à flavomicina. A flavomicina diminuiu a taxa de degradação da PB do farelo de soja, em relação ao controle e monensina. Nenhum dos antibióticos testados alterou a concentração total dos AGVs, ácido butírico, pH, concentração ruminal de N-NH3 ou consumo de MS. Tão pouco foram alteradas a degradabilidade efetiva da FDN da cana-de-açúcar, CMS digestível, digestibilidade da MS, PB, EE, EÑN, FB, FDA, FDN, EB, amido ou o NDT da dieta. / The effects of flavomycin or monensin on ruminal fermentation and ruminal and total digestion in bovines were investigated. Twelve non-pregnant and non-lactating rumen-fistulated cows (736 kg of BW) were randomly assigned to three treatment groups: control (no antibiotic), flavomycin-treated (non-ionophore antibiotic) and monensin-treated (ionophore antibiotic). Treatment doses were 20 and 300mg/animal/day of flavomycin and monensin, respectively. Twenty-one day subperiod was used, the first sixteen for diet adaptation. Diet was composed by 60% concentrate (corn, soybean meal and mineral mixture) and 40% roughage (basically sugar cane). The 21st day was used for the evaluation of DMI and for ruminal fluid sampling at 0, 2, 4, 6, 8, 10 and 12 hours after the first meal. The last 10 days were used for external marker administration (15g of chromic oxide/ animal/day), and the last 5 days, for DMI evaluation, feces collection, feed sampling and evaluation of ruminal degradability using the nylon bag technique. Bags containing corn grain, soybean meal or sugar cane were incubated through the rumen fistula from the 17th up to the 21st day. Monensin decreased the molar proportion of acetic acid and increased the propionic acid in 27.2%, compared to control group and increased the effective degradability of corn grain starch, compared to flavomycin. Flavomycin decreased the degradation rate of soybean meal crude protein compared to control and monensin groups. Total VFA concentrations, molar proportion of butyric acid, pH, ammoniacal-N concentration or DMI were not influenced by the addition of either antibiotics; neither were the effective degradability of sugar cane NDF, digestible DMI or DM, CP, EE, NFE, CF, ADF, NDF, GE and starch digestibility nor the TDN of the diet.

A eficiência do processo de digestão anaeróbia dos resíduos sólidos orgânicos pode ser alterada com a recirculação do percolado. Considerado esse aspecto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a taxa da recirculação do percolado na eficiência do processo de digestão anaeróbia da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos. Assim, foram montados reatores de 3,45 litros preenchidos com resíduo padrão (fração orgânica de resíduos sólidos urbanos padrão) e inóculo (percolado). O valor de referência foi o teor de sólidos totais de 13%. Analisou-se o desempenho dos reatores variando taxas de recirculação (10, 30 e 50% em volume de inóculo). Foram realizados análises físico-químicas e exames microscópicos em amostras de percolado para avaliar o desempenho desses reatores. Os resultados dessas análises indicaram inibição da fase metanogênica nos reatores com maiores taxas de recirculação (30 e 50%). O reator com taxa de recirculação de 10%, comparado aos demais reatores, obteve maior eficiência na partida, com elevada produção de metano e maior percentual de degradação de sólidos. Os exames microscópicos realizados em amostras de percolado desse reator revelaram predominância de organismos de morfologia com características de Methanococcus, enquanto nos demais reatores foi observada maioria de organismos com morfologia semelhante a fungos. Concluiu-se que a taxa de recirculação de percolado influi significativamente nos biorreatores degradando a matéria orgânica, e que altas taxas de recirculação podem levar à inibição total do ecossistema existente no reator. / The performance of the anaerobic digestion process of organic solid residues can be modified by the leachate recirculation. Considering this aspect, the present paper aims to evaluate the leachate recirculation rate in the eficiency of the anaerobic digestion process of the organic fraction of urban solid residues. Thus, 3,45 liter reactors were constructed and filled with standard waste (standard organic fraction of urban solid residues) and seed (leachate), having the total solid content of 13% as a value of reference. The performance of the reactors was analyzed by varying recirculation taxes (10, 30 and 50% in volume of seed). Leachate samples from these reactors were examined through microscopic and physical-chemical analyses to evaluate theirs performance. The results of these analyses indicated an inhibition of the metanoghenic phase in the reactors with larger rates of recirculation (30 and 50%). The reactor with 10% recirculation rate obtained larger efficiency in the start, methane production and percentage of solid degradation, compared to other reactors. The microscopic examinations in the leachate samples from this reactor presented a predominance of organisms with characteristics Methanococcus morphology, whereas in the others reactors most organisms prsented a similar morphology to fungus. It was possible to conclude that the leachate recirculation rate has a significant influence on the degradaion of the organic material from bioreactors and that high recirculation rates can lead to the total inhibition of the ecosystem existig in the reactor.

