Bioindicators of soil quality in coffee organic cultivation systems

The objective of this work was to assess the effect of different coffee organic cultivation systems on chemical and biological soil characteristics, in different seasons of the year. The following systems were evaluated: coffee intercropped with one (CJ1), two (CJ2) or three (CJ3) pigeon pea (Cajanus cajan) alleys; coffee planted under full sun (CS); area planted with sweet pepper and snap bean in a conventional tillage system (AC); and secondary forest area (FFR). Row spacing in CJ1, CJ2, CJ3 and CS was 2.0x1.0, 2.8x1.0, 3.6x1.0, and 2.8x1.0 m, respectively. Soil samples were collected at 10-cm depth, during the four seasons of the year. The results were subjected to analysis of variance, principal component analysis, and redundancy analysis. There was an increase in edaphic macrofauna, soil basal respiration, and microbial quotient in the summer. Total macrofauna density was greater in CJ2 followed by CJ3, CS, CJ1, AC and FFR; Coleoptera, Formicidae, and Isoptera were the most abundant groups. There are no significant differences among the areas for soil basal respiration, and the metabolic quotient is higher in CJ1, CJ3, and FFR. Microbial biomass carbon and the contents of K, pH, Ca+Mg, and P show greater values in AC.

Detection and chemical profiling of medicine counterfeits by Raman spectroscopy and chemometrics

Raman spectroscopy combined with chemometrics has recently become a widespread technique for the analysis of pharmaceutical solid forms. The application presented in this paper is the investigation of counterfeit medicines. This increasingly serious issue involves networks that are an integral part of industrialized organized crime. Efficient analytical tools are consequently required to fight against it. Quick and reliable authentication means are needed to allow the deployment of measures from the company and the authorities. For this purpose a method in two steps has been implemented here. The first step enables the identification of pharmaceutical tablets and capsules and the detection of their counterfeits. A nonlinear classification method, the Support Vector Machines (SVM), is computed together with a correlation with the database and the detection of Active Pharmaceutical Ingredient (API) peaks in the suspect product. If a counterfeit is detected, the second step allows its chemical profiling among former counterfeits in a forensic intelligence perspective. For this second step a classification based on Principal Component Analysis (PCA) and correlation distance measurements is applied to the Raman spectra of the counterfeits.

Characterization of phosphate structures in biochar from swine bones

The objective of this work was to develop an alternative methodology to study and characterize the phosphate crystalline properties, directly associated with solubility and plant availability, in biochar from swine bones. Some phosphate symmetry properties of pyrolyzed swine bones were established, using solid state nuclear magnetic resonance spectroscopy, principal component analysis, and multivariate curve resolution analysis, on four pyrolyzed samples at different carbonization intensities. Increasing carbonization parameters (temperature or residence time) generates diverse phosphate structures, increasing their symmetry and decreasing the crossed polarizability of the pair ¹H-31P, producing phosphates with, probably, lower solubility than the ones produced at lower carbonization intensity. Additionally, a new methodology is being developed to study and characterize phosphate crystalline properties directly associated with phosphate solubility and availability to plants.

Reproductive biology traits affecting productivity of sour cherry

The objective of this work was to evaluate variability in reproductive biology traits and the correlation between them in genotypes of 'Oblačinska' sour cherry (Prunus cerasus). High genetic diversity was found in the 41 evaluated genotypes, and significant differences were observed among them for all studied traits: flowering time, pollen germination, number of fruiting branches, production of flower and fruit, number of flowers per bud, fruit set, and limb yield efficiency. The number of fruiting branches significantly influenced the number of flower and fruit, fruit set, and yield efficiency. In addition to number of fruiting branches, yield efficiency was positively correlated with fruit set and production of flower and fruit. Results from principal component analysis suggested a reduction of the reproductive biology factors affecting yield to four main characters: number and structure of fruiting branches, flowering time, and pollen germination. Knowledge of the reproductive biology of the 'Oblačinska' genotypes can be used to select the appropriate ones to be grown or used as parents in breeding programs. In this sense, genotypes II/2, III/9, III/13, and III/14 have very good flower production and satisfactory pollen germination.

