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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.1967.tde-20240301-153944
Document
Author
Full name
German Valencia Aristizabal
Institute/School/College
Date of Defense
Published
Piracicaba, 1967
Supervisor
Title in Portuguese
Deficiências minerais em relação ao metabolismo intermediário no cafeeiro, Coffea arabica L.
Keywords in Portuguese
CAFÉ
DEFICIÊNCIAS MINERAIS DE PLANTAS
METABOLISMO VEGETAL
NUTRIÇÃO VEGETAL
Abstract in Portuguese
O presente trabalho foi planejado com o fim de conhecer a composição mineral e orgânica da fôlha de café e as suas variações em relação com alterações na nutrição mineral e como uma aplicação adicional de diagnose pela análise foliar. Pela cromatografia em papel de filtro se estudaram os efeitos das deficiências de nitrogênio, de potássio, de boro e de zinco, selecionados pela sintomatologia visual apresentada, no conteúdo de aminoácidos, ácidos orgânicos e açúcares. Os tratamentos foram: fôlhas com sintomas de deficiência de zinco; folhas com sintomas de deficiência de boro; fôlhas com sintomas de deficiência inicial de nitrogênio; fôlhas com sintomas de deficiência avançada de nitrogênio; fôlhas com sintomas de deficiência inicial de potássio; fôlhas com sintomas de deficiência avançada de potássio; fôlhas normais (testemunha). Nas repetições, em total de cinco, foram feitas as análises seguintes: análise química dos teores totais; análise cromatográfica qualitativa e quantitativa para aminoácidos, ácidos orgânicos e açúcares, com as correspondentes análises da variância; teste de Tukey para comparação das médias e análise de correlação. Do extrato alcoólico obtido tratando as amostras com etanol 80% e moídas manualmente, foram separados os aminoácidos dos açúcares e ácidos orgânicos mediante passagem do extrato por uma coluna de 1,3 x 5,0 centímetros de resina AG-50W-X8 forma H+, que retém os aminoácidos e amidas, e da qual foram êles retirados mediante o uso de NH44OH 3 N. Na separação cromatográfica de aminoácidos mediante cromatografia bidirecional usou-se fenol:água (80:20 v:v) como primeiro solvente e n-butanol:ácido acético:água (4:1:1 v:v:v) como segundo solvente. Os cromatogramas após sêcos foram pulverizados com ninhidrina 0,5% em etanol 95%. Após a identificação, as manchas de cada aminoácido e os padrões de asparagina e leucina foram cortadas para eluição por uma noite com tampão de fosfato pH 7,0 para leitura da absorbância no colorímetro fotoelétrico. Na determinação da prolina, usou-se a reação com isatina em cromatogramas monodirecionais corridos com n-butanol:ácido acético:água (4:1:1 v:v:v). Os aminoácidos detectados foram: ácido aspártico, ácido glutámico, serina, glicina, treonina, alanina, tirosina, ácido gamma aminobutírico, fenilalanina, metionina, valina, leucina, isoleucina, ácido pipecólico, cisteína, cistina, lisina, histidina, arginina, citrulina, ou aminoácido prolina e as amidas glutamina e asparagina. Na separação cromatográfica dos ácidos orgânicos, mediante cromatografia monodirecional descendente em n-butanol:ácido acético:água (4:1:5 v:v:v), usou-se a fração contendo os açúcares e ácidos orgânicos. Pelo método da linha guía cortada e revelada por separado e volta a sua posição original, na luz ultravioleta foram localizadas as posições dos ácidos nos outros extratos, com ajuda das substâncias fluorescentes intercaladas entre os ácidos. As áreas assim assinaladas foram cortas e eluidas com água a 60°C, descarbonatada, para titulação posterior com NaOH aproximadamente 0,002N e com fenol vermelho como indicador. Foram identificados os ácidos pirúvico, succínico, málico, isocítrico e cítrico e foram detectadas mais três manchas de reação ácida com o indicador as quais não foi possível identificar. Na separação cromatográfica dos açúcares usou-se o sistema unidirecional descendente com n-butanol:ácido acético:água (4:1:0,5 v:v:v); para a identificação dos açúcares, os cromatogramas foram tratados com anilina-difenilamina-ácido fosfórico, o que permitiu constatar a presença de rafinose, sacarose, frutose, glicose, ribose e um outro açúcar que não foi possível identificar. Para a determinação quantitativa dos açúcares foi usada a reação com o cloreto de trifeniltetrazolium, o qual é reduzido pelos açúcares a trifenilformazan. As manchas côr-de-rosa intenso dos açúcares e dos padrões, foram cortadas para eluição por dez minutos em metanol:ácido acético (10:1,5 v:v) e leitura da absorbância no colorímetro fotoelétrico. A sacarose e a rafinose não reagem com o composto usado, pelo que não foram analisados quantitativamente. Os compostos orgânicos assim estudados, mostraram grande sensibilidade às alterações da nutrição mineral normal e foram encontrados coeficientes de correlação altamente significativos entre algumas das variáveis. Os efeitos dos tratamentos nas amostras analisadas podem ser resumidos da maneira seguinte: - A deficiência de nitrogênio provoca uma diminuição do teor de nitrogênio amínico e amídico total, do teor de asparagina, da prolina, da glutamina e da glicose, e um aumento do conteúdo de cisteína, serina, treonina e ácido succínico; - A deficiência de potássio, causa uma diminuição no teor de ácido glutámico, da glicina, da alanina e provoca um aumento de asparagina e do nitrogênio amínico e amídico total, do ácido succínico e do ácido málico. Inicialmente ocorre uma diminuição do teor de glicose a qual se acumula na deficiência avançada de potássio; - A deficiência de boro acusa um aumento de prolina, citrulina, ácido isocítrico e glicose; - A deficiência de zinco ocasiona um aumento na concentração de asparagina, ácido succínico e ácido málico.
