MALLMANN, Eduardo José Jucá. Green synthesis of silver nanoparticles trough reducing sugars and their antimicrobial potential. 2016. 163 f. Tese (Doutorado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Aline Mendes (alinemendes.ufc@gmail.com) on 2017-01-13T19:34:28Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_ejjmallmann.pdf: 7935056 bytes, checksum: e6fa27c7fd0f647e7ca1d038888dd9f4 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-01-19T13:15:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_ejjmallmann.pdf: 7935056 bytes, checksum: e6fa27c7fd0f647e7ca1d038888dd9f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-19T13:15:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_ejjmallmann.pdf: 7935056 bytes, checksum: e6fa27c7fd0f647e7ca1d038888dd9f4 (MD5) Previous issue date: 2016 / Silver nanoparticles (AgNPs) are promising materials in many areas of Science and technology. Traditional methods of synthesis generate undesirable and toxic residues. The green synthesis of AgNPs starting from reducing sugars emerges as a viable option of obtaining this material. At this present work, there were used the sugars arabinose, glucose, ribose and xylose to obtain AgNPs, as well as sodium citrate and sodium dodecyl sulfate as capping agents. The characterization of these materials were done trough the UV-Vis absorption – identifying the plasmon band – X-ray diffraction, dynamic light scattering, zeta potential, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and infrared spectroscopy techniques. The solutions showed a good stability (mean zeta potential -46.4mV), particles size ranging from ±10nm to ±100nm and different grains morphology. Starting from synthesized AgNPs, materials – agar films and carbomer gel – were obtained to be characterized and applied. The application of AgNPs solutions and derivate materials was predominantly at verifying of microbiological activity against fungi of different species of Candida spp and Aspergillus spp, as well as pathogenic bacteria such Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. It was also investigated the effects of association between AgNPs and Itraconazole, a medicine to be used against fungal infections. All the nanoparticles applied showed antibiotic activity against the microorganisms, as well as the developed materials. The AgNPs showed also results that aim to the potentiation of Itraconazole, when combined with nanoparticles. The relation cost x benefits of the synthesis of AgNPs, its characteristics and applications turn the developed material on this research a potential adjunctive in the battle against multi-resistant microorganisms. / Nanopartículas de prata (AgNPs) são materiais promissores em diversas áreas da ciência e tecnologia. Métodos tradicionais de síntese geram resíduos tóxicos e indesejáveis. A síntese verde de AgNPs a partir de açúcares redutores surge como uma opção viável de obtenção deste material. Neste trabalho foram utilizados os açúcares arabinose, glicose, ribose e xilose para obtenção de AgNPs, além dos sais de sódio citrato e dodecil sulfato como agentes estabilizantes. A caracterização destes materiais foi realizada por meio das técnicas de espectroscopia de absorção na região do UV-Vis – identificando a banda plasmônica – difração de raios X, espalhamento dinâmico de luz, potencial zeta, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica e espectroscopia de absorção na região do infravermelho. As soluções apresentaram boa estabilidade (potencial zeta médio de -46,4mV), partículas com tamanhos que variaram de ±10nm a ±100nm e diferentes morfologias de grãos. A partir das AgNPs sintetizadas, materiais – filmes de ágar e gel de carbômero – foram obtidos para serem caracterizados e aplicados. A aplicação das soluções de AgNPs e destes materiais obtidos foi majoritariamente na verificação de atividade microbiológica contra fungos de diferentes espécies de Candida spp e Aspergillus spp, além das bactérias patogênicas Escherichia coli, Staphylococcus aurus e Pseudomonas aeruginosa. Buscou-se ainda investigar os efeitos de associação entre as AgNPs e o Itraconazol, um medicamento disponível para tratamento de infecções fúngicas. Todas as nanopartículas que foram aplicadas tiveram atividade antibiótica eficaz contra os microrganismos, bem como os materiais desenvolvidos também apresentaram resultados satisfatórios. As AgNPs apresentaram ainda resultados que apontam para a potencialização do antifúngico Itraconazol, quando utilizado combinado com as nanopartículas. A relação custo x benefício da síntese de AgNPs, suas características e suas aplicações tornam o material desenvolvido nesta pesquisa um potencial coadjuvante no combate aos microrganismos multirresistentes.