ALVES, G. S. C.

ANDRADE, A. C.

BONNOT, F.

DAVRIEUX, F.

GUERRA, A. F.

HEIMBECK. I. G. R.

LEROY, T.

MARRACCINI, P.

MERA, A. C.

POT, D.

ROCHA, O. C.

RODRIGUES, G. C.

VINECKY, F.

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VII Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil 22 a 25 de Agosto de 2011, Araxá - MG    EFEITO DE DIFERENTES NÍVEIS DE ADUBAÇÃO SOBRE A COMPOSIÇÃO BIOQUÍMICA EM GRÃO DE COFFEA ARABICA  CV. RUBI  Felipe Vinecky2; Fabrice Davrieux3; Gabriel Sérgio Costa Alves4; Ingrid Gomes Renoldi Heimbeck5; Ana Carolina Mera5; Thierry Leroy6; François Bonnot6; David Pot6; Omar Cruz Rocha7; Antonio Fernando Guerra7; Gustavo Costa Rodrigues7; Pierre Marraccini6; Alan Carvalho Andrade8  1 Trabalho financiado pelo CIRAD, o Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café – CPB&D/Café e com apoio da(o) FINEP, INCT/Café e Embrapa Café 2 Doutorando, M.Sc., Departamento de Biologia Celular - UnB – Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia (LGM-NTBio), Brasília – DF 3 Pesquisador, CIRAD UMR Qualisud, Montpellier – FR 4 Doutorando, M. Sc., Universidade Federal de Lavras – UFLA, Lavras – MG 5 Bolsista, M. Sc., Embrapa Café, Brasília – DF. 6 Pesquisador, PhD, CIRAD UMR AGAP, Montpellier – FR 7 Pesquisador, PhD, Embrapa Cerrados, Planaltina – DF  8 Pesquisador, PhD, Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia (LGM-NTBio), Brasilia – DF   RESUMO: As condições edafoclimáticas podem afetar a qualidade do café . No caso de cafeeiros (C. arabica L.), a adubação adequada resulta no aumento da produção e também pode afetar a composição bioquímica final do grão  e na qualidade da bebida. Por uma grande parte, essa qualidade depende dos compostos acumulados no café verde que podem também servir como padrões para avaliar a qualidade. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de diferentes níveis de adubação NPK sobre a composição bioquímica dos grãos de café. Os níveis de certos compostos (cafeína, lipídios, sacarose, trigonelina e ácidos clorogênicos) em grãos de café produzidos a partir de plantas cultivadas sob diferentes níveis de adubação, e durante três anos de colheita consecutivos (2007 até 2009), foram avaliados por espectroscopia de infravermelho próximo (NIRS).  Palavras-Chave: Coffea arabica, composition bioquimica grão, fertilização, NIRS   EFFECTS OF DIFFERENT FERTILIZATION LEVELS ON THE BEAN BIOCHEMICAL COMPOSITION OF COFFEA ARABICA  CV. RUBI  ABSTRACT:  The edafoclimatic conditions can affect the quality of coffee.. In the case of the coffee plants (Coffea arabica L.) , the adequate fertilization results in the increase of the production and can also affect the final bean biochemical composition and the cup quality. For a great part, this quality depends on the compounds accumulated in the green coffee and that can also serve as standards to evaluate the quality. The objective of this study was to evaluate the effect of different levels of NPK fertilization on the biochemical composition of the coffee grains. The levels of some compounds (e.g. caffeine, lipids, sucrose, trigonelline and acid chlorogenic acids) in beans produced form plants grown under different levels of fertilization, and during three consecutive years of harvest (2007 up to 2009), was evaluated by next infra-red spectroscopy (NIRS).  Key words: bean biochemical composition, Coffea arabica, fertilization, NIRS  INTRODUÇÃO  Vários fatores ambientais, como as condições edafoclimáticas podem afetar na qualidade do café (Harding et al., 1987; Silva et al., 2005; Leroy et al., 2006; Vaast et al., 2006) A adubação adequada durante o cultivo do cafeeiro resulta em aumento da produção mas também podem influenciar na composição bioquímica final e qualidade da bebida. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de diferentes níveis de adubação NPK sobre a composição bioquímica dos grãos de café. Os níveis de alguns compostos bioquímicos de frutos de café (cafeína, lipídeos totais, sacarose e ácidos clorogênicos) foram avaliados por espectroscopia de infra-vermelho próximo (NIRS) em grãos produzidos a partir de plantas adultas de Coffea arabica cv. Rubi, cultivada com diferentes níveis de adubação NPK em condições de campo. Os grãos de café foram obtidos a partir de um experimento configurado em um esquema fatorial (NPK x 5 níveis x 3 repetições), localizado em uma área de Cerrado brasileiro. Nesta região, o clima é caracterizado por uma estação chuvosa (de outubro a abril) no verão e uma longa estação seca (de maio a setembro) durante o inverno. Em tais condições, o cultivo do café só é possível sob irrigação para evitar efeitos deletérios do estresse hídrico nas plantas de café. As análises de NIRS foram realizadas utilisando grãos produzidos durante três períodos de colheita consecutivos (2007 até 2009).  