Constant and decreasing periods of pineapple slices dried by infrared

The aim of the present study is to model the dehydration process of pineapple slices through infrared drying, as well as to determine the critical moisture content and the critical time to the dehydration process. Pineapple slices were cut 5.0 mm thick and 2.0 cm diameter, and dried by an infrared heating source equipped with a built-in scale at accuracy of 0.001 g, under the temperatures of 50, 60, 70, 80, 90 and 100 °C, until constant weight was reached. Mass variation readings were taken at 1.0 min intervals. The mathematical models met the experimental data. The modified model by Henderson and Pabis best represented the data about the drying process. The higher drying temperature led to higher critical moisture content (from 2.205 to 2.450 kgw kgdm -1) and to decreased critical time (18.00 to 5.99 min). The coefficient of effective diffusion increased due to temperature (2.848 x 10-15 to 1.439 x 10-14). The activation energy of the drying process was 33.632 kJ mol-1O objetivo do presente trabalho foi de modelar o processo de desidratação de fatias de abacaxi secadas por infravermelho, bem como determinar o teor de água crítico e o tempo crítico para o processo de desidratação. Fatias de abacaxi foram cortadas com 5,0 mm de largura e 2,0 cm de diâmetro e secadas com uma balança de infravermelho com precisão de 0,001 g, nas temperaturas de 50, 60, 70, 80, 90 e 100 ºC, até massa constante. Leituras da variação de massa foram obtidas em intervalos de 1,0 minuto. Modelos matemáticos foram ajustados aos dados experimentais. Henderson e Pabis Modificado foi o modelo que melhor representou os dados de secagem. Maiores temperaturas de secagem levaram a maiores valores de teor de água crítico (2,205 a 2,450 kgw kgdm -1) e decresceram o tempo crítico (18,00 a 5,99 min). O coeficiente de difusão efetivo aumentou com o incremento de temperatura (2,848 x 10-15 a 1,439 x 10-14) e a energia de ativação para o processo de secagem foi de 33,632 kJ mol-1.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico/[]/CNPq/ BrazilUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Agroalimentarias::Centro para Investigaciones en Granos y Semillas (CIGRAS

Transference of 13C of biochemical fractions from eucalypt plants to soil organic matter

