Influência Dos Processos De Fermentação E Secagem No Teor .

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERALUNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁINSTITUTO DE TECNOLOGIAMESTRADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOSCAROLINE COSTA SANTOSInfluência dos processos de fermentação e secagem no teor decompostos fenólicos e capacidade antioxidante de amêndoasde cacau amazônico (Theobroma cacao var. Forasteiro)BELÉM – PARÁ2013

SERVIÇO PÚBLICO FEDERALUNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁINSTITUTO DE TECNOLOGIAMESTRADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOSCAROLINE COSTA SANTOSInfluência dos processos de fermentação e secagem no teor de compostosfenólicos e capacidade antioxidante de amêndoas de cacau amazônico(Theobroma cacao var. Forasteiro)Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação emCiência e Tecnologia de Alimentos da Universidade Federaldo Pará, como requisito à obtenção do grau de Mestre emCiência e Tecnologia de Alimentos.ORIENTADOR: Prof. Dr. Jesus Nazareno Silva de SouzaBELÉM – PARÁ2013

CAROLINE COSTA SANTOS“Influência dos processos de fermentação e secagem no teor de compostosfenólicos e capacidade antioxidante de amêndoas de cacau amazônico(Theobroma cacao var. Forasteiro).”Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação emCiência e Tecnologia de Alimentos da Universidade Federaldo Pará, como requisito à obtenção do grau de Mestre emCiência e Tecnologia de Alimentos.Área de Concentração: Ciência e tecnologia de matérias-primas alimentícias vegetais.DATA DE AVALIAÇÃO: / / .CONCEITO: .BANCA EXAMINADORAProf. Dr. Jesus Nazareno Silva de Souza(PPGCTA/ITEC/UFPA – Orientador)Prof Dr. Hervé Louis Ghislain Rogez(PPGCTA/ITEC/UFPA – Membro)Dra. Alessandra Ferraiolo Nogueira Domingues(EMBRAPA/ CPATU - membro externo)

Dedicoà Deus,à minha família,aos meus amigos.

Construí amigos, enfrentei derrotas, venci obstáculos,bati na porta da vida e disse-lhe: Não tenho medo de vivê-la.”Augusto Cury“A vida é como uma caixa de chocolates, você nunca sabe o que vai encontrar.”Winston Groom

AGRADECIMENTOSLouvo e agradeço a Deus Pai que sempre esteve iluminando minha vida edirecionando meus caminhos; por me fortalecer nos momentos de desânimo e abrir meus olhoscom sabedoria para encontrar soluções; por me conceder a graça de poder estudar e estádiante de um sonho realizado.Agradeço ao prof Jesus pelos conhecimentos compartilhados e pela confiança queteve em meu trabalho, me dando a oportunidade de o ter como orientador. Além disso,agradeço pelos bons momentos de aprendizagem, não só acadêmica, mas também pelosconselhos e conversas alegres e descontraídas. Saiba que o admiro.Agradeço ao profº Hervé Rogez pelas suas contribuições cientificas e financeiras nasrealização deste trabalho.Agradeço a pérola de minha vida, que é minha família. À meus pais, Nonato e Célia,que incansavelmente com muito esforço me proporcionaram a oportunidade de estudar e meconcederam uma valiosa educação; À minhas maravilhosas irmãs, Jaqueline (a maninha) e aMarcelly ( Lilo), muito obrigada pela amizade, companheirismo, , principalmente, naquelesmais difíceis que estiveram ao meu lado me apoiando, consolando e me aconselhando .Agradeço imensamente a Familia Miyagawa que me auxiliou na realização destetrabalho.Agradeço a Tati, Livia, Ana Caroline, Pri, Taiana, Lara, Bianca e Allena pelaamizade que ultrapassou as barreiras do expediente de trabalho e veio devagarzinhoocupando espaço em minha vida e, através de certos momentos, fortificando a cada dia oslaços que vão além da amizade ( a irmãdade).Agradeço aos membros da Usina de Alimentos, pelo convívio e pela GRANDEAJUDA durante esse período de trabalho.Agradeço à profª Alessandra e aos membros do Laboratório LAFAMI pelo grandeauxilio neste trabalho.À CAPES pelo financiamento de bolsa.Muito Obrigada!!!