Orientador: Edson Tomaz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T01:40:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ponczek_Milena_M.pdf: 3719180 bytes, checksum: efe8192ba2f868976819b64f089b973c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Compostos orgânicos voláteis, ou COV, são uma importante classe de poluentes do ar comumente encontrados na atmosfera ao nível do solo, nos centros urbanos e industriais. O tratamento de COV provenientes de fontes industriais através da fotocatálise heterogênea é uma técnica eficiente para a degradação de baixas concentrações de uma grande gama de compostos orgânicos diferentes (hidrocarbonetos, aromáticos, alcóois, cetonas, etc) operando em condições ambientes. Um dos problemas que ainda impede sua aplicação industrial é a desativação do catalisador e por isso muitos grupos de pesquisa têm se dedicado ao estudo desta técnica na tentativa de melhorá-la e solucionar estes entraves. A atividade fotocatalítica do TiO2 pode ser melhorada pela adição de metais na sua superfície. Neste trabalho, preparou-se catalisadores de TiO2 por impregnação de Pt (1% m/m). A platina foi reduzida com NaBH4, fazendo-se posteriormente caracterização por DRX, XPS, UV ¿Vis, BET, Quimissorção de H2 e MEV/EDS para a validação do método de síntese. Todas as técnicas confirmaram que o método de redução com NaBH4 não modifica estruturalmente o TiO2, mantendo a sua cristalinidade e a razão de anatase/rutilo. A técnica de XPS indicou a presença de metal em estado de oxidação reduzido. Para o estudo da influência da impregnação de Pt no óxido titânio, foram realizados experimentos de fotocatálise em um reator recoberto com TiO2puro, e em um reator recoberto com TiO2/Pt variando-se a concentração de entrada (de 50 à 500 ppmv) ou o tempo de residência (de 10 à 50 s) para os COV n-octano, iso-octano, n-hexano e ciclohexano. Utilizou-se reatores tubulares com volume interno de 1160 ml com os catalisadores, dióxido de titânio puro ou modificado, imobilizados na parede interna dos reatores. A fonte de radiação UV foi uma lâmpada do tipo germicida de 100W de potência, caracterizada por comprimentos de onda de 254 nm (banda de emissão UV-C). As concentrações na entrada e na saída do reator foram analisadas através de um monitor contínuo de hidrocarbonetos do tipo FID. A adição de platina ao TiO2 gera uma melhoria na eficiência fotocatalítica nas reações de oxidação de COV; a conversão dos COV utilizando o catalisador impregnado com platina atingiu 99 % de conversão, enquanto que TiO2 puro atingiu, no máximo 93% / Abstract: Volatile organic compounds, or VOC, are an important class of air pollutants commonly found in the atmosphere at ground level in urban and industrial centers. The treatment of VOC from industrial sources by oxidative photodegradation is presented as a good alternative. These systems are promising as pollution control technology, since they can decompose low concentrations of VOC efficiently and in ambient conditions. The recombination of electrons and holes formed on the surface of TiO2 is a factor that limits the photocatalytic efficiency. For this reason, many efforts have been made to maximize the separation of charges, in order to improve the photocatalytic efficiency. A proposed alternative is to add noble metals to TiO2 structure. This work aims to study the degradation of volatile organic compounds by heterogeneous photocatalytic oxidation using ultraviolet light, bare TiO2 and TiO2 impregnated with 1% w/w platinum as catalysts. TiO2 catalysts were prepared by impregnating Pt on TiO2 structure by reduction method with NaBH4. The photocatalysts were characterized using analytical techniques like XRD, XPS, UV-Vis Diffuse Reflectance, BET, H2 Chemisorption and SEM/EDS to validate the method of synthesis. All analysis confirmed that the reduction method with NaBH4 do not structurally modify TiO2, keeping its crystallinity and the ratio of anatase/rutile. XPS indicates the presence of metal in reduced oxidation state. To study the influence of the impregnation of platinum on titania, after synthesis and characterization, the study of gas-solid heterogeneous photocatalytic oxidation of some VOC was carried out at room temperature with annular plug flow reactors (1160 ml), one coated with pure TiO2 and another coated with TiO2/Pt, the catalysts were immobilized on reactor¿s internal walls. The photocatalystic tests were performed for n-octane , iso-octane, n-hexane and ciclohexane varying the inlet concentration (from 50 to 500 ppm) or residence time (from 10 to 50 s). The light source was an UV lamp (100 W, wavelengths with a maximum intensity at 254 nm. Reactants and products concentrations were analyzed using a continuous monitoring with a total hydrocarbon analyzer with flame ionization detector (FID). The addition of platinum to TiO2 improves photocatalytic efficiency of oxidation of VOC; conversion of the VOC using impregnated catalyst reached 99%, whereas pure TiO2 was at most 93%. No título do trabalho, a fórmula TiO2 deve vir com o "2" em subscrito, pois trata-se da fómula química da substância / Mestrado / Processos em Tecnologia Química / Mestra em Engenharia Química