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Potato tubers can be used as food or seed. Potatoes are mostly sold for tablestock and processing consumptions. Each destination has its own requirements to attend consumers exigencies. The aim of this work was to evaluate the processing quality and physiological aging of potato tubers produced during spring and autumn growing conditions in Rio Grande do Sul (RS). Tubers of 15 potato clones were evaluated for processing quality during spring 2003 and autumn 2004. The best performance of chips color, dry matter, and reduced sugar was obtained with potatoes of the clones SMIJ461-1, SMIJ319-1, SMIJ456-4Y, SMIC148-A, SMIDO40-4RY and SMIH095-1. Among these clones, SMIDO40-4RY and SMIH095-1 were less affected by temperature and sunlight conditions of the RS growing seasons. The clones SMIJ461-1 and SMIJ456-4Y cultivated during spring showed the highest dry matter and the lightest chip color. The physiological aging was studied in potato tubers of the Asterix, SNINIA793101-3 and SMIJ461-1 clones produced during spring and autumn 2004 and stored at 4, 8, 12 and 25°C for 180 days. The physiological aging of the three evaluated clones was affected by the growing conditions. Potato tubers cultivated in autumn and stored at 4 and 8°C remained dormant for 180 days. When tubers were produced during spring, only the clones SMINI793101-3 and SMIJ461-1 stored at 4°C remained dormant for 180 days. The growing conditions and genetic differences influence both processing quality and physiological aging of potato tubers. The storage at low temperature is efficient to delay physiological aging only during the dormant period of the potato tubers. / Os tubérculos de batata podem ser destinados para o consumo ou semente. Para o consumo, estes podem ser utilizados para mesa ou para processamento. Ambas as finalidades exigem tubérculos com qualidades distintas, as quais são essenciais para atender as necessidades do consumidor. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade de processamento e o envelhecimento fisiológico de tubérculos produzidos durante a primavera e o outono na região central do Rio Grande do Sul. A qualidade de processamento foi avaliada em 15 clones produzidos durante a primavera de 2003 e o outono de 2004. O envelhecimento fisiológico foi estudado em tubérculos dos clones Asterix, SNINIA793101-3 e SMIJ461-1 produzidos durante o outono e primavera de 2004 e armazenados a 4, 8, 12 e 25°C por um período de 180 dias. Para qualidade de processamento, os clones SMIJ461-1, SMIJ319-1, SMIJ456-4Y, SMIC148-A, SMIDO40-4RY e SMIH095-1 foram os que apresentaram o melhor desempenho em coloração dos chips e teores de massa seca e açúcares redutores. Dentre esses clones, SMIDO40-4RY e SMIH095-1 foram os menos influenciados pelas épocas de cultivo de outono e primavera na região central do RS. Os clones SMIJ461-1 e SMIJ456-4Y apresentaram maior teor de massa seca e coloração mais clara dos chips no cultivo da primavera. De acordo com a avaliação do envelhecimento fisiológico, os três clones sofreram influência das condições de cultivo. O cultivo de outono combinado com o armazenamento a 4 e 8°C manteve os tubérculos dos diferentes clones em estádio de dormência por 180 dias. Quando os tubérculos foram produzidos na primavera, somente os clones SMINI793101-3 e SMIJ461-1 submetidos a temperatura de 4°C mantiveram a dormência durante os 180 dias de armazenamento. As condições de cultivo e as diferenças genéticas alteram tanto a qualidade de processamento quanto o envelhecimento fisiológico dos tubérculos. O armazenamento dos tubérculos a baixa temperatura é eficaz para retardar o envelhecimento fisiológico somente durante o período de dormência.

Neste trabalho foi desenvolvido um sistema analítico tendo como elemento central uma câmara flow-batch com aquecimento direto e fotômetro acoplado, empregado para determinação de açúcares redutores em vinhos e de manganês em amostras vegetais. A instrumentação foi implementada utilizando o conceito flow-batch e o processo de multicomutação em fluxo. A proposta da câmara com aquecimento direto foi concebida para viabilizar procedimentos analíticos baseados em reações lentas. Adicionalmente, foi realizada a instalação do sistema de detecção fotométrica no próprio corpo da câmara, eliminando a necessidade de resfriamento e transporte da solução para outro componente para monitoramento. Esta estratégia possibilitou a redução das dimensões do sistema e o incremento na frequência de amostragem. O controle do sistema é realizado usando aplicativo desenvolvido na linguagem Visual Basic®, o qual aciona seus componentes e realiza a leitura do sinal analítico através de uma interface. Para propulsão dos fluidos é utilizada uma bomba peristáltica multicanal, ambos dispositivos foram desenvolvidos dentro do presente trabalho. Para a determinação de açúcares redutores em vinho, o método analítico adotado utiliza como reagente cromogênico o hexacianoferrato (III) de potássio em meio alcalino sob aquecimento (50 oC) e leitura em 420 nm. O sistema apresentou uma faixa de resposta linear entre 0,75 e 6% (m/v) frutose (R2= 0,999), limite de detecção de 0,14% (m/v; n = 11), desvio padrão relativo menor que 4%, e frequência analítica de 75 determinações por hora. O procedimento para a determinação de manganês foi baseado na reação de oxidação à permanganato, utilizando como agente oxidante periodato de sódio em meio ácido, aquecimento a 55 oC, e leitura em 530 nm. Após estabelecer as variáveis de controle, o sistema apresentou faixa de resposta linear entre 5 e 30 mg.L-1(R² = 0,997), limite de detecção de 2 mgL-1 (n = 11) Mn2+, desvio padrão relativo de 5%, e frequência analítica de 40 determinações por hora. A exatidão dos resultados foi avaliada aplicando o teste t-Student, onde foram comparados os resultados obtidos com os procedimentos propostos com aqueles obtidos com métodos de referência, e não foram observadas diferenças significativas ao nível de confiança de 95 % / In this work was developed an analytical system, employing a flow-batch chamber with direct heating coupled to a LED based photometer, which was tailored for the