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Este documento aborda a importância do método de kjeldahl na determinação de nitrogênio total em tecido vegetal, sua aplicação na agricultura e as principais diferenças com outros métodos analíticos químicos. Além disso, discute as limitações do método e como elas podem ser mitigadas. O método de kjeldahl é o mais utilizado para a determinação de nitrogênio e conteúdo protéico em alimentos e rações, graças ao seu alto nível de precisão, reprodutibilidade e simples aplicação.
Tipologia: Notas de aula
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Uberlândia 2019
Trabalho de Conclusão de Curso para obtenção do grau de bacharel em Química Industrial apresentado ao Instituto de Química da Universidade Federal de Uberlândia. Orientador: Welington de Oliveira Cruz
Uberlândia 2019
Este trabalho é dedicado aos meus pais, amigos e familiares que comigo estiveram durante essa jornada de muito estudo, dedicação, e esforço.
Agradeço a Deus por me ajudar a superar as dificuldades e adversidades
vividas durante a jornada deste trabalho.
A Universidade Federal de Uberlândia, e seus profissionais que nela
integram, pela oportunidade e conhecimento compartilhado.
Aos professores do Instituto de Química pela dedicação, compromisso e sua
imensa contribuição com conhecimento. Em especial ao professor Dr. Welington de
Oliveira Cruz pelos ensinamentos, confiança e orientação durante o curso e nesse
trabalho. Ao secretário do curso de Química Industrial Hugo Rocha pela atenção
dada durante todo o curso.
Aos meus pais que me proporcionaram a possibilidade de estudar e me
deram total suporte durante toda a graduação, aos meus irmãos e demais familiares,
pelo apoio e dedicação. Agradeço por tudo que fizeram por mim, e por não medirem
esforços para me ajudar nos momentos difíceis.
Aos meus queridos amigos pelo apoio e consideração. E ainda pelo apreço e
confiança em nosso curso, buscando somar conhecimentos e caráter com todos que
nele integram.
Agradeço também a Associação Atlética Acadêmica Exatas pela experiência
única que me proporcionou e por todos os momentos inesquecíveis passados na
instituição
Atualmente estudos relacionados a análise de nitrogênio e sua ampla empregabilidade vem mostrando como é grande e vasto seu campo de aplicação. Sendo amplamente difundido no meio acadêmico e aplicado no cotidiano rotineiro de empresas. Com isso o presente estudo teve como objetivo descrever a importância do método de Kjeldahl e avaliar sua ampla empregabilidade no campo da agricultura. Apresentando também métodos alternativos ou similares como forma de demonstrar seus efeitos e comparar sua importância aplicada a analise foliar aplicada a agricultura. Evidenciaram-se as suas especificidades comparadas aos demais métodos existentes na literatura cientifica, comparando-os ao método de Kjeldahl. Foi realizado uma revisão de literatura com seu respectivo histórico, objetivos, importâncias e referências de artigos de revistas especializadas e livros. Os resultados demonstram que embora existam vários estudos indicando mudanças e melhorias no método de Kjeldahl, podemos considerar que ainda assim o método é considerado satisfatório quando aplicado a análise de nitrogênio foliar, e que os demais estudos comparados são de extrema importância quanto a sua contribuição cientifica e tecnológica para a ciência.
Palavras Chave: Nitrogênio. Kjeldahl. Análise Foliar. Agricultura.
Currently, studies related to nitrogen analysis and its wide employability have shown how wide and broad is its field of application. Being widely diffused in the academic environment and applied in the daily routine of companies. The aim of this study was to describe the importance of the Kjeldahl method and to evaluate its wide employability in the field of agriculture. Also presenting alternative or similar methods as a way of demonstrating their effects and comparing their applied importance to applied foliar analysis to agriculture. Its specificities were compared to the other existing methods in the scientific literature, comparing them to the Kjeldahl method. A literature review was carried out with its respective history, objectives, importance and references of articles from specialized magazines and books. The results demonstrate that although there are several studies indicating changes and improvements in the Kjeldahl method, we can consider that the method is still considered satisfactory when applied to leaf nitrogen analysis, and that the other comparative studies are extremely important as regards their scientific contribution and technology for science.
Keywords: Nitrogen. Kjeldahl. Foliar Analysis. Agriculture.
ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária DNA Ácido Desoxirribonucleico GLN Glutamina GLU Glutamato GOGAT Sintetase do Glutamato GS Sintetase da Glutamina MS Matéria seca NCBI National Center for Biotechnology Information NIR Near infrared RN Redutase do Nitrato RNA Ácido Ribonucleico RNi Redutase do Nitrito
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seguras quanto a sua precisão, rapidez e eficiência em quantificar e demonstrar com precisão a realidade do campo, a fim de se obter melhor eficiência na produtividade. É importante salientar sua importância lembrando que o nitrogênio participa da síntese de vitaminas, hormônios, coenzimas, alcaloides, hexosaminas e outros compostos. Sendo que nas folhas das plantas o nitrogênio se encontra nos cloroplastos, compondo as moléculas de clorofila, onde cada átomo de magnésio está ligado a quatro átomos de nitrogênio (SOARES, 2013).
Figura 1 - Estrutura química da clorofila a e clorofila b
Fonte https://www.infoescola.com/plantas/clorofila/
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Figura 2 – Detalhamento das principais diferenças das clorofilas a e b.
Fonte: (STREIT et. al, 2005).