A decomposição de resíduos vegetais e a formação da matéria orgânica do solo (MOS) sãos influenciadas pela sua composição bioquímica, a qual está relacionada à concentração relativa de compostos solúveis em água, celulose, lignina e lipídios. Dessa forma, o efeito da qualidade química dos resíduos vegetais na formação da MOS precisa ser estudado mais detalhadamente. Nesse sentido, no presente estudo, avaliou-se a decomposição e a transferência de 13 C de frações quimicamente distintas de resíduos de eucalipto para as frações matéria orgânica particulada e aquela associada aos minerais. Conduziu-se um experimento de incubação sob condições controladas, com quatro frações quimicamente distintas extraídas sequencialmente, dentre elas: HWE – Extrativos em água quente (compostos metabólicos); TSE - extrativos totais em solvente (lipídios livres), CF-fração celulósica (principalmente celulose e hemicelulose), e AUR- resíduo não hidrolisável em ácido (a maior parte da lignina e lipídios); proveniente de resíduos vegetais dos componentes de planta (folha, galho, casca e raiz). Ao final do período de incubação, uma sub-amostra do solo foi separada e a MOS fisicamente fracionada usando um método combinado de tamanho e densidade, o que permitiu separar a fração leve não complexada da matéria orgânica pesada por meio da diferença de densidade, e, em seguida, a matéria orgânica particulada daquela fração associada aos minerais (silte + argila) por tamanho. O conteúdo total de C e a abundância relativa de 13 C (δ 13 C) de cada fração da matéria orgânica do solo foram medidos em Espectrômetro de Massa de Razão Isotópica (IRMS). Com o presente estudo foi possível observar que nem todas as frações do material vegetal que são facilmente decompostas são igualmente eficientes em formar associações organo- minerais. Mesmo materiais relativamente mais resistentes à decomposição, tais como lignina e lipídios, foram precursores eficazes da fração mais estável da matéria orgânica, a fração associada ao silte e a argila (MOAM). Nossos resultados levaram a rejeitar nossa hipótese inicial de que materiais vegetais lábeis, metabólicos ou estruturais, são mais eficazes na formação da MOAM Os resultados obtidos também não são compatíveis com as tendências de estudos mais recentes segundo os quais os compostos mais lábeis contribuem mais para a formação da fração da MOS associada aos minerais ao passo que os compostos mais recalcitrantes são mineralizados ou contribuem mais para a formação da fração particulada da MOS.The decomposition of plant litter and the formation of soil organic matter (SOM) are largely affected by its biochemical composition, which is dependent on the relative concentrations of water-soluble compounds, cellulose, lignin and lipids. Thus, the effect of plant litter composition on SOM formation needs to be studied in more detail. In the present study, the decomposition and 13 C transfer from chemically distinct labelled litter fractions to the particulate (POM) and mineral associated organic matter (MOAM) fractions were evaluated. An incubation experiment was carried out under controlled conditions with four chemically distinct, sequentially extracted litter fractions, namely: HWE-hot water extractable (metabolic compounds); TSE-total solvent extractable (free lipids), CF-cellulosic fraction (mostly cellulose and hemicellulose), and AUR- acid unhydrolysable residue (mostly lignin and lipids); from four plant litter components (leaves, twigs, bark and roots). At the end of the incubation period, a soil subsample was taken and the SOM was physically fractionated using a size-density combined method, which allowed us to separate the uncomplexed light fraction from the heavy organic matter by density, and then sand (POM) from silt + clay associated organic matter (MOAM) by size. The total content of C and the relative abundance of 13 C (δ 13 C) of each soil organic matter fraction were measured in a continuous flow Isotope Ratio Mass Spectrometer (IRMS). The results of the current study indicate that not all litter fractions that are easily decomposed are equally effective at promoting the formation of organic-mineral associations. Even materials relatively more resistant to decomposition, such as lignin and lipids, were effective precursors for the more stable silt and clay mineral-bound SOM fraction (MAOM). Our findings led us do refuse our initial hypothesis that microbial labile, whether metabolic or structural, litter fractions are more effective at promoting MAOM formation. They also do not support the more recent propositions that mineral-bond SOM is mainly dependent on labile compounds in metabolic fractions and that recalcitrant materials are mineralized or contribute mostly for the particulate organic matter.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

O material vegetal controla a formação da matéria orgânica do solo e a magnitude do efeito priming

