Análise exploratória de adoçantes de mesa via espectroscopia no infravermelho (FTIR) e análise por componentes principais (ACP)

Nos últimos vinte anos, o consumo de alimentos diet e light tem aumentado sistematicamente, o que tem propiciado o constante desenvolvimento de produtos desse gênero. Grande ênfase tem sido dada àqueles produtos que substituem sacarose por edulcorantes de baixos conteúdos calóricos ou não calóricos. Seguindo esta tendência, adoçantes de mesa têm sido desenvolvidos variando-se amplamente o veículo e o tipo de edulcorante empregado. Neste trabalho, a análise de componentes principais associada à espectroscopia na região do infravermelho médio foi utilizada com sucesso para diferenciar os veículos empregados na produção destes adoçantes, sendo que esta metodologia quimiométrica reduziu o espaço dimensional para dois fatores, explicando cerca de 82-% da variância total dos dados. As variáveis responsáveis por esta discriminação estão localizadas na região da impressão digital do espectro de infravermelho (752,2 a 1284,5 cm-1). A análise exploratória mostrou-se útil para a visualização destes dados, gerando informações semiquantitativas para os adoçantes constituídos por lactose/aspartame, observações que seriam dificilmente visualizadas sem o recurso quimiométrico aplicado.

Infravermelho na caracterização de ácidos húmicos de latossolo sob efeito de uso contínuo de lodo de esgoto

Objetivou-se caracterizar, por meio de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (IVTF), possíveis mudanças na natureza química de ácidos húmicos (AHs) extraídos de amostras de Latossolo (0-10 cm) do Campo Experimental da Embrapa Meio Ambiente, em Jaguariúna (SP). Os dados foram obtidos após seis cultivos de milho e a aplicação de doses variáveis de lodo de esgoto de Barueri (LB) (base seca), conforme os tratamentos avaliados: LB0, LB1, LB2, LB4 e LB8, sendo 0, 1, 2, 4 e 8 vezes a necessidade de N para o milho. Como referência, foi amostrada uma área sob mata. Foram obtidos espectros de ácidos húmicos e do lodo de esgoto utilizado no experimento, e calculados os índices de hidrofobicidade (IH) e de condensação (IC) nas amostras de ácidos húmicos. Foram notadas pequenas alterações na natureza química de AHs de áreas tratadas com lodo de esgoto, em relação à testemunha. Os AHs apresentam grupos aromáticos, -OH fenólicos, -COOH, estruturas alifáticas, carboidratos e impurezas minerais. O uso contínuo de elevadas doses de LB reduziu a concentração de C-alifático e o grau de condensação dos ácidos húmicos, o que sinaliza que há frações orgânicas com maior biodisponibilidade no solo. Na área de mata, o material húmico se caracteriza pelo caráter hidrofóbico e pelo baixo grau de condensação.

Avaliação por espestroscopia no infravermelho da microestrutura de poliuretano baseado em resina polibutadiênica hidroxilada

Este trabalho apresenta uma avaliação da microestrutura ou seja, dos teores dos isômeros 1,4-cis, 1,4-trans e 1,2-vinil do segmento flexível de um poliuretano (PU) preparado a partir de resina polibutadiênica hidroxilada (PBLH), por meio da análise no infravermelho empregando-se a técnica de pastilha com brometo de potássio.

Influência da idade na geração de modelos de espectroscopia NIR, para predição de propriedades da madeira de Eucalyptus spp.

O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de modelos NIRS para predizer as propriedades físicas e químicas de madeiras de Eucalyptus, com idades variando de 3 a 7 anos. Foram utilizadas 136 amostras e realizadas análises laboratoriais de densidade básica, teores de lignina e extrativos. Amostras de cavacos foram moídas em moinho tipo ciclone, para coleta de espectros NIR. Os modelos foram desenvolvidos por regressão de mínimos quadrados parciais (PLS), sendo testadas transformações matemáticas. Para validação dos modelos, foram utilizados grupos de amostras externas com diferentes idades, que não participaram no desenvolvimento do modelo. Os modelos desenvolvidos resultaram em consideráveis coeficientes de determinação para densidade básica (R² 0,84 a 0,89) e lignina (R² 0,72 a 0,88), mas os melhores valores foram encontrados para o teor de extrativos (R² 0,92 a 0,98). Pelos valores de relação de desempenho de desvio (RPD), verificou-se que amostras com idades diferentes das utilizadas no desenvolvimento dos modelos não apresentaram boas predições, exceto para densidade básica cujos modelos desenvolvidos especificamente para as idades de 3 e 7 anos, predisseram satisfatoriamente amostras com idades entre 4 e 6 anos.

