UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS DEPARTAMENTO DE FITOTECNIA
CURSO DE AGRONOMIA
LILIANA ROCIVALDA GOMES LEITÃO
ANÁLISES DE ACESSOS DE PINHÃO MANSO (Jatropha curcas, L.) DE DIFERENTES ORIGENS QUANTO À COMPOSIÇÃO QUÍMICA
E AOS CARACTERES DA SEMENTE
LILIANA ROCIVALDA GOMES LEITÃO
ANÁLISES DE ACESSOS DE PINHÃO MANSO (Jatropha curcas, L.) DE DIFERENTES ORIGENS QUANTO À COMPOSIÇÃO QUÍMICA
E AOS CARACTERES DA SEMENTE
Monografia apresentada ao Curso de Agronomia do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Agronomia.
Orientadora: Profa. Dra. Cândida Hermínia Campos de Magalhães Bertini.
Coorientadora: Profa. Dra. Rosilene Oliveira Mesquita.
A Deus.
AGRADECIMENTOS
A Deus pelo dom da vida.
Aos meus pais, Ayla e Ciro, e a minha irmã gêmea, Leonina, por sempre estarem ao meu lado me incentivando nos momentos de desânimo e me apoiando em todas as decisões tomadas. Serei grata por todo amor recebido.
Aos melhores avós do mundo, Esmeraldo e Leonina (in memoriam) agradeço por fazerem parte do meu crescimento, educação e formação. Tudo que conquistei devo a vocês. A minha avó, Rocivalda (in memoriam), que embora tenha nos deixado quando eu era criança, agradeço por a senhora ter me amado. Saiba que tenho orgulho de ter seu nome, pois sei que a senhora foi uma grande mulher. Ao meu avô fazendeiro, João Gomes (in memoriam), que mesmo estando me olhando do céu, sei que o senhor está muito orgulhoso da neta Engenheira Agrônoma. Saiba que o amor que sinto pela natureza herdei do senhor. A todos vocês, minha família Gomes Leitão, dedico esta conquista.
Aos meus amigos de infância, Edgar e Danier, e as minhas amigas „„da Agronomia‟‟ Amanda, Carol e Suyanne agradeço por fazerem parte da minha vida. Levo vocês no meu coração.
Ao Laboratório de Bioquímica e Biologia molecular agradeço pela ajuda nas análises lipídicas, em especial ao Rafael, a Stelamaris e ao Professor Enéas.
Ao Laboratório de Fisiologia da Produção obrigada pela ajuda nas análises de óleo, em especial a Karina e ao Professor Pitombeira.
Ao Laboratório de Biologia Celular agradeço por todo carinho e paciência que tiveram comigo durante as análises químicas, em especial a Aline, João Mateus e a Gleicyanne que sem vocês eu não teria conseguido.
Ao Laboratório de Melhoramento e Biotecnologia vegetal em especial a Ana Paula (Paulinha), Luanna Melo (Luanninha) e Kátia Regina (Katinha) agradeço por vocês terem estado comigo, por todas as risadas e brincadeiras, por todos os aniversários e confraternizações e por todo carinho que recebi de cada uma. Saibam que o laboratório nunca mais foi o mesmo com a ausência de vocês...
participando de todas as atividades e viagens. Como diz a música: „„Todos os dias é um vai-e-vem A vida se repete na estação Tem gente que chega pra ficar Tem gente que vai pra nunca
mais Tem gente que vem e quer voltar Tem gente que vai e quer ficarTem gente que veio só
olharTem gente a sorrir e a chorar E assim, chegar e partir‟‟. Os „„Encontros e
Despedidas‟‟ fazem parte da vida!
A Professora Izabel Gallão agradeço pelo carinho recebido desde o primeiro dia que a conheci, por toda a generosidade e atenção e, principalmente, por ter aceito fazer parte da minha banca examinadora. Muito obrigada.
A Professora Rosilene Mesquita (Profa. Rosi) agradeço por ter embarcado comigo na aventura das análises químicas, foram muitas horas de dedicação! Obrigada por ter me ajudado mesmo me conhecendo há pouco tempo. Obrigada pelos sorrisos e lágrimas no dia que me despedi do PET. Enfim, agradeço por tudo e pela paciência nos últimos dias, sei que
te „„aperreei‟‟ bastante com as interpretações dos resultados. Muito obrigada.
A Professora Cândida que me acolheu desde o início tanto no PET quanto no Laboratório, agradeço por ter despertado em mim o interesse pela área do Melhoramento genético, agradeço também por toda ajuda, pelas cobranças, pelas críticas construtivas e até
RESUMO
O Pinhão Manso (Jatropha curcas, L.) é uma euphorbiaceae que vem se destacando nos programas de melhoramento genético por ser uma espécie com potencial de produção de óleo destinado aos programas de biodiesel devido suas características morfoagronômicas. Deste modo, com o objetivo de avaliar os caracteres das sementes e determinar a composição química das mesmas foram utilizados acessos de Pinhão Manso da Coleção de Germoplasma da Universidade Federal do Ceará (UFC). Para a caracterização das sementes e determinação das concentrações de óleo bruto, carboidrato e proteína, 10 acessos de Jatropha curcas provenientes de diferentes localidades foram analisados, bem como para obtenção dos percentuais de lipídios totais e principais ácidos graxos, 11 progênies foram utilizadas. Os dados foram submetidos à análise de variância, correlação de Pearson e Teste de Tukey a fim de encontrar diferenças para as características avaliadas. No entanto, observa-se que os acessos apresentam baixa variabilidade, inferindo que eles não são tão diferentes quanto às suas constituições genéticas. Porém, com relação às concentrações de carboidrato e proteína, a progênie JCCE 035 originária de Crateús- CE obteve os maiores percentuais enquanto que o acesso JCCE 014 (Quixadá- CE) apresentou melhor desempenho para o teor de óleo bruto e, por fim, no JCCE 099 (UFRRJ- RJ) encontraram-se maiores concentrações de ácidos graxos insaturados, predominando os ácidos oleico, linoleico e palmitoleico.