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Brazil is the third biggest fruit producer in the world, condition that make the orcharding sector one of the most important economic activities, and generating of employment income, and providing rural development. However, part of this production is wasted every year increasing thereby the fruit waste rates a reason that just part of the production arrives to the consumer. Therefore, the industrialization represents an option of the utilization of the surplus of production of fruits and the non standard to consume in natura as well. The production of fruit brandy has found some problems because of the high level of higher alcohols formation and methanol during the fermentation. The fermentation broth conditions and the fermentation temperature may be contributing to the formation of these compounds. Grounded on such information this research aimed use the banana on its last stage of maturation, use its pulp, and use pineapple juice in the elaboration of fruit brandy as option of utilization avoiding this waste, aggregating value and contributing to the local development of a high value product. In this study was produced a banana (cv. Prata) brandy with banana pulp and banana (cv. Prata) pulp with pineapple (cv. Perola) juice brandy in a proportion of 2:1 (v/w) respectively. The fermentation broths were passed per the enzymatic hydrolyze process and also was added the polygalacturonase enzyme at a concentration of 170 μg mL-1 of broth. After two hours of enzymatic action the broths were centrifuged at 12.000 ×g during five minutes. The broths were inoculated with Saccharomyces cerevisiae (FX5) and the fermentation process occurred at a 16 ± 1 °C temperature. The fermented broths were distillated using a copper distiller and the produced brandies were stored in amber flasks and kept resting during 30 and 60 days. The volatile compounds were determined with a gas chromatograph with ionization detector in flame CG/FID. In between the produced brandies the best results were accomplished with the banana with pineapple juice brandy. Both produced brandies kept the standards of the Brazilian law of fruit brandies except just of the methanol level likely, because of the pectin degradation contained at the banana pulp. Evidencing that the fermentation broth conditions and the fermentation temperature are linked with the levels of the higher alcohols contained in the beverages. The higher alcohols levels varied from 298.12 to 197.11 mg 100 mL-1 of anhydrous alcohol (AA) for banana brandy during 30 and 60 days of rest respectively. The mix of banana pulp with pineapple brandy higher alcohols levels varied from 282.66 to 268.14 mg 100 mL-1 of AA during the 30 and 60 days of rest respectively. Therefore, it is proven the feasibility of fruit use to produce brandies and contributing to the developing of the agribusiness, and aggregating value to the products but more studies are required to decrease the high level of methanol found in this study. / O Brasil é o terceiro maior produtor mundial de frutas, condição que faz do setor de fruticultura uma das principais atividades econômicas geradora de emprego e renda além de proporcionar o desenvolvimento rural. Porém, parte dessa produção é desperdiçada todos os anos, e o elevado índice de perdas na comercialização de frutas faz com que apenas uma parcela chegue à mesa do consumidor. Sendo assim, a industrialização pode representar uma opção no aproveitamento de excedentes de produção e de frutos fora dos padrões de qualidade para consumo in natura. Na produção de aguardente de frutas, um dos problemas encontrados, é a grande formação de álcoois superiores e metanol, sendo que as condições do mosto e de temperaturas de fermentação podem estar contribuindo para a formação destes compostos. Fundamentado em tais informações, este trabalho teve como objetivo utilizar a polpa de banana em seu último estádio de maturação e o suco do abacaxi na elaboração de aguardente de frutas como alternativa de aproveitamento, evitando desperdícios, agregando valor e contribuindo para o desenvolvimento de um produto de alto valor agregado. Foram produzidas aguardentes de banana da cultivar Prata e aguardente de suco de abacaxi da cultivar Pérola combinado com polpa de banana na proporção de 2:1 (v/p). Os caldos fermentativos passaram pelo processo de hidrólise enzimática, visando o aumento da estabilidade do suco, onde adicionou-se a enzima poligalacturonase, na concentração de 170 μg mL-1 de caldo. Após 2 horas de ação enzimática, os caldos foram centrifugados a 12.000×g durante 5 minutos. Os caldos foram inoculados com Saccharomyces cerevisiae (FX5) e o processo fermentativo deu-se a uma temperatura de 16 ± 1 °C. Os caldos fermentados foram destilados em destilador de cobre e as aguardentes produzidas armazenadas em frascos âmbar, onde permaneceram em descanso durante 30 e 60 dias. Os compostos voláteis foram determinados em cromatógrafo gasoso, com detector de ionização em chama - CG/FID. Dentre as aguardentes produzidas os melhores resultados foram obtidos na aguardente de banana com suco de abacaxi. As duas aguardentes produzidas apresentaram-se dentro dos limites estabelecidos pela legislação brasileira para aguardente de frutas, com exceção apenas no teor de metanol, possivelmente devido à degradação da pectina presente na polpa de banana. Evidenciando assim, que as condições do mosto e a temperatura de fermentação estão diretamente ligados aos teores de álcoois superiores presentes nas bebidas. Os teores variaram de 298,12 a 197,11 mg 100 mL-1 de álcool anidro (AA) para a aguardente de banana durante os 30 e 60 dias de descanso, respectivamente. E para aguardente de banana e abacaxi os teores variaram de 282,66 a 268,14 mg 100 mL-1 de AA no período de 30 e 60 dias, respectivamente. Portanto, é comprovada a viabilidade da utilização de frutas para a produção de aguardentes, contribuindo para o crescimento de agroindústrias e agregando valor aos produtos, porém mais estudos devem ser realizados para diminuir o alto teor de metanol encontrado.