LISTA DE FIGURASFIGURA 2.1. THEOBROMA CACAO L. VAR. FORASTEIRO (FOTO: AFOAKWA, 2010).ERRO!INDICADORNÃODEFINIDO.FIGURA 2.2. PRINCIPAIS VARIEDADES DA ESPÉCIE THEOBROMA CACAO. (FOTO: EFRAIM, 2004). . ERRO!INDICADOR NÃO DEFINIDO.FIGURA 2.3. FLUXOGRAMA DA CADEIA PRODUTIVA DO CACAU. (ADAPTADO DE LEITE, 2012).2ERRO! INDICADORNÃO DEFINIDO.FIGURA 2.4. SEMENTES DE CACAU (FOTO: AFOAKWA, 2010). ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.4FIGURA 2.5. METODOS DE FERMENTAÇÃO MAIS UTILIZADOS: MONTES (A), CESTAS (B) E CAIXAS (C). (FONTE:AFOAKWA, 2010) . 27FIGURA 2.6. EVOLUÇÃO DA COLORAÇÃO DAS AMÊNDOAS DURANTE A FERMENTAÇÃO (OETTERER, 2006). 31FIGURA 2.7.ESTRUTURA BÁSICA DOS FLAVONOIDES . 33FIGURA 2.8. ESTRUTURA QUÍMICA DE DIFERENTES CLASSES DE FLAVONÓIDES. . 34FIGURA 2.9. MODELO ESTRUTURAL DE PROANTOCIANIDINAS DIMÉRICAS DO TIPO B (A) E TRIMÉRICAS DO TIPO C(B). (FONTE: ADAPTADO DE CARVALHO, 2007). . 35FIGURA 2.10. PRINCIPAIS POLIFENÓIS ENCONTRADOS NAS AMÊNDOAS DE CACAU (ADAPTADO DE: ORTEGA ET AL.,2008; EFRAIM ET AL., 2011). . 37FIGURA 3.1. FLUXOGRAMA DE PRÉ-PROCESSAMENTO DO CACAU. 39FIGURA 3.2. CAIXAS DE FERMENTAÇÃO. C1: ALTURA DE LEITO DE 60 CM; C2: ALTURA DE LEITO DE 50 CM; C3:ALTURA DE LEITO DE 40 CM; C4: ALTURA DE LEITO DE 30 CM; C5: ALTURA DE LEITO DE 20 CM. . 40FIGURA 3.3. SECAGEM A SOMBRA (SSOM) E SECAGEM AO SOL (SSOL) DAS AMÊNDOAS DE CACAU . 41FIGURA 3.4.AMÊNDOA COM CORTE LONGITUDINAL (FONTE: ADAPTADO DE ADMIN, 2011). 42FIGURA 4.1.VALORES MÉDIOS DA TEMPERATURA DA MASSA DAS SEMENTES DE CACAU DURANTE A FERMENTAÇÃOPARA OS DIFERENTES ENSAIOS, NO PERÍODO DA MANHÃ(TM) E DA TARDE, ANTES (TA) E DEPOIS DOREVOLVIMENTO (TD). . 46FIGURA 4.2. TESTE DE CORTE DA FERMENTAÇÃO CONVENCIONAL C1 (60 CM DE ALTURA DE LEITO). 50FIGURA 4.3. UMIDADE DOS COTILÉDONES DE CACAU DURANTE A FERMENTAÇÃO E SECAGEM. C1: FERMENTAÇÃOCOM ALTURA DE LEITO DE 60 CM; C2: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 50 CM, C3: FERMENTAÇÃOCOM ALTURA DE LEITO DE 40 CM; C4: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 30 CM; C5: FERMENTAÇÃOCOM ALTURA DE LEITO DE 20 CM. . 51FIGURA 4.4. VALORES MÉDIOS DE LIPÍDIOS DOS COTILÉDONES DURANTE A FERMENTAÇÃO E SECAGEM (EM BASESECA). C1: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 60 CM; C2: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE50 CM, C3: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 40 CM; C4: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE30 CM; C5: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 20 CM. 53FIGURA 4.5. VALORES MÉDIOS DE PH DOS COTILÉDONES DURANTE A FERMENTAÇÃO E SECAGEM. C1:FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 60 CM; C2: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 50 CM, C3:

FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 40 CM; C4: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 30 CM; C5:FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 20 CM. . 54FIGURA 4.6. VALORES MÉDIOS DE ACIDEZ TOTAL DOS COTILÉDONES DURANTE A FERMENTAÇÃO E SECAGEM. C1:FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 60 CM; C2: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 50 CM, C3:FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 40 CM; C4: FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 30 CM; C5:FERMENTAÇÃO COM ALTURA DE LEITO DE 20 CM. . 56