ABSTRACT
The Physic Nut (Jatropha curcas, L.) is a euphorbiaceae that has stood out in breeding programs genetic because it is a specie with oil production potential for the biodiesel programs because of their agronomic characteristics. Thus, in order to assess the characters of the seed and determine the chemical composition of them were used Jatropha accessions from the Germplasm Collection of Federal University of Ceará (UFC). For the characterization of seeds and determination of crude oil concentrations, carbohydrate and protein, 10 accesses of Jatropha curcas from different localities were analyzed, as well as to obtain the percentage of total lipids and fatty acids 11 progenies were used. Data were subjected to analysis of variance, Pearson correlation and Tukey test in order to find differences on the characteristics analyzed. However, accesses have low variability, implying that they are not so different as to their genetic constitutions. But, with respect to carbohydrate and protein concentrations, the progeny JCCE 035 originating from Crateús- CE got the highest percentages while access JCCE 014 (Quixadá- CE) showed the best performance for the crude oil content and, finally, the JCCE 099 (UFRRJ- RJ) met the highest concentrations of unsaturated fatty acids, predominantly oleic, linoleic and palmitoleic.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Centro de Origem e distribuição de Jatropha curcas... 18
Figura 2 Pinhão Manso: a. arbusto; b. caule... 20
Figura 3 Pinhão Manso: a. folhas; b. inflorescência... 21
Figura 4 Frutos de Pinhão Manso: a. frutos verdes; b. frutos amarelos... 21
Figura 5 Frutos de Pinhão Manso: a. frutos maduros; b. sementes... 22
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Concentração de Lipídios Totais (mg g-1MS) presentes nas sementes de Pinhão Manso... 50 Gráfico 2 - Concentração de ácidos graxos (mg g-1MS) presentes nas sementes de
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Taxonomia de Jatropha curcas (L.)... 19 Tabela 2 Progênies utilizadas na avaliação dos caracteres das sementes de Pinhão
Manso e local de origem com seus respectivos estados... 35 Tabela 3 Progênies de Pinhão Manso utilizadas na determinação dos lipídios totais
e local de origem com seus respectivos estados... 35
Tabela 4 Valores mínimos, máximos e médios dos parâmetros avaliados nas sementes: comprimento (mm), largura (mm), espessura (mm) e peso de 100 S (g)... 43 Tabela 5 Valores médios ± desvio-padrão de outros parâmetros avaliados nas
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABPPM ABNT
Associação Brasileira de Produtores de Pinhão-Manso Associação Brasileira de Normas Técnicas
BSA Albumina de Soro Bovino DIC
Embrapa EPAMIG
Delineamento Inteiramente Casualizado Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais GC
IAC
Gas Cromatography
Instituto Agronômico de Campinas
MS Massa Seca
NBR Norma Brasileira Regulamentar RPM
TAM
Rotação Por Minuto Transporte Aéreo Marília UFC
UFLA UFMS UFV
Universidade Federal do Ceará Universidade Federal de Lavras
LISTA DE SÍMBOLOS
% Porcentagem ° C Grau(s) Celsius ® Registrierte Marke g Gravidade
m Metro cm Centímetro mm Milímetro nm Nanômetro g Grama mg Miligrama µg Micrograma L Litro
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 14
2 OBJETIVOS ... 17
2.1 Objetivo Geral ... 17
2.2 Objetivos específicos ... 17
3 REVISÃO DE LITERATURA ... 18
3.1 Pinhão Manso (Jatropha curcas, L.) ... 18
3.1.1 Centro de origem e distribuição ... 18
3.1.2 Taxonomia e descrição botânica ... 19
3.1.3 Alternativa para o semiárido ... 22
3.1.4 Melhoramento genético da espécie ... 25
3.2 Importância econômica ... 26
3.2.1 Produção de biodiesel ... 26
3.2.2 3.3 Produção de subprodutos ... Composição química das sementes ... 29 30 3.3.1 Carboidrato ... 31
3.3.2 Proteína ... 32
3.3.3 Lipídio ... 33
4 MATERIAL E MÉTODOS ... 35
4.1 Material Vegetal ... 35
4.2 Ensaios realizados para avaliação das características e composição química das sementes ... 35
4.2.1 Caracteres da semente ... 36
4.2.2 4.2.2.1 4.2.2.2 4.2.1.2.1 Composição química ... Teor de óleo bruto... Carboidratos totais ... Preparo do reagente ... 37 37 38 38 4.2.1.2.2 Obtenção da curva padrão de glicose ... 39
4.2.1.2.3 Determinação de carboidrato ... 39
4.2.2.3 Proteínas totais... 40
4.2.2.3.1 Reagente ... 40
4.2.2.3.3 Determinação de proteína ... 40
4.2.3 Lipídios totais ... 41
4.2.4 Ácidos graxos ... 41
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 43
5.1 Caracteres da semente ... 43
5.2 Composição química do Pinhão Manso ... 47
5.2.1 Carboidrato, proteína e óleo bruto ... 47
5.2.2 Lipídio e ácidos graxos ... 49
6 CONCLUSÃO ... 54
14
1 INTRODUÇÃO
Jatropha curcas, mais conhecida como Pinhão Manso, é uma oleaginosa euforbiácea nativa das Américas que vem se destacando nos programas de melhoramento devido à necessidade de se introduzir novas espécies produtoras de óleo como fontes alternativas de biocombustíveis, uma vez que a demanda mundial em substituir os combustíveis fósseis por renováveis vem aumentando consideravelmente (FREITAS et al., 2011).
O melhoramento da espécie tem como foco principal a seleção de acessos que apresentam alta produtividade de sementes com maior percentual e qualidade de óleo, por isso, pesquisas envolvendo correlações e repetibilidade estão sendo aplicadas a fim de que os genótipos sejam caracterizados quanto aos caracteres de importância econômica e agronômica (RESENDE, LONDE; NEVES, 2013). No Brasil, há um amplo número desses programas encontrados em diferentes instituições públicas e privadas, no entanto, estudos conjuntos com a cultura continuam sendo necessários para o lançamento de cultivares capazes de atender as exigências de mercado e as recomendações dos proprietários rurais (BRASILEIRO, 2010).
A utilização de biocombustíveis no abastecimento aéreo vem se tornando cada vez mais frequente em virtude da crise energética mundial que impulsiona buscar novas alternativas abundantes e sustentáveis a fim de minimizar os impactos ambientais causados pelos combustíveis fósseis (FUCHS, 2006). A utilização do óleo de Jatropha para produção de bioquerosene como combustível de aviação ainda é recente no país, contudo, as pesquisas indicam que o óleo dessa cultura apresenta características promissoras capazes de transformar a espécie em uma opção viável de biocombustível, uma vez que o bioquerosene de Pinhão Manso reduz a emissão de gases de efeito estufa em torno de 65 a 80% quando comparado ao querosene derivado de petróleo utilizado na aviação, além da espécie apresentar baixo custo de implantação e longo tempo em idade produtiva (FRANCO, 2011).
Desta forma, o Pinhão Manso surge como uma espécie com potencial de produção de óleo utilizado em programas de biodiesel devido sua característica de rusticidade, de tolerância à seca e adaptabilidade às condições edafoclimáticas e hídricas do semiárido. Pelo fato de seu cultivo poder ser consorciado com algumas culturas alimentícias, isto facilita seu uso na agricultura familiar (LAVIOLA et al., 2011).
15
pela sua importância econômica como produtora de biodiesel, mas, também, por ser utilizada na indústria de fiação de lã, produção de tintas e de fertilizante natural (FREIRE et al., 2010).
O interesse pela cultura também está relacionado com a obtenção de subprodutos, visto que tortas e farelos apresentam altos teores de proteína que podem ser usados como fertilizantes naturais, pois fornecem nitrogênio, fósforo e potássio às plantas (NUNES, 2007) ou como ingrediente na composição da ração animal. No entanto, é necessário que esses coprodutos passem pelo processo de detoxificação (eliminação de elementos tóxicos como ésteres de forbol) para se tornarem produtos atóxicos aos animais (HONORATO; SILVA, 2013).
A composição química das sementes refere-se aos constituintes presentes nos tecidos das plantas ou às substâncias de reservas que foram acumuladas no intuito de formar e desenvolver as mesmas. Estas podem ser classificadas de acordo com o principal componente encontrado em sua composição, ou seja, são chamadas de amiláceas (reserva de amido), proteicas (reserva de proteína) ou oleaginosas (reserva de lipídio) (CARVALHO; NAKAGAWA, 2012).
Esses nutrientes também interferem na qualidade das sementes, pois sementes que apresentam baixa qualidade, como deficiência nutricional, ocasionam má formação do embrião, menor viabilidade, e, consequentemente, redução na produção, acarretando, dessa forma, prejuízos aos produtores (CARVALHO; NAKAGAWA, 2000). Portanto, conhecer a composição química torna- se um fator importante, uma vez que é o material de reserva (carboidrato, proteína, lipídio) que fornece os nutrientes e energia indispensáveis para a germinação e manutenção da espécie (MARTINS et al., 2007).
A avaliação das características dos frutos e das sementes também é importante para a euforbiácea, visto que os interesses agronômicos e econômicos são encontrados nesses órgãos. O fruto do Pinhão Manso é trilocular, contendo uma semente em cada coca globosa (cavidade), sendo formado pelo pericarpo (38 a 47% de casca lenhosa e dura) e pela semente (53 a 62% de semente escura e rígida). Já a semente é ovalada, de cor preta, composta pelo tegumento (casca), endosperma e amêndoa (NUNES et al., 2009).
Devido a espécie Jatropha curcas ser utilizada como oleaginosa energética é necessária à realização de estudos que correlacionem geneticamente as variáveis: tegumento, amêndoa, peso de sementes e teor de óleo. Visando, desta maneira, a seleção de genótipos mais eficientes na produção de óleo para, futuramente, serem inseridos no mercado como variedades comerciais (ROCHA et al., 2012; SEVERINO et al.,2009).
16
pesquisas com essa cultura começaram apenas cerca de três décadas atrás e, por isso, informações sobre as características morfológicas (ramificação, inflorescência, relação entre flores masculinas e femininas, maturidade precoce), agronômicas (adaptação as mais variadas condições edafoclimáticas como tolerância a fatores abióticos e resistência a fatores bióticos) e produtivas (produção, toxicidade e teor de óleo das sementes) são consideradas importantes e essenciais para a exploração da oleaginosa (JOHNSON, ESWARAN, SUJATHA, 2011).