In: Afonso Júnior, P.C. (ed.). Anais do VII Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil : resumos expandidos. [Cd-Rom]. Brasília, DF, Brasil: Embrapa Café.VII Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil 22 a 25 de Agosto de 2011, Araxá - MG    MATERIAL E MÉTODOS  Material vegetal:  Os testes foram realizados em campo utilizando plantas de Coff a arabica cv. Rubi com 6 anos de idade cultivados em condição de campo, na estação experimental do centro da Embrapa Cerrados (Planaltina-DF, Brasil, Figure 1) em condição de sol pleno sob cinco regimes hídricos (RH), caracterizada da seguinte forma: RH0, sem irrigação (apenas sujeito a chuvas naturais); RH1, sempre irrigada durante o ano; RH2, sem irrigação, durante 30 dias da temporada de inverno; RH3, sem irrigação durante 60 dias da temporada de inverno e RH4, sem irrigação durante 90 dias da temporada de inverno. Durante os três anos desta experiência, a data do retorno de irrigação foi fixada para o dia 04 de setembro para os tratamentos RH2 a 4 com a floração ocorrendo em torno de 10 dias após essa data. Em seguida, desde a floração até a colheita do grão, o teor de umidade de água no solo foi controlado com irrigações regulares realizadas por um sistema de pivô central mantendo o nível de água sempre superior a 0.27 cm3 H2O.cm-1, mesmo durante o período chuvoso. Diferentes condições de adubação de N, P e K também foram testadas da seguinte forma: tratamento N (N1: 0, N2: 100, N3: 250, N4 *: 500 e N5: 800 kg N.ha-1), tratamento de P (P1 : 0, P2: 50, P3: 100, P4 *: 200 e P5: 400 kg de tratamento P2O5.ha-1) e tratamento de K (K1: 0, K2: 100, K3: 250, K4 *: 500 e K5: 800 Kg de K2O.ha-1). Para cada condição, foram utilizadas três repetições biológicos totalizando mais de 225 amostras analisadas (3 tratamentos de NPK x 5 doses de NPK x 3 repetições x 5 condições RH). (*): valores fixos de fertilizantes utilizados na combinação de testes.   NPK  Figura 1 - Mapa do experimento no campo da Embrapa Cerrados (Planaltina-DF, Brasil). Os blocos de C. arabica cv. Rubi são indicados em relação ao regimo hidrico (irrigado:RH1 até RH4 e não-irrigado:RH0). Os blocos de plantas com doses variadas de N, P e K são, respectivamente, em verde, vermelho e cinza. Mapa obtido a partir do Google Earth (15°35'43"S - 47°43'52"O).  Amostragem e processamento dos frutos:  Nas condições atuais, e dependendo das chuvas ano, o estresse hídrico acelerou a maturação em aproximadamente um mês, com o amadurecimento de frutos que era estimada em 210 DAF e 240-260 dias após o florescimento (DAF) para condições de RH0 e RH1 a 4, respectivamente. Os frutos foram colhidos na maturidade que corresponde a frutos maduros, com pericarpo vermelho chegando ao roxo e contendo o endosperma duro e branco (o excesso de cerejas maduras, com um pericarpo seco e coloração de marrom a preto, não foram considerados). Os frutos foram secos ao sol por um período de 15 a 20 dias, até o grão chegar a níveis de 10-12% de umidade e então processadas mecanicamente para remover o pericarpo seco e endocarpo (pergaminho).  Análises químicas:  Foram realizadas análises químicas nos grãos de café verde por espectrometria de infravermelho próximo (NIRS) por refletância (Williams & Norris, 1990) de café verde (50 g) usando um sistema de espectrometria NIR (NIRS modelo 6500, FOSS, Port Matilda, Pa.). Foram avaliadas as quantidades de sacarose, lipídios totais, cafeína e ácidos clorogênicos (ACG) utilizando grãos secos (30-50 g) os quais foram equilibrados (submetidos 6 dias, sob 60% de umidade e 28°C de temperatura) antes de serem congeladas em nitrogênio líquido e pulverizadas (<0,5 mm). Um espectro de NIR foi adquirido em modo de refletância (R) na faixa de 1104 a 2456 nm (Downey et al., 1994; Downey In: Afonso Júnior, P.C. (ed.). Anais do VII Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil : resumos expandidos. [Cd-Rom]. Brasília, DF, Brasil: Embrapa Café.VII Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil 22 a 25 de Agosto de 2011, Araxá - MG    & Boussion 1996; Scanlon et al., 1999) e comparados com curvas de calibração previamente estabelecidos (Guyot et al., 1993; Decazy et al., 2003). Os dados foram tratados pelo software (Int Intrasoft. Matilda Porto, PA) do Winisi 1.5 (NIRS2 4.0).  