O mamão é uma importante cultura tropical no Brasil, sendo a cultivar Golden exportada para os Estados Unidos e Europa, onde é bastante apreciada por suas características sensoriais. Neste caso em particular, o uso da cadeia de frio desde a colheita, transporte e armazenamento pré-consumo contribui de maneira efetiva para o prolongamento da vida de prateleira dos frutos, uma vez que retarda o amadurecimento, o que é fundamental para que o fruto possa alcançar tais mercados em boas condições de comercialização. No entanto, embora se conheça que a redução de grande parte da atividade metabólica causada pelo frio possa alterar a emissão de substâncias voláteis e comprometer o aroma do fruto, a extensão e os detalhes de quais vias são afetadas não está totalmente claro. Assim, destacou-se como objetivo deste trabalho avaliar os efeitos do armazenamento a baixa temperatura sobre o perfil de compostos voláteis ao longo do amadurecimento e sobre a expressão gênica de enzimas relacionadas à biossíntese de componentes de impacto para o aroma do mamão. Foram feitas análises de cor da casca, firmeza da polpa e produção de etileno e CO2, a fim de caracterizar o amadurecimento dos frutos durante os experimentos. Os compostos voláteis foram extraídos através da técnica de microextração em fase sólida (SPME), separados por cromatografia gasosa e identificados por espectrometria de massa e a expressão gênica foi analisada por PCR em tempo real. Os resultados demonstraram que o armazenamento refrigerado, mesmo sob temperaturas consideradas seguras para a conservação do fruto, nas quais não há desenvolvimento de injúria pelo frio, afetou o perfil geral de compostos voláteis. O composto linalool, identificado como majoritário nas amostras controle, foi detectado em menor abundância nos frutos submetidos ao frio e, de acordo com análise estatística, foi significativo na diferenciação dos perfis dos dois grupos. Houve redução também dos níveis de transcritos de LIS, gene identificado como suposto codificador da enzima linalool sintase envolvida na formação de linalool no mamão. Estes dados indicam que modificações na transcrição de tal gene afetam a síntese de linalool, mas parecem existir outros fatores que participam da regulação de sua expressão gênica e das respostas ao efeito das baixas temperaturas. Assim, mais estudos acerca do assunto serão conduzidos pelo grupo a fim de compreender os mecanismos regulatórios do metabolismo do fruto submetido a baixas temperaturas e obter respostas que auxiliem no desenvolvimento de protocolos de conservação pós-colheita capazes de preservar as características do aroma, importante atributo de qualidade para esta cultura. / Papaya is an important tropical crop in Brazil and cultivar Golden is exported to the United States and Europe, which is highly appreciated for its sensory characteristics. In this case, using low temperature from harvest, transport and storage contributes effectively to prolong the shelf life of fruits, since delays ripening, which is essential for good quality fruits in marketing. However, although it is known that the reduction of much of the metabolic activity caused by cold can alter the emission of volatile compounds and compromising the flavor of the fruit, the extent and details of which pathways are affected remains unclear. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of storage at low temperature on the profile of volatile compounds during the ripening papaya fruit and on expression of a volatile related gene. Skin color, firmness and ethylene and CO2 production were measured in order to characterize fruit ripening during the experiments. The volatile components were extracted by the technique of solid phase microextraction (SPME), separated by gas chromatography and identified by mass spectrometry and gene expression was analyzed by real-time PCR. According to statistical analysis, the results showed that cold storage affected the general profile of volatile compounds, even under temperatures considered safe for chilling injury. The compound linalool, identified as major on control samples, was detected in lower abundance in fruits submitted to cold. There was also a reduction in transcript levels of a putative gene encoding linalool synthase involved in biosynthesis of linalool in papaya, predicted by in silico analysis. These data indicate that changes in gene transcription affect the synthesis of linalool in papaya fruit, but possibly other factors also participate in gene expression regulation. Thus, further studies will be conducted by the group in order to get better understanding of the regulatory mechanisms of fruit metabolism subjected to low temperatures and these answers are important to support development of postharvest technologies that preserve the flavor fruit, an essencial quality attribute for this crop.