17
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
Determinar a composição química e analisar os caracteres das sementes de diferentes acessos de Pinhão Manso (Jatropha curcas, L.) da coleção de germoplasma da Universidade Federal do Ceará (UFC).
2.2 Objetivos específicos
Avaliar as variáveis: comprimento, largura, espessura e peso de 100 sementes; Determinar o percentual de tegumento e de amêndoa das sementes;
Determinar o teor de óleo bruto presentes nas sementes;
Determinar os teores de lipídios totais e os principais ácidos graxos encontrados; Determinar o percentual de carboidrato nas sementes;
Determinar a concentração proteica nas sementes;
18
3 REVISÃO DE LITERATURA
3.1 Pinhão Manso (Jatropha curcas, L.)
3.1.1 Centro de origem e distribuição
Ainda não se sabe com exatidão qual o local de origem do Pinhão Manso, mas segundo Münch (1986) e Heller (1996) os prováveis centros foram a América Central e do Sul (Figura 1). Para Martin e Mayeux (1984), a espécie foi originada no estado do Ceará, Brasil, e introduzida ao Arquipélago de Cabo Verde pelos portugueses no século XVII para ser distribuída posteriormente nos continentes africano e asiático (ARRUDA, 2004; DOURADO, 2009).
Figura 1 – Centro de Origem e distribuição de Jatropha curcas
Fonte: Münch (1986).
Para Dias, Missio e Dias (2012) o Pinhão Manso era nativo do México e se restringia inicialmente a esse país. Evidências de que a espécie possui centro de origem no Golfo do México estão relacionadas com a descoberta de registros antigos da civilização Olmeca que mencionava a oleaginosa nessa área. Além disso, também acredita- se que a domesticação de Jatropha curcas ocorreu no país Mexicano uma vez que foram encontradas plantas atóxicas nesse território, provavelmente, devido à domesticação desenvolvida pelos Maias.
19
características de rusticidade, resistência às pragas e doenças, além da sua adaptação as diferentes condições edafoclimáticas existentes em todo o planeta (ARRUDA et al., 2004). Atualmente, a espécie é cultivada principalmente nas regiões intertropicais que incluem México, Nicarágua, Tailândia e Índia. No entanto, países como Mali, Nepal e sul da África apresentam significativas plantações, pois os plantios são motivados pelo Governo e por organizações não governamentais (OPENSHAW, 2000).
No Brasil, as principais regiões produtoras são Sudeste, Centro-Oeste e Nordeste devido ao fácil cultivo e à adaptação do Pinhão Manso em se desenvolver em climas quentes com solos menos férteis (FREITAS et al., 2011).
3.1.2 Taxonomia e Descrição botânica
A família Euphorbiaceae é composta por 317 gêneros distribuídos em 5 subfamílias (Acalyphoideae, Crotonoideae, Euphorbioideae, Oldfieldioideae e Phyllanthoideae) e em 49 tribos. Constitui a terceira maior família com aproximadamente 8.000 espécies, atrás somente de Fabaceae e Convolvulaceae (WEBSTER, 1994). No Brasil existem cerca de 72 gêneros com aproximadamente 1.100 espécies espalhadas em todo território nos mais variados ecossistemas (CORDEIRO, 1992). É nesta família que o Pinhão Manso está agrupado.
Em grego, o termo Jatropha é derivado de „„iatrós‟‟ (doutor) e „„trophé‟‟ (comida),
em referência as propriedades medicinais da espécie (HELLER, 1996), enquanto que o termo curcas provém de um nome popular para a cultura na região de Malabar na Índia.
O gênero Jatropha é composto por 170 espécies divididas nos subgêneros Jatropha e Curcas ambas com 10 seções e 10 subseções agrupando todas as espécies do mundo (HELLER, 1996; DIAS, MISSIO E DIAS, 2012). Taxonomicamente, a espécie é classificada conforme THE TAXONOMICOM (2008) (Tabela 1):
Tabela 1 – Taxonomia de Jatropha curcas (L.)
THE TAXONOMICON (2008)
Reino Plantae Ordem Euphorbiales
Divisão Magnoliophyta Família Euphorbiaceae Subdivisão Magnoliphytina Subfamília Crotonoideae
Classe Magnoliopsida Tribo Jatropheae
Subclasse Dilleneedae Gênero Jatropha
20
O Pinhão Manso pode ser conhecido por diferentes nomes dependendo do local onde é encontrado. Na Inglaterra é chamado de physic nut, no México por zicilte e na França pode ser nomeado por pulghera, purgera, pignon de Inde, pagnonvvn de Barbárie (PEIXOTO, 1973). No Brasil é chamado de pião, pinhão bravo, pinhão-das-barbadas, pinhão-de-cerca, pinhão do Paraguai, grão-de-maluco, figo-do-inferno, tartago, tapete, turba, medicineira, dentre outros (DRUMMOND et al., 1984).
É um arbusto perene, com rápido crescimento e altura variando entre 2,0 a 3,0 m, podendo chegar até 5,0 m (Figura 2a). As raízes são curtas, pouco ramificadas, apresentando látex no seu interior; o caule é liso, lenhoso e com cerca de 20,0 cm de diâmetro, sendo dividido na base por vários ramos de onde surgem as inflorescências nas extremidades dos mesmos (Figura 2b).
Figura 2 – Pinhão Manso: a. arbusto; b. caule
Fonte: Leitão (2015).
21
ramificações) na proporção aproximadamente de 29:1 (NUCCI, 2011; SOLOMON; EZRADANA, 2002).
Figura 3 – Pinhão Manso: a. folhas; b. inflorescência
Fonte: Nucci (2011).
O fruto de J. curcas é capsular ovoide, seco, coriáceo, ligeiramente roliço com base e ápice agudos e diâmetro entre 1,5 a 3,0 cm. É trilocular, contendo uma semente em cada coca globosa (cavidade), formado pelo pericarpo (38 a 47 % de casca lenhosa e dura) e pela semente (53 a 62% de semente escura e rígida) (ARRUDA, 2004; NUNES et al.,2009; SATURNINO et al., 2005).
A maturação dos frutos ocorre desuniformemente (Figura 4) em aproximadamente 60 dias e sua coloração muda durante esse processo, passando do verde (imaturo) ao amarelo até chegar ao marrom escuro (completamente maduro) quando este se torna seco e deiscente, ou seja, surgem fendas longitudinais nas cavidades fazendo com que estas se abram e exponham as sementes (Figura 5a) (NUCCI, 2011; NUNES et al., 2009).
Figura 4 – Frutos de Pinhão Manso: a. frutos verdes; b. frutos amarelos
22
A semente é ovalada, de cor preta, lisa na parte convexa e estriada na parte côncava (Figura 5b). É relativamente grande medindo entre 2,5 – 4,0 cm de comprimento e 2,0 – 2,5 cm de largura, sendo formada por tegumento e amêndoa. São nas sementes que se encontram, principalmente, o interesse econômico e agronômico da espécie.
Figura 5 – Frutos de Pinhão Manso: a. frutos maduros; b. sementes
Fonte: Leitão (2015).
3.1.3 Alternativa para o semiárido
Embora o Pinhão Manso venha se destacando como uma espécie potencial produtora de óleo destinada aos programas de biodiesel, a cultura também pode ser utilizada para outros fins, especialmente no semiárido, devido sua rusticidade e suas características agronômicas que conferem adaptabilidade às condições edafoclimáticas e hídricas do Nordeste (SUJATHA et al., 2008). São estas particularidades das regiões semiáridas, como altas temperaturas durante o ano, baixa pluviosidade e solos pobres em nutrientes que interferem, principalmente, na produtividade de inúmeras espécies cultivadas seja em plantio comercial ou na agricultura familiar (LIMA JÚNIOR, 2011).
23
resistência a um grande número de pragas e doenças em decorrência da liberação de látex cáustico quando as folhas são injuriadas (FREIRE et al., 2010).
Mesmo que Jatropha curcas ainda esteja em processo de “domesticação” e, por
isso, as pesquisas agronômicas com essa cultura começaram cerca de três décadas atrás (SATURNINO et al., 2005), o Pinhão Manso já foi utilizado na indústria de fiação de lã,
produção de tintas e de fertilizante natural (FREIRE et al., 2010), como também na iluminação em lamparinas e como combustível de fornalhas a partir da queima da madeira e das cascas de seus frutos (SATO et al., 2007; SATURNINO et al., 2005).