Analyzing hidden semantics in social bookmarking of open educational resources

Web 2.0 services such as social bookmarking allow users to manage and share the links they find interesting, adding their own tags for describingthem. This is especially interesting in the field of open educational resources, asdelicious is a simple way to bridge the institutional point of view (i.e. learningobject repositories) with the individual one (i.e. personal collections), thuspromoting the discovering and sharing of such resources by other users. In this paper we propose a methodology for analyzing such tags in order to discover hidden semantics (i.e. taxonomies and vocabularies) that can be used toimprove descriptions of learning objects and make learning object repositories more visible and discoverable. We propose the use of a simple statistical analysis tool such as principal component analysis to discover which tags createclusters that can be semantically interpreted. We will compare the obtained results with a collection of resources related to open educational resources, in order to better understand the real needs of people searching for open educational resources.

Coliform density in oyster culture waters and its relationship with environmental factors

The objective of this work was to evaluate the total and thermotolerant coliform densities in the oyster culture water of Cananeia, SP, Brazil, correlating these densities with environmental variables and tidal variations. Superficial water samples were collected in two tide conditions (spring and neap) from three areas of Cananéia municipality (Mandira, Itapitangui and Cooperostra). The three studied areas showed good conditions for the culture regarding coliform densities. The two tidal conditions differed significantly as to total coliform concentration; however, the same procedure was not performed for thermotolerant coliforms. No correlation was observed between water temperature, pH, and concentrations of total and thermotolerant coliforms. Coliform density was positively correlated with rainfall and negatively correlated with salinity. Spring and neap tides differed significantly as to coliform number. Simple diagnosis of environmental conditions of the crop fields is insufficient to assess water quality of shellfish cultivation. A continuous monitoring program of planted areas is necessary both for the assessment of water quality potential for marine culture and for ensuring safe consumption of seafood, besides constituting an important tool to understand the relationships between contamination and the involved environmental variables.

The assessment of spirituality and religiousness in schizophrenia.

To assess religious coping in schizophrenia, we developed and tested a clinical grid, as no validated questionnaire exists for this population. One hundred fifteen outpatients were interviewed. Results obtained by 2 clinicians were compared. Religion was central in the lives of 45% of patients, 60% used religion extensively to cope with their illness. Religion is a multifaceted construct. Principal component analysis elicited 4 factors: subjective dimension, collective dimension, synergy with psychiatric treatment, and ease of talking about religion with psychiatrist. Different associations were found between these factors and psychopathology, substance abuse, and psychosocial adaptation. The high prevalence of spirituality and religious coping clearly indicates the necessity of addressing spirituality in patient care. Our clinical grid is suitable for this purpose. It proved its applicability to a broad diversity of religious beliefs, even pathological ones. Interjudge reliability and construct validity were high and specific training is not required.

Classification and fingerprinting of different berries based on biochemical profiling and antioxidant capacity

The objective of this work was to evaluate the biochemical composition of six berry types belonging to Fragaria, Rubus, Vaccinium and Ribes genus. Fruit samples were collected in triplicate (50 fruit each) from 18 different species or cultivars of the mentioned genera, during three years (2008 to 2010). Content of individual sugars, organic acids, flavonols, and phenolic acids were determined by high performance liquid chromatography (HPLC) analysis, while total phenolics (TPC) and total antioxidant capacity (TAC), by using spectrophotometry. Principal component analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (CA) were performed to evaluate the differences in fruit biochemical profile. The highest contents of bioactive components were found in Ribes nigrum and in Fragaria vesca, Rubus plicatus, and Vaccinium myrtillus. PCA and CA were able to partially discriminate between berries on the basis of their biochemical composition. Individual and total sugars, myricetin, ellagic acid, TPC and TAC showed the highest impact on biochemical composition of the berry fruits. CA separated blackberry, raspberry, and blueberry as isolate groups, while classification of strawberry, black and red currant in a specific group has not occurred. There is a large variability both between and within the different types of berries. Metabolite fingerprinting of the evaluated berries showed unique biochemical profiles and specific combination of bioactive compound contents.