O amadurecimento é um processo complexo formado por alterações metabólicas, que ocorrem após o fruto atingir a sua maturidade fisiológica. O tomate é um fruto climatérico, usado como modelo para estudo do papel do etileno durante o amadurecimento. A pimenta é um fruto não-climatérico, pertencente à mesma família que o tomate, e por conta disso, pode apresentar similaridades no desenvolvimento de diversos atributos de qualidade durante o amadurecimento, como o aroma. A maioria dos compostos voláteis em frutos deriva dos carboidratos, lipídeos e aminoácidos, sendo a via das lipoxigenases a responsável pela formação de voláteis C6. Devido a sua importância no processo de regulação do amadurecimento em frutos, o etileno possui um papel fundamental para a formação do aroma, no entanto, outros hormônios como o metil jasmonato (MeJA), também possuem um papel importante nesse processo. O presente trabalho visa avaliar os papéis dos hormônios etileno e MeJA na formação dos compostos voláteis do aroma em tomate Grape (Solanum lycopersicum) e pimenta malagueta (Capsicum frutescens) durante o amadurecimento. Os frutos foram tratados com MeJA, Etileno, 1MCP e MeJA+1MCP, com posteriores análises de voláteis e níveis dos transcritos de genes para as enzimas lipoxigenase (LOX), álcool desidrogenase (ADH) e hidroperóxido liase (HPL), que participam da formação dos voláteis derivados da via dos ácidos graxos. Os resultados mostraram que os tratamentos hormonais causaram mudanças claras na composição do aroma de pimenta e tomate, mas muitos desses resultados deixaram evidente a natureza climatérica e não-climatérica desses frutos. Diferentemente do que aconteceu em pimenta, foi possível visualizar uma íntima relação entre MeJA e etileno na formação do aroma em tomate, principalmente nos voláteis derivados da via dos carotenoides. Em tomate, foi possível observar que a expressão dos transcritos dos genes da via dos ácidos graxos, LOX, ADH e HPL, e da via dos carotenoides, CCD1A e CCD1B, foi diminuída pela ação de 1MCP, mesmo quando esteve associado à MeJA. O tratamento com MeJA aumentou voláteis C6 em pimenta e tomate. Particularmente em tomate, essa elevação foi associada ao aumento na expressão de LOXC e HPL, um dia após a aplicação do hormônio. Quando o tomate se tornou completamente maduro, não foram constatadas tantas diferenças em relação aos outros tratamentos, exceto pelo aumento evidente dos compostos derivados da via dos carotenoides, beta-ionona e 6-metil-5-hepten-2-ol. No primeiro dia de tratamento com MeJA em pimenta, verificou-se um aumento evidente nos níveis da maioria dos ésteres, inclusive os hexílicos de cadeia alifática, que são derivados dos voláteis C6 da via dos ácidos graxos. Além disso, também apresentaram aumento evidente, logo no primeiro dia após o tratamento com MeJA, os compostos 2-isobutil-3-metoxipirazina e 3-careno, sendo esses dois últimos os compostos que fornecem a nota aromática mais característica de pimenta. Quando as pimentas amadureceram completamente, constatou-se um aumento estatisticamente significativo, proporcionado por MeJA, nos voláteis C6 (E)-2-hexen-1-ol, 3-hexen-1-ol e hexanal, sendo esse último um dos grandes contribuidores para o aroma desse fruto. / Ripening is a complex process formed by metabolic changes that occur after fruit physiological maturity. Tomato is a climacteric fruit, used as a model to study the role of ethylene during ripening. Pepper is a non-climacteric fruit, belonging to the same family as the tomato, and because of this, may present similarities in the development of several attributes of quality during maturation, such as aroma. Most of volatile compounds in fruits derives from carbohydrates, lipids and amino acids, and lipoxygenases pathway is responsible for C6 volatiles production. Due to its importance in the fruit ripening regulation process, ethylene plays an important role in aroma production; however, other hormones, such as methyl jasmonate (MeJA), also play a significant role during fruit ripening. The present work aims to evaluate the