determination of reducing sugars in wine and manganese in plant samples. The instrumentation was implemented using the flow-batch concept and multicommutation flow analysis process. The proposed camera with direct heating was designed to enable analytical procedures based on slow reactions. The photometer coupling to the flow-batch chamber body, eliminated the need for a cooling step and as well as solution transportation for another component, where signal would be monitored. This strategy allowed the reduction of the system dimensions, and enabling an increase in sampling frequency. The system control was performed using software developed in Visual Basic ® language, which drove the actives components of the system. For fluid propulsion was used a multichannel peristaltic pump, which was also developed in the present work. For the determination of reducing sugars in wine, the analytical procedure was based on the reaction of potassium hexacyanoferrate (III) in an alkaline medium under heating at 50 ° C, which was monitored at 420 nm. The procedure provided a linear response ranging from 0.75 to 6.00 % (w / v) fructose (R2 = 0.999), a 0.14% limit of detection (w/v, n = 11), a relative standard deviation less than 4.0 %, and an analytical frequency of 75 determination per hour. The procedure for the determination of manganese was based on the permanganate oxidation reaction in acid medium, using sodium periodate solution as an oxidizing reagent. The flow-batch was maintained at 55 ° C, and signal was monitored at 530 nm. After establishing the control variables, the procedure provided a linear response ranging from 5.0 to 30.0 mg L-1 (R2 = 0.997), a detection of limit 2.0 mg L-1 (n = 11) Mn2+, a relative standard deviation of 5.0 % (n = 8) and an analytical frequency of 40 determination per hour. The accuracy of the results was assessed by applying the Student t-test between results obtained employing the proposed procedures and a reference method, and not significant difference at 95 % confidence level was observed

Neste trabalho foi desenvolvido um sistema analítico tendo como elemento central uma câmara flow-batch com aquecimento direto e fotômetro acoplado, empregado para determinação de açúcares redutores em vinhos e de manganês em amostras vegetais. A instrumentação foi implementada utilizando o conceito flow-batch e o processo de multicomutação em fluxo. A proposta da câmara com aquecimento direto foi concebida para viabilizar procedimentos analíticos baseados em reações lentas. Adicionalmente, foi realizada a instalação do sistema de detecção fotométrica no próprio corpo da câmara, eliminando a necessidade de resfriamento e transporte da solução para outro componente para monitoramento. Esta estratégia possibilitou a redução das dimensões do sistema e o incremento na frequência de amostragem. O controle do sistema é realizado usando aplicativo desenvolvido na linguagem Visual Basic®, o qual aciona seus componentes e realiza a leitura do sinal analítico através de uma interface. Para propulsão dos fluidos é utilizada uma bomba peristáltica multicanal, ambos dispositivos foram desenvolvidos dentro do presente trabalho. Para a determinação de açúcares redutores em vinho, o método analítico adotado utiliza como reagente cromogênico o hexacianoferrato (III) de potássio em meio alcalino sob aquecimento (50 oC) e leitura em 420 nm. O sistema apresentou uma faixa de resposta linear entre 0,75 e 6% (m/v) frutose (R2= 0,999), limite de detecção de 0,14% (m/v; n = 11), desvio padrão relativo menor que 4%, e frequência analítica de 75 determinações por hora. O procedimento para a determinação de manganês foi baseado na reação de oxidação à permanganato, utilizando como agente oxidante periodato de sódio em meio ácido, aquecimento a 55 oC, e leitura em 530 nm. Após estabelecer as variáveis de controle, o sistema apresentou faixa de resposta linear entre 5 e 30 mg.L-1(R² = 0,997), limite de detecção de 2 mgL-1 (n = 11) Mn2+, desvio padrão relativo de 5%, e frequência analítica de 40 determinações por hora. A exatidão dos resultados foi avaliada aplicando o teste t-Student, onde foram comparados os resultados obtidos com os procedimentos propostos com aqueles obtidos com métodos de referência, e não foram observadas diferenças significativas ao nível de confiança de 95 % / In this work was developed an analytical system, employing a flow-batch chamber with direct heating coupled to a LED based photometer, which was tailored for the determination of reducing sugars in wine and manganese in plant samples. The instrumentation was implemented using the flow-batch concept and multicommutation flow analysis process. The proposed camera with direct heating was designed to enable analytical procedures based on slow reactions. The photometer coupling to the flow-batch chamber body, eliminated the need for a cooling step and as well as solution transportation for another component, where signal would be monitored. This strategy allowed the reduction of the system dimensions, and enabling an increase in sampling frequency. The system control was performed using software developed in Visual Basic ® language, which drove the actives components of the system. For fluid propulsion was used a multichannel peristaltic pump, which was also developed in the present work. For the determination of reducing sugars in wine, the analytical procedure was based on the reaction of potassium hexacyanoferrate (III) in an alkaline medium under heating at 50 ° C, which was monitored at 420 nm. The procedure provided a linear response ranging from 0.75 to 6.00 % (w / v) fructose (R2 = 0.999), a 0.14% limit of detection (w/v, n = 11), a relative standard deviation less than 4.0 %, and an analytical frequency of 75 determination per hour. The procedure for the determination of manganese was based on the permanganate oxidation reaction in acid medium, using sodium periodate solution as an oxidizing reagent. The flow-batch was maintained at 55 ° C, and signal was monitored at 530 nm. After establishing the control variables, the procedure provided a linear response ranging from 5.0 to 30.0 mg L-1 (R2 = 0.997), a detection of limit 2.0 mg L-1 (n = 11) Mn2+, a relative standard deviation of 5.0 % (n = 8) and an analytical frequency of 40 determination per hour. The accuracy of the results was assessed by applying the Student t-test between results obtained employing the proposed procedures and a reference method, and not significant difference at 95 % confidence level was observed

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Selection of potato clones might be done during spring and autumn grown seasons of Rio Grande do Sul (RS). These grown seasons have contrasting conditions of temperature, photoperiod and solar irradiation, which may affect tuber dormancy and chip processing quality. The objectives of this work were to identify potato clones with short dormancy, high chip quality and adaptation to spring and autumn grown conditions of RS. Tubers of 21 clones were produced during spring 2006 and autumn 2007. Tubers were left 15 days for healing, stored at 10ºC and 20ºC and evaluated. Dormancy evaluation was based upon percentage of sprouted tubers, number of sprouts per tuber, period (days) to 80% of sprouted tubers and fresh weight loss. Chip quality was evaluated as reduced sugars, dry mass, starch and amylase contents and chip color. All evaluations were done at 0, 30, 60 and 90 days of storage. Different group of clones were selected considering spring and autumn conditions, but SMA508-2, SMA508-4 and SMA519-1 had good performance in both seasons. Tubers produced during autumn season showed higher dormancy period and lower dry mass and starch contents than those of spring season. Storage temperature affected tuber quality and dormancy period. Tubers produced during autumn season and stored at 10oC had higher reduced sugars and lower amylase than those of spring season; however, tubers produced during spring season had lower dry matter and darker chips. The storage temperature of 10oC reduced the percentage of sprouted tubers and fresh weight losses of both grown seasons. Clonal selection depended upon storage temperature and the clone SMA519-1 had the best combination of chip quality traits in both season and storage temperature conditions. Tubers produced during spring season and stored at 10oC resulted in the highest selection gain for processing quality, but selection gain for short dormancy was maximized when tubers were produced during autumn season. / A seleção de clones de batata pode ser realizada nos cultivos de primavera e outono no Rio Grande do Sul. Esses dois cultivos apresentam condições contrastantes de temperatura, fotoperíodo e radiação solar, o que pode alterar o período de dormência e a qualidade de processamento dos tubérculos. Os objetivos deste trabalho foram selecionar clones de batata de curta dormência e alta qualidade de processamento na forma de chips, adaptados as condições de cultivo de primavera e outono do Rio Grande do Sul. Tubérculos de 21 clones produzidos durante a primavera de 2006 e outono de 2007 e armazenados a 10ºC e 20ºC foram avaliados para dormência e qualidade de processamento. A avaliação da dormência foi realizada pela porcentagem de tubérculos brotados, o número de brotos por tubérculo, o número de dias até 80% de tubérculos brotados e a perda de massa fresca. A qualidade de processamento foi avaliada a partir das determinações de açúcares redutores, matéria seca, amido, amilose e coloração dos chips. Todas as avaliações foram realizadas aos 0, 30, 60 e 90 dias após o período da cura dos tubérculos. Foram selecionados grupos distintos de clones na primavera e no outono, porém os clones SMA508-2, SMA508-4 e SMA519-1 foram superiores em ambos os cultivos. Tubérculos produzidos durante o outono apresentaram maior período de dormência e menores teores de matéria seca e amido. A temperatura de armazenamento afetou a qualidade pós-colheita dos tubérculos e o período de dormência. Tubérculos produzidos no outono e armazenados a 10ºC apresentaram maiores teores de açúcares redutores e redução dos teores de amilose, porém quando produzidos na primavera apresentaram menor teor de matéria seca e escurescimento dos chips. Essa temperatura de armazenamento foi eficiente em diminuir a porcentagem de tubérculos brotados e a perda de massa fresca em ambos os cultivos. A temperatura de armazenamento afetou a seleção de clones, sendo que o clone SMA519-1 combinou o maior percentual de caracteres de qualidade em ambas as temperaturas de armazenamento e épocas de cultivo. Tubérculos produzidos na primavera e armazenados a 10ºC proporcionaram os maiores ganhos indiretos de seleção para os caracteres de qualidade de procesamento, no entanto, os maiores ganhos de seleção para curta dormência foram obtidos quando os tubérculos foram produzidos durante o outono.