LISTA DE TABELASTABELA 2.1. COMPOSIÇÃO QUÍMICA MÉDIA DAS SEMENTES DE CACAU. . 19TABELA 2.2. PRODUÇÃO MUNDIAL DE CACAU ENTRE 2010 E 2011 . 20TABELA 2.3. QUANTIDADE PRODUZIDA DE CACAU (TON) DE 2010 À 2013). . 21TABELA 2.4. CLASSIFICAÇÃO DE AMÊNDOAS DE CACAU CONFORME TOLERÂNCIA DE DEFEITOS (%). . 31TABELA 2.5. CAPACIDADE ANTIOXIDANTE DE ALGUNS ALIMENTOS E BEBIDAS. 38TABELA 4.1. TEMPERATURA E UMIDADE RELATIVA AMBIENTE EM CADA DIA DA FERMENTAÇÃO. . 47TABELA 4.2. TEMPERATURA E UMIDADE RELATIVA DO AMBIENTE EM CADA DIA DA SECAGEM À SOMBRA E AO SOL. 49TABELA 4.3 VALORES MÉDIOS DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA DA POLIFENOLOXIDASE (PFO) DOS COTILÉDONESDURANTE A FERMENTAÇÃO E SECAGEM. . 37TABELA 4.4VALORES MÉDIOS DE POLIFENÓIS TOTAIS DOS COTILÉDONES DURANTE A FERMENTAÇÃO E SECAGEM. 57TABELA 4.5.VALORES DE FLAVANÓIS TOTAIS DOS COTILÉDONES ANTES E APÓS FERMENTAÇÃO E SECAGEM. . 59TABELA 4.6 VALORES DE FLAVONÓIS TOTAIS DURANTE A FERMENTAÇÃO E SECAGEM. . 60TABELA 4.7. VALORES DE PROANTOCIANIDINAS DURANTE A FERMENTAÇÃO E SECAGEM. . 61TABELA 4.8 VALORES DPPH DURANTE A FERMENTAÇÃO E SECAGEM. . 62TABELA 4.9 VALORES DE ADSTRINGÊNCIA DURANTE A FERMENTAÇÃO E SECAGEM. . 63TABELA I.0.1.VARIAÇÃO DE TEMPERATURA DA MASSA DE SEMENTES DE CACAU DURANTE A FERMENTAÇÃO PARAOS DIFERENTES ENSAIOS. . 64

RESUMOO cacau (Theobroma cacao) é um fruto que tem grande expressão econômica noBrasil e no mundo. Estudos clínicos feitos em humanos têm revelado que as sementes decacau atuam beneficamente à saúde, principalmente pelo alto teor de compostos fenólicos.Todavia a maior parte dos mesmos se perde nas primeiras etapas pós-colheita: a fermentaçãoe a secagem. Este estudo tem como objetivo analisar as alterações na capacidade antioxidantee no teor de compostos fenólicos de amêndoas de cacau após processo de fermentação, emdiferentes alturas de leito, e secagem. As fermentações foram realizadas variando a altura doleito (20, 30, 40, 50 e 60 cm) durante sete dias, seguida por secagem a sombra, durante quatrodias, ou a sol, durante 3 dias. As amêndoas secas foram trituradas e liofilizadas, seguido porextração tripla com acetona, água e ácido acético (70:28:2, v:v:v) durante uma hora cada. Osresultados indicaram que, de uma forma geral, os tratamentos propostos apresentaram menorteor de compostos fenólicos em relação à fermentação convencional (60 cm de leito), o qualapresentou conteúdo de compostos fenólicos de 277,8 mg equivalente catequina/g Nibs Seco(NS), após a fermentação, e 215,2 e 250,2 mg equivalente catequina/g após a secagem àsombra e ao sol, respectivamente. Quanto à atividade antioxidante, a fermentação com 60 cmde leito antes da secagem foi a que apresentou maior valor de DPPH atingindo 26,7 μmolequivalente Trolox/g NS, porém a fermentação com 50 cm de leito apresentou maior valorDPPH após secagem sombra atingindo 20,1 μmol equivalente Trolox/g.Palavras-chave: Theobroma cacao; fermentação; polifenóis; secagem; capacidadeantioxidante