roles of ethylene and MeJA hormones in the formation of aroma compounds in tomato Grape (Solanum lycopersicum) and chili pepper (Capsicum frutescens) during ripening. Fruits were treated with MeJA, Ethylene, 1MCP in MeJA+1MCP, followed by analysis of volatile compounds and levels of gene transcripts for the enzymes lipoxygenase (LOX), alcohol dehydrogenase (ADH) and hydroperoxide lyase (HPL), which participate of production of volatile compounds derived from the fatty acid pathway. The results showed that hormonal treatments caused changes in pepper and tomato aroma composition, but many of these results made evident the climacteric and non-climacteric nature of these fruits. Unlike what happened in pepper, it was possible to visualize an intimate relationship between MeJA and ethylene under the tomato aroma compounds, mainly in the formation of carotenoid-derived volatiles. In tomato, it was possible to observe that the expression of the fatty acid pathway gene transcripts, LOX, ADH and HPL, and carotenoid pathway, CCD1A and CCD1B, were reduced by 1MCP action, even when it was associated with MeJA. MeJA treatment increased C6 volatiles in pepper and tomato. Particularly in tomato, this elevation was associated with an increase in the LOXC and HPL expression, one day after the hormone treatment. When tomato became fully mature, there were not so many differences compared to the other treatments, except for the evident increase of the carotenoid-derived volatile compounds, beta-ionone and 6-methyl-5-hepten-2-ol. On the first day of treatment with MeJA in pepper, there was a clear increase in the levels of most esters, including the aliphatic chain hexils, which are derived from the C6 volatiles of the fatty acid pathway. In addition, 2-isobutyl-3-methoxypyrazine and 3-carene compounds also showed evident increase, the first two days after treatment with MeJA, the latter two being the compounds that provide the most characteristic aromatic note of pepper. When the peppers reach their complete maturation, there was an increase, under MeJA treatment, in the C6 volatiles (E)-2-hexen-1-ol, 3-hexen-1-ol and hexanal, which is one of the most important aroma compounds in peppers.

O amadurecimento é um processo complexo e geneticamente programado através do qual o fruto adquire características próprias (níveis de açúcar e acidez, cor, amaciamento, sabor e aroma, entre outras) que o torna atraente aos consumidores. O tomate (Solanum lycopersicum) tem sido largamente utilizado como modelo para os estudos sobre amadurecimento de frutos devido à sua importância nutricional e econômica e aos avanços no entendimento de sua genética e bioquímica. Neste fruto, um conjunto de 20 a 30 substâncias voláteis, entre álcoois, aldeídos, cetonas e ésteres, contribuem para o aroma, sendo elas derivadas principalmente de aminoácidos, ácidos graxos e carotenóides. O hormônio etileno está intimamente relacionado com as alterações metabólicas que ocorrem no amadurecimento, inclusive na geração desses compostos voláteis, através da ativação de fatores de transcrição que regulam genes codificadores de enzimas envolvidas nesse processo. Embora se saiba bastante a respeito da bioquímica que produz compostos de aroma e o envolvimento do etileno nesse processo, pouco se sabe sobre o mecanismo de sua regulação. Além disso, o etileno não é o único regulador do amadurecimento, pois há vários indícios de que as auxinas também estão envolvidas neste processo. Embora crescente, este campo ainda encontra-se pouco explorado quando comparado aos avanços obtidos sobre o papel do etileno no amadurecimento de frutos. Os dados são ainda mais escassos no que se refere a regulação das vias de biossíntese dos compostos voláteis. Assim, este trabalho visa avaliar como a interação entre o ácido indol-3-acético (AIA), a auxina mais abundante em plantas, e o etileno influencia a produção do aroma em frutos de tomateiro. Para tal, tomates da cultivar Micro-Tom foram tratados com AIA e etileno, isoladamente e em conjunto. Os resultados mostraram que os grupos de