Chemical characteristics of grape juices from different cultivar and rootstock combinations

The objective of this work was to evaluate the influence of different combinations of grape cultivars and rootstocks on chemical characteristics of grape juices. Six treatments were evaluated, consisting of combinations between the Isabel Precoce and BRS Cora grape cultivars and the 'IAC 766', 'IAC 313', and 'IAC 572' rootstocks. Approximately 10 L of juice were obtained per treatment. Analyses of color, total soluble solids content, pH, anthocyanins, total phenolics, total sugars, and quantification and identification of biogenic amines by HPLC were performed. Biogenic amines, such as putrescine, cadaverine, spermidine, and spermine, were found in all evaluated cultivars. By principal component analysis (PCA), treatments can be divided into two groups, according to the cultivar. Juices obtained from 'Isabel Precoce' are characterized by higher levels of total sugar content and soluble solids; however, juices from 'BRS Cora' are positively correlated with phenolic content, anthocyanins, and color and acidity parameters. The differences found by PCA for juices from the Isabel Precoce and BRS Cora cultivars indicate that, regardless of the rootstock used, the most important factor in the chemical characterization of juices is the grape cultivar.

Selection of the most informative morphoagronomic descriptors for cassava germplasm

The objective of this work was to select the most informative morphoagronomic descriptors for cassava (Manihot esculenta) germplasm and to evaluate the ability of different methods to select the descriptors. Ninety-five accessions were characterized using 51 morphoagronomic descriptors. Data were subjected to a multiple correspondence analysis (MCA), whose information was used in the following four methods of descriptor selection: reverse order of the descriptor for the pth factorial axis of the MCA (Jolliffe); sequential, multiple correspondence analysis (SMCA); mean of the contribution orders of the descriptor in the first three factorial axes (C3PA); and C3PA method weighted by the respective eigenvalues of the full analysis (C3PAWeig). The correlations between the dissimilarity matrix with all descriptors and the most informative descriptors were high and significant (0.75, 0.77, 0.83, and 0.84 for C3PAWeig, C3PA, SMCA, and Jolliffe, respectively). The less informative descriptors were discarded, considering those common among the selection methods and relevant for the breeding interests. Therefore, 32 morphoagronomic descriptors with correlation between the dissimilarity matrices (r=0.81) were selected, due to their high capacity to discriminate cassava germplasm and to their ability to maintain some preliminary agronomic traits, useful for the initial characterization of the germplasm.

Embedding, Extraction and Detection of Digital Watermark in Spectral Images

Tässä diplomityössä tutkitaan tekniikoita, joillavesileima lisätään spektrikuvaan, ja menetelmiä, joilla vesileimat tunnistetaanja havaitaan spektrikuvista. PCA (Principal Component Analysis) -algoritmia käyttäen alkuperäisten kuvien spektriulottuvuutta vähennettiin. Vesileiman lisääminen spektrikuvaan suoritettiin muunnosavaruudessa. Ehdotetun mallin mukaisesti muunnosavaruuden komponentti korvattiin vesileiman ja toisen muunnosavaruuden komponentin lineaarikombinaatiolla. Lisäyksessä käytettävää parametrijoukkoa tutkittiin. Vesileimattujen kuvien laatu mitattiin ja analysoitiin. Suositukset vesileiman lisäykseen esitettiin. Useita menetelmiä käytettiin vesileimojen tunnistamiseen ja tunnistamisen tulokset analysoitiin. Vesileimojen kyky sietää erilaisia hyökkäyksiä tarkistettiin. Diplomityössä suoritettiin joukko havaitsemis-kokeita ottamalla huomioon vesileiman lisäyksessä käytetyt parametrit. ICA (Independent Component Analysis) -menetelmää pidetään yhtenä mahdollisena vaihtoehtona vesileiman havaitsemisessa.

