Soares, Liz F.; Silva, Diego C. da; Bergo, Maria C. J.; Coradin, Vera T. R.; Braga, Jez W. B.; Pastore, Tereza C. M.

doi:10.21577/0100-4042.20170014

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Sumário

Artigo • Quím. Nova 40 (4) • May 2017 • https://doi.org/10.21577/0100-4042.20170014 copy

EVALUATION OF A NIR HANDHELD DEVICE AND PLS-DA FOR DISCRIMINATION OF SIX SIMILAR AMAZONIAN WOOD SPECIES

Authorship SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Supervising wood exploitation can be very challenging due to the existence of many similar species and the reduced number of wood identification experts to meet the demand. There is evidence that valuable endangered wood species are being smuggled disguised as other species. Near infrared spectroscopy (NIRS) and chemometrics has been successfully used to discriminate between Amazonian wood species using high resolution instruments. In this study, a handheld spectrometer was evaluated for the discrimination of six visually similar tropical wood species using PLS-DA. Woods of mahogany (Swietenia macrophylla) and cedar (Cedrela odorata), both high value tropical timber species included in Appendixes II and III of the CITES, respectively; crabwood (Carapa guianensis); cedrinho (Erisma uncinatum); curupixá (Micropholis melinoniana); and jatobá (Hymenea coubaril). The data for model development and validation take into account both laboratory and field measurements. Outlier exclusion was performed based on Hotelling T², residuals Q and errors in the estimated class values. The efficiency rates were higher than 90% for all species, showing that the handheld NIR combined with PLS-DA succeeded in discriminate between these species. These results stimulate the application of handheld NIR spectrometers in the supervision of wood exploitation, which can contribute to the species preservation.

Keywords:
mahogany; cedar; crabwood; NIR; PLS-DA; amazon woods

	Andiroba	Cedrinho	Cedro	Curupixá	Jatobá	Mogno
Celulose (%)	46,5²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	48,0²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	48,1²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	-	42,8²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	63,3²⁶26 Rutiaga-Quiñones, J. G.; Chemische und biologische Untersuchungen zum Verhalten dauerhafter Holzarten und ihrer Extrakte gegenüber holzabbauenden Pilzen, Buchverlag Gräfelfing:München, 2001.
Lignina insolúvel (%)	31,1²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	32,8²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	32,7²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	-	30,3²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	-
Lignina solúvel (%)	1,8²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	0,8²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	0,7²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	-	1,1²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	-
Lignina total (%)	32,9²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	33,6²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	33,4²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	-	31,4²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	31,1²⁶26 Rutiaga-Quiñones, J. G.; Chemische und biologische Untersuchungen zum Verhalten dauerhafter Holzarten und ihrer Extrakte gegenüber holzabbauenden Pilzen, Buchverlag Gräfelfing:München, 2001.
Extrativos (%)	3,1²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	1,7²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	5,4²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	-	8,5²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	8,38⁹9 da Silva, A. R.; Pastore, T. M. C.; Braga, J. W. B.; Davrieux, F.; Okino, E. Y. A.; Camargos, J. A. A.; Coradin, V. T. R.; do Prado, A. G. S.; Holzforchung 2013, 67, 1.
Hemicelulose (%)	20,6²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	18,4²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	18,5²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	-	25,8²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	-
Teor de cinzas (%)	0,3²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	0,8²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	0,5²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	-	0,3²⁵25 Santana, M. A. E.; Okino, E. Y. A.; Holzforschung 2007, 61,469.	0,36²⁶26 Rutiaga-Quiñones, J. G.; Chemische und biologische Untersuchungen zum Verhalten dauerhafter Holzarten und ihrer Extrakte gegenüber holzabbauenden Pilzen, Buchverlag Gräfelfing:München, 2001.
Densidade (g/cm³)	0,59³3 Coradin, V. T. R.; Camargos, J. A. A; Marques, L. F.; Silva Jr., E. R.; Madeiras similares ao mogno (Swietenia macrophylla King.): chave ilustrada para identificação anatômica em campo, Serviço Florestal Brasileiro, Brasil, 2009.	0,46³3 Coradin, V. T. R.; Camargos, J. A. A; Marques, L. F.; Silva Jr., E. R.; Madeiras similares ao mogno (Swietenia macrophylla King.): chave ilustrada para identificação anatômica em campo, Serviço Florestal Brasileiro, Brasil, 2009.	0,38³3 Coradin, V. T. R.; Camargos, J. A. A; Marques, L. F.; Silva Jr., E. R.; Madeiras similares ao mogno (Swietenia macrophylla King.): chave ilustrada para identificação anatômica em campo, Serviço Florestal Brasileiro, Brasil, 2009.	0,58³3 Coradin, V. T. R.; Camargos, J. A. A; Marques, L. F.; Silva Jr., E. R.; Madeiras similares ao mogno (Swietenia macrophylla King.): chave ilustrada para identificação anatômica em campo, Serviço Florestal Brasileiro, Brasil, 2009.	0,76³3 Coradin, V. T. R.; Camargos, J. A. A; Marques, L. F.; Silva Jr., E. R.; Madeiras similares ao mogno (Swietenia macrophylla King.): chave ilustrada para identificação anatômica em campo, Serviço Florestal Brasileiro, Brasil, 2009.	0,5 – 0,72³3 Coradin, V. T. R.; Camargos, J. A. A; Marques, L. F.; Silva Jr., E. R.; Madeiras similares ao mogno (Swietenia macrophylla King.): chave ilustrada para identificação anatômica em campo, Serviço Florestal Brasileiro, Brasil, 2009.

Espécie	Andiroba	Cedrinho	Cedro	Curupixá	Jatobá	Mogno
Nº de espectros de treinamento	2211
VL	15	15	15	14	14	15
Outliers treinamento	28	25	26	26	18	22
Limite de discriminação	0,271	0,374	0,412	0,374	0,234	0,463
TFP	3,0	0,6	0,2	0,3	0,1	3,4
TFN	6,6	0	0,2	0	0	2,8
TEF	90,4	99,4	99,6	99,7	99,9	93,7

Espécie	Andiroba	Cedrinho	Cedro	Curupixá	Jatobá	Mogno
Nº de espectros de validação	1327
Nº de outliers de validação	50	24	68	22	23	31
FP	40	8	2	13	8	31
FN	3	0	3	0	0	12
VP	93	155	337	111	26	543
VN	1141	1139	917	1181	1270	715
TFP	3,38	0,69	0,21	1,08	0,62	4,15
TFN	3,12	0,00	0,88	0,00	0,00	2,16
SPEC	96,62	99,31	99,79	98.92	99,38	95,85
SEN	96,88	100,00	99,12	100,00	100,00	97,84
TEF	93,50	99,30	98,90	98,91	99,37	93,68

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