Determinação não destrutiva do nitrogênio total em plantas por espectroscopia de reflectância difusa no infravermelho próximo

Diffuse reflectance near-infrared (DR-NIR) spectroscopy associated with partial least squares (PLS) multivariate calibration is proposed for a direct, non-destructive, determination of total nitrogen in wheat leaves. The procedure was developed for an Analytical Instrumental Analysis course, carried out at the Institute of Chemistry of the State University of Campinas. The DR-NIR results are in good agreement with those obtained by the Kjeldhal standard procedure, with a relative error of less than ± 3% and the method may be used for teaching purposes as well as for routine analysis.

Erodibilidade de latossolos predita pela suscetibilidade magnética e espectroscopia de reflectância difusa

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Sistemas de screening para detecção de furfural e hidroximetilfurfural e amostras de cachaça por espectroscopia de reflectância difusa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Mapeamento digital de atributos: granulometria e matéria orgânica do solo utilizando espectroscopia de de reflectância difusa

A espectroscopia de reflectância difusa (ERD) pode ser utilizada como alternativa para quantificação de atributos como granulometria e matéria orgânica do solo (MOS). Essa técnica pode ser opção para quantificar esses atributos em grande volume de amostras de solos, visto ser rápida, com menor custo e sem a geração de resíduos químicos. O objetivo deste estudo foi desenvolver modelos usando análise de regressão linear múltipla para predizer o teor de argila, areia, silte e MOS, utilizando dados de ERD em uma área de relevo e geologia complexa localizada na região central do Rio Grande do Sul. No estudo, foram utilizadas 303 amostras coletadas na profundidade de 0,00-0,20 m para determinar os teores de argila, areia, silte e MOS por meio da análise laboratorial e de reflectância espectral. O desempenho dos modelos de predição apresentaram bons resultados, com capacidade de explicação da variância de 77 e 72 % para areia e argila, respectivamente. Mesmo com a complexidade geológica e pedológica, os resultados evidenciaram que a técnica é promissora, sendo possível a aplicação dessa técnica para predição da granulometria e teor de MOS.

Espectros de reflectância difusa como técnica auxiliar na caracterização da emissão de CO2 e atributos do solo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento de métodos para análise de medicamentos utilizando reflectância difusa e espectrofotometria

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Quantificação de óxidos de ferro de Latossolos brasileiros por espectroscopia de refletância difusa

A cor é um dos principais atributos considerados na classificação dos solos, indicando a riqueza em matéria orgânica e a natureza mineralógica dos óxidos de ferro presentes. Este trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade preditiva da cor do solo, determinada pela técnica de refletância difusa, na quantificação dos óxidos de Fe hematita e goethita em diferentes Latossolos brasileiros. Os espectros de refletância separaram os solos mais claros e amarelados dos mais escuros e de coloração vermelha mais intensa, indicando o aumento da refletividade decorrente da redução dos teores dos pigmentos hematita e matéria orgânica. A técnica espectroscópica permitiu a obtenção de valores de matizes mais precisos, com vantagem sobre a Caderneta de Munsell, que fornece dados a intervalos de 2,5 YR. A presença de hematita e goethita nas amostras foi facilmente identificada pela utilização da segunda derivada da função Kubelka-Munk. A similaridade dos espectros desta função, obtida para a terra fina, terra fina tratada com hipoclorito de sódio e fração argila, revela o pequeno efeito da matéria orgânica na expressão das curvas derivativas. Tais resultados indicam que esta técnica pode ser usada sem que seja necessária a separação da referida fração textural, como normalmente observado em outras técnicas de caracterização mineralógica. A segunda derivada da função Kubelka-Munk permitiu ainda a adequada estimativa dos teores de goethita e, principalmente, de hematita presentes nas diferentes amostras.

