Teses de Doutoramento
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Percorrer Teses de Doutoramento por Domínios Científicos e Tecnológicos (FOS) "Ciências Agrárias::Agricultura, Silvicultura e Pescas"
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- Approaches for banana harvesting automationPublication . Baglat, Preety; Dias, Fernando Manuel Rosmaninho Morgado Ferrão; Mendonça, Fábio; Shahnawaz, ShekhA colheita de bananas ainda depende de um pequeno grupo de especialistas, e o seu con hecimento é difícil de transmitir. Este trabalho transforma esse conhecimento numa solução de ponta de aprendizagem automática para decisões de colheita, mais consistente, mais fácil de escalar e de replicar. Primeiro, o estudo de revisão sistemática resumiu as técnicas exis tentes de deep learning e aprendizagem automática disponíveis para identificar os estádios de maturação da banana. Em seguida, procedeu-se à recolha de um conjunto de dados em diferentes campos na Ilha da Madeira, Portugal, sob variadas condições ambientais, com o objetivo de resolver o problema da deteção do cacho de banana e da classificação para col heita. Depois, utilizando imagens de deteção de cachos e imagens rotuladas por especialistas quanto à prontidão para a colheita, recolhidas nos campos, o sistema combina um detetor baseado em You Only Look Once (YOLO) e um classificador You Only Look Once (YOLO) melhorado com Bloco Squeeze-and-Excitation (SE). O sistema de deteção foca-se no cacho principal de banana em cada fotografia para que outros cachos ou fundos complexos não induzam o resultado em erro, e o classificador decide então se esse cacho está pronto para a colheita ou não. O modelo de deteção alcançou 93%,AP50test a cerca de 5,1 ms por im agem, e o modelo de classificação atingiu 94% de precisão a cerca de 2,8 ms por imagem. Uma aplicação Android liga estas partes num fluxo simples e fornece decisões de colheita, nomeadamente Cortar ou Manter. Uma opção Discordar, que envia imagens para o servidor para revisão caso o trabalhador da colheita não concorde com o resultado, ajuda a aumentar a precisão futura do modelo. Foram recolhidos comentários de colhedores e utilizadores du rante os testes no campo, num dia de colheita, para melhorar ainda mais o sistema. Os testes de campo mostraram um desempenho fiável, decisões mais rápidas e menos trabalho manual. Permanecem limitações porque os dados provêm de uma só região e principalmente de um único tipo de banana, e as fotografias não conseguem captar o toque ou todos os parâmetros do campo. Trabalhos futuros deverão incluir estudos de validação com conjuntos de dados de múltiplas regiões geográficas e diversas cultivares de banana, extensão a outras culturas e integração de registos de campo ou diários de colheita para registo automático das avaliações de maturidade, permitir a programação preditiva da colheita e apoiar a documentação de controlo de qualidade para certificações.
- In vitro plantlet regeneration from mature zygotic embryos of Pinus pinea L.: overcoming the rooting problemsPublication . Ragonezi, Carla; Zavattieri, Maria Amely; Martins, Maria do Rosário; Caldeira, Ana TeresaNa natureza, as plantas e os microrganismos estabelecem associações de várias ordens. Nas culturas in vitro de plantas, mesmo as associações favoráveis com microrganismos foram, durante muitos anos, consideradas como contaminantes. Só mais tarde, as vantagens da inoculação in vitro (co-cultura) foram demonstradas e as técnicas de biotização (bacterização ou micorrização) usadas com o objetivo de melhorar as condições de crescimento in vitro. As dificuldades do enraizamento in vitro de uma das espécies mais importantes da floresta mediterrânica portuguesa, Pinus pinea L., conduziu à escolha deste sistema biológico, como matéria de estudo para a tese. Neste estudo, foram utilizados fungos ectomicorrízicos para otimizar a fase de enraizamento de plantas de Pinus pinea L. micropropagadas via organogénese. A introdução de ectomicorrízas no processo de micropropagação reativou o crescimento das raízes e induziu a melhoria dos vários parâmetros do sistema radicular adventício conduzindo a uma menor perda de plantas durante a aclimatização. Com efeito, a micorrização melhorou a funcionalidade das raízes, facilitando a absorção de nutrientes e de água. Neste trabalho, efetuou-se também uma extensiva caracterização morfológica e molecular das ectomicorrízas associadas a P. pinea. Das várias co-culturas testadas, selecionou-se a interação Pisolithus arhizus/P. pinea para estudar os sinais bioquímicos pré-simbióticos estabelecidos durante as etapas iniciais da co-cultura in vitro. Para possibilitar este estudo foi desenvolvido um novo sistema de co-cultura, o qual já está patenteado. Os resultados indicam que a presença de compostos fenólicos, nomeadamente o ácido o-coumarico, poderão ser importantes mediadores na interação fungo/planta.
