Coumarins and phenolic fingerprints of oak and Brazilian woods extracted by sugarcane spirit

A total of 25 sugarcane spirit extracts of six different Brazilian woods and oak, commonly used by cooperage industries for aging cachaca, were analyzed for the presence of 14 phenolic compounds (ellagic acid, gallic acid, vanillin, syringaldehyde, synapaldehyde, coniferaldehyde, vanillic acid, syringic acid, quercetin, trans-resveratrol, catechin, epicatechin, eugenol, and myricetin) and two coumarins (scopoletin and coumarin) by HPLC-DAD-fluorescence and HPLC-ESI-MS(n). Furthermore, an HPLC-DAD chromatographic fingerprint was build-up using chemometric analysis based on the chromatographic elution profiles of the extracts monitored at 280 nm. Major components identified and quantified in Brazilian wood extracts were coumarin, ellagic acid, and catechin, whereas oak extracts shown a major contribution of catechin, vanillic acid, and syringaldehyde. The main difference observed among oak and Brazilian woods remains in the concentration of coumarin, catechin, syringaldehyde, and coniferaldehyde. The chemometric analysis of the quantitative profile of the 14 phenolic compounds and two coumarins in the wood extracts provides a differentiation between the Brazilian wood and oak extracts. The chromatographic fingerprint treated by multivariate analysis revealed significant differences among Brazilian woods themselves and oak, clearly defining six groups of wood extracts: (i) oak extracts, (ii) jatoba extracts, (iii) cabreuva-parda extracts, (iv) amendoim extracts, (v) canela-sassafras extracts and (vi) pequi extracts.

Patentes e etanol lignocelulósico

Produção intelectual e desenvolvimento tecnológico podem diferenciar países e regiões no processo de desenvolvimento socioeconômico. No caso do Brasil, observa-se o papel energético do etanol combustível para veículos motorizados leves como um resultado importante do avanço tecnológico do país, que vai além da aptidão agroclimática. A contínua busca pela especialização tecnológica verticalizada do setor sucroenergético poderia levar o Brasil a uma posição, se não autônoma, mais confortável, não só de produtor de matéria-prima, mas de processos agregadores de valor no que diz respeito aos processos de produção de etanol de segunda geração, produzido a partir de biomassa lignocelulósica. O objetivo desta dissertação é analisar os esforços de P&D que resultaram em Depósitos e Publicações de patentes em órgãos oficiais como o United States Patent and Trademark Office (USPTO), o European Patent Office (EPO), e o Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI), no tema etanol de segunda geração. Ainda, verifica-se se esses esforços impactam no poder concorrencial de países e firmas depositantes de patentes. Além das coletas e observações dos dados dos órgãos acima mencionados, foram calculados para os dados de depósitos e publicações de patentes no tema bioetanol lignocelulósico os índices de Herfindahl Hirschman (HHI) e a razão de concentração (Concentration Ratio) CR4, tradicionalmente utilizados para que órgãos reguladores de defesa do consumidor autorizem fusões e aquisições entre participantes de um determinado mercado. Esse método permite a observação do grau de competitividade entre as firmas depositantes de patentes no tema e a possível tendência sobre a detenção do controle em futuro próximo e a corrida para venda de royalties dos processos desenvolvidos em diferentes áreas tecnológicas para incrementar a produção industrial de etanol avançado. Os resultados indicam uma concentração elevada dos esforços de pesquisa, medidos pelos depósitos de patentes, referentes a etanol de segunda geração, em um número muito reduzido de empresas norte-americanas, quando analisada a base de dados dos EUA. O sucesso desses esforços, mensurados pela publicação de patentes, contudo, não se mostra concentrado nem nos EUA nem na União Europeia. No caso do Brasil, ainda não são encontradas publicações de patentes no tema Lignocellulosic Bioethanol, bem como apenas uma empresa brasileira possui uma patente publicada nos Estados Unidos. Esses resultados sugerem que investimentos em pesquisa científica no Brasil podem produzir mais artigos publicados e titulação acadêmica/científica que propriamente o registro de patentes em órgãos especializados em qualificar a invenção de métodos, processos ou fórmulas, dentro e fora do país. Isso pode significar tanto baixo esforço em pesquisa no assunto quanto à perda pelo autor e/ou sua instituição da oportunidade de ter seu esforço de pesquisa recompensado por meio de royalties, como compensação pela criatividade, dedicação intelectual e de recursos econômicos. Os resultados deste estudo contribuem para o debate a respeito da crescente necessidade de produção e abastecimento de fontes renováveis de energia, como o biocombustível etanol avançado à base do derivado bagaço de cana-de-açúcar, a custos mais competitivos como matéria-prima adicional e para produção incremental de etanol em futuro próximo. As conclusões do estudo indicam a necessidade do aumento na produção de conhecimento aplicado e em esforços para garantir sua propriedade intelectual, permitindo o retorno patrimonial com royalties.

