RESUMO: A criopreservação de germoplasma vegetal em temperaturas ultrabaixas é uma alternativa para o armazenamento em longo prazo de sementes do gênero Coffea sp. Entretanto, para que essa técnica apresente sucesso, a realização de pesquisas que garantam a manutenção da integridade celular em todas as etapas do processo é de fundamental importância. O objetivo com o presente trabalho foi investigar protocolos de criopreservação validados para sementes de Coffea arabica L., avaliando separadamente, os efeitos sobre as características fisiológicas e bioquímicas das sementes, em cada etapa do processo. As sementes foram secadas em sílica gel ou em solução salina saturada, submetidas ou não ao pré-resfriamento em biocongelador, em seguida imersas no nitrogênio e reaquecidas em banho-maria. Após cada uma dessas etapas, a qualidade fisiológica e bioquímica das sementes foi determinada. O pré-resfriamento é uma etapa que pode ser dispensada na criopreservação de sementes de Coffea arabica, sendo mais indicada a imersão direta em nitrogênio líquido. Sementes de Coffea arabica L. toleram a criopreservação após secagem rápida em sílica gel até teores de água de 17 ou 20% (wb), com maior sobrevivência a 17%. A atividade das enzimas catalase, polifenoloxidase e peroxidase são indicadoras da qualidade de sementes de Coffea arabica L. submetidas à criopreservação. RESUMO sp Entretanto sucesso importância L separadamente saturada préresfriamento pré resfriamento biocongelador banhomaria. banhomaria banho maria. maria banho-maria determinada líquido 1 20 wb, wb , (wb) 17% catalase 2 (wb

ABSTRACT: The cryopreservation of plant germplasm at ultralow temperatures is an alternative technique for the long-term storage of seeds of the genus Coffea sp. However, for this technique to be successful, cell integrity must be maintained at all stages of the process on the basis of scientific research. The present study investigated validated cryopreservation protocols for Coffea arabica L. seeds and evaluate the effects on the physiological and biochemical characteristics of the seeds at each stage of the process. Seeds were dried on silica gel or with saturated saline solution, precooled or not in a biofreezer, immersed in nitrogen, and reheated in a water bath. After each of these steps, the physiological and biochemical quality of the seeds was determined. Pre-cooling is a step that can be dispensed with in the cryopreservation of Coffea arabica seeds, direct immersion in liquid nitrogen being more indicated. Coffea arabica L. seeds tolerate cryopreservation after rapid drying in silica gel up to water contents of 17 or 20% (wb), with greater survival at 17%. The enzyme activities of catalase, polyphenol oxidase and peroxidase are indicators of the quality of C. arabica L. seeds subjected to cryopreservation. ABSTRACT longterm long term sp However successful research L solution biofreezer bath steps determined Precooling Pre cooling indicated 1 20 wb, wb , (wb) 17% catalase C 2 (wb

ABSTRACT. The reduced longevity of coffee seeds has been attributed to their sensitivity to desiccation. Studies related to gene expression and enzyme activity in coffee seeds under drying are important for understanding the effects of drying on their physiological quality. The aim of this study was to investigate the molecular aspects of seeds under different drying methods and associate them with physiological quality. Coffee seeds with different water contents were dried both slowly and rapidly. Enzymatic activity was analysed, as well as the expression of genes that encode the enzymes superoxide dismutase, catalase, peroxiredoxins, isocitrate lyase, and endo-ß-mannanase. There was a significant effect of drying speed and final water content on enzyme activity and on the expression of the different genes analysed. In seeds under rapid drying, there was greater expression of the genes that encode the enzymes catalase and endo-ß-mannanase. Greater expression of the 1 CYS PRX and SOD genes and greater activity of the ICL isoenzymes were found in seeds with superior physiological quality, but greater activity of the endo-β-mannanase and CAT enzymes occurred in seeds with lower physiological quality. ABSTRACT desiccation quality rapidly analysed dismutase peroxiredoxins lyase endoßmannanase. endoßmannanase endo ß mannanase. mannanase endo-ß-mannanase endoβmannanase β