Grouping sunflower genotypes for yield, oil content, and reaction to Alternaria leaf spot using GGE biplot

Abstract:The objective of this work was to evaluate the suitability of the multivariate method of principal component analysis (PCA) using the GGE biplot software for grouping sunflower genotypes for their reaction to Alternaria leaf spot disease (Alternariaster helianthi), and for their yield and oil content. Sixty-nine genotypes were evaluated for disease severity in the field, at the R3 growth stage, in seven growing seasons, in Londrina, in the state of Paraná, Brazil, using a diagrammatic scale developed for this disease. Yield and oil content were also evaluated. Data were standardized using the software Statistica, and GGE biplot was used for PCA and graphical display of data. The first two principal components explained 77.9% of the total variation. According to the polygonal biplot using the first two principal components and three response variables, the genotypes were divided into seven sectors. Genotypes located on sectors 1 and 2 showed high yield and high oil content, respectively, and those located on sector 7 showed tolerance to the disease and high yield, despite the high disease severity. The principal component analysis using GGE biplot is an efficient method for grouping sunflower genotypes based on the studied variables.

Visual measurement of laser-arc hybrid welding

Tässä työssä raportoidaan hybridihitsauksesta otettujen suurnopeuskuvasarjojen automaattisen analyysijärjestelmän kehittäminen.Järjestelmän tarkoitus oli tuottaa tietoa, joka avustaisi analysoijaa arvioimaan kuvatun hitsausprosessin laatua. Tutkimus keskittyi valokaaren taajuuden säännöllisyyden ja lisäainepisaroiden lentosuuntien mittaamiseen. Valokaaria havaittiin kuvasarjoista sumean c-means-klusterointimenetelmän avullaja perättäisten valokaarien välistä aikaväliä käytettiin valokaaren taajuuden säännöllisyyden mittarina. Pisaroita paikannettiin menetelmällä, jossa yhdistyi pääkomponenttianalyysi ja tukivektoriluokitin. Kalman-suodinta käytettiin tuottamaan arvioita pisaroiden lentosuunnista ja nopeuksista. Lentosuunnanmääritysmenetelmä luokitteli pisarat niiden arvioitujen lentosuuntien perusteella. Järjestelmän kehittämiseen käytettävissä olleet kuvasarjat poikkesivat merkittävästi toisistaan kuvanlaadun ja pisaroiden ulkomuodon osalta, johtuen eroista kuvaus- ja hitsausprosesseissa. Analyysijärjestelmä kehitettiin toimimaan pienellä osajoukolla kuvasarjoja, joissa oli tietynlainen kuvaus- ja hitsausprosessi ja joiden kuvanlaatu ja pisaroiden ulkomuoto olivat samankaltaisia, mutta järjestelmää testattiin myös osajoukon ulkopuolisilla kuvasarjoilla. Testitulokset osoittivat, että lentosuunnanmääritystarkkuus oli kohtuullisen suuri osajoukonsisällä ja pieni muissa kuvasarjoissa. Valokaaren taajuuden säännöllisyyden määritys oli tarkka useammassa kuvasarjassa.

Institutional trust - development of the construct and the scale

Organisatorisen luottamuksen tutkimuksessa luottamus nähdään yleensä henkilöiden välisenä ilmiönä kuten työntekijän luottamuksena työtovereihin, esimieheen tai lähimpään johtoon. Organisatorisessa luottamuksessa on kuitenkin myös ei-henkilöityvä ulottuvuus, ns. institutionaalinen luottamus. Tähän mennessä vain muutamat tutkijat ovat omissa tutkimuksissaan käyttäneet myös institutionaalista luottamusta osana organisatorista luottamusta. Tämän työn tavoitteena on kehittää institutionaalisen luottamuksen käsitettä sekä mittari sen havainnoimiseksi organisaatioympäristössä. Kehitysprosessi koostui kolmesta vaiheesta. Ensimmäisessä vaiheessa kehitettiin mittariin tulevia väittämiä sekä arvioitiin sisällön validiteetti. Toinen vaihe käsitti aineiston keruun, väittämien karsimisen sekä vaihtoehtoisten mallien vertailun. Kolmannessa vaiheessa arvioitiin rakennevaliditeetti sekä reliabiliteetti. Työn empiirinen osatoteutettiin internet-kyselynä aikuisopiskelijoiden keskuudessa. Aineiston analysoinnissa käytettiin pääkomponenttianalyysiä sekä konfirmatorista faktorianalyysiä. Institutionaalinen luottamus muodostuu kahdesta ulottuvuudesta: kyvykkyys ja oikeudenmukaisuus. Kyvykkyys muodostuu viidestä alakomponentista: operatiivisen toiminnan organisointi, organisaation pysyvyys, kyvykkyys liiketoiminnan ja ihmisten johtamisessa, teknologinen luotettavuus sekä kilpailukyky. Oikeudenmukaisuus puolestaan muodostuu HRM-käytännöistä, organisaatiossa vallitsevasta reilun pelin hengestä sekä kommunikaatiosta. Lopullinen mittari kyvykkyydelle käsittää 18 väittämää ja oikeudenmukaisuudelle 13 väittämää. Työssä kehitetty mittari mahdollistaa organisatorisen luottamuksen entistä paremman ja luotettavamman mittaamisen. Tutkijan tietämyksen mukaan tämä onensimmäinen kokonaisvaltainen mittari institutionaalisen luottamuksen mittaamiseksi.