Análises estatísticas:  Dentro de cada condição de RH foram separados três blocos casualizados em cinco parcelas que foram estabelecidas para cada fertilizante N, P e K, e cada fertilizante foi aplicado em cinco níveis em três blocos, com um nível constante de dois outros fertilizantes. Três experimentos distintos foram então considerados e analisados separadamente. Os dados de cada ano foram analisados separadamente por causa das condições climáticas muito diferentes entre os três anos. Os dados foram analisados utilizando um modelo misto de variância. Fatores de RH e de fertilizantes foram considerados fixos, e dentro do bloco de fator RH foi considerado aleatório. Para cada fertilizante, o valor observado Yijk correspondente ao RH i, bloco j dentro de RH i e nível de fertilizantes k, foi modelado conforme a formula a seguir: Yijk = m + ai + Bij + ck + (ac)ik + Eijk onde m (média geral), ai (efeito fixo de RH i), Bij (efeito aleatório do bloco j dentro de RH i), CK (efeito fixo da fertilização k) (ac)ik (interação RH x fertilizantes) e Eijk (erro aleatório residual). Todos os cálculos foram realizados utilizando o software estatístico R (R Development Core Team. 2007), versão 2.6.0. As análises de variância foram realizadas utilizando o pacote de R Nlme (Pinheiro et al., 2007).  RESULTADOS E DISCUSSÃO  Os resultados apresentados mostram (i) os efeitos da adubação com K sobre os teores de ácidos clorogênicos (ACG) sacarose e lipídios totais (Figura 2) e (ii) os efeitos da adubação com N sobre os teores de cafeína (Figura 3). Os resultados não mostram as interações com as condições de RH (ver também Vinecky et al., nesse mesmo simpósio).  lipídios totaissacaroseácidos clorogênicos(ACG)RH1RH2RH3RH4RH0  Figura 2 - Efeitos da adubação com K nos teores de ácidos clorogênicos (ACG) sacarose e lipídios totais. As doses de K aplicadas foram: K1: 0, K2: 100, K3: 250, K4: 500 e K5: 800 Kg K2O.ha-1. Os valores são expressos em percentagem In: Afonso Júnior, P.C. (ed.). Anais do VII Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil : resumos expandidos. [Cd-Rom]. Brasília, DF, Brasil: Embrapa Café.VII Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil 22 a 25 de Agosto de 2011, Araxá - MG    (%) de matéria seca do grão maduro para os anos de colheita 2007 até 2009. Devido a uma estiagem durante o inverno de 2007, os frutos RH0 não foram produzidos em 2008.   cafeína RH1RH2RH3RH4RH0 Figura 3 - Efeitos da adubação com N nos teores de cafeína. As doses de N aplicadas foram: N1: 0, N2: 100, N3: 250, N4: 500 e N5: 800 Kg N.ha-1). Os valores são expressos em percentagem (%) de matéria seca do grão maduro para os anos de colheita 2007 até 2009. Devido a uma estiagem durante o inverno de 2007, os frutos RH0 não foram produzidos em 2008.  As principais conclusões deste estudo são (Figuras 2 & 3): - o conteúdo de cafeína, de ácidos clorogênicos (ACG) e de sacarose foram similares durante os três anos de análise, - os teores de lipídeos totais apresentaram grandes flutuações, variando de 12-14% em 2007 para 15-16% em 2009,  - há um efeito significativo de potássio nos níveis de lipídeos totais, ácidos clorogênicos (ACG) e sacarose, com (i) um aumento nos teores de lipídeos e ACG com níveis crescentes de K e (ii) uma diminuição dos teores de sacarose com níveis crescentes de K. Em relação ao teste com N, há um efeito significativo desse adubo no teor de cafeína com um aumento deste composto bioquímico com níveis crescentes de N. Esse aumentou pode de ser de +10% até +20% entre as doses N1 (0 Kg N.ha-1) e N5 (800 Kg N.ha-1).  REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS  DECAZY, F.; AVELINO, J.; GUYOT, B.; PERRIOT, J.J.; PINEDA, C.; CILAS, C. Quality of different Honduran coffees in relation to several environments. J. Food Sci. 68, 2356-2361, 2003. DOWNEY, G.; BOUSSION, J.; BEAUCHÊNE, D. Authentification of whole and ground coffee beans by near infrared reflectance spectroscopy. J. Near Infrared Spec. 2, 85-92, 1994. DOWNEY, G.; BOUSSION, J. Authentification of coffee bean variety by near-infrared reflectance spectroscopy of dried extract. J. Sci. Agric. 71, 41-49, 1996. GUYOT, B.; DAVRIEUX, F.; MANEZ, J.C.; VINCENT, J.C. Détermination de la caféine et de la matière sèche par spectrométrie proche infrarouge. Applications aux cafés verts Robusta et aux cafés torréfiés. Café Cacao Thé  37, 53-64, 1993. HARDING, P.E.; BLEEKER, P.; FREYNE, D.F. 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Anais do VII Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil : resumos expandidos. [Cd-Rom]. Brasília, DF, Brasil: Embrapa Café.

Efeito de diferentes níveis de adubação sobre a composição bioquímica em grão de Coffea arabica Cv. Rubi.

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Efeito de diferentes níveis de adubação sobre a composição bioquímica em grão de Coffea arabica Cv. Rubi.

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