RESUMO As causas da baixa tolerância à dessecação e baixa longevidade de sementes de café não foram ainda completamente elucidadas e o entendimento da sua complexa fisiologia é de grande interesse. Dentre várias alternativas, a perda da capacidade antioxidante nas sementes pode estar relacionada à rápida perda de qualidade durante o armazenamento. O objetivo neste estudo foi determinar a capacidade antioxidante total em café colhido em diferentes estádios de maturação, antes e após o armazenamento das sementes com diferentes teores de água, relacionando à qualidade fisiológica. Sementes nos estádios verde-cana ou cereja, recém colhidas ou armazenadas por nove meses em 10 °C com 40, 30, 20 e 12% de teor de água (bu), foram submetidas à avaliação da qualidade fisiológica, bioquímica e à determinação da capacidade antioxidante equivalente ao Trolox (TEAC). Observou-se que a germinação e a protrusão radicular de sementes de café nos estádios verde-cana e cereja não são afetadas pela secagem, mas sementes colhidas na maturidade fisiológica tem maior vigor com a redução da umidade. A qualidade das sementes de café é reduzida durante o armazenamento, sendo esta redução maior em sementes armazenadas com teores de água mais elevados. Sementes de café no estádio verde-cana tem maior capacidade antioxidante do que no estádio cereja quando recém colhidas, porém ocorre redução drástica desta capacidade durante o armazenamento, em ambos estádios de maturação. Em sementes de Coffea arabica L., os perfis isoenzimático do processo antioxidativo são pouco influenciados pelos estádios de maturação das sementes. A deterioração das sementes de café durante o armazenamento está relacionada à redução de sua capacidade antioxidante total, independentemente do estágio de maturação, sendo esta mais pronunciada no estágio verde-cana.

ABSTRACT The causes of the low desiccation tolerance and low longevity of coffee seeds have not yet been fully elucidated, and a full understanding of their complex physiology is of great interest. Among several alternatives, the loss of antioxidant capacity in seeds may be related to their rapid loss in quality during storage. The objective of this study was to determine the total antioxidant capacity of coffee harvested at different ripeness stages before and after the storage of seeds with different water contents and to relate antioxidant capacity to physiological quality. Seeds in the greenish-yellow or cherry stages, recently harvested or stored for nine months at 10 °C with 40, 30, 20 and 12% water content (wet basis - wb), were submitted to physiological and biochemical quality evaluations, and the Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) was determined. The germination and root protrusion of coffee seeds from greenish-yellow and cherry fruits were not affected by drying, but seeds harvested at physiological maturity had greater vigor when the moisture content was lower. The quality of coffee seeds decreased during storage, and this decrease was greater in seeds stored with higher water contents. Coffee seeds in the greenish-yellow stage had a higher antioxidant capacity than those in the cherry stage when recently harvested, but there was a substantial reduction in this capacity during storage at both maturation stages. Coffee seed deterioration is related to a reduction in antioxidant capacity, and the isoenzymatic profiles of the antioxidant process are little affected by the seed maturation stage. The deterioration of coffee seeds during storage is related to a reduction in their total antioxidant capacity, regardless of their maturation stage, being more pronounced in the greenish-yellow stage.

Resumo: Sementes de café são sensíveis à dessecação e utilizadas ou armazenadas com diferentes umidades, podendo interferir nos resultados da avaliação da qualidade. O objetivo do trabalho foi avaliar as alterações no perfil proteico em gel de eletroforese em sementes de café com diferentes umidades e submetidas ou não à liofilização. Foram utilizados dois lotes de café arábica, sendo um de sementes recém-colhidas e outro de sementes armazenadas. As sementes foram secadas até as umidades de 12, 15, 20, 25, 30, 35 e 40%. A qualidade fisiológica das sementes foi avaliada pelo teste de germinação, condutividade elétrica e os perfis das enzimas SOD, CAT, PO, GOT, MDH e EST e de proteínas resistentes ao calor. De forma geral, ocorre uma interferência na expressão dessas enzimas em função da presença de água livre nas sementes. Sementes úmidas apresentam baixa ou nenhuma expressão enzimática. O processo de liofilização permite a preservação da qualidade das sementes de café e não altera a funcionalidade das enzimas estudadas. Os perfis de isoenzimas do processo antioxidativo em sementes de café arábica é influenciado pela umidade inicial das sementes. O processo de liofilização das sementes garante maior sensibilidade na detecção da expressão dessas isoenzimas.

Abstract: Coffee seeds are sensitive to desiccation and are used or stored with different moisture content values, which may affect the results of quality assessment. The aim of this study was to evaluate the changes in protein profile in electrophoresis gel in coffee seeds with different moisture content values under freeze-drying and without freeze-drying. Two lots of arabica coffee seeds were used, one of newly-harvested seeds and another of stored seeds. The seeds were dried to the moisture content values of 12, 15, 20, 25, 30, 35, and 40%. The physiological quality of the seeds was assessed through the germination test, electrical conductivity, and the profiles of the enzymes SOD, CAT, PO, GOT, MDH, and EST and of heat-resistant proteins. In general, there is an effect on expression of these enzymes in accordance with the presence of free water in the seeds. Moist seeds have little to no enzyme expression. The freeze-drying process allows preservation of coffee seed quality and does not change the functionality of the enzymes studied. The isoenzyme profiles of the antioxidant process in arabica coffee seeds are affected by the initial moisture content of the seeds. The freeze-drying process of the seeds ensures greater sensitivity in detection of the expression of these isoenzymes.

