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Classificação de genótipos de trigo usando espectroscopia de infravermelho próximo e quimiometria

Wheat, Triticum aestivum L., is one of the most important cereal crops, accounting for about 30% of world production. The interactions between wheat genotype and environmental conditions define the quality of the grain and consequently its industrial use. Each type of industrial application requires...

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Autor principal:	Spoladore, Sabrina Fortini
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2019
Assuntos:	Trigo Espectroscopia de infravermelho Quimiometria Wheat Infrared spectroscopy Chemometrics CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Tecnologia de Alimentos
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4453
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id	riut-1-4453
recordtype	dspace
spelling	riut-1-44532019-09-24T06:00:52Z Classificação de genótipos de trigo usando espectroscopia de infravermelho próximo e quimiometria Classification of wheat genotypes using near infrared spectroscopy and chemometrics Spoladore, Sabrina Fortini Bona, Evandro http://lattes.cnpq.br/5489832361560996 Scholz, Maria Brígida dos Santos http://lattes.cnpq.br/2593214529990790 Bona, Evandro Carvalho, Paulo de Tarso Melquiades, Fábio Luiz Trigo Espectroscopia de infravermelho Quimiometria Wheat Infrared spectroscopy Chemometrics CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Tecnologia de Alimentos Wheat, Triticum aestivum L., is one of the most important cereal crops, accounting for about 30% of world production. The interactions between wheat genotype and environmental conditions define the quality of the grain and consequently its industrial use. Each type of industrial application requires wheat flour with specific physicochemical and rheological characteristics. Near infrared spectroscopy (NIRS) has among its main applications numerous uses for the analysis of wheat quality. One of the advantages of NIRS is the low time of analysis and simple sample preparation, the spectra obtained contains chemical information that may be related to the properties of wheat flour. Chemometrics methods aid in the interpretation of instrumental analytical data, such as spectral data. Thus, the overall objective of the project is to employ near infrared spectroscopy combined with chemometrics to discriminate wheat genotypes. A total of 180 samples (8 genotypes, 17 crop cities and 2 harvests) were analyzed by the IAPAR-Londrina Institute of Agronomic Institute’s Winter Cereals program. NIR spectra were collected from wheat flours extracted in an experimental mill at the Laboratory of Plant Physiology of IAPAR. The spectra were pretreated and chemometrics methods (PCA and PLS-DA) were used to classify the samples. The use of the NIRS combined with the PCA exploratory analysis, and by the HCA and k-means cluster analyzes indicate that the groups are formed by the genotypes; the place of cultivation and the crop do not present an important effect in the formation of these groups. Through the PCA analysis, a separation of the eight wheat genotypes in three groups was observed. These genotypes separated mainly in the characteristic bands of moisture, protein and ashes, presenting higher humidity and lower content of ashes and proteins than the other genotypes. The hardness of the wheat genotypes was an important factor for the formation of these groups, where the soft genotypes severely separated from those of hard texture, semi hard and very hard. The PLS-DA model using the NIR spectra also assertively classified the samples with mean values of 95.83% for sensitivity and 99.53% for selectivity. Through this model it was also possible to notice a clear separation of classes LD121102, LD132210 and LD131102. Thus, it was possible to classify the wheat samples through the NIR spectra in tandem with the chemometrics methods PCA, HCA and PLS-DA. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O trigo, Triticum aestivum L., é uma das mais importantes culturas de cereais, representando cerca de 30% da produção mundial. As interações entre os genótipos de trigo e as condições ambientais definem a qualidade do grão e, consequentemente sua utilização industrial. A espectroscopia por reflexão no infravermelho próximo (NIRS) possui entre suas principais aplicações inúmeros usos para a análise de qualidade do trigo. Entre as vantagens do NIRS estão o baixo tempo de análise, simples preparo da amostra e a obtenção de espectros com informações químicas relacionadas com a composição da farinha de trigo. Métodos quimiométricos auxiliam na interpretação de dados analíticos instrumentais, tais como dados espectrais. Assim, o objetivo geral do estudo é empregar a espectroscopia de infravermelho próximo combinada com a quimiometria para discriminar genótipos de trigo. Foram analisadas 180 amostras de farinha de trigo (8 genótipos, 17 cidades de cultivo e 2 safras) cedidas pelo programa de Cereais de Inverno do Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR-Londrina). Foram utilizados métodos quimiométricos (PCA, HCA, kmeans e PLS-DA) para analisar os espectros NIR dessas amostras. O emprego da NIRS combinado com a análise exploratória PCA e de agrupamento, HCA e k-means, indicou que os grupos são formados em função dos genótipos. O local de cultivo e a safra não apresentam um efeito importante na formação de agrupamentos. Através da análise PCA foi observada uma separação dos oito genótipos de trigo em três grupos. Esses genótipos se separaram principalmente nas bandas características da umidade, proteína e cinzas. A dureza dos genótipos de trigo foi um fator importante para a formação desses grupos, onde os genótipos de textura macia “soft” se separaram notavelmente dos de textura dura “hard”, semidura e muito dura. O modelo PLS-DA usando os espectros NIR também classificou assertivamente os genótipos com valores médios de 95,83% para a sensibilidade e 99,53% para a seletividade. Foi possível notar uma clara separação das classes LD121102, LD132210 e LD131102. Portanto, foi possível classificar os genótipos de trigo através dos espectros NIR combinado com os métodos quimiométricos. 2019-09-23T16:08:41Z 2019-09-23T16:08:41Z 2019-04-03 masterThesis SPOLADORE, Sabrina Fortini. Classificação de genótipos de trigo usando espectroscopia de infravermelho próximo e quimiometria. 2019. 54 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Alimentos) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4453 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campo Mourao Medianeira Brasil Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Alimentos UTFPR
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description	Wheat, Triticum aestivum L., is one of the most important cereal crops, accounting for about 30% of world production. The interactions between wheat genotype and environmental conditions define the quality of the grain and consequently its industrial use. Each type of industrial application requires wheat flour with specific physicochemical and rheological characteristics. Near infrared spectroscopy (NIRS) has among its main applications numerous uses for the analysis of wheat quality. One of the advantages of NIRS is the low time of analysis and simple sample preparation, the spectra obtained contains chemical information that may be related to the properties of wheat flour. Chemometrics methods aid in the interpretation of instrumental analytical data, such as spectral data. Thus, the overall objective of the project is to employ near infrared spectroscopy combined with chemometrics to discriminate wheat genotypes. A total of 180 samples (8 genotypes, 17 crop cities and 2 harvests) were analyzed by the IAPAR-Londrina Institute of Agronomic Institute’s Winter Cereals program. NIR spectra were collected from wheat flours extracted in an experimental mill at the Laboratory of Plant Physiology of IAPAR. The spectra were pretreated and chemometrics methods (PCA and PLS-DA) were used to classify the samples. The use of the NIRS combined with the PCA exploratory analysis, and by the HCA and k-means cluster analyzes indicate that the groups are formed by the genotypes; the place of cultivation and the crop do not present an important effect in the formation of these groups. Through the PCA analysis, a separation of the eight wheat genotypes in three groups was observed. These genotypes separated mainly in the characteristic bands of moisture, protein and ashes, presenting higher humidity and lower content of ashes and proteins than the other genotypes. The hardness of the wheat genotypes was an important factor for the formation of these groups, where the soft genotypes severely separated from those of hard texture, semi hard and very hard. The PLS-DA model using the NIR spectra also assertively classified the samples with mean values of 95.83% for sensitivity and 99.53% for selectivity. Through this model it was also possible to notice a clear separation of classes LD121102, LD132210 and LD131102. Thus, it was possible to classify the wheat samples through the NIR spectra in tandem with the chemometrics methods PCA, HCA and PLS-DA.
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