J. curcas também já foi considerada uma espécie alternativa para reabilitação em áreas degradadas e pela fixação do homem no meio rural. Quanto às áreas degradadas, a reabilitação e recuperação se torna passível em função das raízes serem profundas capazes de crescer em diversos tipos de solos e de controlar a erosão, evitando o arraste das partículas. Além de fornecer matéria orgânica aos solos através da cobertura morta formada a partir da queda de suas folhas (planta caducifólia) durante a estação seca. Em relação à fixação do homem na zona rural, isto se deve ao uso da mão de obra familiar que contribui com o aumento na renda dessas famílias devido os baixos custos de implantação e condução da cultura, bem como do retorno econômico gerado pela comercialização do óleo e de seus subprodutos (ALVES, 2010; SATO et al., 2007; SATURNINO et al., 2005).
Todas as partes do Pinhão Manso eram utilizadas para os mais diversos fins: folhas, raízes e cascas foram usadas na medicina humana e veterinária; os ramos eram responsáveis nas cicatrizações cutâneas agindo como anti-inflamatórios; o óleo funcionava como laxante; o látex apresentava ação antimicrobiana e o extrato de sementes atuava e continua atuando como inseticidas e nematicidas, sendo pulverizado ou revolvido em áreas agricultáveis (HELLER, 1996; SATO et al., 2007; THOMAS, 1989).
No sistema de agricultura familiar, o Pinhão Manso surge como opção rentável de interesse econômico em virtude dos tratos culturais serem simples de manusear, da produção já se iniciar no primeiro ano de implantação e se estabilizar no quarto ano (possibilitando retorno financeiro rápido) e da colheita dos frutos ser uma etapa fácil e pouco onerosa, acarretando custos mais baixos na produção (ALVES, 2010).
24
durante a estabilização da oleaginosa (ARRUDA et al., 2004; SATURNINO et al., 2005; SILVA et al., 2011). Pesquisas recentes também apontam que o consórcio do Pinhão Manso pode ser realizado com espécies forrageiras como as braquiárias (Brachiaria sp.), o capim-massai (Panicum maximum) e a crotalária (Crotalaria spectabilis) visando a obtenção de forragem para alimentação animal. No entanto, deve-se ficar atento no manejo e na condução das culturas consorciadas a fim de evitar competição dessas espécies com o Pinhão Manso por água, luz e nutrientes (SILVA et al., 2011).
Outra utilidade de J. curcas nas pequenas propriedades rurais refere-se às cercas-vivas em que o plantio tem como finalidade usar a espécie como cerca-viva para proteger e delimitar as áreas agrícolas em decorrência do crescimento vegetativo ser rápido e da sua longevidade, sendo esse isolamento feito tanto internamente ou nos limites do terreno. O uso como cerca-viva também ocorre em pastagens, pois a espécie não é palatável aos animais, e em mourões, dando suporte a plantas trepadeiras como a baunilha (Vanilla aromatica) (ARRUDA et al., 2004; SATURNINO et al., 2005).
Mesmo que o Pinhão Manso seja encontrado facilmente em todo semiárido, características morfológicas (ramificação, inflorescência, relação entre flores masculinas e femininas, maturidade precoce), agronômicas (adaptação as mais variadas condições edafoclimáticas como tolerância a fatores abióticos e resistência a fatores bióticos) e produtivas (produção, toxicidade e teor de óleo das sementes) são consideradas importantes para a exploração da oleaginosa (JOHNSON, ESWARAN E SUJATHA, 2011). E, muitas vezes, o plantio não só do Pinhão Manso, mas de qualquer espécie vegetal se torna inviável no semiárido em virtude da falta de irrigação (devido à escassez de água), dos custos de implantação dos sistemas de irrigação e de questões culturais dos agricultores (LIMA JÚNIOR, 2011).
Por isso, percebe-se a falta de pesquisas com o Pinhão Manso que relacione as necessidades hídricas da cultura com o retorno econômico gerado pelo uso da irrigação que pode promover aumento na produção de sementes, melhorando, desta maneira, o rendimento de óleo para o biodiesel e mantendo uma oferta estável e constante para as indústrias de biocombustível (LIMA JÚNIOR, 2011).
25
agricultura familiar (ARRUDA et al., 2004; SATURNINO et al., 2005).
3.1.4 Melhoramento genético da espécie
O estudo sobre a variabilidade genética tem como objetivo principal identificar, quantificar ou predizer a diversidade total existente entre indivíduos, cultivares ou populações quer sejam inter ou intraespecíficas em sistemas naturais ou de acasalamento controlado. Este conhecimento sobre a variabilidade tem impulsionado surgimentos de programas de melhoramento vegetal, uma vez que os progressos dos mesmos dependem da maior diversidade genética encontrada em uma população (PERSSONI, 2007).
Para o Pinhão Manso, a obtenção dessa máxima variabilidade tem proporcionado o aparecimento de estratégias eficazes visando maximizar os ganhos genéticos e de selecionar características desejáveis a fim de alcançar o sucesso nos programas de melhoramento da euforbiácea (MARQUES E FERRARI, 2008; PERSSONI, 2007). Com relação às estratégias eficazes, a criação de Bancos de Germoplasmas tem contribuindo de forma significativa para manter a diversidade genética de Jatropha curcas, pois a etapa inicial consiste na criação de uma população-base oriunda de materiais provenientes de diferentes origens nos quais passarão por etapas de caracterização fenotípica eou molecular no intuito de identificar os indivíduos que expressam melhor desempenho e adaptação (DIVAKARA et al., 2010).
Quanto às características desejáveis, buscam-se obter acessos que apresentam alta produtividade e rendimento de óleo, que sejam tolerantes à fatores abióticos, resistentes às pragas e doenças e adaptáveis aos mais diferentes ambientes. Por isso, o número de pesquisas com a espécie relacionada à distribuição geográfica, teor e composição do óleo, fenologia reprodutiva, morfologia de frutos e sementes, testes de progênies e germinação de sementes vem aumentando com o objetivo de estabelecer as variações genéticas existentes nas coleções que representam a espécie (KAUSHIK et al., 2007; NUNES et al., 2009; RAO et al., 2008; SUNIL et al., 2009; MARTINS et al., 2008).
26
ser utilizados na nutrição humana e animal (MARQUES; FERRARI, 2008).
No Brasil, os programas de melhoramento de Jatropha são encontradas em diferentes instituições públicas e privadas como: Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária), EPAMIG (Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais), IAC (Instituto Agronômico de Campinas), UFLA (Universidade Federal de Lavras), UFMS (Universidade Federal de Mato Grosso do Sul), UFV (Universidade Federal de Viçosa), no entanto, mesmo havendo esse amplo número de programas de melhoramento da espécie, estudos conjuntos com a cultura continuam sendo necessários para o lançamento de cultivares capazes de atender as exigências de mercado e as recomendações dos proprietários rurais (BRASILEIRO, 2010).
Devido o interesse pela cultura estar relacionado com a produção de óleo destinado ao biodiesel, o melhoramento do Pinhão Manso tem como foco principal a seleção de genótipos que apresentam alta produtividade de sementes com maior percentual de óleo, por isso, os materiais com maior teor e qualidade de óleo tendem a serem mais valorizados durante a venda dos mesmos para as indústrias de biocombustíveis. Outra característica de seleção refere-se à precocidade da espécie. Para garantir que esses acesos precoces permaneçam produzindo já no primeiro ano de implantação e continuem superiores durante a idade produtiva, pesquisas envolvendo correlações e repetibilidade estão sendo aplicadas a fim de que os genótipos sejam caracterizados quanto aos caracteres de importância econômica e agronômica (RESENDE, LONDE; NEVES, 2013).
Com a finalidade de buscar genótipos que possam vir a se tornar variedades comerciais, estão sendo empregadas tecnologias voltadas para o uso de marcadores moleculares como o RAPD (Random Amplified Polymorfic DNA) e o ISSR (Inter Simple Sequence Repeat) no intuito de analisar características fitoquímicas e micromoleculares diretamente no genoma (DNA) da célula. Assim, conhecer a diversidade genética da espécie torna-se fator importante para os programas de preservação e melhoramento de Jatropha curca (SOARES, 2010).