Resumo: A deterioração das sementes induz à formação de radicais livres e a proliferação de microrganismos, sendo que a aplicação de antioxidantes externos pode amenizar estes efeitos. Objetivou-se estudar a ação antioxidante e antimicrobiana da água catódica e anódica sobre a qualidade fisiológica e sanitária de sementes de Coffea arabica L. Parte das semente foi embebida em água catódica, e a outra parte em água anódica, por períodos de 1, 6, 12, 24 e 36 horas. A qualidade fisiológica das sementes foi avaliada pelo teste de germinação e de tetrazólio, e a qualidade sanitária pelo Blotter test. Os dados foram submetidos às análises e correlação de Pearson para todas as variáveis resposta avaliadas. A embebição nas águas catódica e anódica, até 24 horas promove melhora na qualidade fisiológica de sementes de café. A água anódica apresenta efeito benéfico à qualidade sanitária das sementes de café, reduzindo a incidência de Fusarium spp, Penicillium spp, Cladosporium spp e Alternaria spp. após uma hora de embebição e de Arspergillus spp após seis horas. A embebição em água catódica por período de uma hora proporciona redução dos fungos Arspergillus spp, Fusarium spp, Cladosporium spp e Alternaria spp, e de Penicillium spp com seis horas.

Abstract: Seed deterioration induces the formation of free radicals and proliferation of microorganisms, but the application of external antioxidants may lessen these effects. The aim of this study was to investigate the antioxidant and antimicrobial activity of cathode and anode water on the physiological quality and health of Coffea arabica L. seeds. Part of the seeds were soaked in cathode water and the other part in anode water for periods of 1, 6, 12, 24, and 36 hours. The physiological quality of the seeds was evaluated by the germination test and tetrazolium test, and seed health by the Blotter test. Analysis of variance and Pearson correlation analysis were performed on the data for all the response variables. Soaking in cathode water or anode water up to 24 hours improves the physiological quality of coffee seeds. Anode water has a beneficial effect on the health of coffee seeds, reducing the incidence of Fusarium spp., Penicillium spp., Cladosporium spp., and Alternaria spp. after one hour of soaking and of Aspergillus spp. after six hours. Soaking in cathode water for a period of one hour leads to a reduction in the fungi Aspergillus spp., Fusarium spp., Cladosporium spp., and Alternaria spp., and reduction in Penicillium spp. after six hours.

RESUMO A criopreservação é uma técnica que pode potencialmente conservar o germoplasma de espécies do gênero Coffea por tempo indeterminado. O objetivo neste estudo foi avaliar os aspectos fisiológicos, bioquímicos e ultraestruturais de sementes criopreservadas de Coffea arabica L., cultivar Catuaí amarelo IAC 62, submetidas a diferentes protocolos de desidratação, pré-resfriamento, resfriamento, reaquecimento e uso de água catódica. De acordo com cada protocolo as sementes foram submetidas à secagem rápida ou lenta, até 17 ou 20% de umidade (base úmida), resfriadas por diferentes maneiras e, em seguida, foram imersas em nitrogênio líquido por 24 horas. Diferentes tempos de reaquecimento em banho-maria também foram utilizados. Análises fisiológicas, bioquímicas e ultra-estruturais foram realizadas nas sementes após as etapas de criopreservação. O teor de umidade a 17% bu é o fator chave para a criopreservação de Coffea arabica L., umidade em que as sementes apresentam melhor qualidade fisiológica e estruturas celulares mais preservadas. O pré-resfriamento das sementes de café antes da imersão em nitrogênio líquido é dispensado por não apresentar vantagens em relação à imersão direta. Os tempos de reaquecimento testados (2, 4 e 6 minutos) e o uso de água catódica não causam alterações na qualidade fisiológica e bioquímica, bem como nas estruturas celulares das sementes criopreservadas de Coffea arabica L. O padrão de estrutura celular observado em todas as sementes indica que o dano da criopreservação é menos drástico nas células dos embriões do que nos endospermas, sendo este último menos tolerante aos estresses de desidratação, pré-resfriamento e reaquecimento.