Environmental regulation, technology adoption and structural transformation: evidence from Brazilian sugarcane industry

We estimate the effects of the adoption of mechanized agriculture led by a new environmental regulation on structural change of local labor markets within a large emerging country, Brazil. In 2002, the state of S\~{a}o Paulo passed a law outlying the timeline to end sugarcane pre-harvest burning in the state. The environmental law led to the fast adoption of mechanized harvest. We investigate if the labor intensity of sugarcane production decreases; and, if so, if it leads to structural changes in the labor market. We use satellite data containing the type of sugarcane harvesting -- manual or mechanic harvest -- paired with official labor market data.%, also geomorphometric data base for our instrumental variable correction. We find suggestive evidence that mechanization of the field led to an increase in utilization of formal workers and a reduction in formal labor intensity in the sugarcane sector. This is partially compensated by an increase in the share of workers in other agricultural crops and in the construction and services sector. Although we find a reduction in employment in the manufacturing sector, the demand generated by the new agro-industries affected positively the all sectors via an increase in workers' wage.

Avaliação de parâmetros de estresse oxidativo em plantas de cana-de-açúcar tratadas com peróxico de hidrogênio

The genus Saccharum belongs to Poaceae family. Sugarcane has become important monocultures in Brazil due to their products: ethanol and sugar. The production may change between different regions from Brazil. This difference is related to soil, climatic conditions and temperature that promotes oxidative stress that may induce an early flowering. The aim of this work was to identify the effects of oxidative stress. In order to analyse this, sugarcane plants were submitted to oxidative stress using hydrogen peroxide. After this treatment, the oxidative stress were analyzed Then, the plant responses were analyzed under different approaches, using morphophysiological, biochemical and molecular tools. Thus, sugarcane plants were grown under controlled conditions and until two months they were subjected first to a hydroponics condition for 24 hours in order to acclimation. After this period, these plants were submitted to oxidative stresse using 0 mM, 10 mM, 20 mM and 30 mM hydrogen peroxide during 8 hours. The histomorphometric analysis allowed us to verify that both root and leaf tissues had a structural changes as it was observed by the increased in cell volume, lignin accumulation in cell walls. Besides, this observation suggested that there was a change in redox balance. Also, it was analyzed the activity of the SOD, CAT and APX enzymes. It was observed an increase in the SOD activity in roots and it was also observed a lipid peroxidation in leaves and roots. Then, in order to identify proteins that were differently expressed in this conditions it was used the proteomic tool either by bidimensional gel or by direct sequencing using the Q-TOF EZI. The results obtained with this approach identified more than 3.000 proteins with the score ranging from 100-5000 ions. Some of the proteins identified were: light Harvesting; oxygenevolving; Thioredoxin; Ftsh-like protein Pftf precusor; Luminal-binding protein; 2 cys peroxiredoxin e Lipoxygenase. All these proteins are involved in oxidative stress response, photsynthetic pathways, and some were classified hypothetical proteins and/or unknown (30% of total). Thus, our data allows us to propose that this treatment induced an oxidative stress and the plant in response changed its physiological process, it made changes in tissue, changed the redox response in order to survival to this new condition

Thiamethoxam on the histological characteristics of sugarcane young roots

Thiamethoxam is a systemic insecticide from the neonicotinoid group, nitroguanidin family which affects the nicotinic receptor acetyl choline in the insect membrane, wounding the nervous system and causing the death of the insect. It was used with success in the control of initial pests of several crops. It was considered that thiamethoxam has a bioactivator effect, because in the absence of insects promoted increase in vigor, development and productivity of crops. This work was carried out to verify if thiamethoxam causes histological changes in sugarcane roots. In this work, it was used optical microscopy, images arrest, tissue biometrics and statistical analysis, in young roots of sugarcane RB 83 5486 after the treatments with different thiamethoxam concentrations. It was determined changes in histological structure of tissues 7, 14, 21 and 28 days after the treatments, establishing its effects on root plant anatomy. It was verified that thiamethoxam increased root cortex width, increasing the vascular cylinder and the metaxylem vessel elements number in the vascular tissue until 21 days after application.

A search for markers of sugarcane evolution

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Biochemical and physiological responses of sugarcane cultivars to soil water deficiencies

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Space dependency of chemical attributes in an area with sugarcane plantation in Pereira Barreto, SP

The behavior of the chemical attributes is directly influenced by superficial flow and water movement inside the soil. This work aimed to study the space dependency of chemical attributes in an area with sugarcane plantation in Pereira Barreto, SP. An area of 530.67 hectares was mapped using an equipment of Global Positioning System and obtaining a Digital Elevation Model. A set of 134 soil samples were collected every seven hectares in the depths of 0-0.25 m and 0.80-1.00 m. The pH, organic matter (OM), Ca, Mg, K, BS, CEC and base saturation (BS) were analyzed. All the chemical attributes presented similar behavior in the superficial and subsuperficial layer of the soil, which provided better visualization and definition of the homogeneous tillage zones.