Determinação de proteína em café cru por espectroscopia NIR e regressão PLS

A combinação da espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) e calibração multivariada (método dos mínimos quadrados parciais - PLS) para a determinação do teor de proteína total em amostras de café cru, foi investigada. Os teores de proteína total foram inicialmente determinados usando-se como método de referência o de Kjeldhal, e, posteriormente foram construídos modelos de regressão a partir dos espectros na região do infravermelho próximo das amostras de café cru. Foram coletados 159 espectros das amostras de café cru utilizando um acessório de reflectância difusa, na faixa espectral de 4500 a 10000cm-1. Os espectros originais no NIR sofreram diferentes transformações e pré-tratamento matemático, como a transformação Kubelka-Munk; correção multiplicativa de sinal (MSC); alisamento (SPLINE); derivada primeira; média móvel e o pré-tratamento dos dados escalados pela variância. O método analítico proposto possibilitou a determinação direta, sem destruição da amostra, com obtenção de resultados rápidos e sem o consumo de reagentes químicos de forma a preservar o meio ambiente. O método proposto forneceu resultados com boa capacidade de previsão do teor de proteína total, sendo que os erros médios foram inferiores a 6,7%.

Determinação de umidade em café cru usando espectroscopia NIR e regressão multivariada

A espectroscopia na região do infravermelho próximo (NIR) foi usada para determinar o teor de umidade em amostras de café cru. Foram construídos modelos de regressão usando o método dos mínimos quadrados parciais (PLS) com diferentes pré-tratamentos de dados e 157 espectros NIR coletados de amostras de café usando um acessório de reflectância difusa, na região entre 4500 e 10000 cm-1. Os espectros originais passaram por diferentes transformações e pré-tratamentos matemáticos, como a transformação Kubelka-Munk; a correção multiplicativa de sinal (MSC); o alisamento com SPLINE e a média móvel, e os dados foram escalados pela variância. O modelo de regressão permitiu determinar o teor de umidade nas amostras de café cru com erro quadrático médio de calibração (SEC) de 0,569 g.100 g -1; erro quadrático médio de validação de 0,298 g.100 g -1; coeficiente de correlação (r) 0,712 e 0,818 para calibração e validação, respectivamente; e erro relativo médio de 4,1% para amostras de validação.

Caulinita em solo da Amazônia: caracterização e permutabilidade

O presente trabalho descreve, basicamente a caracterização dos constituintes da fração argila, principalmente da caulinita e sua permutabilidade com alguns cátions metálicos, em solo Amazônico. Para tanto, amostras de Latossolo Amarelo foram coletadas em um perfil de estrada da Usina Hidrelétrica Balbina, Km 12, próximo ao município de Presidente Figueiredo (AM). Estas foram secadas ao ar (TFSA), desagregadas e separadas granulometricamente nas frações areia, silte e argila. As amostras da fração argila foram tratadas com H2O2/HC1 para eliminar a matéria orgânica e óxido de ferro. As amostras da fração argila sem tratamento e tratada foram caracterizadas por difração de raios X de pó e espectroscopia no infravermelho. Os constituintes químicos da fração argila tratada foram determinados por espectrometria de absorção atômica, volumetria e gravimetria. Os resultados obtidos mostraram que as amostras da fração argila sem tratamento apresentaram a seguinte constituição: gibsita goethita, quartzo, matéria orgânica e caulinita. A fração argila tratada apresentou basicamente quartzo c caulinita, sendo a caulinita membro final da série caulinítica, com pouca distribuição de cargas negativas. Nas amostras tratadas foram efetuados também experimentos de permutabilidade com Na+, K+ e Fe3+ e os teores determinados por espectrofotometria na região do ultravioleta-visível e fotometria de chama. Os resultados mostram que a fração argila tratada possui capacidade de retenção de 2,21% de água de absorção, no caso de cátions monovalentes: 1,3 e 2,7 meq/100 g de amostra, para o K+ e Na+, respectivamente. No entanto, essa fração retêm cerca de 21,7 meq/100 g de amostra para o Fe3+. Esse valor elevado para a retenção de Fe3+ é provavelmente atribuído ao fenômeno de permutabilidade entre o Fe3+ e a caulinita acompanhado dc redução no valor de pH para 2,2, seguida de substituição de Fe3+ por Al3+, no sítio octaédrico, revelada pela espectroscopia no infravermelho.