3.2 Importância econômica
3.2.1 Produção de biodiesel
27
petróleo, da necessidade de minimizar a emissão de gases poluentes para a atmosfera, além da conscientização por parte da população e das políticas públicas em buscar fontes alternativas de biocombustíveis (PDIPM, 2009).
O biocombustível de acordo com a Legislação Brasileira (Lei nº 9.478/97, art. 6º, inciso XXIV) refere- se ao produto derivado de biomassa usado em motores à combustão interna ou na geração de outro tipo de energia que seja capaz de substituir total ou parcialmente os combustíveis de origem fóssil (BRASIL, 1997). Dentre os biocombustíveis mais utilizados no Brasil, destacam-se o etanol e o biodiesel.
O biodiesel é um combustível originário de fontes biodegradáveis e renováveis que resulta de reações químicas entre reagentes específicos com a gordura animal ou óleo vegetal a partir de processos conhecidos como o craqueamento, a esterificação ou a transesterificação (BIODIESEL, 2015).
No Brasil, a produção e o uso de biodiesel continuam sendo incentivados pelo Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB) criado pelo Governo Federal que tem por objetivo implantar de forma técnica, econômica e sustentável a produção e o uso de biodiesel enfocando a inclusão social com geração de emprego e renda para a população regional. O PNPB foi implantado através do decreto de 23 de dezembro de 2003 e dois anos depois a Lei nº 11.097 estabeleceu a obrigatoriedade de se adicionar um percentual mínimo de biodiesel ao diesel comercializado em território nacional. Atualmente, esse percentual é de 7,0 % o que confere ao Brasil uma redução na importação de óleo diesel e aumento na utilização de fontes renováveis na matriz energética (BIODIESEL, 2015).
Embora os principais óleos usados para a produção de biodiesel no mundo e no Brasil sejam os comestíveis como a soja, canola, girassol, coco (produzidos no mundo) e dendê, canola, girassol, amendoim, soja e algodão (produzidos no Brasil), sabe-se que alguns países como os asiáticos não conseguem dispor de grande oferta desses óleos para produção de biodiesel, pois a demanda da população requer a utilização das oleaginosas nas indústrias alimentícias (SHUIT et al., 2010). Então, diante deste contexto, tem-se a necessidade de se introduzir novas espécies energéticas em programas de biocombustíveis.
28
matéria-prima para o biodiesel. Após esta descoberta, pesquisas iniciais foram desenvolvidas pela Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais (Epaming) em parceria com o FINEP (Financiadora de Estudos e Projetos). No entanto, posteriormente, mesmo com os experimentos e pesquisas interrompidas por falta de recursos financeiros, muitas informações importantes sobre o Pinhão Manso foram descobertas (DUARTE, 2008).
O principal diferencial da espécie relaciona-se com seu elevado rendimento de óleo nas sementes, em torno de 25,0 a 40,0 %, considerado superior a muitas oleaginosas usadas na produção de biocombustível (ARRUDA et al., 2004). Alguns autores também sobressaltam outras particularidades importantes do óleo dessa oleaginosa como alta viscosidade, ausência da liberação de compostos de enxofre durante a queima, conferindo, de uma forma geral, uma boa qualidade físico-química devido às características morfológicas, fisiológicas e agronômicas da cultura (BECKER; MAKKAR, 2008). Porém, por apresentar elementos tóxicos como ésteres de forbol em sua composição, a comercialização do óleo bruto para as indústrias nutricionais se torna inviável, fator este que contribui de uma maneira mais significativa para que o destino desse óleo seja a produção de biocombustíveis como fonte de energia (LEUNG et al., 2010).
Outros aspectos que favorecem o uso de J. curcas para o biodiesel estão relacionados com a produção e exploração desta euforbiácea. A produção varia de acordo com as condições climáticas da região, bem como o método de cultivo adotado e com as conduções realizadas durante os tratos culturais. Segundo Carnielli (2003), quando a planta alcança sua idade produtiva e se estabiliza (por volta de 4 anos), a produtividade atinge cerca de duas toneladas de óleo por hectareano podendo a produção ser estendida até os 40 anos a valores menores. Teixeira (2005) relatou que a espécie foi explorada com êxito na Índia, África e América Central obtendo produção de sementes em torno de 3,0 a 4,0 toneladas por hectareano, garantindo, também, alta produtividade. E Drumond et al. (2010) ao avaliar a produtividade do Pinhão Manso em Petrolina- PE em condição de sequeiro e irrigado alcançaram produtividade de 330 kgha e de 1.200 kgha, respectivamente.
29
Pinhão Manso associado à adaptabilidade da espécie ao ambiente vigente (LAVIOLA; DIAS, 2008; RAO et al., 2008; SPINELLI et al., 2010).
No Brasil, o interesse pela cultura vem aumentando gradativamente no intuito de selecionar genótipos que sejam mais produtivos, que se adéquam melhor as condições edafoclimáticas locais e que sejam viáveis economicamente (CARNIELLI, 2003; ROCHA et al., 2012; SEVERINO et al., 2009). Porém, devido à cultura estar em processo de domesticação e as pesquisas científicas serem recentes, é necessário continuar estudos com o Pinhão Manso principalmente na área de melhoramento genético vegetal a fim de obter genótipos superiores que apresentem alto rendimento de óleo para, futuramente, serem inseridos no mercado como variedades comerciais (SUJATHA; REDDY; MAHASI, 2008). Além de que o Pinhão Manso por ser uma fonte não poluidora e renovável surge como uma alternativa energética capaz de gerar renda aos produtores sem interferir nas questões ambientais (DRUMOND et al., 2010).
3.2.2 Produção de coprodutos
O interesse pelo Pinhão Manso também está relacionado com a obtenção de coprodutos visto que o destino final da maioria dos subprodutos ainda é considerado um problema ambiental e um problema no sistema de produção agrícola. Por isso, diversas pesquisas são realizadas no intuito de melhorar o aproveitamento desses coprodutos, uma vez que muitos sistemas de produção só tornam-se viáveis economicamente quando todas as etapas da cadeia produtiva conseguem agregar valor ao produto principal e aos seus secundários (NEIVA JÚNIOR et al., 2007).
30
torná-las viáveis na alimentação dos animais (HONORATO; SILVA, 2013; MENDONÇA, 2009).
Observa-se que os coprodutos apresentam teores mais altos de carboidratos e proteínas se comparado com a composição química propriamente dita das sementes de Pinhão Manso e esses constituintes aumentam em decorrência do tipo de tratamento de detoxificação que está sendo aplicado, alcançando valores de 31,64 a 50,53% de carboidratos e de 27,02 a 38,89% de proteína bruta presente em tortas e farelos (HONORATO; SILVA, 2013; SOUZA al., 2009).
Deste modo, não apenas a obtenção do produto principal torna- se o motivo principal para a implantação da espécie, pois, como foi visto, os subprodutos de J. curcas tornam-se opções rentáveis e sustentáveis para o uso econômico e racional dos mesmos em sistemas de produção agrícola e industrial.
3.3 Composição química das sementes
A composição química das sementes refere- se aos constituintes presentes nos tecidos das plantas ou às substâncias de reservas que foram acumuladas no intuito de formar e desenvolver as mesmas. Estas podem ser formadas pela translocação de elementos acumulados em outros órgãos da planta ou por meio da fotossintetização para desenvolvimento das sementes (CARVALHO; NAKAGAWA, 2000).
Com relação às substâncias de reservas, estas são classificadas de acordo com o principal componente encontrado em sua composição, ou seja, são chamadas de amiláceas (reserva de amido), proteicas (reserva de proteína) ou oleaginosas (reserva de lipídio) (CARVALHO; NAKAGAWA, 2012). No entanto, outros constituintes também são encontrados nas sementes, como: hormônios, inibidores, taninos, alcaloides e fenóis. Embora estejam em quantidades reduzidas, desempenham importante função no crescimento e no metabolismo do embrião (NEDEL, 2003).
31
química do que os lipídios. Desta forma, torna-se necessário conhecer métodos que aumentam a longevidade das sementes oleaginosas na busca de prolongar a viabilidade do embrião.