Como se pode observar acima as clorofilas a e b se diferem nos substituintes de carbono C-3. Na clorofila a, o anel de porfirina contém um grupo metil (-CH3) no C-3 e a clorofila b (considerada um pigmento acessório) contém um grupo aldeído (- CHO), que substitui o grupo metil-CH3 (STREIT et. al, 2005). A absorção e a assimilação do nitrogênio nas raízes e folhas acontecem quando se tem a passagem de nitrato (NO 3 - ) e amônio (NH 4 +) pelo meio da membrana plasmática das células da epiderme e do córtex da raiz, esse processo acontece por intermédio de transportadores específicos para essas formas de nitrogênio (BREDEMEIER, C; MUNDSTOCK, 2000 apud LARSSON & INGEMARSSON, 1989). A figura 3 abaixo mostra que após a sua entrada na célula, o nitrato pode ser reduzido a nitrito (NO 2 - ), no citosol, por meio da enzima redutase do nitrato (RN) e, em seguida, convertido a amônio (NH 4 +) no plastídio, através da enzima redutase do
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Figura 4– Representação da molécula de Citosol
Fonte: https://www.todamateria.com.br/citoplasma/
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Figura 5 - As organelas intramembranosas distribuídas por todo o citoplasma.
Fonte: https://www.blogdebiologia.com/estructuras-citoplasmaticas.html
Nos colmos e folhas, o nitrato (NO 3 - ) é reduzido a nitrito (NO 2 - ) pela ação da enzima redutase do nitrato (RN), e a amônio, através da enzima do nitrito (RNi). O amônio (NH 4 +) é então incorporado em aminoácidos pelas enzimas GS e GOGAT. Estes elementos também são armazenados no vacúolo das células para posterior redução e utilização (BREDEMEIER, MUNDSTOCK, 2000 apud KING et al., 1993; CRAWFORD, 1995). A quantidade de nitrogênio absorvida pela planta varia de acordo com o ciclo de desenvolvimento da mesma em função da quantidade de raízes e da taxa de absorção da raiz. Normalmente, essa quantidade aumenta progressivamente durante o período de crescimento vegetativo, atinge o máximo durante os estágios reprodutivos e cai na fase de enchimento dos grãos (BREDEMEIER, C; MUNDSTOCK, 2000). A absorção do nitrogênio compreende os processos de redução do nitrato a amônio e a incorporação do amônio em aminoácidos. A taxa e a quantidade de nitrogênio absorvido pelas plantas durante o seu ciclo dependem da atividade das enzimas envolvidas no ciclo do nitrogênio e da disponibilidade de energia necessária para esses processos (BREDEMEIER, C; MUNDSTOCK, 2000).
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Este trabalho tem como objetivo fazer uma revisão na literatura sobre a importância da metodologia de Kjeldahl do ponto de vista químico, assim como destacar sua importância e seu campo de aplicação.
O estudo foi realizado por meio de uma pesquisa bibliográfica, considerando a importância do tema, e assim atender os objetivos propostos. Para o desenvolvimento da pesquisa e ampla compreensão do tema, este Trabalho de Conclusão de Curso foi elaborado a partir dos registros, análises e organização dos dados bibliográficos, instrumentos que permitem uma maior compreensão e interpretação crítica das fontes obtidas, buscando conhecer e reunir informações sob a perspectiva das pesquisas de alguns autores. A elaboração da revisão teve como principal ferramenta a pesquisa fundamentada em materiais publicados sobre o tema; como livros, artigos científicos, publicações periódicas e materiais disponíveis nas bases Web of Science, NCBI e Google Acadêmico, com base nestes bancos de dados conceituados na área científica, foram realizadas as etapas e procedimentos onde se busca a identificação preliminar bibliográfica que abrange o período de 1904 à 2018, catalogação e
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organização dos dados, análise e interpretação das fontes, bibliografia, revisão e relatório final. Pode-se dizer que a revisão bibliográfica é o emprego de técnicas e procedimentos científicos que limitam ou dão direção para a seleção de artigos (PERISSÉ, 2001). Com isso pretende-se relacionar ao significativo resultado que um levantamento pode ser aplicado com intervenções informativas e educativas, para a contribuição da pesquisa ao profissional químico, assim como, explanar sobre o método de Kjeldahl, suas aplicações e efeitos, analisando estudos que o empregaram e os resultados obtidos nesses estudos. Em relação à grande importância da revisão bibliográfica, estudiosos afirmam que essa metodologia de estudo, pode criar uma sólida base de conhecimentos, capaz de guiar a prática profissional e identificar a necessidade de novas pesquisas no ramo da atividade estudada (SAMPAIO, MANCINI, 2018). Segundo Fogliatto e Silveira (2007), a revisão bibliográfica, é aquela que reúne idéias provenientes de diferentes fontes, objetivando incorporar uma nova teoria ou uma nova forma de apresentação para um assunto. Esse tipo de revisão é caracterizado como um método que integra vários resultados obtidos de pesquisas sobre o mesmo assunto, com o objetivo de abreviar e reduzir esses conteúdos, analisando esses dados para desenvolver uma explicação mais ampla de um determinado fenômeno, é a forma mais abrangente de pesquisa e revisão, devido à integração de diversos estudos experimentais e não experimentais e questões teóricas e/ou empíricas (COOPER, 1989).
4 REVISÃO DE LITERATURA
O método de Dumas foi desenvolvido em 1831 pelo químico francês Jean Baptiste Dumas e foi o primeiro método descrito para análise de nitrogênio e proteína. Na época não havia muitas condições de realizá-lo, pois a tecnologia era limitada. O método é realizado utilizando temperaturas elevadas ocasionando