ABSTRACT Cryopreservation is a technique that may potentially conserve the germplasm of species of the Coffea genus for an indeterminate time. The aim of this study was to evaluate the physiological, biochemical and ultrastructural characteristics of cryopreserved seeds of Coffea arabica L., cultivar Catucaí amarelo IAC 62, which was subjected to different protocols regarding dehydration, precooling, cooling, rewarming and cathode water use. According to each protocol, the seeds were subjected to fast or slow drying to moisture contents of 17 or 20% (wet basis), cooled in different ways, and then immersed in liquid nitrogen for 24 hours. Different rewarming times in a water bath were also used. Physiological, biochemical and ultrastructural analyses were performed on the seeds after the cryopreservation steps. Moisture content at a 17% wb is the key factor for the cryopreservation of Coffea arabica L. seeds, which have better physiological quality and better preserved cell structures. Precooling of coffee seeds before immersion in liquid nitrogen does not provide advantages compared to direct immersion. The rewarming times tested (2, 4, and 6 minutes) and cathode water use did not cause changes in the physiological and biochemical quality or in the cell structures of Coffea arabica L. cryopreserved seeds. The pattern of cell structure observed in all seeds indicates that the damage from cryopreservation is less drastic in the cells of the embryos than in those of the endosperm, with the latter less tolerant to the stresses of dehydration, precooling, and rewarming.

RESUMO A demanda por cafés com alta qualidade pelos consumidores tem gerado um grande interesse dos produtores em atender esse mercado. Análises fisiológicas que podem ser associadas com a análise sensorial do café podem garantir resultados mais confiáveis para a avaliação da qualidade do café. Objetivou-se com o estudo investigar o potencial de utilização das análises fisiológicas na determinação da qualidade do café, por meio da aplicação de análises multivariadas. Lotes de grãos de café foram colocados sob armazenamento em câmara a 10 ºC, e então foram realizadas avaliações da qualidade sensorial e fisiológica e das características químicas dos grãos antes do armazenamento e após três e seis meses de armazenamento. As variáveis de qualidade fisiológica dos grãos de café foram correlacionadas com a análise sensorial da bebida. A viabilidade dos embriões de café analisada pelo teste de tetrazólio foi positivamente correlacionada com a nota final da análise sensorial. Há correlação da matéria seca das raízes, matéria seca do hipocótilo, lixiviação de potássio e condutividade elétrica com os atributos sensoriais que compõem a nota final da análise sensorial dos grãos de café. 97,14% da variação da nota final da análise sensorial foi explicada pelas variáveis de emergência radicular (r2 = 2.27%), plântulas normais fortes (r2 = 0.56%), plântulas com folhas cotiledonares expandidas (r2 = 0.53%), teste de tetrazólio (r2 = 91.54%) e lixiviação de potássio (r2 = 2.24%). Mais estudos são necessários para permitir o uso das análises fisiológicas para complementar a análise sensorial da bebida.

ABSTRACT The demand for high-quality coffee among consumers has generated a great deal of interest among producers in serving this market. Parameters for physiological analyses that can be associated with aspects of sensory analyses of coffee can ensure more reliable results for coffee quality assessments. The aim of this study was to investigate the potential of physiological analyses in determining coffee quality through multivariate analysis. Several samples from coffee bean/seed lots were placed in cold storage at 10 °C, after which the sensory quality, physiological quality, and chemical characteristics of the beans were evaluated before storage and after three and six months of storage. The variables of physiological quality in the coffee beans were correlated with sensory analysis parameters. The viability of coffee embryos revealed by the tetrazolium test results were positively correlated with the final sensory analysis score. There was a correlation of root dry matter, hypocotyl dry matter, potassium leaching, and electrical conductivity with the sensory attributes that comprise the final sensory analysis score for the coffee beans. Variation in the final sensory analysis score was explained up to 97.14% by the variables radical emergence (r2 = 2.27%), strong normal seedlings, (r2 = 0.56%), seedlings with expanded cotyledonary leaves (r2 = 0.53%), tetrazolium test results (r2 = 91.54%), and potassium leaching (r2 = 2.24%). More studies are required to enable the use of physiological analyses to complement sensory analysis.

RESUMO: As sementes recalcitrantes e intermediárias apresentam limitações com relação à conservação, devido a sua sensibilidade à dessecação e ao comportamento durante o armazenamento. Uma dificuldade no estabelecimento de metodologias para o armazenamento dessas sementes é devido à rápida deterioração, em que atuam processos que podem potencializar a produção de espécies reativas de oxigênio, causando danos oxidativos letais aos tecidos vegetais. Sementes ortodoxas, as quais apresentam maior tolerância à dessecação e ao armazenamento, também sofrem a ação dos processos deteriorativos, em graus variáveis com as espécies. Os danos causados por níveis nocivos de radicais livres podem ser amenizados pela ação de antioxidantes endógenos ou exógenos. Resultados de pesquisas recentes têm possibilitado novas tecnologias de proteção antioxidativa, sendo a proteção catódica uma técnica promissora e com resultados relevantes em espécies sensíveis à dessecação e em outros organismos vivos. Neste trabalho é apresentada uma revisão sobre a ação antioxidante da água catódica, produzida a partir da eletrólise de uma solução contendo cloreto de cálcio e cloreto de magnésio.