- Indigenous yeasts in Madeira wines: impact on the physicochemical and sensorial characterizationPublication . Miranda, Andreia Fátima Santos; Marques, José Carlos AntunesO Vinho Madeira é produzido pela fermentação espontânea através de leveduras indígenas presentes em uvas e adegas. A crescente exigência dos consumidores leva à necessidade de uniformizar o processo de vinificação. O presente trabalho visa avaliar a composição química de vinhos Madeira produzidos em diferentes adegas e com uvas colhidas de diferentes localizações (sul e norte). Depois, isolar e identificar as leveduras indígenas de mostos da casta Tinta Negra de diferentes localizações e adegas, e avaliar o impacto do uso de 5 leveduras indígenas não-Saccharomyces selecionadas (Hanseniaspora uvarum, Starmerella bacillaris, Pichia terricola, Pichia fermentans e Pichia kluyveri) na produção de vinho Madeira, como culturas puras iniciadoras, na composição química, perfil volátil e características sensoriais. Os resultados mostraram variabilibidade na composição química nas diferentes adegas, e baixa reprodutibilidade entre lotes da mesma adega. Uvas da região sul apresentaram níveis mais elevados de açúcares (196.32 g/L), polifenóis totais (270.18 mg GAE/L) e potencial antioxidante (128.48 mg Trolox/L). Os estudos da microflora de leveduas indígenas envolvidas na produção de vinho Madeira permitiram identificar 11 espécies nas adegas (Hanseniaspora uvarum, Starmerella bacillaris, Pichia kluyveri, Pichia fermentans, Saccharomyces cerevisiae, Torulaspora delbrueckii, Candida apicola, Cystobasidium minutum, Pichia terricola, Cystobasidium slooffiae, e Wicheramomyces anolalus) e 6 espécies nas uvas (Hanseniaspora uvarum, Starmerella bacillaris, Pichia kluyveri, Pichia fermentans, Saccharomyces cerevisiae, and Hanseniaspora opuntiae). Os vinhos produzidos por Pichia spp. demonstraram níveis mais elevados de polifenóis totais (367.68 mg GAE/L), enquanto os vinhos produzidos por Starmerella bacillaris demonstraram maior acidez (9.23 g/L) e menor conteúdo de voláteis (11.26%). O vinho produzido por Pichia kluyveri destacou-se na concentração total de volatéis (24.50%), dos quais 77.35% são estéres, obtendo 37% de preferência dos consumidores, com notas intensas de caramelo e especiarias. Portanto, Pichia kluyveri demonstrou potencial para ser utilizada como cultura iniciadora de fermentação na produção de vinho Madeira.
- Integrated valorization of Anona Cherimola Mill. seedsPublication . Branco, Pedro Miguel Sena da Costa; Castilho, Paula Cristina Machado Ferreira; Duarte, Luís Jorge Abreu Chorão de QuelhasAgricultural and agro-industrial residues are often considered both an environmental and an economical problem. Therefore, a paradigm shift is needed, assuming residues as biorefinery feedstocks. In this work cherimoya (Annona cherimola Mill.) seeds, which are lipid-rich (ca. 30%) and have a significant lignocellulosic fraction, were used as an example of a residue without any current valorization. Firstly, the lipid fraction was obtained by solvent extraction. Extraction yield varied from 13% to 28%, according to the extraction method and time, and solvent purity. This oil was converted into biodiesel (by base-catalyzed transesterification), yielding 76 g FAME/100 g oil. The obtained biodiesel is likely to be incorporated in the commercial chain, according to the EN14214 standard. The remaining lignocellulosic fraction was subjected to two alternative fractionation processes for the selective recovery of hemicellulose, aiming different products. Empirical mathematical models were developed for both processes, aiming future scale-up. Autohydrolysis rendered essentially oligosaccharides (10 gL-1) with properties indicating potential food/feed/pharmacological applications. The remaining solid was enzymatically saccharified, reaching a saccharification yield of 83%. The hydrolyzate obtained by dilute acid hydrolysis contained mostly monosaccharides, mainly xylose (26 gL-1), glucose (10 gL-1) and arabinose (3 gL-1), and had low content of microbial growth inhibitors. This hydrolyzate has proven to be appropriate to be used as culture media for exopolisaccharide production, using bacteria or microbial consortia. The maximum conversion of monosaccharides into xanthan gum was 0.87 g/g and kefiran maximum productivity was 0.07 g.(Lh)-1. This work shows the technical feasibility of using cherimoya seeds, and materials as such, as potential feedstocks, opening new perspectives for upgrading them in the biorefinery framework.