Submitted by Edileide Reis (leyde-landy@hotmail.com) on 2013-04-23T11:00:55Z No. of bitstreams: 1 Santiago Neto.pdf: 777271 bytes, checksum: 7b5d519ad6bf5809028c74aefc018b57 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-23T11:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santiago Neto.pdf: 777271 bytes, checksum: 7b5d519ad6bf5809028c74aefc018b57 (MD5) Previous issue date: 2006 / Métodos para a determinação de açúcares redutores totais em alimentos explorando a técnica de análise em fluxo têm sido reportados na literatura. Na estrutura dos açúcares redutores há um grupo carbonila capaz de formar adutos com S(IV) em pH entre 4 e 5. No presente trabalho, a concentração de açúcares redutores totais foi determinada monitorando a concentração dos íons sulfito ligados a grupos carbonílicos empregando a técnica de análise por injeção seqüencial. A p-rosanilina foi empregada para a monitoração espectrofotométrica do sulfito ligado a 580 nm. Foi observado que o excesso de sulfito foi oxidado prontamente a sulfato por radicais hidroxila produzidos durante irradiação ultrasônica como também o tratamento de ultra-som foi incapaz de decompor os adutos. Os adutos foram decompostos pela alcalinização da zona da amostra. O sistema SIA foi desenvolvido para determinação de açúcares redutores totais na faixa de concentração de 6,0x10-6 a 1,0x10-4 mol L-1. O limite de detecção de açúcares redutores totais foi de 6,5x10-7 mol L-1 e o desvio padrão relativo para 10 determinações consecutivas foi menor que 2%. A concentração de açúcares redutores totais em soro glicosado foi determinada pelo método proposto e os resultados foram comparados ao método de referência, não apresentando diferença significativa para um nível de confiança de 95%. / Salvador

Potato is cultivated in subtropical, during spring and autumn, and temperate conditions, during summer, of the Southern area of Brazil. These different growing conditions affect tuber yield and processing quality. The objectives of this work were to select potato clones with high tuber yield and processing quality and adapted to subtropical and temperate growing conditions; and to develop a breeding strategy to early identify superior clones. We made crosses to develop and early select clones adapted to two growing seasons. Advanced clones were selected for adaptation to subtropical and temperate conditions of the Southern region of Brazil. Yield per hill, tuber appearance, chip color and dry matter and reduced sugar content were evaluated in all experiments. The experiments were a factorial (clones x seasons) in a complete random design, with two or three replications. The highest yield per hill was gotten during summer season of template conditions. Tuber appearance was not affected by season and site growing conditions. The unfavorable conditions of autumn resulted in dark chip color and high content of reduced sugars. Dry matter content varies among environments, but the lowest content was during autumn season. High genetic variability was gotten for all evaluated traits, which enable to select clones better than the check varieties. The first clonal selection should be done during summer season to identify potential clones adapted to subtropical and temperate conditions. Autumn growing conditions are not favorable to high yield and quality and increase dormancy period of the tubers, but this kind of environment is necessary to select clones adapted to two seasons. The clones SJSM01274-4, SJSM01212-2, SJSM00211-3, SJSM99159-8 and SJSM03478-37 have high yield and processing quality in both subtropical and temperate conditions of the Southern area of Brazil. / Na região Sul do Brasil, a batata é cultivada em condições subtropical, durante a primavera e outono, e temperada, durante o verão, que afetam a produtividade e a qualidade para processamento industrial. Os objetivos deste trabalho foram selecionar clones de batata com alta produtividade e qualidade para processamento e adaptados às condições subtropical e temperada de cultivo e desenvolver uma estratégia de melhoramento para a identificação precoce de clones superiores. Foram realizados cruzamentos e efetuada a seleção precoce de clones adaptados para dois cultivos anuais e clones avançados foram selecionados para ampla adaptação à condições subtropical e temperada de cultivo da região Sul do Brasil. A produtividade por cova, a aparência dos tubérculos, a cor de chips e os teores de massa seca e açúcares redutores foram avaliados nos diferentes experimentos. Os experimentos foram conduzidos em um fatorial (clones x épocas de cultivo) em blocos ao acaso, com duas ou três repetições. A produtividade por cova foi mais elevada no cultivo de verão, em condição temperada de cultivo. A aparência dos tubérculos foi similar entre as épocas e locais de cultivo. A cor de chips e o teor de açúcares redutores foram inferiores no cultivo de outono, pela condição menos favorável. O teor de massa seca foi variável entre os ambientes, com menores teores no cultivo de outono. Para todos os caracteres avaliados houve alta variabilidade genética, que possibilitou a seleção de clones superiores à melhor testemunha. A primeira geração de seleção realizada no cultivo de verão possibilita a identificação precoce de clones, com potencial de adaptação para as condições subtropical e temperada. As condições de cultivo de outono são menos favoráveis para a produtividade e qualidade e prolongam o período de dormência dos tubérculos, porém esse ambiente é necessário para a seleção de clones para dois cultivos anuais. Os clones SJSM01274-4, SJSM01212-2, SJSM00211-3, SJSM99159-8 e SJSM03478-37 reúnem, de forma equilibrada, os caracteres de produtividade e qualidade de processamento industrial para as condições subtropicais e temperadas de cultivo do Sul do Brasil.