ABSTRACTThe Cacao (Theobroma cacao) is a fruit that has high economic impact in Brazil and in theworld. Clinical studies in humans have shown that cocoa beans act beneficially to health,especially because the high content of phenolic compounds. However most of them are lost inthe early stages post-harvest:fermentation and drying. This study aims to analyze thechanges in the antioxidant capacity and phenolic content of cocoa beans due to differentprocesses of fermentation and drying. The fermentations were carried out varying the heightof the bed (20, 30, 40, 50 and 60 cm) for seven days, followed by drying in the shade, for fourdays, or sun for 3 days. The dry beans were ground and lyophilized, followed by tripleextraction with acetone, water and acetic acid (70:28:2, v: v: v) for one hour each. The resultsindicated that, in general, all of the treatments showed a lower content of phenolic compoundsin relation to conventional fermentation (60 cm bed), that showed phenolic compounds of277.8 mg catechin equivalent / g Dry Nibs (NS), after fermentation, and 215,2 and 250,2 mgcatechin equivalent / g after drying in the shade and the sun, respectively. For antioxidantactivity, fermentation at 60 cm of bed before drying showed the highest value of DPPHreaching 26.7 μmol Trolox equivalent / g Dry Nibs (NS), but fermentation with 50 cm of bedshowed higher DPPH after drying in shade reaching 20,1 μmol Trolox equivalent / g.Keywords: Theobroma cacao; fermentation; polyphenols; drying; antioxidant capacity.

SUMÁRIOSUMÁRIO1INTRODUÇÃO142REVISÃO mposição química192.1.3Produção mundial e nacional de cacau192.2PRÉ-PROCESSAMENTO DO CACAU222.2.1Colheita232.2.2Quebra dos azenamento292.3AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DAS AMÊNDOAS - PROVA DE CORTE302.4COMPOSTOS FENÓLICOS322.4.1Considerações gerais322.4.2Polifenóis do cacau353METODOLOGIA393.1MATÉRIA PRIMA393.2PREPARO DA MATÉRIA AÇÃO FÍSICA DAS AMÊNDOAS FERMENTADAS E SECAS413.5PREPARO E CARACTERIZAÇÃO FISÍCO-QUÍMICA DO NIBS423.5.1Umidade423.5.2Lipídios totais423.5.3pH433.5.4Acidez total titulável433.6DETERMINAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA433.7EXTRAÇÃO DOS COMPOSTOS FENÓLICOS DOS NIBS433.8QUANTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS FENÓLICOS443.8.1Determinação de polifenóis totais443.8.2Determinação de flavanóis totais443.8.3Determinação de flavonóis totais443.8.4Determinação de proantocianidinas44

3.9453.10 DETERMINAÇÃO DA ADSTRINGÊNCIA453.11 ANÁLISE ESTATÍSTICA4545DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE ANTIOXIDADERESULTADOS E DISCUSSÕES464.1PERFIL DE TEMPERATURA DA MASSA DURANTE A FERMENTAÇÃO464.2CARACTERIZAÇÃO DAS AMENDOAS FERMENTADAS E SECAS484.3CARACTERIZAÇÃO FISÍCO-QUIMICA DO NIBS514.1QUANTIFICAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA584.2COMPOSTOS FENÓLICOS594.2.1Polifenóis totais594.2.2Flavanóis totais604.2.3Flavonóis O DA ATIVIDADE ANTIOXIDANTE634.4QUANTIFICAÇÃO DA ADSTRINGÊNCIA64CONCLUSÃOREFERÊNCIAS6566

1 INTRODUÇÃOOs compostos fenólicos, também denominados de polifenóis, têm sido amplamenteestudados devido seus efeitos biológicos benéficos à saúde relacionados com a altacapacidade antioxidante, conferindo às diversas fontes desses compostos propriedades antiinflamatória, anticarcinogênica, antitrombótica, antimicrobiana, analgésica e vasodilatadora,comprovadas através de estudos científicos (WOLLGAST, ANKLAM, 2000).A Região Amazônica, em função da sua enorme biodiversidade vegetal, tem seapresentado em muitos estudos como importante fonte de vegetais com elevada capacidadeantioxidante devido principalmente suas elevadas concentrações em compostos fenólicos.Esses estudos têm contribuído não só para o desenvolvimento de possíveis aplicações dessescompostos como alimentos funcionais, mas também para o desenvolvimento sustentável daregião, ao estimular a sustentabilidade econômica e o desenvolvimento de comunidades locais(SILVA, 2006).Theobroma cacao L., conhecida como cacaueiro, é uma dessas plantas da RegiãoAmazônica ricas em compostos fenólicos (WATERHOUSE et al 1996; WOLLGAST;ANKLAM, 2000) que proporcionam efeitos positivos sobre a saúde humana, uma vez que ocacau tem um longo histórico de utilização como alimento e como medicamento (KWIKURIBE, 2005). Lee et al. (2003) encontraram em bebida preparada com cacau em pó 44%,73% e 80% mais compostos fenólicos por porção1 que no vinho tinto, chá verde e chá preto,respectivamente.Dos polifenóis encontrados no cacau 60%, em peso seco, são ( ) catequinas, (-)epicatequinas e procianidinas. Os flavonóides majoritários são a ( )- catequina e a (-)epicatequina (EFRAIM et al., 2010).Apesar do elevado conteúdo de compostos fenólicos nas sementes de cacau, algunsestudos indicam que durante o pré-processamento do cacau (fermentação e secagem) há perdade compostos fenólicos, que sob o ponto de vista sensorial é desejável, mas não do ponto devista funcional (BRITO, 2000; LOPES, 2000, MATTIETTO, 2001; EFRAIM et al., 2010).1porção preparada de acordo com a prescrição comercial para consumo.14