Soil organic matter (SOM) has the capacity to store large amounts of carbon (C). In this context, SOM is a potential sink of atmospheric C and an alternative for global warming mitigation. Although SOM is widely investigated, the processes governing its formation and retention in soils are not completely understood. Thus, we aimed in the present study to understand how the chemical composition of plant litter drives the formation of new SOM and the mineralization of “native” SOM. The research was divided in two parts that originated two chapters: I) Quantitative parametrization of molecular diversity and microbial respiration of biochemical fractions of eucalypt plant tissues; and II) Forest litter constraints on the pathways controlling soil organic matter formation. For the chapter I we fractionated eucalypt plant components through proximate analysis (PA), which has been widely used to determine litter chemistry in decomposition studies. The fractions obtained had their biochemical composition characterized by 13 C-NMR spectroscopy and thermochemolysis coupled to gas chromatography-mass spectrometry. After this characterization, artificial plant organs were “reconstructed” and incubated in soil samples for 200-days under controlled conditions. Our results showed that the chemical composition of substrate drives the respiration of plant material at the early stages of decomposition. Conversely, at the late stages of decomposition substrate properties had no significant influence on C- CO 2 release. For the chapter II we incubated soil samples with different eucalypt plant organs for 200 days. These plant organs represented forest litter fractions with distinct chemical composition and usual input location in soil (above and belowground). For each treatment, we determined the amount of litter-derived C incorporated into different SOM fractions as well as the priming effect caused by the fresh litter amendments. Our results indicate that the aboveground litter were respired at higher rates but caused less native SOM degradation as compared to root litter. Additionally, aboveground litter contributed to net gains in both POM and MAOM, while root litter only led to net gains in POM. Generally, SOM formation via microbial incorporation of aboveground litter through in vivo pathways appears to be more efficient and causes less degradation of “native” MAOM than roots. Keywords: Substrate biochemistry. Microbial respiration. In vivo pathway. Ex vivo pathway. Priming effect. 13 C-CP/MAS-NMR spectroscopy. Aboveground litter. Root litter. Particulate organic matter. Mineral-associated organic matter.A matéria orgânica do solo (MOS) tem capacidade para armazenar grandes quantidades de carbono (C). Nesse contexto, a MOS é um dreno potencial para o C atmosférico e uma alternativa para a mitigação do aquecimento global. Embora a MOS seja amplamente investigada, os processos que governam sua formação e retenção nos solos não são totalmente compreendidos. Assim, objetivou-se no presente estudo compreender como a composição química do litter de planta governa a formação da MOS nova e a mineralização da MOS “nativa”. A pesquisa foi dividida em duas partes que originaram dois capítulos: I) Quantitative parametrization of molecular diversity and microbial respiration of biochemical fractions of eucalypt plant tissues; and II) Forest litter constraints on the pathways controlling soil organic matter formation. Para o capítulo I, fracionamos os componentes de plantas de eucalipto por meio de análise proximal (AP), a qual tem sido amplamente utilizada para determinar a composição química do litter em estudos de decomposição. As frações obtidas tiveram sua composição bioquímica caracterizada por espectroscopia de RMN de 13 C e termoquimólise acoplada a cromatografia gasosa e espectrometria de massas. Após essa caracterização, órgãos artificiais de plantas foram “reconstruídos” e incubados em amostras de solo por 200 dias sob condições controladas. Nossos resultados demonstraram que a composição química governa a respiração do material vegetal nos estágios iniciais da decomposição. Por outro lado, nos estágios finais da decomposição, as propriedades do substrato não tiveram influência significativa na liberação de C-CO 2. Para o capítulo II, incubamos amostras de solo com diferentes órgãos de plantas de eucalipto por 200 dias. Esses órgãos representavam frações do litter de florestas de composição química distinta e de diferentes localizações usuais de entrada no solo (acima e abaixo do solo). Para cada tratamento, determinamos a quantidade de C derivado do litter incorporada em diferentes frações da MOS, assim como o efeito priming causado pelo aporte do litter. Nossos resultados indicaram que o litter de parte aérea foi respirado em taxas mais elevadas, mas causou uma menor degradação da MOS nativa comparado com o litter de raiz. Além disso, o litter de parte aérea contribuiu para ganhos líquidos na POM e na MAOM, enquanto o litter de raiz levou a ganhos líquidos apenas na POM. De modo geral, a formação de MOS via incorporação microbiana de litter de parte aérea por meio de vias in vivo parece ser mais eficiente e causar menos degradação de MAOM “nativa” do que raízes. Palavras-chave: Bioquímica do substrato. Respiração microbiana. Rota in vivo. Rota ex vivo. Efeito priming. Espectroscopia 13 C-CP/MAS-NMR. Litter de parte aérea. Litter de raiz. Matéria orgânica particulada. Matéria orgânica associada aos minerais.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic

PRODUTIVIDADE DO EUCALIPTO, ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO E FRAÇÕES DA MATÉRIA ORGÂNICA INFLUENCIADAS PELA INTENSIDADE DE TRÁFEGO E RESÍDUOS DE COLHEITA

O número de passadas das máquinas, os tipos de rodados e a alta umidade do solo durante as operações de colheita agravam o processo de compactação, devendo-se conhecer esses impactos e quais alternativas para reduzí-los. O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto de diferentes frequências de tráfego doforwarder e o efeito de condições distintas de resíduos da colheita do eucalipto ao fim da rotação subsequente na produtividade, nos atributos físicos do solo e nos teores de matéria orgânica de um Latossolo Vermelho (LV), localizado em São João Evangelista, MG, e um Latossolo Amarelo (LA), localizado em Belo Oriente, MG. Os tratamentos consistiram de um esquema fatorial 2 × 3, sendo: duas ou oito passadas na entrelinha sobre resíduo da colheita sem casca; com casca; e sem resíduo. A perda de produtividade dos plantios pela compactação do solo proveniente das passadas doforwarder é atenuada com a permanência dos resíduos da colheita especialmente com a manutenção da casca na área. A remoção de resíduo, particularmente quando há remoção da casca, leva à redução dos teores de C orgânico total e de frações mais lábeis de C e N do solo. O tráfego doforwarder na colheita do eucalipto da rotação anterior sobre solo sem resíduos promove perdas na qualidade física do solo, com aumento da densidade do solo e resistência à penetração, e redução na porosidade e condutividade hidráulica do solo. Esses efeitos negativos perduraram até o final da rotação seguinte