Abordagens semiquantitativa e quantitativa na avaliação da textura do solo por espectroscopia de reflectância bidirecional no VIS-NIR-SWIR

O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da espectroscopia de reflectância no VIS-NIR-SWIR, para a caracterização granulométrica de amostras de solos de diferentes classes texturais, e obter modelos de predição dos teores de argila, silte e areia no solo. Utilizou-se um conjunto de amostras representativas de Latossolos e Argissolo de cinco locais do Estado do Mato Grosso do Sul. Os espectros do visível e do infravermelho próximo ao infravermelho de ondas curtas (de 350 a 2.500 nm) das amostras foram obtidos e analisados. Empregaram-se a análise de componentes principais (ACP), agrupamento por "fuzzy c-means", regressão logística multinomial (RLM) e regressão por mínimos quadrados parciais. Espectros característicos para as diferentes classes texturais e a segregação de amostras de classes texturais e de locais de coleta com características distintas, por meio da ACP, "fuzzy c-means" e RLM, mostram o potencial semiquantitativo dos dados de reflectância no VIS-NIR-SWIR. Obteve-se quantificação satisfatória quanto à argila (R²=0,92, RPD=3,59), ao silte (R²=0,80, RPD=2,15) e à areia (R²=0,87, RPD=2,62). As técnicas de espectroscopia de reflectância podem auxiliar na determinação da textura e da variabilidade espacial do solo com metodologias semiquantitativas ou quantitativas.

A técnica da reflectância difusa aplicada ao estudo da fluorescência de 2,3-naftalimidas n-substituídas com grupos alquila incluídas em b-ciclodextrina e adsorvidas em celulose microcristalina

The solution fluorescence of N-alkyl-2,3-naphthalimides (1-4) in polar protic and aprotic solvents was compared to the emission from solid samples resulting from the imide complexation with b-cyclodextrin or adsorption on the surface of microcrystalline cellulose. Solid samples of the inclusion complex 2,3-naphthalimides/b-cyclodextrin show maximum for fluorescence emission significantly different to the observed in methanolic solution. Beside this, a clear effect on the alkyl chain length could be observed for these samples which is probably due to differences in probe location inside the cyclodextrin cavity. The constancy for fluorescence quantum yield and fluorescence lifetime for the imides 1 - 4 adsorbed on microcrystalline cellulose suggests that, independently of the polarity of the solvent used for sample preparation, the probe is preferentially located on the cellulose surface. An increase of fluorescence quantum yield and fluorescence lifetime for solid samples, when compared to the values obtained in solution for the different solvents employed in this study (acetonitrile, methanol and water), is fully in accordance with a decrease of the probe mobility due to inclusion in b-cyclodextrin or to adsorption on cellulose.

Estabilidade de cor de resinas compostas em função de composição e sistema de fotoativação: avaliação através de espectroscopia de reflectância

Pós-graduação em Ciências Odontológicas - FOAR

A espectroscopia de reflectância no infravermelho próximo pode predizer consumo, digestibilidade e balanço do nitrogênio de dietas alto concentrado de ovinos

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Aplicación de la espectroscopia de reflectancia difusa (TRR) láser a la medida de parámetros de calidad en frutas.

La espectroscopia de reflectancia difusa (TRR o TDRS), técnica no destructiva ampliamente usada en aplicaciones biomédicas, se aplica por primera vez en este trabajo a la detección de propiedades ópticas relacionadas con parámetros de calidad en frutas. Mediante el uso de tecnologías de conteo de fotones y sistemas de iluminación láser, se ha desarrollado un procedimiento para registrar a la vez la cantidad de luz absorbida y la magnitud de dispersión de los fotones por el tejido atravesado. Los resultados previos indican adecuada sensibilidad del sistema a cambios en la fruta de firmeza, compuestos químicos y color, lo que sugiere un amplio potencial de desarrollo de sensores para la industria agroalimentaria.

Uso da espectroscopia de reflectância do infravermelho próximo (NIRS) para previsão da composição bromatológica de vagens de algaroba e palma forrageira.