Estudos sobre a caracterização química das sementes vêm ganhando destaque em várias áreas devido à importância alimentícia das mesmas como fonte de nutriente para homens e animais. Para as Ciências Biológicas, o conhecimento celular, bioquímico, fisiológico e até mesmo o ecológico sobre as sementes tornam-se aspectos relevantes para a evolução e adaptação das espécies vegetais ao seu habitat natural (BUCKERIDGE et al. 2004). Na Engenharia Agronômica, conhecer o vigor e saber armazenar corretamente as sementes são processos cruciais para a prática da Tecnologia de Sementes, uma vez que esses processos são influenciados pelos constituintes de reserva (carboidratos, proteínas, lipídios e amido) (CARVALHO; NAKAGAWA, 2000).
Deste modo, avaliar a composição química e conhecer o local de reserva dos constituintes são fatores considerados importante, pois são esses materiais armazenados que fornecem a energia e os nutrientes necessários aos processos de germinação, respiração, crescimento e manutenção da espécie (MARTINS et al., 2007).
Diante do que foi exposto, caracterizar quimicamente as sementes de Pinhão Manso torna-se relevante para a produção, pois são nas sementes que se encontram os interesses econômicos e agronômicos da espécie.
3.3.1 Carboidrato
Carboidratos podem ser definidos quimicamente como moléculas que apresentam em sua constituição vários grupos de hidroxilas e um grupamento de cetona ou de aldeído, por isso são chamados de poliidroxicetonas ou poliidroxialdeídos (DIETRICH et al., 1988). Os carboidratos formam um grande grupo de elementos orgânicos presentes na natureza, e nas plantas desempenham importantes funções, como: estrutural (compondo a parede celular), reserva de energia (na forma de amido), formação de metabólitos (coenzimas e ácidos nucleicos), dentre outros (BRUNETON, 1999).
32
sacarose e a frutose são os oligossacarídeos encontrados em maior quantidade na natureza. No início da germinação os oligossacarídeos são degradados por ações de enzimas e convertidos novamente em monossacarídeos. No entanto, algumas sementes com as das leguminosas apresentam teores significativos desse grupo em sua constituição (BUCKERIDGE et al., 2004).
Já os polissacarídeos são polímeros formados por muitas unidades de monossacarídeos que desempenham diferentes funções nas plantas (BOBBIO; BOBBIO, 2003). O amido apresenta única função de reserva nos vegetais, enquanto que os frutanos (polímeros de frutose) atuam no controle osmótico das células e os polissacarídeos de parede celular (xiloglucano, galactomananos) têm função estrutural, sendo bastante utilizado no setor alimentício como emulsificadores, estabilizadores e espessadores (BUCKERIDGE et al., 2000).
Nas sementes de Pinhão Manso, os carboidratos são essenciais para a germinação da espécie e para o desenvolvimento do embrião. O maior acúmulo de reserva ocorre no endosperma e o amido é o principal constituinte armazenado, seguido da sacarose e da glicose. De uma forma geral, observa-se que os maiores teores de açúcares encontram-se nos subprodutos do Pinhão Manso, como as tortas e farelos, uma vez que os processos de extração de óleo e de detoxificação contribuem no aumento da concentração de carboidrato, com média de 11,38% de açúcares nas sementes e variação de 14,08 a 50,53% nos coprodutos detoxificados e autoclavados (SOUZA et al., 2009; HONORATO; SILVA, 2013).
3.3.2 Proteína
As proteínas correspondem a polímeros de aminoácidos unidos por ligações peptídicas que fornecem nutrientes (carbono, nitrogênio e enxofre) ao embrião. Podem ser armazenadas nos cotilédones e no endosperma, sendo essa deposição variável em cada espécie (ARAÚJO, 2011; BEWLEY et al., 2013). Como fonte de proteína de origem vegetal as sementes de leguminosas e de cereais apresentam concentração superior em relação aos órgãos das plantas que também acumulam esse elemento de reserva, como raízes e tubérculos (HELDT, 2005).
33
Nas sementes as proteínas também desempenham diferentes funções assim como os carboidratos, as principais são: protetora, metabólica, estrutural e de reserva. Embora somente um tipo de proteína de reserva seja encontrado em abundância, inúmeras sementes têm a capacidade de acumular dois ou mais tipos dessas substâncias de reserva. As albuminas estão presentes em maior quantidade nas culturas do algodão e da mamona, enquanto que as globulinas destacam-se nas leguminosas, no geral. Já as glutelinas formam a classe predominante em arroz e, por último, as prolaminas constituem as reservas dos cereais (SATHE; VENKATACHALAM, 2007).
Para o Pinhão Manso, observa-se que o percentual de proteína nas sementes ocorre em torno de 19,0 a 31,0 % e esse percentual aumenta à medida que esses subprodutos passam a ser desengordurados e detoxificados, variando de 27,02 a 38,89 % (FERRARI et al., 2009; HONORATO; SILVA, 2013). No entanto, percebe-se na literatura que os trabalhos que mencionam as concentrações proteicas são feitos principalmente para os subprodutos de J. curcas em virtude da importância econômica destes em detrimento do uso específico das sementes para extração de óleo destinado ao biodiesel.
3.3.3 Lipídio
Lipídios são biomoléculas orgânicas caracterizadas por apresentarem baixa solubilidade em água e serem altamente solúveis em solventes orgânicos. São classificados em dois grupos: gorduras (produzidas por animais) e óleos (produzidas por plantas). Nos vegetais, os lipídios representam uma reserva de energia, pois muitas plantas acumulam óleo nas sementes para serem utilizadas como fonte energética durante o processo de germinação (SOMERVILLE et al., 2000).
Dependendo da espécie vegetal, os lipídios podem ser armazenados nos cotilédones ou no endosperma das sementes principalmente na forma de triacilglicerol. No entanto, outros compostos também são encontrados como os esteroides, fosfolipídios e glicolipídios (MAYER; POLJAKOFF-MAYER, 1975; ABELL et al., 1997). Os triacilgliceróis são formados por três ésteres de glicerol unidos a ácidos graxos por meio dos três grupamentos de hidroxila.
34
(18:2), linolênico (18:3) e erúcico (22:1) (BROUN et al., 1999). Sendo palmítico o ácido graxo saturado presente em maior quantidade nas sementes e os ácidos oleico e linoleico os mais abundantes na forma insaturada, compondo aproximadamente 60% do peso total de lipídeos que são armazenados nas estruturas das sementes (BEWLEY et al., 2013).
35
4 MATERIAL E MÉTODOS
4.1 Material vegetal
Na avaliação dos caracteres da semente e na análise da composição química das sementes foram utilizados 10 acessos de Pinhão Manso (Tabela 2) enquanto que na determinação de lipídios totais e principais ácidos graxos foram usadas 11 progênies de Jatropha curcas da Coleção de Germoplasma da UFC (Tabela 3).
Tabela 2 – Progênies utilizadas na avaliação dos caracteres das sementes de Pinhão Manso e local de origem com seus respectivos estados
PROGÊNIES ORIGEM ESTADO
JCCE 014 Quixadá Ceará
JCCE 035 Crateús Ceará
JCCE 055 Parambu Ceará
JCCE 061 Parambu Ceará
JCCE 064 Parambu Ceará
JCCE 069 Pio IX Piauí
JCCE 086 BAG Patus Paraíba
JCCE 100 UFRRJ Rio de Janeiro
JCCE 101 UFRRJ Rio de Janeiro
JCCE 102 UFRRJ Rio de Janeiro
Fonte: Silva (2013).
Tabela 3 – Progênies de Pinhão Manso utilizadas na determinação dos lipídios totais e local de origem com seus respectivos estados
PROGÊNIES ORIGEM ESTADO
JCCE 014 Quixadá Ceará
JCCE 034 Crateús Ceará
JCCE 037 Crateús Ceará
JCCE 038 Crateús Ceará
JCCE 053 Parambu Ceará
JCCE 055 Parambu Ceará
JCCE 064 Parambu Ceará
JCCE 069 Pio IX Piauí
JCCE 099 UFRRJ Rio de Janeiro
JCCE 103 UFRRJ Rio de Janeiro
JCCE 108 UFRRJ Rio de Janeiro
36
Esses acessos foram escolhidos baseados nos resultados obtidos da avaliação morfoagronômica do trabalho de dissertação de Ana Paula M. da Silva (2013). Os tratamentos representavam as progênies provenientes de diferentes localidades, as quais foram multiplicadas e continuam sendo conservadas na Fazenda Experimental Vale do Curu - UFC, localizada no município de Pentecoste - CE.
