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Tipo do documento: Dissertação
Título: Aplicação da espectroscopia NIR e quimiometria para estudos de fenotipagem e de genótipos de Agave spp.
Título(s) alternativo(s): Application of NIR spectroscopy and chemometrics for phenotyping and genotyping studies of Agave spp.
Autor: Dias Junior, Joabel Freire 
Primeiro orientador: Simões, Simone da Silva
Primeiro coorientador: Medeiros, Everaldo Paulo de
Primeiro membro da banca: Diniz, Paulo Henrique Gonçalves Dias
Segundo membro da banca: Gondim, Tarcísio Marcos de Souza
Resumo: A fibra do sisal, Agave sisalana, pode ser utilizada para diversos fins incluindo principalmente aplicações industriais e artesanato. No entanto, apenas 3% a 5% do material foliar é aproveitado como fibra, sendo os coprodutos, como a fração líquida, mucilagem e bucha, descartados. Após o beneficiamento das folhas, os resíduos são rapidamente fermentados causando um aumento da acidez na fração líquida, o que inviabiliza a agregação de valor. Para os extratos líquidos, a determinação da acidez é uma variável crítica devido a fermentação, perda de massa, alterações na cor, pH, condutividade. Com o propósito de permitir novas aplicações para a fração líquida do sisal, este trabalho objetivou desenvolver estratégias de aplicação da espectroscopia NIR (do inglês: Near Infrared) e quimiometria para a predição da acidez na fração líquida, e classificação de genótipos de Agave spp. Para isto foram coletadas 40 amostras obtidas de seis genótipos, considerando sete plantas por genótipos. As folhas das plantas foram beneficiadas e processadas para a coleta do extrato líquido. As determinações físico-químicas foram realizadas nas amostras in natura e após tratamento do extrato com o uso de conservante químico. Foram medidas a condutividade elétrica, o pH e a perda de massa dessas amostras diariamente durante 51 dias. Em seguida, determinou-se a acidez total por método convencional, e a adquiriu-se os espectros NIR. Com base na PCA (análise em componentes principais), foi avaliada a tendência de distinção entre os genótipos estudados. Os resultados da PCA indicaram que os genótipos A, C e F (1, 7 e 15) são diferentes em sua composição. Os modelos de reconhecimento de padrões supervisionados utilizando LDA (análise discriminante linear) e o algoritmo ACO (colônia de formigas) para seleção de variáveis, alcançou uma taxa de classificação correta superior a 90%. Para os modelos construídos para a determinação da acidez, utilizando os espectros VIS-NIR e os algoritmos iPLS e iSPA-PLS alcançou-se uma capacidade preditiva satisfatória, com valores de RMSEP de 0,870 e 0,771 mg NaOH/mL, rpred de 0,873 e 0,771 e REP de 8,408 e 10,765 % para iPLS e iSPA-PLS, respectivamente. Diante do exposto pode-se afirmar que aplicação da tecnologia NIR apresenta para a determinação da acidez e classificação de genótipos de Agave spp. uma técnica rápida, eficiente e precisa.
Abstract: The sisal fiber, Agave sisalana, can be used for various purposes, including primarily industrial applications and crafts. However, only 3% to 5% of the leaf material is utilized as fiber, while co-products such as liquid fraction, mucilage, and pulp are discarded. After leaf processing, the residues undergo rapid fermentation, causing an increase in acidity in the liquid fraction, which hinders value addition. For the liquid extracts, acidity determination is a critical variable due to fermentation, mass loss, color changes, pH, and conductivity alterations. With the aim of enabling new applications for the sisal liquid fraction, this study aimed to develop strategies for applying Near Infrared (NIR) spectroscopy and chemometrics for predicting acidity in the liquid fraction and classifying Agave spp. genotypes. To achieve this, 40 samples were collected from six genotypes, with seven plants per genotype. The plant leaves were processed to obtain the liquid extract. Physical and chemical determinations were performed on the samples in their natural state and after treating the extract with a chemical preservative. Electric conductivity, pH, and mass loss were measured daily for 51 days. Subsequently, total acidity was determined through conventional methods, and NIR spectra were acquired. Based on Principal Component Analysis (PCA), the trend of distinction among the studied genotypes was evaluated. PCA results indicated that genotypes A, C, and F (1, 7, and 15) have distinct compositions. Supervised pattern recognition models using Linear Discriminant Analysis (LDA) and the Ant Colony Optimization (ACO) algorithm for variable selection achieved a classification rate exceeding 90%. For the models constructed to determine acidity using VIS-NIR spectra and the iPLS and iSPA-PLS algorithms, a satisfactory predictive capacity was attained, with Root Mean Square Error of Prediction (RMSEP) values of 0.870 and 0.771 mg NaOH/mL, prediction correlation coefficients (rpred) of 0.873 and 0.771, and Relative Error in Prediction (REP) of 8.408 and 10.765% for iPLS and iSPA-PLS, respectively. In light of the above, it can be affirmed that the application of NIR technology presents a fast, efficient, and accurate technique for acidity determination and classification of Agave spp. genotypes.
Palavras-chave: Espectroscopia
Fibra de sisal
Quimiometria
Spectroscopy
Chemometrics
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ
Citação: DIAS JUNIOR, Joabel Freire. Aplicação da espectroscopia NIR e quimiometria para estudos de fenotipagem e de genótipos de Agave spp. 2023. 77 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/4734
Data de defesa: 25-Jul-2023
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