ABSTRACT: Recalcitrant and intermediate seeds have limitations regarding conservation because of their sensitivity to desiccation and response to storage. Establishing a method for seed storage is difficult because these seeds deteriorate rapidly, which can intensify production of reactive oxygen species that cause lethal oxidative damage to plant tissues. Orthodox seeds, which have greater tolerance to desiccation and storage, are also subject to deterioration processes, in degrees that vary according to the species. Damage caused by harmful levels of free radicals can be mitigated by the action of endogenous or exogenous antioxidants. Recent studies have led to new technologies for protection coming from antioxidants, one of which is cathodic protection. This is a technique with promising results in recalcitrant species, as well as in other living organisms. This paper reviews results regarding the antioxidant activity of cathodic water produced from electrolysis of a calcium chloride and magnesium chloride solution.

ABSTRACT: Tetrazolium tests use conventional sampling techniques in which a sample has a fixed size. These tests may be improved by sequential sampling, which does not work with fixed-size samples. When data obtained from an experiment are analyzed sequentially the analysis can be terminated when a particular decision has been made, and thus, there is no need to pre-establish the number of seeds to assess. Bayesian statistics can also help, if we have sufficient knowledge about coffee production in the area to construct a prior distribution. Therefore, we used the Bayesian sequential approach to estimate the percentage of viable coffee seeds submitted to tetrazolium testing, and we incorporated priors with information from other analyses of crops from previous years. We used the Beta prior distribution and, using data obtained from sample lots of Coffea arabica, determined its hyperparameters with a histogram and O’Hagan's methods. To estimate the lowest risk, we computed the Bayes risks, which provided us with a basis for deciding whether or not we should continue the sampling process. The results confirm that the Bayesian sequential estimation can indeed be used for the tetrazolium test: the average percentage of viability obtained with the conventional frequentist method was 88 %, whereas that obtained with the Bayesian method with both priors was 89 %. However, the Bayesian method required, on average, only 89 samples to reach this value while the traditional estimation method needed as many as 200 samples.

RESUMO O café é umas das principais commodities agrícolas do país, sendo importante a conservação do material vegetal para os programas de melhoramento genético. A criopreservação é uma alternativa promissora para conservar em longo prazo o germoplasma de espécies consideradas recalcitrantes. Entretanto, estudos devem ser conduzidos para alcançar a máxima sobrevivência de plântulas após imersão em nitrogênio líquido. Objetivou-se neste trabalho estabelecer um protocolo de criopreservação para armazenar sementes de Coffea canephora Pierre, aplicando-se dois métodos de criopreservação, resfriamento lento e rápido. As sementes foram submetidas à secagem em sílica gel, até o teor de água de 0.25 g g-1. No primeiro experimento, as sementes secas foram submetidas a tratamentos de resfriamento lento nas velocidades -1 ºC min.-1, -3 ºC min.-1 e -5 ºC min.-1 até as temperaturas finais de -40 ºC, -50 ºC, e -60 ºC, por meio de um biocongelador, e posteriormente imersas em nitrogênio líquido. No segundo experimento, foi selecionado o melhor resultado do primeiro experimento e comparado com o resfriamento rápido, em que as sementes secas, com 0.25 g g-1 de umidade, foram imersas diretamente em nitrogênio líquido. As alterações fisiológicas e bioquímicas ocorridas nas sementes após criopreservação foram avaliadas. As sementes de Coffea canephora respondem melhor a criopreservação por resfriamento rápido quando comparado ao resfriamento lento. A secagem das sementes de Coffea canephora até o teor de água de 0.25 g g-1 não prejudica a viabilidade das sementes. As enzimas catalase e esterase são bons marcadores bioquímicos para sementes de café criopreservadas e sua atividade é maior nas sementes de maior qualidade fisiológica.

ABSTRACT Coffee is one of the main agricultural commodities in the country, and it is important to conservation of plant material for breeding programs. Cryopreservation is a promising alternative for preserving in the long-term the germplasm of species considered recalcitrant. However, studies should be performed to achieve maximum survival of seedlings after immersion in liquid nitrogen. The objective of this work was to find a cryopreservation protocol for storing seeds of Coffea canephora, studying two methods of cryopreservation, slow and fast cooling. Seeds were subjected to drying in silica gel up to the water content of 0.25 g g-1. In the first experiment, dried seeds were subjected to treatments of slow cooling at speeds of -1 ºC min-1,-3 ºC min-1 and -5 ºC min-1 until the end temperatures of -40 ºC, -50 ºC and -60 ºC, by means of a bio freezer and subsequently immersed in liquid nitrogen. In the second experiment, the best result was selected of the first experiment and compared with the rapid cooling, in which dried seeds, with 0.25 g g-1 of water content, were immersed directly into liquid nitrogen. Physiological and biochemical alterations occurring in the seeds after cryopreservation were evaluated. Coffea canephora seeds respond better to cryopreservation by rapid cooling, when compared to slow cooling. Drying, one of the cryopreservation steps does not affect the viability of Coffea canephora Pierre seeds, when these seeds are dried to 0.25 g g-1 of water content. Catalase and esterase enzymes are good biochemical markers for cryopreserved coffee seeds and their activity is greater in larger seed physiological quality.