Propriedades espectrais da matéria orgânica leve-livre e leve intra-agregado de dois latossolos sob plantio direto e preparo convencional

Este trabalho teve como objetivo estudar a natureza química das frações leves-livres (FLL) e leves intra-agregado (FLI) da matéria orgânica do solo, obtidas pelo fracionamento físico do solo por densidade, por meio da espectroscopia na região do infravermelho, para verificar se tais frações constituem compartimentos distintos da matéria orgânica do solo. Foram analisadas amostras de Latossolos de dois estados do Brasil (RS e GO), submetidos a plantio direto e preparo convencional, em distintos sistemas de rotação de culturas. A análise por infravermelho revelou diferenças contrastantes entre os compartimentos orgânicos estudados. Os espectros de IV da fração leve-livre apresentaram configuração semelhante aos dos resíduos vegetais, indicando que ela se encontra em estádios iniciais de transformação. Não foram observadas diferenças estruturais na FLL entre os distintos sistemas de preparo e rotação de culturas. Os espectros de IV da FLI apresentaram bandas de absorção N-H e C-O de polissacarídeos menos intensas e em maior conjugação, em relação aos espectros da FLL, características de material mais humificado. Foi observada ainda uma maior transformação estrutural da fração leve intra-agregado em solos sob preparo convencional, quando comparada à FLI de solo sob vegetação natural e plantio direto. Os índices de hidrofobicidade (IH) e de condensação (IC), determinados a partir de relações entre as bandas de absorção de grupamentos - CH3 alifáticos, C-O de polissacarídeos e C=O conjugados, permitiram identificar as diferenças na recalcitrância e condensação das frações leves. Constatou-se que ambos os índices foram significativamente maiores para a matéria orgânica intra-agregado, por conseqüência de seu maior grau de humificação.

Caracterização da matéria orgânica do solo em fragmentos de mata atlântica e em plantios abandonados de eucalipto

A compreensão da dinâmica da matéria orgânica (MO) nos ecossistemas de Mata Atlântica é necessária para o manejo eficiente e conservação de vegetações nativas. A natureza química das substâncias húmicas (SHs) reflete os processos de gênese e uso do solo e pode ser usada como indicador da qualidade da MO. O objetivo deste estudo foi usar a qualidade da MO como sinalizador do ambiente edáfico em áreas de mata nativa, sobre Gleissolo Háplico Tb distrófico, argissólico e Cambissolo Háplico Tb distrófico, e em plantios abandonados de eucalipto de diferentes idades, sobre Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico latossólico, localizados na Reserva Biológica União, RJ. Para isso, foram avaliadas as distribuições da MO humificada e os ácidos húmicos do solo por meio de métodos químicos e espectroscópicos, em duas profundidades do solo (0-0,10 e 0,10-0,20 m). Os solos da Reserva Biológica apresentaram fertilidade natural muito baixa, condição esta limitante para o processo de humificação. As SHs representaram, portanto, menos de 50 % do carbono prontamente oxidável, indicando que as substâncias não-húmicas compõem a maior parte da MO; portanto, a serrapilheira tem o papel central na nutrição das plantas e microrganismos. A distribuição relativa das frações que compõem a MO humificada não foi alterada pela cobertura vegetal nem pela classe de solo. Os ácidos húmicos apresentaram natureza química semelhante à normalmente encontrada para os ácidos fúlvicos, e tais características foram expressas no baixo conteúdo de C e nos elevados valores das razões H/C e O/C e da acidez, o que levou à formação de material humificado pouco condensado.A espectroscopia de infravermelho indicou o efeito do tipo de solo e da cobertura vegetal sobre a qualidade química dos ácidos húmicos. O material humificado isolado da Mata Atlântica apresentou maior intensidade de fluorescência, sugerindo maior labilidade e capacidade de ceder elétrons para reações químicas do solo.