Abstract in English
The present work was carried out in order to study the organic composition of coffee leaves and their variation in relation to the mineral nutrition. The effects of the deficiencies of nitrogen, potassium, boron and zinc on the contents of free aminoacids, organic acids and sugars was ascertained with the aid of paper chromatography. The chemical analysis of the leaf material was carried out by conventional methods and it was observed that the chemical composition of the normal leaves (control) was approximately the same which was found by other research workers. It was observed that the treatment presenting weak and severe symptoms showed lower levels and significants differences when compared with the control one. In the treatments with boron and zinc deficiencies their concentrations were also lower than in the control. The sample was ground by hand and from the alcoholic extract the aminoacids were separated from carbohydrates and organic acids by passing said extract through a resin column AG-50W-X8 (H+ form) from which aminoacids and amides were removed with NH4OH 3N. For the chromatographic separation of aminoacids, phenol: water (80:20, v:v) as first solvent and n-butanol:acetic acid: water (4:1:1, v:v:v) as second solvent were used. The chromatograms were revealed with 0.5% ninhidrin in 95% ethanol. For the quantitative determination of proline the reaction with isatine was used. The amount of each compound was found by comparison with standards using the photoelectric colorimeter. The following aminoacids were found: aspartic acid, glutamic acid, serine, glycine, threonine, alanine, asparagine, proline, glutamine, tyrosine, gamma amino butiric acid, phenylalanine, methionine, valine, leucine, isoleucine, pipecolic acid, cysteine, cystine, lysine, histidine, arginine, citrulline. For the chromatografic separation of organic acids the following mixture was used: n-butanol:acetic acid:water (4:1:5, v:v:v). By the method of strip guide cut out and revealed separatly the position of organic acids was located in order to do the quantitative determination by titrating with NaOH 0,002 N in the presence of phenol red as indicator. For qualitative analysis, the chromatograms were revealed by using a mixture of bromocresol purple (40 mg), boric acid (100 mg), methanol (100 ml), borax solution 1% (7.5 ml). Pyruvic acid, succinic acid, malic acid, isocitric acid and citric acid were identified. N-butanol:aceitc acid:water (4:1:0,5, v:v:v) was used for the chromatographic separation of carbohydrates for the identification with aniline-diphenylamine-phosphoric acid. For the quantitative determination the reaction with triphenyltetrazolium chloride was used. Rafinose, sucrose, glucose, fructose and ribose were found. The organic compounds showed a great variation in amounts found with the different mineral nutrition; significant correlations among some variables were observed. The nitrogen deficient leaves showed in comparison with the control lower concentration of asparagine, proline, glutamine, glucose and of total amino and amide nitrogen. On the other hand, nitrogen deficient leaves presented more cysteine, threonine, serine and succinic acid than the normal leaves. Potassium deficiency caused a decrease in glutamic acid, glicine, alanine and an increase in asparagine, total amino and amide nitrogen, succinic acid and malic acid. At the first step of the potassium deficiency it was found a decrease of the glucose level but when the symptoms were severe, deficient leaves showed higher concentration than the normal ones. Boron deficiency increased the levels of proline, citrulline, isocitric acid and glucose. Zinc deficiency increased the contents of asparagine, succinic acid and isocitric acid.
 
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Publishing Date
2024-03-14
 
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