Espécies forrageiras adaptadas às condições semiáridas são uma alternativa para reduzir os impactos negativos na cadeia produtiva de ruminantes da região Nordeste brasileira devido à sazonalidade na oferta de forragem, além de reduzir custo com o fornecimento de alimentos concentrados. Dentre as espécies, a vagem de algaroba (Prosopis juliflora SW D.C.) e palma forrageira (Opuntia e Nopalea) ganham destaque por tolerarem o déficit hídrico e produzirem em períodos onde a oferta de forragem está reduzida, além de apresentam bom valor nutricional e serem bem aceitas pelos animais. Porém, devido à variação na sua composição, seu uso na alimentação animal exige o conhecimento profundo da sua composição para a elaboração de dietas balanceadas. No entanto, devido ao custo e tempo para análise, os produtores não fazem uso da prática de análise da composição químico-bromatológica dos alimentos. Por isto, a espectroscopia de reflectância no infravermelho próximo (NIRS) representa uma importante alternativa aos métodos tradicionais. Objetivou-se com este estudo desenvolver e validar modelos de predição da composição bromatológica de vagem de algaroba e palma forrageira baseados em espectroscopia NIRS, escaneadas em dois modelos de equipamentos e com diferentes processamentos da amostra. Foram coletadas amostras de vagem de algaroba nos estados do Ceará, Bahia, Paraíba e Pernambuco, e amostras de palma forrageira nos estados do Ceará, Paraíba e Pernambuco, frescas (in natura) ou pré-secas e moídas. Para obtenção dos espectros utilizaram-se dois equipamentos NIR, Perten DA 7250 e FOSS 5000. Inicialmente os alimentos foram escaneados in natura em aparelho do modelo Perten, e, com o auxílio do software The Unscrambler 10.2 foi selecionado um grupo de amostras para o banco de calibração. As amostras selecionadas foram secas e moídas, e escaneadas novamente em equipamentos Perten e FOSS. Os valores dos parâmetros de referência foram obtidos por meio de metodologias tradicionalmente aplicadas em laboratório de nutrição animal para matéria seca (MS), matéria mineral (MM), matéria orgânica (MO), proteína bruta (PB), estrato etéreo (EE), fibra solúvel em detergente neutro (FDN), fibra solúvel em detergente ácido (FDA), hemicelulose (HEM) e digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS). O desempenho dos modelos foi avaliado de acordo com os erros médios de calibração (RMSEC) e validação (RMSECV), coeficiente de determinação (R2 ) e da relação de desempenho de desvio dos modelos (RPD). A análise exploratória dos dados, por meio de tratamentos espectrais e análise de componentes principais (PCA), demonstraram que os bancos de dados eram similares entre si, dando segurança de desenvolver os modelos com todas as amostras selecionadas em um único modelo para cada alimento, algaroba e palma. Na avaliação dos resultados de referência, observou-se que a variação dos resultados para cada parâmetro corroboraram com os descritos na literatura. No desempenho dos modelos, aqueles desenvolvidos com pré-processamento da amostra (pré-secagem e moagem) se mostraram mais robustos do que aqueles construídos com amostras in natura. O aparelho NIRS Perten apresentou desempenho semelhante ao equipamento FOSS, apesar desse último cobrir uma faixa espectral maior e com intervalos de leituras menores. A técnica NIR, associada ao método de calibração multivariada de regressão por meio de quadrados mínimos (PLS), mostrou-se confiável para prever a composição químico-bromatológica de vagem de algaroba e da palma forrageira. Abstract: Forage species adapted to semi-arid conditions are an alternative to reduce the negative impacts in the feed supply for ruminants in the Brazilian Northeast region, due to seasonality in forage availability, as well as in the reducing of cost by providing concentrated feedstuffs. Among the species, mesquite pods (Prosopis juliflora SW DC) and spineless cactus (Opuntia and Nopalea) are highlighted for tolerating the drought and producion in periods where the forage is scarce, and have high nutritional value and also are well accepted by the animals. However, its use in animal diets requires a knowledge about its composition to prepare balanced diets. However, farmers usually do not use feed composition analysis, because their high cost and time-consuming. Thus, the Near Infrared Reflectance Spectroscopy in the (NIRS) is an important alternative to traditional methods. The objective of this study to develop and validate predictive models of the chemical composition of mesquite pods and spineless cactus-based NIRS spectroscopy, scanned in two different spectrometers and sample processing. Mesquite pods samples were collected in the states of Ceará, Bahia, Paraiba and Pernambuco, and samples of forage cactus in the states of Ceará, Paraíba and Pernambuco. In order to obtain the spectra, it was used two NIR equipment: Perten DA 7250 and FOSS 5000. sSpectra of samples were initially obtained fresh (as received) using Perten instrument, and with The Unscrambler software 10.2, a group of subsamples was selected to model development, keeping out redundant ones. The selected samples were dried and ground, and scanned again in both Perten and FOSS instruments. The values of the reference analysis were obtained by methods traditionally applied in animal nutrition laboratory to dry matter (DM), mineral matter (MM), organic matter (OM), crude protein (CP), ether extract (EE), soluble neutral detergent fiber (NDF), soluble acid detergent fiber (ADF), hemicellulose ( HEM) and in vitro digestibility of dry matter (DIVDM). The performance of the models was evaluated according to the Root Mean Square Error of Calibration (RMSEC) and cross-validation (RMSECV), coefficient of determination (R2 ) and the deviation of Ratio of performance Deviation of the models (RPD). Exploratory data analysis through spectral treatments and principal component analysis (PCA), showed that the databases were similar to each other, and may be treated asa single model for each feed - mesquite pods and cactus. Evaluating the reference results, it was observed that the variation were similar to those reported in the literature. Comparing the preprocessing of samples, the performance ofthose developed with preprocessing (dried and ground) of the sample were more robust than those built with fresh samples. The NIRS Perten device performance similar to FOSS equipment, although the latter cover a larger spectral range and with lower readings intervals. NIR technology associate do multivariate techniques is reliable to predict the bromatological composition of mesquite pods and cactus.