Síntese de hidrogéis e cinética de liberação de amônio e potássio

Hidrogéis produzidos a partir de poliacrilamida (PAAm) foram sintetizados e suas eficiências para liberação controlada de NH4+ e K+ contidos em fertilizantes foram avaliadas. Os hidrogéis foram sintetizados em solução aquosa a partir da polimerização do monômero acrilamida (AAm) em duas concentrações (3,6 e 21,7 %), em presença do agente de reticulação N', N-metileno-bis-acrilamida (MBAAm) e catalisador N, N, N', N'-tetrametil etilenodiamina (TEMED). A fixação de nutrientes ocorreu submetendo-se os hidrogéis à solução aquosa com concentrações de 86 e 82 mg L-1 de K+ e NH4+. As propriedades hidrofílicas, espectroscópicas e morfológicas foram investigadas por meio de medidas de grau de intumescimento (Q), por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e por meio de imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os teores de NH4+ e K+ liberados em meio aquoso foram monitorados em intervalos de tempo de 1, 2, 4, 18, 26 e 50 h por espectrofotometria com análise por injeção em fluxo e por fotometria de chama. Os resultados de grau de intumescimento mostraram que hidrogéis com nutrientes fixados são mais hidrofóbicos. Observações em MEV revelaram decréscimo no tamanho médio dos poros para os hidrogéis com maior quantidade de acrilamida. A cinética de liberação controlada de NH4+ e K+ permitiu inferir que o hidrogel sintetizado com 21,7 % de AAm apresentou maior potencial na liberação controlada dos nutrientes, principalmente NH4+.

Distribuição e caracterização de substâncias húmicas em vermicompostos de origem animal e vegetal

A utilização de resíduos orgânicos, como fertilizantes e condicionadores de solo, requer sua maturação e monitoramento da qualidade do material resultante. A vermicompostagem é uma técnica que, ao longo do processo, elimina os potenciais efeitos adversos dos resíduos à saúde humana e ao solo. A avaliação das substâncias húmicas (SH) nos produtos finais quanto à quantidade e à qualidade permite inferir sobre o grau de estabilidade e maturidade dos vermicompostos. Este trabalho objetivou avaliar a qualidade de seis vermicompostos das seguintes matérias-primas: esterco bovino (EB), esterco ovino (EO), esterco suíno (ES), esterco de codorna (EC), borra de café (BC) e de erva-mate (BE) com respeito ao teor de ácidos húmicos (AH) e de ácidos fúlvicos (AF) e às suas características químicas, após 70 dias de compostagem. O fracionamento químico da matéria orgânica foi realizado com base na solubilidade em meio básico e ácido e a distribuição de cada fração calculada como percentual do C total. Foram calculados os índices de humificação: percentual de AH e razão AH/AF. Nos AH e AF purificados, determinaram-se a composição elementar (CHNO), a composição química por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e o índice de aromaticidade I1630/I2920. O teor de substâncias húmicas (AH+AF) decresceu na seqüência: BC > EO≈ BE≈ EB > ES > EC, tendo sua composição química também diferido entre os vermicompostos. O grau de maturidade foi superior nos vermicompostos de resíduos de origem vegetal (borra de café e de erva-mate). Os AH desses dois vermicompostos apresentaram menor proporção de grupos oxigenados e menor caráter aromático.

Matéria orgânica em Neossolo de altitude: influência do manejo da pastagem na sua composição e teor

A queima da pastagem após o inverno é uma prática antiga em solos de altitude, que visa principalmente ao rebrote da vegetação. Entretanto, o impacto do manejo da pastagem na matéria orgânica do solo de Neossolo de altitude ainda é pouco conhecido. O presente trabalho propôs-se a investigar a composição e o teor de matéria orgânica em perfis de Neossolo da região de São José dos Ausentes, RS, e relacionar os resultados com a ocorrência de queimadas e com o pastejo, empregando como comparação solo sob mata nativa. Os ambientes estudados foram: campo nativo pastejado (2 animais ha-1) sem queima há 22 anos, campo nativo pastejado sujeito à queima bienal (0,5 animal ha-1) e mata nativa adjacente à área de pastagem. Foram coletadas amostras compostas nas camadas de 0-5, 5-10, 10-15 e 15-30 cm, sendo determinados os teores de óxidos de Fe (Fe d e Fe o), de C e de N e realizadas análises de espectroscopia de infravermelho e de termogravimetria. O ambiente alterado periodicamente pelo fogo apresentou maior teor de matéria orgânica em camadas subsuperficiais e, em geral, maior proporção de estruturas quimicamente mais lábeis, comparativamente à pastagem sem queima. Nesse ambiente, o menor teor de C foi atribuído ao pastejo mais intensivo do que o da pastagem alterada pelo fogo. A distribuição de C no ambiente de mata nativa assemelhou-se à de pastagem sem queima. No entanto, na mata a proporção de matéria orgânica de baixo peso molecular extraível com solução de HCl 0,1 mol L-1, relacionada principalmente à atividade microbiana, superou aquela encontrada sob pastagem nativa.