4.2 Ensaios realizados para avaliação das características e composição química das sementes
4.2.1 Caracteres da semente
Para avaliar os caracteres da semente, o experimento foi realizado no Laboratório de Melhoramento e Biotecnologia Vegetal, localizado no Departamento de Fitotecnia/Agronomia, Centro de Ciências Agrárias, da Universidade Federal do Ceará (UFC), Campus do Pici, Fortaleza-CE.
Nesta avaliação foram usados 10 acessos agrupados sob Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC) com 5 repetições. Foram avaliadas 100 sementes de J. curcas em cada repetição, e as variáveis comprimento, largura e espessura das sementes foram medidas por meio do paquímetro digital (Figura 6a-c) e o peso de 100 sementes determinado através da balança digital (Figura 6d).
Figura 6 – Caracteres das sementes de Pinhão Manso: a. comprimento; b. largura; c. espessura; d. peso de 100 sementes
Fonte: Leitão (2015).
37
separadas, posteriormente, em tegumento e amêndoa e secadas em estufa a 60 °C por 48 h a fim de obter a massa seca individual de cada componente. O percentual de tegumento foi calculado pela Equação 1 (SEVERINO et al., 2009).
(1) Em que,
PT: Percentual de tegumento (%); PsT: Peso seco do tegumento (g); PsA: Peso seco da amêndoa (g).
Os dados foram submetidos à Análise de Variância e as médias foram comparadas entre si pelo teste de Tukey (5%). Calculou-se o coeficiente de correlação simples entre as variáveis: peso das sementes, peso do tegumento, peso da amêndoa, percentual de tegumento e relação tegumento/amêndoa. A estatística foi analisada no programa ASSISTAT (SILVA; AZEVEDO, 2009).
4.2.2 Composição química
4.2.2.1 Teor de óleo bruto
Para determinar o teor de óleo bruto presentes nas sementes de Pinhão Manso, o experimento foi realizado no Laboratório de Fisiologia da Produção, localizado no Departamento de Fitotecnia/Agronomia, Centro de Ciências Agrárias, da Universidade Federal do Ceará (UFC), Campus do Pici, Fortaleza-CE.
Os 10 acessos de Pinhão Manso foram arranjados em Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC) com 5 repetições. O teor de óleo foi determinado de acordo com os princípios de Soxhlet nas quais 5,0 g de amostras de sementes foram maceradas (para aumentar a superfície de contado com o solvente hexano) e colocadas dentro de papel filtro que foi dobrado para que não houvesse perdas nas amostras. Em seguida, transferiu-se o papel filtro para o interior de cartuchos de celulose, sendo este introduzido no extrator de gordura (Modelo TE-044-8/50).
38
amostras foram imersos no hexano por cerca de 1 h. Após esse período, os cartuchos foram emersos por 4 h para que todo o solvente evaporasse devido o aquecimento e ficasse retido no condensador.
Em seguida, aumentou-se a temperatura do extrator para 160 °C durante 2 h de modo que o hexano depois de evaporado se condensasse para ser armazenado na câmara de extração a fim de que somente o óleo permanecesse em cada reboiler. Terminado o processo de extração, o material foi levado à estufa a 65°C por 30 min para que a umidade presente no copo extrator fosse retirada. O percentual de óleo foi calculado através da Equação 2 (ROSSETO et al., 2012; SANTOS et al., 2012).
(2) Em que,
PO: Percentual de óleo (%);
PcG: Peso do copo extrator contendo gordura (g); Pc: Peso do copo extrator vazio (g);
PA: Peso da amostra (g).
Os dados foram submetidos à Análise de Variância e as médias foram comparadas entre si pelo teste de Tukey (5%). A análise estatística dos dados foi analisada no programa GENES (CRUZ, 2013).
4.2.2.2 Carboidratos totais
Na determinação do percentual de carboidrato presentes, o experimento foi conduzido no Laboratório de Biologia Celular Vegetal e no Laboratório de Bioquímica, localizados no Departamento de Biologia, e de Bioquímica e Biologia Molecular, Centro de Ciências, da UFC, Campus do Pici, Fortaleza- CE. Utilizaram-se os mesmos 10 acessos de J. curcas os quais foram agrupados em Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC) com 3 repetições.
4.2.2.2.1 Preparo do reagente
39
fosse totalmente diluído no ácido sulfúrico.
4.2.2.2.2 Obtenção da curva padrão de glicose
Pesou-se 0,05 g de D-glicose (C6H12O6) que foi diluída em 50,0 ml de água destilada. A partir desta solução foram preparadas as concentrações, pipetando-se alíquotas de 50, 100, 300, 500 e 700 µL da solução de glicose em tubos de ensaio contendo respectivamente 9,95; 9,90; 9,70; 9,50 e 9,30 ml de água destilada. Dessa forma, obteve-se a curva padrão de glicose nas respectivas concentrações finais: 5, 10, 30, 50 e 70 mg/mL. Em seguida, pipetou-se 200 µL de cada concentração em microtubos tipo eppendorf seguida da adição de 400 µL de antrona. Cada amostra foi quadruplicada e aquecida em banho-maria a 100 °C durante 5 min. Pipetou-se 280 µL das amostras em microplacas de Elisa para realizar a leitura em espectrofotometria, usando o padrão zero (branco) equivalente à água destilada.
4.2.2.2.3 Determinação de carboidrato
O percentual de carboidrato foi obtido a partir das amostras desengorduradas das sementes de Pinhão Manso nas quais foram secadas em estufa a 50°C2h para serem preparadas amostras de 0,04 g e homogeneizadas em 1,0 ml de álcool etílico (C2H5OH) a 80%. As amostras foram aquecidas em banho-maria a 80 °C por 20 min e centrifugadas a 500 RPM por 5 min. Esse procedimento foi repetido por 4 vezes consecutivas e os sobrenadantes alcoólicos formados foram diluídos em água destilada de acordo com as centrifugações. Posteriormente, pipetou-se 400 µL da solução de antrona para realizar as determinações dos carboidratos, uma vez que o ácido sulfúrico presente na antrona desencadeia reações hidrolíticas e desidratantes sobre os polissacarídeos nos quais ao se condensarem com a antrona originam uma solução de coloração azul-esverdeada (YEMM; WILLIS, 1954). Essas amostras foram aquecidas em banho-maria a 100 °C por 5 min, seguida da leitura em espectrofotometria com absorbância no comprimento de onda de 620 nm, utilizando uma curva padrão de glicose.
40
4.2.2.3 Proteínas totais
O experimento para determinar a concentração proteica também foi realizado no Laboratório de Biologia Celular Vegetal e no Laboratório de Bioquímica. Utilizou-se 10 acessos de Pinhão Manso arranjados em Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC) com 3 repetições.
4.2.2.3.1 Reagente
Na determinação de proteínas totais foi utilizado o „„Reagente de Bradford‟‟ no
qual é formado por uma solução composta de corante Comassie Brilhant Blue G-250 diluída em etanol (95%) e ácido fosfórico (H3PO4) (BRADFORD, 1976).
4.2.2.3.2 Obtenção da curva padrão de BSA
Para obter as concentrações da curva padrão de BSA (albumina de soro bovino), pipetou-se alíquotas de 50, 100, 150, 200 e 250 µL de solução BSA em microtubos tipo eppendorf contendo respectivamente os volumes de 1000, 950, 900, 850, 800, 750 µL de água destilada. Após essas diluições seriadas as concentrações finais obtidas foram: 0, 50, 100, 150, 200 e 250 µg/mL de BSA. Em seguida, pipetou-se 100 µL de reagente Bradford em cada microtubos seguido de agitação. Depois de 15 min, pipetou-se 100 µL das amostras em microplacas de Elisa para realizar a leitura em espectrofotometria, utilizando o padrão zero (branco) equivalente à água destilada.
4.2.2.3.3 Determinação de proteína
41
proteínas foi realizada em espectrofotometria com absorbância no comprimento de onda de 595 nm, utilizando-se como padrão a albumina de soro bovino.
Os dados obtidos foram analisados na estatística do programa Windows Office Excel® e as médias foram comparadas entre si pelo teste de Tukey (5%) no programa ASSISTAT (SILVA; AZEVEDO, 2009).