Avaliação e quantificação das frações silte, areia e argila por meio de suas respectivas reflectâncias

A utilização de testes de rotina para determinação de atributos físicos e químicos do solo vem sendo adotada há diversos anos. No entanto, devido a problemas de ordem econômica e ambiental, surge a necessidade do desenvolvimento de novos métodos de avaliação. Nesse contexto, insere-se a espectroscopia de reflectância difusa como ferramenta promissora e rápida, capaz de ajudar na determinação desses atributos. Os objetivos deste trabalho foram estudar o comportamento espectral das frações silte, areia e argila e avaliar a possibilidade de quantificação desses atributos a partir de modelos de regressão individuais gerados para cada elemento. Para geração dos modelos, foram utilizadas frações individuais de silte, areia e argila provenientes de duas áreas formadas por materiais distintos. A validação dos modelos foi feita utilizando o fator de reflectância de amostras de solo no estado natural, advindas de uma área no município de Lobato - PR. Os resultados mostraram que foi possível estimar a percentagem de areia nas amostras de solo de Lobato de maneira satisfatória quando utilizados os modelos individuais da usina Cooperval, não sendo obtido o mesmo quando da utilização dos modelos individuais ajustados para a Fazenda Experimental de Iguatemi. Com relação às frações silte e argila, não foi possível estimá-las satisfatoriamente nas amostras de solo de Lobato quando utilizados os modelos individuais. Conclui-se que, embora os resultados não tenham atingido o patamar ideal, a espectrorradiometria difusa mostrou ser uma ferramenta promissora na estimativa dos atributos físicos do solo, podendo num futuro próximo auxiliar ou mesmo substituir os métodos analíticos de laboratório, reduzindo o tempo e o custo das análises.

Variabilidade espacial de atributos de solos coesos do leste maranhense

A demanda nacional e internacional por mapas de atributos do solo tem aumentado. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar e associar a variabilidade da granulometria, os atributos químicos e a cor de solos coesos a diferentes formas de paisagem, em áreas agrícolas e de vegetação nativa, por meio de técnicas geoestatísticas. Para a instalação do experimento, foram escolhidas três áreas representadas por uma área cultivada com soja e, contígua a essa, uma com cobertura vegetal remanescente de três feições de cerrado, designadas de Cerradão (A), Cerrado (B) e Campo Cerrado (C). As áreas A e B estão localizadas em pedoforma côncava e a área C, na convexa. Em cada área, foram estabelecidas malhas de amostragem com 121 pontos; nas áreas com cobertura vegetal construíram-se transeções com cinco pontos espaçados em 20 m. Os maiores alcances médios, considerando ambas as profundidades avaliadas, foram encontrados para a área A, sendo de 115 m para granulometria, 157 m para atributos químicos e 168 m para a cor do solo. A área B apresentou alcances médios de 95, 64 e 160 m para granulometria, atributos químicos e cor do solo, respectivamente. A área C, por sua vez, exibiu alcances médios de 63, 65 e 58 m para granulometria, atributos químicos e cor do solo, respectivamente. O ambiente com maior variabilidade (área C) está relacionado com locais de ocorrência de vegetação do tipo Campo Cerrado e pedoforma convexa. Esse mesmo local evidenciou a menor capacidade de resposta ao manejo da cultura de soja, evidenciado pelos índices de fertilidade do solo para essa cultura, com destaque para os baixos valores de matéria orgânica (9,20 mg kg-1) e CTC (29,60 mmol c dm-3). Assim, pode-se afirmar que para o compartimento geológico estudado, os ambientes de alta variabilidade sempre estão associados a áreas com menor resposta ao manejo do solo para a cultura da soja.