frutos caracterizaram-se por possuir diferentes perfis de compostos voláteis. Os tratamentos com AIA e etileno+AIA ocasionaram atraso no acúmulo de compostos voláteis derivados de isoprenóides, assim como na transcrição de genes envolvidos na síntese desses compostos: carotenoid cleavage dioxygenases 1A e 1B (S/CCD1A e S/CCD1B). A mudança da cor verde para a vermelha e o acúmulo de licopeno também foram atrasados em resposta a estes dois tratamentos. Foram também avaliados os níveis de transcritos de genes envolvidos na síntese de voláteis derivados de ácidos graxos, sendo eles lipoxigenases (S/LOX), hidroperóxido liases (S/HPL) e álcool desidrogenases (S/ADH), além dos níveis da produção de etileno, e AIA na forma livre e conjugados. Os resultados mostraram-se robustos em relação aos impactos nos perfis de compostos voláteis, causados pelos mesmos tratamentos hormonais, em frutos de tomateiro da variedade Grape. Os dados sugerem que a auxina possui importante papel na formação de compostos voláteis do aroma em frutos de tomateiro, regulando de forma negativa este metabolismo. Esse efeito modulador ocorre provavelmente por meio de interações com o etileno. / Fruit ripening is a complex and genetically programmed process through the fruit acquires characteristics (sweetness and acidity, color, softening, flavor and aroma, etc.) that make it attractive to consumers. The tomato fruit (Solanum lycopersicum) has been widely used as a model for studies on fruit ripening due to its nutritional and economic importance and advances in the understanding of its genetics and biochemistry. A set of 20 to 30 volatile substances, including alcohols, aldehydes, ketones and esters, which were derived from amino acids, fatty acids and carotenoids, contribute to the flavor. The hormone ethylene is closely related to the metabolic changes that occur in the maturation, including the generation of these volatile compounds, through the activation of transcription factors that regulate genes encoding proteins involved in this process. Although the knowledge about the biochemistry pathways that produces flavor compounds and the involvement of ethylene have advanced, little is known about the regulation of this process. In addition, ethylene is not the unique hormone that plays this role on fruit ripening. There is a growing body of evidence indicating the involvement of auxin in the maturation. The role of other hormonal classes is still little explored when compared to progress made on the role of ethylene in fruit ripening, especially regarding the regulation of the biosynthetic pathways of volatile compounds. This study aim to assess how the interaction between the indole-3-acetic acid (IAA), the most abundant auxin in plants, and ethylene influence the production of tomato fruit aroma. To do this, fruit from tomato cultivar Micro-Tom were treated with IAA and ethylene, separately and in combination. The results showed that the fruit groups characterized by having different profiles of volatile compounds. The treatment with IAA and IAA + ethylene caused delay in accumulation of volatile compounds derived from isoprenoid, as well as in the transcription of genes involved in the synthesis of these compounds: carotenoid cleavage dioxygenases 1A and 1B (S/CCD1A and S/CCD1B). The change from green to red and the accumulation of lycopene were also delayed in response to these two treatments. We also assessed the levels of transcripts of genes involved in the synthesis of volatile compounds derived from fatty acids (lipoxygenases [S/LOX], hydroperoxide lyases [S/HPL] and alcohol dehydrogenases [S/ADH]), besides the levels of ethylene production, and IAA in free and conjugated form. The results were robust with respect to impacts on volatile compounds profiles, caused by the same hormone treatments in tomato variety Grape. The data suggest that auxin plays an important role in the synthesis of volatile compounds in tomato fruit, negatively regulating this metabolism. This modulating effect likely occurs through crosstalks with ethylene.