Monitoring of crystallization processes by using infrared spectroscopy and multivariate methods

Väitöstutkimuksessa on tarkasteltuinfrapunaspektroskopian ja monimuuttujaisten aineistonkäsittelymenetelmien soveltamista kiteytysprosessin monitoroinnissa ja kidemäisen tuotteen analysoinnissa. Parhaillaan kiteytysprosessitutkimuksessa maailmanlaajuisesti tutkitaan intensiivisesti erilaisten mittausmenetelmien soveltamista kiteytysprosessin ilmiöidenjatkuvaan mittaamiseen niin nestefaasista kuin syntyvistä kiteistäkin. Lisäksi tuotteen karakterisointi on välttämätöntä tuotteen laadun varmistamiseksi. Erityisesti lääkeaineiden valmistuksessa kiinnostusta tämäntyyppiseen tutkimukseen edistää Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkeaineviraston (FDA) prosessianalyyttisiintekniikoihin (PAT) liittyvä ohjeistus, jossa määritellään laajasti vaatimukset lääkeaineiden valmistuksessa ja tuotteen karakterisoinnissa tarvittaville mittauksille turvallisten valmistusprosessien takaamiseksi. Jäähdytyskiteytyson erityisesti lääketeollisuudessa paljon käytetty erotusmenetelmä kiinteän raakatuotteen puhdistuksessa. Menetelmässä puhdistettava kiinteä raaka-aine liuotetaan sopivaan liuottimeen suhteellisen korkeassa lämpötilassa. Puhdistettavan aineen liukoisuus käytettävään liuottimeen laskee lämpötilan laskiessa, joten systeemiä jäähdytettäessä liuenneen aineen konsentraatio prosessissa ylittää liukoisuuskonsentraation. Tällaiseen ylikylläiseen systeemiin pyrkii muodostumaan uusia kiteitä tai olemassa olevat kiteet kasvavat. Ylikylläisyys on yksi tärkeimmistä kidetuotteen laatuun vaikuttavista tekijöistä. Jäähdytyskiteytyksessä syntyvän tuotteen ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa mm. liuottimen valinnalla, jäähdytyprofiililla ja sekoituksella. Lisäksi kiteytysprosessin käynnistymisvaihe eli ensimmäisten kiteiden muodostumishetki vaikuttaa tuotteen ominaisuuksiin. Kidemäisen tuotteen laatu määritellään kiteiden keskimääräisen koon, koko- ja muotojakaumansekä puhtauden perusteella. Lääketeollisuudessa on usein vaatimuksena, että tuote edustaa tiettyä polymorfimuotoa, mikä tarkoittaa molekyylien kykyä järjestäytyä kidehilassa usealla eri tavalla. Edellä mainitut ominaisuudet vaikuttavat tuotteen jatkokäsiteltävyyteen, kuten mm. suodattuvuuteen, jauhautuvuuteen ja tabletoitavuuteen. Lisäksi polymorfiamuodolla on vaikutusta moniin tuotteen käytettävyysominaisuuksiin, kuten esim. lääkeaineen liukenemisnopeuteen elimistössä. Väitöstyössä on tutkittu sulfatiatsolin jäähdytyskiteytystä käyttäen useita eri liuotinseoksia ja jäähdytysprofiileja sekä tarkasteltu näiden tekijöiden vaikutustatuotteen laatuominaisuuksiin. Infrapunaspektroskopia on laajalti kemian alan tutkimuksissa sovellettava menetelmä. Siinä mitataan tutkittavan näytteenmolekyylien värähtelyjen aiheuttamia spektrimuutoksia IR alueella. Tutkimuksessa