RESUMO: As enzimas têm papel fundamental na degradação de moléculas durante a germinação, desenvolvimento e deterioração das sementes. A endo-β-mananase é uma das principais responsáveis pela hidrólise das mananas no endosperma durante a germinação das sementes de café, atuando na degradação das paredes celulares e enfraquecimento do endosperma que circunda o embrião, permitindo a protrusão da radícula. Objetivou-se nesta pesquisa determinar a atividade da endo-beta-mananase nas estruturas das sementes de café, para avaliar a relação entre esta atividade e a qualidade de sementes submetidas a diferentes processamentos e métodos de secagem. Frutos de Coffea arabica L. no estádio de maturação cereja foram submetidos a três tipos de processamento: natural (sementes mantidas nos próprios frutos), despolpado (frutos descascados mecanicamente e sementes desmuciladas por fermentação em água) e desmucilado (frutos descascados e a mucilagem removida, ambos mecanicamente), como também a dois métodos de secagem: lenta à sombra (telado suspenso) e secagem rápida em secador mecânico a 35°C, até umidade de 11±1%. Após o processamento e secagem avaliou-se a qualidade fisiológica das sementes pelo teste de germinação e quantificou-se a atividade da enzima endo-β-mananase. Sementes de café submetidas ao processamento natural tem menor desempenho fisiológico, assim como maior deterioração e maior atividade da enzima endo-ß-mananase, principalmente após secagem mais rápida. A remoção da mucilagem durante o processamento despolpado e desmucilado de sementes de café reduz a atividade da enzima endo-ß-mananase e também a deterioração. A secagem rápida em secador afeta negativamente a qualidade das sementes. A enzima endo-ß-mananase é eficiente no estudo dos efeitos do processamento e secagem em sementes de café, podendo ser avaliada em sementes inteiras, endospermas ou embriões.

ABSTRACT: Enzymes play a fundamental role in degradation of molecules during seed germination, development, and deterioration. Endo-β-mannanase is one of the main enzymes responsible for hydrolysis of mannans in the endosperm during germination of coffee seeds through its action in hydrolytic degradation of cell walls and in weakening the structures of the endosperm that surround the embryo, allowing radicle emergence. The aim of this study was to determine the activity of the endo-β-mannanase enzyme in the structures of coffee seeds for the purpose of assessing the relationship between this activity and the physiological quality of the seeds under different processing and drying methods. Coffea arabica L. fruit in the cherry maturity stage was subjected to three different types of processing: natural (seeds maintained in the fruit itself), fully washed (fruit pulped mechanically and the seeds demucilaged by fermentation in water), and semi-washed or demucilaged (both fruit pulp and mucilage removed mechanically); and two methods of drying: slow drying (suspended screen) in the shade, and rapid drying in mechanical dryer at 35°C to a moisture content of 11±1%. After processing and drying, the physiological quality of the seeds was evaluated through the germination test, and endo-β-mannanase enzyme activity was quantified. Coffee seeds submitted to natural processing have lower physiological performance, as well as greater deterioration and greater activity of the endo-ß-mannanase enzyme. Removal of mucilage during fully washed and semi-washed processing of coffee seeds reduces the activity of the endo-ß-mannanase enzyme and lowers deterioration, especially after faster drying. The enzyme endo-ß-mannanase is efficient in studying of the effects of processing and drying on coffee seeds, and can be evaluated in whole seeds, endosperms or embryos.

