Use este identificador para citar o ir al link de este elemento: http://hdl.handle.net/1843/61615
Tipo: Tese
Título: Extrato pirolenhoso: caracterização, identificação dos componentes principais e efeitos sobre a atividade ureolítica de urease
Título(s) alternativo(s): Pyroligneous acids: characterization, identification of main components, and effects on urease ureolytic activity
Autor(es): Núbia Rangel Cândido
primer Tutor: Ângelo de Fátima
primer Co-tutor: Vânya Márcia Duarte Pasa
primer miembro del tribunal : Maria da Conceição Ferreira de Oliveira
Segundo miembro del tribunal: Sérgio Antônio Fernandes
Tercer miembro del tribunal: Lucienir Pains Duarte
Cuarto miembro del tribunal: Fabiano Vargas Pereira
Resumen: O aumento da produção de alimentos para atender à demanda da crescente população mundial é em grande parte condicionado pela eficiência dos fertilizantes. O desenvolvimento de inibidores de urease de custo relativamente baixo e mais ecológicos é um desafio para o setor. O extrato pirolenhoso (EP), um subproduto da indústria de carvoejamento, tem se mostrado um aliado às práticas agrícolas, por proporcionar benefícios às plantas e ao solo. Embora muitos de seus efeitos sejam reportados, os compostos e mecanismos envolvidos ainda são pouco conhecidos, devido, principalmente, à complexidade da constituição química do EP. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo caracterizar e avaliar o potencial uso do EP como inibidor da urease. Foram caracterizadas e avaliadas quatro amostras de EP obtidas a partir da carbonização de diferentes biomassas (eucalipto, acácia negra e casca de coco) e em processos produtivos distintos (fornos de alvenaria e fornos metálicos). Os resultados in vitro de inibição da urease de Canavalia ensiformis (Jack Bean) mostraram que os EPs apresentaram atividades inibitórias diferentes, que variaram com a biomassa e com o processo produtivo. O EP de eucalipto produzido em forno metálico (1.EPCE) foi o que apresentou maior atividade, seguido do EP de casca de coco (3.EPCC) também produzido em forno metálico e, por fim, os de acácia negra (4.EPAN) e eucalipto (2.EPAE) produzidos em fornos de alvenaria. O 1.EPCE foi submetido à extração sequencial com diferentes solventes para facilitar a identificação dos principais compostos envolvidos na inibição da urease. Dentre os compostos avaliados, o 4-metilcatecol (MC) e pirocatecol (PC) apresentaram a maior atividade anti-ureolítica e o docking molecular foi realizado para esclarecer a atividade inibitória destes compostos. Os dois EPs de eucalipto (forno metálico e forno de alvenaria), assim como os PC e MC, também foram avaliados quanto à capacidade de inibir a volatilização da amônia emitida pela ureia no solo em sistema fechado com fluxo de ar contínuo. O 1.EPCE teve desempenho semelhante ao NBPT, o mais bem-sucedido inibidor da urease do mercado, não apresentando diferença estatisticamente significativa para a porcentagem de N acumulado perdido. Os resultados mostram-se promissores quanto à inibição da urease pelas amostras de EP, principalmente devido ao seu baixo custo, biodegradabilidade, não toxicidade, elevada solubilidade em água e efeitos benéficos ao desenvolvimento das plantas.
Abstract: The increase in food production to meet the growing global population's demand is largely dependent on the efficiency of fertilizers. Developing low-cost and more environmentally friendly urease inhibitors is a challenge for the agricultural sector. Pyroligneous acid (PA), a by-product of the charcoal industry, has proven to be an ally to agricultural practices by providing benefits to both plants and soil. While many of its effects have been reported, the compounds and mechanisms involved are still relatively unknown, primarily due to the complex chemical composition of PA. Therefore, this study aimed to characterize and evaluate the potential use of PA as a urease inhibitor. Four samples of PA obtained from the carbonization of different biomass sources (eucalyptus, black wattle, and coconut husk) and in different production processes (metal kilns and brick ovens) were characterized and evaluated. In vitro results of urease inhibition in Canavalia ensiformis (Jack Bean) showed that the PAs exhibited varying inhibitory activities, which depended on the biomass source and production process. The eucalyptus PA produced in a metal kiln (1.EPCE) exhibited the highest activity, followed by the coconut husk PA (3.EPCC), also produced in a metal kiln, and finally, the black wattle (4.EPAN) and eucalyptus (2.EPAE) PAs produced in brick ovens. The 1.EPCE underwent sequential extraction with different solvents to facilitate the identification of the main compounds involved in urease inhibition. Among the evaluated compounds, 4-methylcatechol (MC) and pyrocatechol (PC) showed the greatest urease inhibition, and molecular docking was performed to elucidate the inhibitory activity of these compounds. Both eucalyptus PAs (metal kiln and brick oven) as well as PC and MC were also evaluated for their ability to inhibit the ammonia volatilization emitted by urea in the soil in a closed system with continuous airflow. The 1.EPCE performed similarly to NBPT, the most successful urease inhibitor in the market, with no statistically significant difference in the percentage of accumulated nitrogen lost. The results appear promising regarding urease inhibition by the PA samples, primarily due to their low cost, biodegradability, non-toxicity, high water solubility, and beneficial effects on plant development.
Asunto: Físico-química
Análise de componentes principais
Urease
Inibidores enzimáticos
Carvão vegetal – Indústria – Subprodutos
Cromatografia de gás
Espectrometria de massa
Cromatografia líquida de alta eficiência
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Departamento: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
Curso: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de acceso: Acesso Restrito
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/61615
Fecha del documento: 30-ago-2023
Término del Embargo: 30-ago-2025
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