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Tuber quality and sprouting are affected by the environmental conditions that the potato plants are subjected to during their developmental cycle. Despite the different environmental conditions between seasons and places, the thermal sum has been used to simulate plant developmental stages. In the case of potato, plant development also affects tuber maturity and post harvest behavior during storage. The objectives of this work were to evaluate the effect of accumulated thermal sum at different developmental phases of potato clones on sprouting and processing quality of tubers, for spring and autumn growing conditions, on central region of Rio Grande do Sul (state of Brazil), in different locations, storage temperature and size os tuber. We evaluated the emergency (EM), the tuber initiation (IT) and the onset of senescence (IS) of four potato clones (SMIJ461-1, SMINIA793101-3, SMINIA97145-2 and Macaca) produced in Santa Maria and Júlio de Castilhos during the spring and autumn seasons. We calculated the accumulated thermal sum (STa) for each phase. The tubers were stored at 10 and 20°C and evaluated for sprouting and processing quality at 0, 30, 60 and 90 days after the curing period. The percentage of sprouted tubers and the number of sprouts per tuber were assessed to evaluate dormancy and apical dominance of different sized tubers. The processing quality was assessed as the content of reducing sugars, dry matter, and starch and the percentage of fresh weight loses. The environmental conditions of spring and Júlio de Castilhos resulted in greater accumulation of STa, higher percentage of sprouted tubers, number of sprouts per tuber, percentage of fresh weight loses, dry mass and starch contents and lower content of reducing sugars than tubers produced in other environmental conditions. Despite the different environmental conditions of seasons and places that affected tuber maturity and physiological age, the accumulated thermal sum of the phases EM-IS or IT-IS can be used as indicative of sprouting and the starch and reducing sugars content. However, the physiological age and maturity at tuber harvesting is also correlated with tuber size, since tubers with diameter smaller than 35mm showed higher dormancy and apical dominance period, when compared to those with diameter larger than 35mm. / As condições ambientais a que as plantas de batata estão submetidas, durante o seu ciclo de desenvolvimento, afetam a brotação e a qualidade dos tubérculos. Apesar das diferentes condições ambientais entre cultivos e locais, a temperatura tem sido amplamante utilizada como referencial para a estimativa do desenvolvimento vegetal, afetando, no caso da batata, tanto no período de desenvolvimento dos tubérculos, como no pós colheita. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o efeito da soma térmica acumulada em diferentes fases do ciclo de desenvolvimento de clones de batata, na brotação e na qualidade de processamento dos tubérculos, para as condições de cultivo de primavera e outono, da região central do Rio Grande do Sul, em diferentes locais, temperaturas de armazenamento e tamanho de tubérculo. Foi determinada a emergência (EM), o início da tuberização (IT) e da senescência (IS) de quatro clones de batata (SMIJ461-1, SMINIA793101-3, SMINIA97145-2 e Macaca) produzidos a campo em Santa Maria e Júlio de Castilhos, durante os cultivos de primavera e outono e calculada a soma térmica acumulada (STa) em cada fase. Os tubérculos foram armazenados a 10 e 20ºC e avaliada a brotação e a qualidade de processamento ao 0, 30, 60 e 90 dias após o período de cura. A avaliação da brotação foi realizada a partir da porcentagem de tubérculos brotados e do número de brotos por tubérculo, sendo ainda avaliado o período de dormência e de dominância apical de diferentes tamanhos de tubérculo. A qualidade de processamento foi avaliada a partir das determinações de açúcares redutores, massa seca, amido e porcentagem de perda de massa fresca. As condições ambientais na primavera e em Júlio de Castilhos favoreceram maior acúmulo térmico, porcentagem e número de brotos por tubérculo, porcentagem de perda de massa fresca, teores de amido e massa seca e menores teores de açúcares redutores comparados com aqueles produzidos em outras condições. Apesar das diferenças de condições ambientais de épocas e locais de cultivo, que afetaram a maturidade e a idade fisiológica dos tubérculos, a soma térmica acumulada nas fases EM-IS ou IT-IS pode ser utilizada como indicativo da brotação e dos teores de amido e de açúcares redutores. No entanto, a maturidade e a idade fisiológica alcançada pelos tubérculos é também correlacionada com o tamanho, uma vez que aqueles com menor diâmetro inferior a 35mm apresentaram maior período de dormência e de dominância apical, quando comparado aqueles com menor diâmetro superior a 35mm.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The high demand and response of potatoes to the addition of nutrients to the soil provides attention to relevant aspects related to fertility (application, quantity, sources). Adequate fertilization allows a balance between soil and plant nutrients, resulting in excellent returns for farmers and better quality produce for consumers. This study evaluated the development, productivity and quality of potato tubers, cultivar Asterix, after the application of two sources of potassium fertilizers and their combinations (KCl and K2SO4.2MgSO4), as well as nutrient absorption and nutritional diagnosis. The experiment was conducted in the county of Perdizes (MG). The experimental design was a randomized block with nine treatments and four replications as a split plot factorial. Plots were the treatments while subplots were plant sampling dates (biweekly). The amount of nutrients (N, P and K) used was based on physical and chemical analyses of soil and crop demand. Ninety quilograms of N, 180 kg of K2O and 750 kg of P2O5 were applied per hectare. Treatments consisted