4.2.3 Lipídios totais
Para determinar os lipídios totais bem como os principais ácidos graxos encontrados nesses lipídios, o experimento foi realizado no Laboratório de Bioquímica, localizado no Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular Ciências Biológicas, Centro de Ciências, da UFC, Campus do Pici, Fortaleza-CE. Neste experimento foram usados 11 acessos de Pinhão Manso agrupados em Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC) com 4 repetições.
A determinação dos lipídios ocorreu por gravimetria de acordo com a metodologia descrita por Blig e Dyer (1959). A extração dos lipídios foi realizada a partir da maceração de 250 mg de amêndoas nas quais foram homogeneizada em 5,0 ml de hexano. Ocorrida à homogeneização em tubos de ensaio, os mesmos foram aquecidos em banho-maria a 60°C por 1 h com agitações frequentes em intervalos de 15 min. Em seguida, essas amostras foram centrifugadas a 5.000 x g por 10 min e os sobrenadantes que continham os lipídios foram transferidos para outros tubos de ensaio com pesos conhecidos para que a extração fosse repetida por mais duas vezes utilizando o precipitado remanescente nas mesmas condições descritas anteriormente, alterando, apenas, o tempo de aquecimento em banho-maria a 60 °C para 30 min e o intervalo de agitações para cada 10 min.
Após terminar a extração, os sobrenadantes foram colocados no mesmo tubo de ensaio de peso conhecido para cada tratamento e levados à capela para que o hexano fosse volatilizado. Os teores de lipídeos totais serão obtidos por meio da diferença entre a massa do tubo de ensaio sem óleo e a massa do tubo de ensaio com óleo, sendo o resultado expresso em mg g-1 de massa seca (MS).
4.2.4 Ácidos graxos
Rodriguez-42
Amaya (1993) aos métodos descritos por Hartman e Lago (1973) e Metcalfe, Schmitz e Pelca (1966). O ensaio foi realizado com pesagens variando de 30,0 a 60,0 mg de lipídios em tubos rosqueáveis com volume de 20,0 ml para dar início ao processo de saponificação no qual adicionou-se 4,0 mL de hidróxido de sódio (NaOH) a 0,5 M preparado com metanol. Essa solução foi homogeneizada e posteriormente aquecida em banho-maria a 95°C durante 5 min para que as moléculas de lipídio fossem dissolvidas totalmente na saponificação.
43
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Caracteres da semente
Foram obtidos os valores mínimos, máximos e médios dos caracteres avaliados das sementes de Pinhão Manso bem como o peso de 100 sementes. Para a variável comprimento, observou-se variação de 8,32 a 20,00 mm com média em torno de 18,00 mm (Tabela 4). No entanto, as médias não diferiram entre si pelo teste de Tukey (5%) indicando que não houveram diferença para as características avaliadas entre os 10 acessos analisados.
Tabela 4 – Valores mínimos, máximos e médios dos parâmetros avaliados nas sementes: comprimento (mm), largura (mm), espessura (mm) e peso 100 S (g)
Médias seguidas pela mesma letra em cada coluna não diferem entre si pelo Teste de Tukey, a 5% de probabilidade.
Com relação à dimensão largura, encontrou-se valor mínimo de 8,02 mm e máximo de 19,43 mm, com média total de 11,07 mm (Tabela 1). Observou-se variabilidade entre as progênies para esse caractere, uma vez que as médias diferiram entre si pelo teste de Tukey (5%). Desta forma, o acesso JCCE 035 obteve desempenho médio significativamente superior aos demais acessos. Contudo, esse acesso não diferiu dos acessos JCCE 069, 064, 055, 061, 014, 100 e 101. Porém, as progênies JCCE 102 e 086 foram as que alcançaram menor desempenho médio significativo para a largura das sementes.
O parâmetro espessura variou de 4,74 a 11,30 mm apresentando média dos tratamentos em torno de 8,39 mm. Nesta variável avaliada as progênies também diferiram
COMPRIMENTO (mm) LARGURA (mm) ESPESSURA (mm) PESO 100 S
---mm--- ---g---
PROGÊNIES Amplitudes Médias Amplitudes Médias Amplitudes Médias Amplitudes Médias
JCCE 069 11,13 a 19,96 18,27 a 8,02 a 16,66 11,32 ab 5,67 a 11,26 8,45 ab 63,14 a 66,17 64,13 a
JCCE 035 15,34 a 19,43 18,13 a 9,83 a 19,43 11,37 a 6,66 a 10,79 8,43 abc 53,93 a 58,97 55,92 cd
JCCE 064 14,81 a 19,53 18,10 a 11,85 a 18,65 11,02 ab 4,74 a 10,27 8,05 c 47,08 a 54,13 51,24 d
JCCE 055 15,66 a 19,98 18,15 a 9,70 a 12,43 11,21 ab 5,87 a 10,73 8,37 abc 54,68 a 58,40 56,72 bc
JCCE 061 9,49 a 19,78 17,46 a 8,24 a 18,93 10,92 ab 5,48 a 10,38 8,25 bc 46,00 a 56,65 51,91 d
JCCE 014 12,75 a 19,66 18,31 a 8,06 a 11,97 11,25 ab 4,88 a 11,30 8,34 abc 60,54 a 66,09 63,31 a
JCCE 086 16,11 a 21,04 19,00 a 8,64 a 20,84 10,23 c 7,30 a 10,34 8,59 ab 61,49 a 65,97 64,12 a
JCCE 102 20,12 a 14,26 17,89 a 9,45 a 12,83 10,90 b 5,48 a 10,90 8,50 ab 53,89 a 57,79 55,26 cd
JCCE 100 8,32 a 20,00 21,67 a 9,00 a 12,34 11,18 ab 6,02 a 11,01 8,23 bc 47,63 a 54,65 51,81 d
44
entre si pelo teste de Tukey (5%), sendo o acesso JCCE 101 o que obteve desempenho médio significativamente superior as demais progênies. Todavia, não houve diferença desse acesso com os acessos JCCE 069, 035, 055, 014, 086 e 102. Também não diferiram entre si os tratamentos JCCE 069, 035, 055, 061, 014, 086, 102 e 100; e nem os tratamentos JCCE 064, 035, 055, 061, 014 e 100. Sendo o acesso JCCE 064 o que obteve desempenho inferior aos demais acessos para a dimensão espessura.
Os parâmetros largura e espessura apresentaram variabilidade entre os acessos em virtude da discrepância observada entre os valores mínimos e máximos desses caracteres, indicando, desta forma, a presença de sementes mal formadas ou chochas durante a distribuição ao acaso para a avaliação dos mesmos.
Por último, o peso de 100 sementes variou de 46,00 a 66,17 g com média total de 57,53 g. Também nota-se discrepância entre esses valores concluindo que as sementes deformadas contribuíram para essa grande amplitude, pois de acordo com a comparação de médias, os acessos JCCE 086, 014 e 069 apresentaram maiores pesos de 100 sementes e as progênies JCCE 061, 100 e 064 obtiverem os menores valores.
Os resultados encontrados são semelhantes aos registrados por outros autores, uma vez que Arruda et al. (2004) analisando o Pinhão Manso para fins de cultivo no semiárido nordestino ressaltaram que sementes secas da espécie apresentavam dimensões médias variando de 15,0 a 20,0 mm de comprimento; 10,0 a 13,0 mm de largura e peso entre 0,55 a 0,80 gsemente. Para Nunes et al. (2009) avaliando a morfologia externa das sementes provinda da cidade de Bom Sucesso- MG, encontraram comprimento alterando de 15,0 a 18,0 mm; largura de 10,0 a 11,0 mm e espessura entre 3,0 a 6,0 mm.
O conhecimento das características biométricas bem como a morfologia externa das sementes é considerado importante para a oleaginosa, pois através desse órgão ocorre a germinação da espécie, além da obtenção dos produtos econômicos da euforbiácea. Deste modo, é necessário visar à aquisição de sementes de boa qualidade. Santos et al. (2012) avaliaram diversos parâmetros indicadores de maturidade fisiológica de frutos e sementes de Pinhão Manso, dentre eles as dimensões dos mesmos, indicando que o maior acúmulo de massa seca pode ocorrer quando as sementes alcançam máximo tamanho, ou seja apresentam média de 16,37 mm de comprimento; 11,02 mm de largura e 8,19 mm para espessura. No entanto, os caracteres da semente devem ser avaliados em conjunto com outros indicadores para determinar com precisão o ponto de maturação da espécie.