RESUMO A preservação da qualidade de sementes de café é dificultada pelo comportamento intermediário no armazenamento. Porém, a conservação a longo prazo em temperaturas subzero pode ser conseguido com o ajuste do teor de água das sementes. Objetivou-se neste trabalho avaliar a tolerância de sementes de café ao congelamento, com relação às modificações fisiológicas e enzimáticas. As sementes foram submetidas a dois tipos de secagem, rápida e lenta, até os teores de água de interesse, de 0,67, 0,43, 0,25, 0,18, 0,11, 0,05 g H2O g-¹ dw (base seca). Após secagem, as sementes foram armazenadas em temperatura de -20 e de -86 ºC, por 24 horas e por 12 meses, sendo comparadas às sementes armazenadas em câmara fria a 10 ºC. As sementes foram avaliadas pela porcentagem de plântulas normais, plântulas com folhas cotiledonares expandidas, matéria seca de raízes e de hipocótilos e viabilidade dos embriões no teste de tetrazólio. A expressão das enzimas superóxido dismutase, catalase e peroxidase foi avaliada por meio de análise eletroforética. Apenas as sementes secadas lentamente até 0,18 g H2O g-¹ dw apresentam relativa tolerância ao armazenamento a -20 °C por 12 meses. Sementes de café não toleram o armazenamento à temperatura de -86 ºC por 12 meses. Umidades abaixo de 0,11g H2O g-¹ dw e acima de 0,43 g H2O g-¹ dw são prejudiciais à qualidade fisiológica das sementes de café, independentemente do tipo de secagem, temperatura e período de armazenamento. Embriões de sementes de café são mais tolerantes à dessecação e ao congelamento quando comparado às sementes inteiras, principalmente quando as sementes são secadas até 0,05 g H2O g-¹ dw. A enzima catalase pode ser usada como um marcador bioquímico para estudar a tolerância de sementes de café ao congelamento.

ABSTRACT Preservation of the quality of coffee seeds is hindered by their intermediate behavior in storage. However, long-term storage at sub zero temperatures may be achieved by adjusting the water content of the seeds. The aim of this study was to evaluate the tolerance of coffee seeds to freezing, in relation to physiological and enzymatic modifications. Coffee seeds were dried in two manners, rapid and slow, to water contents of interest, 0.67, 0.43, 0.25, 0.18, 0.11, and 0.05 g H2O g-¹ dw (dry basis). After drying, the seeds were stored at a temperature of -20 ºC and of 86 ºC for 24 hours and for 12 months, and then compared to seeds in cold storage at 10 ºC. The seeds were evaluated through calculation of percentage of normal seedlings, percentage of seedlings with expanded cotyledonary leaves, dry matter of roots and of hypocotyls, and viability of embryos in the tetrazolium test. Expression of the enzymes superoxide dismutase, catalase, and peroxidase were evaluated by means of electrophoretic analysis. Only seeds dried more slowly to 0.18 g H2O g-1 dw present relative tolerance to storing at -20 °C for 12 months. Coffee seeds do not tolerate storage at a temperature of -86 ºC for 12 months. Water contents below 0.11g H2O g-¹ dw and above 0.43 g H2O g-¹ dw hurt the physiological quality of coffee seeds, regardless of the type of drying, temperature, and storage period. Coffee seed embryos are more tolerant to desiccation and to freezing compared to whole seeds, especially when the seeds are dried to 0.05 g H2O g-¹ dw. The catalase enzyme can be used as a biochemical marker to study tolerance to freezing in coffee seeds.

Resumo: A criopreservação é uma opção viável para a conservação de germoplasma de café. Entretanto, para que essa técnica apresente total sucesso é de fundamental importância realizar pesquisas que garantam a manutenção da integridade celular antes e após a imersão em NL. Portanto, o objetivo neste estudo foi investigar o teor de água, velocidade e temperatura final de resfriamento mais adequados para criopreservar sementes de Coffea arabica L. As sementes foram secadas em sílica gel até teores de água de 5, 10, 15, 20, 30 e 40% bu, submetidas a tratamentos de resfriamento lento nas velocidades -1, -3 e -5 ºC min-1 até às temperaturas finais de -40, -50 e -60 ºC e diretamente imersas em NL. Após armazenamento as sementes foram reaquecidas por dois minutos à 40 ºC. A sobrevivência e a viabilidade de sementes e embriões foram avaliadas por meio do teste de tetrazólio e de germinação. Por meio do teste de tetrazólio, observa-se que embriões excisados das sementes criopreservadas são menos sensíveis à criopreservação quando comparados às sementes inteiras. O teor de água de 20% bu permite maior sobrevivência das sementes de Coffea arabica L., bem como de embriões zigóticos após a criopreservação, dependendo das velocidades e temperaturas finais de pré-resfriamento.

Abstract: Cryopreservation is a viable option for conservation of coffee germplasm. However, for this technique to be completely successful, it is of fundamental importance to carry out studies that ensure maintenance of cell integrity before and after immersion in liquid nitrogen (LN). Therefore, the aim in this study was to investigate the water content, cooling rate, and final temperature most suitable for cryopreservation of Coffea arabica L. seeds. The seeds were dried by silica gel to water contents of 5, 10, 15, 20, 30 and 40 % wb, subjected to slow cooling treatments at speeds of -1, -3 and -5 °C min.-1 to final temperatures of -40, -50 and -60 °C and then directly immersed in LN. After storage, seeds were rewarmed at 40 °C for two minutes. The survival rate and viability of the seeds and embryos were evaluated by the tetrazolium and germination tests. Results of the tetrazolium test indicate that embryos excised from cryopreserved seeds are less sensitive to cryopreservation than whole seeds are. The water content of 20% wb and the use of zygotic embryos led to the highest survival rate of the coffee seeds, depending on the cooling rate and the final temperature of precooling.