Estas perdas de compostos fenólicos têm sido atribuídas às condições deprocessamento além de outros fatores como à atuação da polifenoloxidase (PFO), que duranteos processos de fermentação e secagem é responsável pela oxidação dos compostos fenólicos.Durante a secagem da amêndoa as condições de temperatura, pH e disponibilidade de O2tornam-se cada vez mais adequadas para atividade da PFO e, por consequência, para oxidaçãodos polifenóis (EFRAIM, 2004; BRITO; GARCÍA; AMÂNICO, 2002).As sementes de cacau são submetidas aos processos de fermentação e secagem paraoriginar amêndoas que são usadas na produção de cacau em pó e chocolate (WOLLGAST,2004; ANDRES-LACUEVA et al., 2008).Os processos de fermentação e secagem paraobtenção do cacau comercial são de grande importância para a diminuição do amargor e daadstringência das amêndoas de cacau que são atribuídos aos polifenóis, a cafeína, ateobromina e aminoácidos, entre outros componentes naturalmente presentes nessa matériaprima (LUNA et al., 2002; MISNAWI et al., 2005).Neste contexto, este trabalho tem como objetivo geral, estudar a influência dosprocessos de fermentação e secagem das sementes de cacau (Theobroma cacao var.Forasteiro) sobre o teor de compostos fenólicos e a capacidade antioxidante.Os objetivos específicos do estudo englobam: Avaliar as características físico-químicas dos cotilédones das amêndoas duranteos processos de fermentação (diferentes alturas de leito) e secagem (sombra e sol); Quantificar as principais classes de compostos fenólicos presentes naturalmenteem sementes de cacau; Avaliar a atividade enzimática da PFO nas sementes de cacau; Avaliar a influência da fermentação e secagem das sementes sobre aadstringência das amêndoas de cacau.15

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA2.1 CACAUTheobroma cacao L. (Figura 2.1) é uma árvore com 4-8 m de altura, da famíliabotânica Sterculiaceae. É originária do continente americano, provavelmente das bacias dosrios Amazonas e Orenoco, de onde se espalhou por toda região e onde ainda se encontramalgumas espécies em estado nativo (SILVA, TASSARA, 2005; RUSCONI, CONTI, 2010;KIM, LEE, LEE, 2011). Atualmente o cacau é cultivado em países da América do Sul,Central e do Norte, além da África, Ásia e Oceania.Figura 2.1. Theobroma cacao L. var. Forasteiro (Foto: AFOAKWA, 2010).As condições ideais para o cultivo são temperaturas acima de 20 ºC e precipitaçãoanual de 1500 – 2500 mm (AFOAKWA, 2010; KIM; LEE; LEE, 2011). O cacaueiro começaa produzir aos 4 anos, atingindo plena produtividade aos 12 e produz, em média, até 35 anos.A época de colheita é variável nas zonas cacaueiras. No Brasil a safra vai de maio a setembro.O fruto aparece na árvore de quatro a seis meses após a floração e é composto por casca,polpa e sementes. A relação peso/volume do fruto é 1:2, sendo que a casca representa 75% dototal (OETTERER, 2006).O comprimento das sementes de cacau varia entre 21 e 29 mm, a largura entre 10 a 17mm e sua espessura entre 8 a 12 mm. A

e no teor de compostos fenólicos de amêndoas de cacau após processo de fermentação, em diferentes alturas de leito, e secagem. As fermentações foram realizadas variando a altura do leito (20, 30, 40, 50 e 60 cm) durant

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