O amadurecimento é um processo geneticamente controlado em que ocorrem alterações bioquímicas e fisiológicas no fruto, modificando suas características sensoriais (sabor, cor, aroma e textura). Não existe um modelo exato de estudo para frutos não-climatéricos e os fatores regulatórios envolvidos na maturação desses frutos ainda são pouco claros. Muitos estudos tem focado em diferentes classes hormonais como possíveis fatores regulatórios do amadurecimento de frutos não-climatéricos, incluindo a produção de compostos voláteis do aroma. No morango, o ácido abscísico (ABA) exógeno provavelmente efetua a maturação do fruto. Esse hormônio também exibe um padrão de mudança semelhante ao do etileno em estádios finais do desenvolvimento. Já os jasmonatos, especialmente o metil-jasmonato (MJ), são capazes de induzir a biossíntese de diversos compostos voláteis, que podem apresentar notas aromáticas. Trabalhos com diversas frutas, dentre elas o morango, sugerem a participação das auxinas no amadurecimento, mais especificamente, o ácido indol acético (AIA). Embora existam várias evidências da interação desses hormônios vegetais com o etileno, há poucos detalhes sobre quais são as vias metabólicas e quais etapas são afetadas pelos hormônios citados. Por isso, nesse projeto foram avaliados os efeitos dos hormônios etileno, ABA, AIA e MJ na produção de compostos voláteis do aroma em frutos não-climatéricos, utilizando o morango (Fragaria X ananassa) como modelo. Os morangos foram obtidos no ponto branco de maturação e as aplicações hormonais seguriam protocolos já otimizados e testados em laboratório. Em todos os casos, os resultados dos tratamentos foram comparados com grupos controle tratados apenas com solução tampão. A maioria de compostos voláteis produzidos foi identificada como ésteres, sendo estes já conhecidos pela importância no flavor dos morangos. Outros compostos voláteis do aroma também foram formados ao longo dos dias, tais como: álcoois, aldeídos, cetonas, furanonas, monoterpenos. Também foram avaliados os efeitos dos hormônios ABA e AIA sobre genes ligados a biossíntese de voláteis. Desse modo, foi possível obter informações sobre as interações hormonais relacionadas à formação de voláteis do aroma, gerando base de conhecimento importante para futuras intervenções tecnológicas que visem aprimorar a qualidade sensorial dos frutos. A aplicação exógena dos hormônios vegetais influenciou a biossíntese de compostos voláteis do aroma, quando comparados ao controle, principalmente em relação à via da LOX, devido à maior formação de compostos voláteis C6, que são precursores de compostos típicos do aroma em morangos. A modulação dos níveis de hormônio no morango ao longo do amadurecimento pode ser útil para ajudar a arquitetar abordagens que melhorem a qualidade do fruto e prolonguem sua vida útil. Os resultados obtidos até o momento reforçam a hipótese de existir uma ação dos hormônios estudados em frutos não-climatéricos, com variados graus de impacto sobre os diferentes aspectos do amadurecimento, principalmente sobre a formação de compostos voláteis do aroma. / The fruit ripening is a genetically controlled process in which biochemical and physiological changes occur, modifying its sensory characteristics (taste, color, aroma and texture). There is no exact study model for non-climacteric fruits and the regulatory factors involved in the maturation of these fruits are still unclear. Many studies have focused on different hormonal classes as possible regulatory factors for the maturation of non-climacteric fruits, including the production of volatile aroma compounds. In the strawberry, the exogenous abscisic acid (ABA) probably effects the maturation of the fruit. This hormone also exhibits a pattern of change similar to that of ethylene in late stages of development. However, jasmonates, especially methyl jasmonate (MJ), are capable of inducing the biosynthesis of various volatile compounds, which may have aromatic notes. Several studies about fruits development, among them the strawberry, suggest the participation of auxins in ripening, more specifically indole acetic acid (AIA). Although there is a lot of evidence of the interaction of these plant hormones with ethylene, there are few details about what metabolic pathways are and which steps are affected by the hormones mentioned. Therefore, the effects of the ethylene, ABA, AIA and MJ hormones on the production of volatile aroma compounds in non-climacteric fruits, using strawberry (Fragaria X ananassa) as a model, were evaluated in this project. The strawberries were obtained at the white point of maturation and the hormonal applications would follow protocols already optimized and tested in the laboratory. In all cases, treatment results were compared to control groups treated with buffer alone. Most volatile compounds produced were identified as esters, which are already known for their importance in the flavor of strawberries. Other volatile aroma compounds have also been formed over the course of days, such as alcohols, aldehydes, ketones, furanones, and monoterpenes. We also evaluated the effects of ABA and AIA hormones on genes linked to volatile biosynthesis. Thus, it was possible to obtain information about the hormonal interactions related to the formation of aroma volatiles, generating an important knowledge base for future technological interventions aimed at improving the sensorial quality of the fruits. The exogenous application of plant hormones influenced the biosynthesis of volatile aroma compounds when compared to the control, mainly in relation to the LOX pathway due to the higher formation of C6 volatile compounds, which are precursors of typical strawberry aroma compounds. Modulation of the levels of the hormone in the strawberry during maturation can be useful to help design approaches that improve the quality of the fruit and prolong its useful life. The results reinforce the hypothesis that there is an action of the hormones studied in non-climacteric fruits, with varying degrees of impact on the different aspects of maturation, mainly on the formation of volatile aroma compounds.