of application of the K2O dose in combinations of two sources of potassium fertilizer (KCl and K2SO4.2MgSO4). In general, the combination of sources of potassium fertilizers favors the accumulation of dry leaf, stem and tuber matter, with a quadratic response for leaves and stems and linear for tubers. Some proportions between the sources favored the accumulation of K in leaves and stems; however, these were not different from the application of each source alone. There was a gradual accumulation increase in the tubers during the crop cycle, with the greatest accumulations when the fertilizer proportions of the two sources of fertilizer were applied. The application of 100% of the fertilizer as KCl showed greater Cl accumulation in leaves, stems and tubers; however, not different from some combinations with K2SO4.2MgSO4. The order of deficiency obtained from the DRIS, in areas of high and low productivity were, respectively: Mn> Zn> P> Cu> K> Mg> Fe> B> N> S> Ca and Mg> Zn> K> Mn > Ca> P> B> S> Cu> N> Fe, whereas the order of excess were P> Fe> Mg> Zn> Mn> B> Ca> O> N> Cu> K and Cu> Zn> Fe> B> N> S> Mg> P> Mn> K> Ca. The nutritional unbalances obtained by IBN showed that soil nutrient levels should be monitored, looking for the improvement in nutrient dynamics along the successive crops. Productivity, percentage of soluble solids, total sugars, reducing sugars, starch, tuber dry matter, moisture and ash contents did not differ between sources of potassium fertilizers: KCl and K2SO4.2MgSO4 and their combinations, for cv. Asterix at the dose of 180 kg K2O ha-1, possibly because the amount applied was not sufficient to reflect the potential deleterious effects of chlorine. / A alta exigência e a resposta da cultura de batata à adição dos nutrientes ao solo proporcionam relevante atenção aos aspectos relacionados à fertilidade (aplicação, quantidade, fontes). A adubação adequada permite um balanço entre os nutrientes no solo e na planta, o que culmina em excelentes rendimentos aos produtores e produtos de melhor qualidade aos consumidores. Assim, objetivou-se avaliar o desenvolvimento, a produtividade e a qualidade de tubérculos de batata, cultivar Asterix, frente à aplicação de duas fontes de fertilizantes potássicos e as combinações destas (KCl e K2SO4.2MgSO4), bem como a absorção de nutrientes e a diagnose nutricional. O experimento foi conduzido no município de Perdizes-MG, de maio a outubro de 2011. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, com nove tratamentos e quatro repetições, em esquema fatorial com parcela subdividida. As parcelas referiram-se aos tratamentos, e as subparcelas às épocas de coletas de plantas (quinzenais). A quantidade de nutrientes (N, P e K) utilizada foi baseada na análise física e química do solo e na necessidade da cultura. Foram aplicados 90 kg ha-1 de N, 180 kg ha-1 de K2O e 750 kg ha-1 de P2O5. Os tratamentos consistiram na aplicação da dose de K2O sob a combinação de duas fontes de fertilizantes potássicos (KCl e K2SO4.2MgSO4). Em geral, a combinação entre as fontes de fertilizantes potássicos favorece o acúmulo de massa seca de folhas, hastes e tubérculos, com resposta quadrática para folhas e hastes e linear para tubérculos. Algumas proporções entre as fontes favorece o acúmulo de K em folhas e hastes, porém não difere da aplicação de forma isolada. Nos tubérculos há aumento gradativo com o decorrer do ciclo, sendo os maiores acúmulos onde as proporções entre as duas fontes do fertilizante é aplicado. A aplicação de 100% do fertilizante via KCl apresentou maiores acúmulos de Cl em folhas, hastes e tubérculos, porém não se diferiu de algumas combinações com K2SO4.2MgSO4. As ordens de deficiência, obtidas a partir do DRIS, nas áreas de alta e baixa produtividade foram respectivamente: Mn>Zn>P>Cu>K>Mg>Fe>B>N>S>Ca e Mg>Zn>K>Mn>Ca>P>B> S>Cu>N>Fe, ao passo que a ordem de excesso observada foram P>Fe>Mg>Zn>Mn>B>Ca>S>N>Cu>K e Cu>Zn>Fe>B>N>S>Mg>P>Mn>K>Ca. Os desbalanços nutricionais obtidos pelo IBN evidenciam que os níveis de nutrientes no solo devem ser acompanhados, buscando melhoria na dinâmica dos nutrientes ao longo dos cultivos sucessivos. A produtividade, a porcentagem de sólidos solúveis, os açúcares totais, os açúcares redutores, o amido, a massa seca de tubérculos, a umidade e as cinzas não diferem entre as fontes de fertilizantes potássicos: KCl e K2SO4.2MgSO4 e combinações entre elas, na cv. Asterix, na dose de 180 kg ha-1 de K2O, possivelmente a quantidade aplicada não foi suficiente para refletir o potencial efeito deletério do cloro. / Mestre em Agronomia

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Atualmente, tem-se estudado diversos tipos de pré- tratamentos para reduzir a recalcitrância da biomassa lignocelulósica com intuito de aumentar sua digestibilidade química/enzimática, para que esta possa ser utilizada na produção de etanol e/ou outros bioprodutos de valor agregado. Neste estudo avaliou-se o efeito do pré-tratamento de explosão a vapor catalisada por ácido cítrico e hidróxido de sódio, e do pré-tratamento de deslignificação alcalina nas propriedades químicas e estruturais do bagaço de cana-de-açúcar (BCA), bem como sobre o processo de hidrólise enzimática. O pré-tratamento de explosão a vapor foi realizado em reator de 1,4L sob temperatura de 180 °C com tempo de retenção de 5 min. A etapa de deslignificação com NaOH (2% m:m) foi realizada a 120 °C, sob refluxo de 4h. A caracterização química e estrutural da biomassa in natura e pré-tratada foi realizada por FTIR, MEV, DRX. A hidrólise enzimática foi realizada com volume final de 20 mL constituído de 3% de BCA (massa seca), tampão de citrato de sódio 50 mM (pH=5,0) e 10 FPU do complexo enzimático Cellic® CTec 3. Os frascos foram mantidos sob agitação de 150 rpm a 50ºC por 72 h. Retirou-se alíquotas de 1,5 mL após 0, 12, 24, 36, 48 e 72h para determinação de açúcares redutores totais (ART) pelo método do ácido 