Aplicação de métodos quimiométricos na análise de dados químicos de produtos agrícolas

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dc.contributor.advisorScarminio, Ieda Spacino
dc.contributor.authorTormena, Cláudia Domiciano
dc.contributor.bancaMarço, Paulo Henrique
dc.contributor.bancaBraz, Elen Julcileia Romao Sartori
dc.contributor.bancaLonni, Audrey Alesandra Stinghen Garcia
dc.contributor.bancaFerreira, Sérgio Luis Costa
dc.coverage.extent172 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-08-20T12:30:56Z
dc.date.available2024-08-20T12:30:56Z
dc.date.issued2022-09-06
dc.description.abstractCom o passar dos anos a indústria alimentícia passou a necessitar de um amplo controle para maximizar a produção garantindo qualidade, segurança alimentar e padronização dos lotes. Dessa forma, as tecnologias estão se adaptando para atender as necessidades do setor agro-alimentar. Neste trabalho o impacto do dimorfismo sexual e alterações metabólicas na qualidade das folhas de erva-mate (Ilex paraguariensis) foram investigados por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) combinada com as ferramentas quimiométricas de análise de componentes principais (PCA, do inglês principal component analysis) e análise de variância – análise de componentes simultânea (do inglês, ANOVA-simultaneous component analysis, ASCA), quando as plantas experimentaram diferentes disponibilidades de luz durante duas fenofases da planta. De fato, o dimorfismo sexual teve uma influência significativa nas impressões digitais espectrais FT-IR da erva-mate apresentando metabólitos como a cafeína para plantas masculinas e feofitina a para fêmeas como possíveis biomarcadores. Além disso, foi apontada alteração metabólica nos dois sexos, independente de fatores externos, comprovando que o dimorfismo sexual nas folhas da erva-mate é essencial para aumentar a compreensão do papel metabólico no funcionamento da planta e na qualidade do produto obtido. Este trabalho também apresenta a autenticação de feijão como forma de garantir produtos de maior qualidade para o comércio. Para isso, a análise discriminante por mínimos quadrados parciais (do inglês, partial least squares discriminant analysis – PLS-DA) foi aplicada a imagens digitais a fim de desenvolver uma metodologia não destrutiva que permite a discriminação de três cultivares de Phaseolus vulgaris L. (Agro ANfc9, IPR-Andorinha e IPR-Sabiá) com diferentes características tecnológicas. A PCA resultou na separação dessas cultivares, mas com certa sobreposição, enquanto a análise supervisionada mostrou que três modelos PLS1-DA, um modelo para cada duas cultivares, foi moderadamente melhor do que o tratamento simultâneo de todas as três cultivares (PLS2-DA). As melhores classificações foram encontradas para as cultivares Agro ANfc9 e IPR-Sabiá do que para IPR-Andorinha. O modelo Agro ANfc9 – IPR-Sabiá classificou corretamente 100% das duas classes de feijão nos conjuntos de treinamento e teste mostrando que essa estratégia analítica é rápida, econômica, ecologicamente correta e pode ser aplicada no controle de qualidade do feijão, ajudando na autenticidade do cultivo para o comércio. Ademais, aspectos da interface entre disponibilidade de luz sobre o estrato vegetal e sensibilidade a biorreguladores em Coffea arabica foi investigada usando métodos analíticos clássicos como espectroscopia aliada a quimiometria. Os espectros foram analisados usando uma modificação do método de análise de variância-dimensões comuns, AComDim-ICA (do inglês, analysis of variance-common dimensions analysis- independent components analysis). Isso pode facilitar a identificação de variações nos dados resultantes dos efeitos dos fatores de delineamento experimental, biorreguladores e estratificação, bem como suas interações. Por ser um fruto climatérico, o café é sensível à aplicação de etileno exógeno (Ethephon), que interfere no processo de amadurecimento e pode apresentar quantidades elevadas de cafeína no estrato superior da copa (exposto à luz solar intensa). E, a aplicação externa de giberelina resultou no aumento da produção de substâncias da classe fenólica nos grãos de café cru. Com isso pode-se identificar a qualidade dos grãos crus produzidos, a partir do aumento da maturidade das bagas
dc.description.abstractother1Over the years, the food industry began to need control to maximize production, ensuring quality, food safety and batch standardization. In this way, technologies are adapting to meet the needs of the agri-food sector. In this work, the impact of sexual dimorphism and metabolic changes on the quality of yerba mate (Ilex paraguariensis) leaves were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) combined with chemometric tools such as the principal component analysis (PCA) and analysis of variance – simultaneous component analysis (ASCA), when plants experienced different light availabilities during two plant phenophases. Indeed, sexual dimorphism had a significant influence on FT-IR spectral fingerprints of yerba-mate presenting metabolites such as caffeine for male plants and pheophytin a for females as possible biomarkers. In addition, metabolic changes were identified in both sexes, regardless of external factors, proving that sexual dimorphism in the leaves of yerba-mate is essential to increase the understanding of the metabolic role in the functioning of the plant and in the quality of the final product obtained. This work also presents bean authentication as a way of resulting in higher quality products for the trade. For this, partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) was applied to digital images in order to develop a methodology that allows non-destructive discrimination of three cultivars of Phaseolus vulgaris L. (Agro Anfc9, IPR-Andorinha and IPR-Sabiá) with different technological characteristics. PCA resulted in the separation of these cultivars, but with some overlap while supervised analysis showed that three models PLS1-DA, one model for two cultivars, was moderately better than the simultaneous treatment of all three cultivars (PLS2-DA). The best classifications were found for the cultivars Agro Anfc9 and IPR-Sabiá than for IPR-Andorinha. The Agro Anfc9 – IPR-Sabiá model correctly classified 100% of the two bean classes in the training and test sets, showing that this analytical strategy is fast, economical, ecologically correct and can be applied in the quality control of beans, helping in the authenticity of the bean. cultivation for trade. Furthermore, aspects of the interface between light availability on the plant stratum and sensitivity to bioregulators in Coffea arabica were investigated using classical analytical methods such as spectroscopy and chemometrics. The spectra were analyzed using a modification of the analysis of variance-common dimensions method, AComDim-ICA. This can make it easier to identify in the data the effects of experimental design, bioregulator and stratification factors, as well as their interactions. As it is a climacteric fruit, coffee is sensitive to the application of exogenous ethylene (Ethephon), which interferes with the ripening process and may present high amounts of caffeine in the upper stratum of the crown (exposed to intense sunlight). And, external application of gibberellin resulted in increased production of substances of the phenolic class in raw coffee beans. With this, it is possible to identify the quality of the raw grains produced, from the increase in the maturity of the berries
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17230
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectQuimiometria
dc.subjectErva-mate - Dimorfismo sexual
dc.subjectCultivares de feijões
dc.subjectCoffea arabica
dc.subjectPCA
dc.subjectASCA
dc.subjectPLS-DA
dc.subjectAComDim-ICA
dc.subjectQuímica analítica
dc.subjectProdutos agrícolas - Análise química
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsChemometrics
dc.subject.keywordsYerba-mate - Sexual dimorphism
dc.subject.keywordsBean cultivars
dc.subject.keywordsCoffea arabica
dc.subject.keywordsPCA
dc.subject.keywordsASCA
dc.subject.keywordsPLSDA
dc.subject.keywordsAComDim-ICA
dc.subject.keywordsAnalytical chemistry
dc.subject.keywordsAgricultural products - Analytical chemistry
dc.titleAplicação de métodos quimiométricos na análise de dados químicos de produtos agrícolas
dc.title.alternativeApplication of chemometric methods in agricultural products chemical data
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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