O objetivo deste trabalho foi avaliar alterações fisiológicas e bioquímicas em sementes de café submetidas à secagem rápida, em sílica gel, e à secagem lenta, em soluções salinas saturadas. As sementes foram secas até que atingissem os seguintes teores de água: 40, 30, 20, 15, 10 e 5% (base úmida). Após a secagem, uma parte das sementes foi imediatamente avaliada quanto ao desempenho fisiológico e ao perfil de enzimas do processo oxidativo, e outra parte foi avaliada após armazenagem em condição hermética, em câmara fria e seca, por quatro meses. A velocidade de secagem e o teor final de água tiveram efeito significativo sobre a qualidade fisiológica das sementes. Após a secagem rápida em sílica gel, as sementes toleraram teores finais de água mais baixos. No entanto, após a secagem lenta, as sementes com teores finais de água mais elevados apresentaram maior qualidade. O período de armazenamento não afetou a germinação, mas prejudicou o vigor das sementes. A secagem rápida apresenta maior potencial de dano ao endosperma do que aos embriões. O perfil enzimático das sementes de café é afetado pelo teor final de água e pela velocidade de secagem.

The objective of this work was to evaluate the physiological and biochemical changes in coffee seed subjected to rapid drying, in silica gel, or to slow drying in saturated saline solutions. Seeds were dried until they reached the following water contents: 40, 30, 20, 15, 10, and 5% (wet basis). After drying, part of the seeds was immediately evaluated as to their physiological performance and enzymatic profile of the oxidative process, and another part was evaluated after storage, under hermetic conditions, in freeze-drying chamber, for four months. Drying rate and final moisture content had significant effect on seed physiological quality. After rapid drying, in silica gel, seeds tolerated lower final moisture levels. However, after slow drying, seeds with greater water levels showed higher quality. The storage period did not affect germination, but it reduced coffee seed vigor. Rapid drying shows greater damage potential to the endosperm than to the embryos. The enzymatic profile of coffee seed is affected by the final moisture level and the drying rate.

Considerando o consumo de café em nível mundial, é natural que, ao longo da história, muitos tenham dedicado à pesquisa a marcadores que contribuam de alguma forma, na aferição de sua qualidade. A pesquisa teve como objetivo avaliar o desempenho bioquímico de grãos de café arábica durante o armazenado. Cafés em coco (natural) e em pergaminho (despolpado) secados em terreiro de concreto e em secador com ar aquecido foram embalados em sacos de juta e armazenados em condições de ambiente não controlado. As atividades enzimáticas da superóxido dismutase, catalase, peroxidase, polifenoloxidase, esterase e lipoxigenase nos grãos dos cafés foram avaliadas aos zero, três, seis, nove e doze meses por meio de eletroforese. Independente do método de secagem, a atividade dos complexos isoenzimáticos evidenciou os processos deteriorativos dos grãos de café armazenados. Os tratamentos 60/40º C e 60º C utilizados para reduzir o teor de água promoveram uma condição de tensão maior no metabolismo de café natural, diminuiu nestes grãos a atividade de mecanismos de defesa no armazenamento (danos latentes). Os cafés naturais são mais sensíveis a altas temperaturas de secagem e sua qualidade diminui mais rapidamente do que o café despolpado no armazenamento.

Considering the worldwide consumption of coffee, it is natural that throughout the history many people have dedicated the research to markers that contribute somehow on gauging its quality. This research aimed to evaluate the biochemical performance of arabica coffee during storage. Coffee in beans (natural) and in parchment (pulped) dried in concrete terrace and in dryer with heated air were packed in jute bags and stored in not controlled environmental conditions. Enzymatic activities of superoxide dismutase, catalase, peroxidase, polyphenoloxidase, esterase and lipoxygenase in coffee grains were evaluated at zero, three, six, nine and twelve months by means of electrophoresis. Independently of the drying method, the activity of isoenzymatic complexes highlighted deteriorative processes in stored grains of coffee. The treatments 60/40º C and 60º C used to reduce the water content imposed a greater stress condition, accelerated metabolism of natural coffee in the storage with decreased activity of defense mechanisms due to latent damage in these grains. Natural coffees are more sensible to high drying temperatures and its quality reduces faster than pulped coffee in the storage.