Spatial variability of soil CO2 emission in a sugarcane area characterized by secondary information

Soil CO2 emission (FCO2) is governed by the inherent properties of the soil, such as bulk density (BD). Mapping of FCO2 allows the evaluation and identification of areas with different accumulation potential of carbon. However, FCO2 mapping over larger areas is not feasible due to the period required for evaluation. This study aimed to assess the quality of FCO2 spatial estimates using values of BD as secondary information. FCO2 and BD were evaluated on a regular sampling grid of 60 m × 60 m comprising 141 points, which was established on a sugarcane area. Four scenarios were defined according to the proportion of the number of sampling points of FCO2 to those of BD. For these scenarios, 67 (F67), 87 (F87), 107 (F107) and 127 (F127) FCO2 sampling points were used in addition to 127 BD sampling points used as supplementary information. The use of additional information from the BD provided an increase in the accuracy of the estimates only in the F107, F67 and F87 scenarios, respectively. The F87 scenario, with the approximate ratio between the FCO2 and BD of 1.00:1.50, presented the best relative improvement in the quality of estimates, thereby indicating that the BD should be sampled at a density 1.5 time greater than that applied for the FCO2. This procedure avoided problems related to the high temporal variability associated with FCO2, which enabled the mapping of this variable to be elaborated in large areas.

Validation of the Deardorff model for estimating energy balance components for a sugarcane crop

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Soil CO2 emission as related to incorporation of sugarcane crop residues and aggregate breaking after rotary tiller

O preparo do solo é um dos processos que aceleram a decomposição da matéria orgânica, transferindo carbono para atmosfera, principalmente na forma de CO2. Neste trabalho, investigou-se o efeito do preparo com enxada rotativa sobre as emissões de CO2 do solo durante 02 semanas após o preparo do solo, incluindo-se a presença de resíduos vegetais sobre a superfície. As emissões foram avaliadas por 15 dias após preparo em 3 parcelas: 1) sem preparo e sem palha superficial (SPs); 2) preparo com enxada rotativa sem a presença de palha na superfície (ERs), e 3) preparo com enxada rotativa com a presença de palha superficial (ERc). As emissões provenientes da ERc foram superiores às demais (0,777 g CO2 m-2 h-1), sendo as menores emissões registradas na parcela SPs (0,414 g CO2 m-2 h-1). As emissões totais indicaram que a diferença de C-CO2 emitida à atmosfera corresponde a 3% do total de carbono adicional presente na palha, na parcela ERc, quando comparado à parcela ERs. O aumento da emissão da parcela SPs para ERs foi acompanhado de uma modificação na distribuição do tamanho de agregados, especialmente aqueles com diâmetro médio inferior a 2 mm. O aumento da emissão da parcela ERs para ERc esteve relacionado a uma diminuição da massa de palha na superfície, com fragmentação e incorporação da mesma no interior do solo. Quando se analisa a correlação linear entre emissão de CO2 versus temperatura e umidade do solo, somente a emissão da ERc foi significativamente correlacionada (p<0,05) à umidade do solo.

Mutagenic activity of airborne particulate matter (PM10) in a sugarcane farming area (Araraquara city, southeast Brazil)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fractal dimension and anisotropy of soil CO2 emission in a mechanically harvested sugarcane production area

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Spatial variability of aggregate stability in latosols under sugarcane

Solos submetidos ao mesmo sistema de manejo manifestam variabilidade espacial diferenciada de seus atributos. A variabilidade espacial da estabilidade de agregados foi caracterizada em um Latossolo Vermelho distrófico e Latossolo Vermelho eutroférrico, sob cultivo de cana-de-açúcar. Foram realizadas amostragens de terra nos pontos de interseção de uma malha de 10 x 10 linhas, espaçadas de 10 m, totalizando 100 pontos de amostragem por área, coletadas nas camadas de 0,0-0,2 e 0,2-0,4 m de profundidade, para determinação de diâmetro médio geométrico (DMG), diâmetro médio ponderado (DMP), agregados na classe >2,0 mm e teor de matéria orgânica do solo. O Latossolo Vermelho eutroférrico apresenta maior estabilidade de agregados quando comparado com o Latossolo Vermelho distrófico, condizente com o maior teor de argila, matéria orgânica e mineralogia gibbsítica. A evolução diferenciada dos Latossolos estudados explica os maiores alcances, o menor coeficiente de variação (CV) e a menor variabilidade, observados no Latossolo Vermelho eutroférrico para todos os atributos estudados.

Soil CO2 emission and its relation to soil properties in sugarcane areas under Slash-and-burn and Green harvest

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)