3,5-dinitrosalicílico (DNS). O bagaço de cana-de-açúcar apresentou 24,22% de lignina, 27,61% de hemiceluloses e 42,77% de celulose, no entanto após o pré-tratamento de explosão a vapor catalisado com ácido cítrico, obteve-se uma biomassa com menor quantidade de hemiceluloses (16,16%) e com formação de fissuras na parede celular da fibra. O bagaço pré-tratado por explosão a vapor com NaOH apresentou completa desestruturação da fibra, remoção de 65% da lignina e preservação da fração hemicelulósica. Depois de submeter à biomassa lignocelulósica sem tratamento e pré-tratada por explosão a vapor ao processo de deslignificação alcalina observou-se a completa desestruturação da matriz lignocelulósica e a solubilização de 85-90% da lignina em todas as amostras. O índice de cristalinidade da biomassa após os prétratamentos teve uma aumento quando comparado ao material in natura, podendo este ser associado à remoção de componentes amorfos, como a lignina e hemiceluloses, e também da fração amorfa da celulose. Frente ao percentual mássico de biomassa utilizada no processo de hidrólise enzimática valor teórico correspondente a 100% de sacarificação equivale, aproximadamente, a 33,0 g.L-1. Após a hidrólise enzimática (72h) da biomassa in natura e pré-tratada por explosão a vapor obteve-se uma maior concentração de ART e um maior percentual de sacarificação para o bagaço de cana obtido a partir da explosão a vapor com NaOH (23,05 g.L-1, 69,15% de sacarificação). Já na hidrólise da biomassa in natura após processo de deslignificação alcalina a concentração de ART aumentou em 18,33 g.L-1, enquanto que para o bagaço pré-tratado por explosão a vapor com água, ácido cítrico e NaOH seguido da deslignificação alcalina o aumento de ART, correspondeu a 19,67 g.L-1, 19,93 g.L-1 e 6,87 g.L-1. Diante da produção de ART após deslignificação notou-se que o percentual de sacarificação para a biomassa sem tratamento elevou-se de 11,88% para 69,15%, enquanto que para o bagaço após explosão a vapor e deslignificação este percentual ficou entre 82,05% - 89,79%. Por fim, cabe ressaltar que no BCA previamente pré-tratado por explosão a vapor com NaOH, a remoção de lignina após o segundo pré-tratamento teve um acréscimo de apenas 20% e a concentração de ART de 6,87 g.L-1. Dessa forma, acredita-se que ao aumentar a concentração da solução de NaOH para realizar a explosão a vapor poderia-se não necessitar da realização da etapa de deslignificação. / Nowadays, there is various types of studied pre-treatments to reduce the lignocellulosic biomass recalcitrance in order to increase its chemical / enzymatic digestibility, so that it can be used in ethanol production and / or other bioproducts value. This study evaluated the effect of steam explosion pretreatment catalyzed by citric acid and sodium hydroxide, and alkaline delignification pretreatment over chemical and structural properties of sugarcane bagasse, as well as the enzymatic hydrolysis process. Steam explosion pretreatment was conducted in a 1.4 L reactor at temperature of 180 °C and 5 min hold time. The delignification step with NaOH (2% m:m) was performed at 120 °C under reflux for 4 hours. Chemical and structural characterization of raw and pretreated biomass was performed by FTIR, SEM and XRD. Enzymatic hydrolysis was performed with final volume of 20 mL consisting 3% SCB on dryweight basis, sodium citrate buffer 50 mM (pH = 5.0) and 10 FPU of Cellic® Ctec 3 enzyme complex. Flasks were kept under agitation of 150 rpm at 50 °C during 72 h. It was analyzed 1.5 mL aliquots after 0, 12, 24, 36, 48 and 72 hours to determinate total reducing sugars (TRS) by acid 3,5-dinitrosalicílic method (DNS). Sugarcane bagasse showed 24.22% lignin, 27.61% hemicelluloses and 42.77% of cellulose, however after steam explosion pretreatment catalyzed by citric acid, it was obtained a biomass with lesser hemicelluloses amount (16.16%) and cracks formation on fiber cell wall were observed. The bagasse pretreated by steam explosion by NaOH showed complete destructuring of fiber and lignin removal was 65%, while hemicellulosic fraction was preserved. After submitting untreated and pretreated lignocellulosic biomass by steam explosion to alkaline delignification process, complete destructuring and solubilization of the lignocellulosic matrix was observed with 85-90% lignin removal in all samples. The crystallinity index of biomass after pretreatments increased when compared to raw material and this could be associated to amorphous components removal, such as lignin and hemicelluloses, and also the amorphous cellulose fraction. The theoretical value corresponding to 100% of saccharification corresponds to approximately 33.0 g·L-1, compared to the mass percentage of biomass used in the enzymatic hydrolysis process. After 72 h enzymatic hydrolysis of raw and pretreated biomass by steam explosion, the highest concentration of total reducing sugars (TRS) and the highest percentage of saccharification were obtained for sugarcane bagasse (23.05 g·L-1, 69,15% saccharification). In in nature biomass hydrolysis, after alkaline delignification process, ART concentration increased 18.33 g·L-1, while pretreated biomass by steam explosion with water, citric acid and NaOH followed by alkaline delignification increase TRS to 19.67 g·L-1, 19.93 g·L-1 and 6.87 g·L-1. After delignification, it was noted that saccharification percentage for untreated biomass increased from 11.88% to 69.15%, while for bagasse after steam explosion and delignification this percentage was between 82.05% - 89.79%. Lastly, it should be noted that in biomass previously pretreated by NaOH steam explosion, lignin solubilization after the second pretreatment had an increase of only 20% and TRS concentration of 6.87 g·L-1. Thus, it is believed that increasing NaOH solution concentration to perform steam explosion could not need to implement delignification step. / Dissertação (Mestrado)