Impacto da queima nos atributos químicos e na composição química da matéria orgânica do solo e na vegetação

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito residual de queimadas periódicas nos atributos químicos, teor e composição da matéria orgânica de um Latossolo Vermelho e na composição química da vegetação predominante. Os ambientes estudados foram: campo nativo pastejado, sem queima e sem roçada (PN); campo nativo queimado e pastejado (PQ); e mata nativa adjacente à pastagem (MN). As amostras de solo foram coletadas nas camadas 0-5, 0-20, 20-40 e 40-60 cm, para determinação dos atributos de fertilidade, teores de carbono e nitrogênio, e realização das análises de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A parte aérea da vegetação desses ambientes foi analisada por análise elementar e FTIR. A queima da pastagem reduziu os teores de N, Mg e K e aumentou a saturação por Al no solo, em comparação ao PN. No solo sob mata, os teores dos nutrientes foram menores, e os de C e N e a saturação por Al mais elevados do que em PN. A aromaticidade da matéria orgânica do solo não diferiu entre os três ambientes estudados e aumentou em profundidade. Na vegetação da pastagem queimada, observou-se menor teor de N e maior proporção de grupos silicatados, em comparação ao PN. A vegetação de mata apresentou maior quantidade de grupamentos nitrogenados e aromáticos do que a de PN e PQ.

Influência dos íons K+ e Mg2+ na obtenção de apatitas biomiméticas

O crescimento da hidroxiapatita - HA, tanto no meio biológico quanto em soluções aquosas como a Synthetic Body Fluid - SBF, ocorre em meio contendo, além dos elementos Ca e P, elementos-traços essenciais tais como: Mg2+, HCO3-, K+ e Na+. Alguns destes elementos são conhecidos como inibidores do crescimento da HA, como Mg2+ e HCO3-. Neste trabalho, estudou-se a influência dos íons K+ e Mg2+ na formação de apatitas sobre substratos metálicos de Ti c.p. previamente tratados com NaOH 5M. Os efeitos destes íons no recobrimento obtidos, antes e após o tratamento térmico a 800ºC, foram analisados por microscopia eletrônica de varredura - MEV, espectroscopia de energia dispersiva de raios-X - EDX, difratometria de raios-X - DRX e espectroscopia no infravermelho - IV e mostraram que o efeito inibitório do Mg2+ na formação da HA se manifesta após o tratamento térmico. Diferentemente, o crescimento cristalino da HA não foi afetado pela presença do íon K+. Além disso, a formação de apatita carbonatada se deu também em soluções que não continham o íon CO3(2-) em sua composição.

Reatividade do [Fe(CO)2(eta2-CS2)(PPh 3)2] frente a compostos de Cu(I): síntese de espécies binucleares heterometálicas contendo CS2 em ponte entre Fe(0) e Cu(I)

Este trabalho contempla a síntese e caracterização espectroscópica de dois compostos carbonílicos heterometálicos do tipo [Fe(CO)3(m-CS2)(PPh3 )(CuX)], X = Cl, ClO4. Os dados provenientes da espectroscopia no infravermelho e de RMN de 31P{¹H} foram conclusivos quanto à proposição da geometria octaédrica distorcida ao redor do átomo de ferro (0), como também sobre a natureza bimetálica de ambos compostos. Estes dados esclareceram o modo de coordenação dos grupos carbonilos, da trifenilfosfina (PPh3), bem como a disposição do ligante dissulfeto de carbono em ponte entre os átomos de Fe (0) e Cu (I).