prosessinaikaiset mittaukset toteutettiin in-situ reaktoriin sijoitettavalla uppoanturilla käyttäen vaimennettuun kokonaisheijastukseen (ATR) perustuvaa Fourier muunnettua infrapuna (FTIR) spektroskopiaa. Jauhemaiset näytteet mitattiin off-line diffuusioheijastukseen (DRIFT) perustuvalla FTIR spektroskopialla. Monimuuttujamenetelmillä (kemometria) voidaan useita satoja, jopa tuhansia muuttujia käsittävä spektridata jalostaa kvalitatiiviseksi (laadulliseksi) tai kvantitatiiviseksi (määrälliseksi) prosessia kuvaavaksi informaatioksi. Väitöstyössä tarkasteltiin laajasti erilaisten monimuuttujamenetelmien soveltamista mahdollisimman monipuolisen prosessia kuvaavan informaation saamiseksi mitatusta spektriaineistosta. Väitöstyön tuloksena on ehdotettu kalibrointirutiini liuenneen aineen konsentraation ja edelleen ylikylläisyystason mittaamiseksi kiteytysprosessin aikana. Kalibrointirutiinin kehittämiseen kuuluivat aineiston hyvyyden tarkastelumenetelmät, aineiston esikäsittelymenetelmät, varsinainen kalibrointimallinnus sekä mallin validointi. Näin saadaan reaaliaikaista informaatiota kiteytysprosessin ajavasta voimasta, mikä edelleen parantaa kyseisen prosessin tuntemusta ja hallittavuutta. Ylikylläisyystason vaikutuksia syntyvän kidetuotteen laatuun seurattiin usein kiteytyskokein. Työssä on esitetty myös monimuuttujaiseen tilastolliseen prosessinseurantaan perustuva menetelmä, jolla voidaan ennustaa spontaania primääristä ytimenmuodostumishetkeä mitatusta spektriaineistosta sekä mahdollisesti päätellä ydintymisessä syntyvä polymorfimuoto. Ehdotettua menetelmää hyödyntäen voidaan paitsi ennakoida kideytimien muodostumista myös havaita mahdolliset häiriötilanteet kiteytysprosessin alkuhetkillä. Syntyvää polymorfimuotoa ennustamalla voidaan havaita ei-toivotun polymorfin ydintyminen,ja mahdollisesti muuttaa kiteytyksen ohjausta halutun polymorfimuodon saavuttamiseksi. Monimuuttujamenetelmiä sovellettiin myös kiteytyspanosten välisen vaihtelun määrittämiseen mitatusta spektriaineistosta. Tämäntyyppisestä analyysistä saatua informaatiota voidaan hyödyntää kiteytysprosessien suunnittelussa ja optimoinnissa. Väitöstyössä testattiin IR spektroskopian ja erilaisten monimuuttujamenetelmien soveltuvuutta kidetuotteen polymorfikoostumuksen nopeaan määritykseen. Jauhemaisten näytteiden luokittelu eri polymorfeja sisältäviin näytteisiin voitiin tehdä käyttäen tarkoitukseen soveltuvia monimuuttujaisia luokittelumenetelmiä. Tämä tarjoaa nopean menetelmän jauhemaisen näytteen polymorfikoostumuksen karkeaan arviointiin, eli siihen mitä yksittäistä polymorfia kyseinen näyte pääasiassa sisältää. Varsinainen kvantitatiivinen analyysi, eli sen selvittäminen paljonko esim. painoprosentteina näyte sisältää eri polymorfeja, vaatii kaikki polymorfit kattavan fysikaalisen kalibrointisarjan, mikä voi olla puhtaiden polymorfien huonon saatavuuden takia hankalaa.