Variabilidade nutricional e física de variedades tradicionais de milho (Zea mays L.) cultivados no vale do Juruá, Acre, Brasil

Resumo

As variedades tradicionais de milho cultivados pelos agricultores familiares constituem-se em fonte de variabilidade genética e são fundamentais para segurança alimentar. Assim, o presente trabalho tem como objetivo, avaliar, com base em componentes físicos e químicos, o comportamento da variabilidade genética de milho tradicional cultivadas em terra firme e praia, na regional Vale do Juruá, estado do Acre. As características constaram da determinação de matéria seca, material mineral, proteína bruta, extrato etéreo, energia bruta, fibra em detergente neutro, amido e digestibilidade in vitro da matéria seca, vitreosidade e densidade dos grãos. Os dados foram analisados mediante estatística descritiva, associado à análise multivariada de componentes principais (PCA), com auxílio do software R. Por meio da PCA, as variedades cultivadas em terra firme e praia formaram 3 grupos distintos, na qual a vitreosidade nos grãos variou de 73,7% a 79,46%, de modo que, as variedades de grãos avermelhadas apresentaram maior presença de endosperma vítreo e maior densidade, havendo uma correlação forte e positiva entre essas variáveis. Já as variedades de grãos amarelas e amarelas-oranges apresentaram maior aderência a energia, amido e maior digestibilidade. Portanto, as variedades tradicionais cultivadas em terra firme e praia, apresentam variações em relação as análises físicas e químicas.

Palavras-chave:
valor nutricional; recursos genéticos; conservação on farm.

Resumo

As variedades tradicionais de milho cultivados pelos agricultores familiares constituem-se em fonte de variabilidade genética e são fundamentais para segurança alimentar. Assim, o presente trabalho tem como objetivo, avaliar, com base em componentes físicos e químicos, o comportamento da variabilidade genética de milho tradicional cultivadas em terra firme e praia, na regional Vale do Juruá, estado do Acre. As características constaram da determinação de matéria seca, material mineral, proteína bruta, extrato etéreo, energia bruta, fibra em detergente neutro, amido e digestibilidade in vitro da matéria seca, vitreosidade e densidade dos grãos. Os dados foram analisados mediante estatística descritiva, associado à análise multivariada de componentes principais (PCA), com auxílio do software R. Por meio da PCA, as variedades cultivadas em terra firme e praia formaram 3 grupos distintos, na qual a vitreosidade nos grãos variou de 73,7% a 79,46%, de modo que, as variedades de grãos avermelhadas apresentaram maior presença de endosperma vítreo e maior densidade, havendo uma correlação forte e positiva entre essas variáveis. Já as variedades de grãos amarelas e amarelas-oranges apresentaram maior aderência a energia, amido e maior digestibilidade. Portanto, as variedades tradicionais cultivadas em terra firme e praia, apresentam variações em relação as análises físicas e químicas.

Keywords:
nutritional value; genetic resources; on-farm conservation

Resumo gráfico

Variabilidade química e física de variedades tradicionais de milho (Zea mays L.) cultivados no vale do Juruá, Acre, Brasil.

1. Introdução

A demanda mundial por milho tem crescido nos últimos anos, impulsionada pelos avanços na economia dos países asiáticos e pela utilização desse cereal para a produção de etanol, nos Estados Unidos (¹). A demanda crescente, tanto interna como externa, reforça o grande potencial do setor que, em conjunto com a soja, é considerado um insumo básico para a avicultura e a suinocultura, dois mercados extremamente competitivos internacionalmente e geradores de receita para o Brasil (²).

A importância do milho no Brasil é ampla, pois sua produção ocorre tanto em pequenas propriedades tipicamente familiares, cuja finalidade é a subsistência, bem como em grandes extensões de terra, na qual predomina o uso de tecnologias de produção e mão-de-obra qualificada (³). Nas regiões desenvolvidas economicamente, as lavouras são destinadas ao cultivo do milho híbrido e transgênico, enquanto nas regiões onde há predominância da agricultura familiar, os milhos cultivados constituem-se das variedades tradicionais locais (⁴).

O milho tradicional se apresenta como uma alternativa viável de produção para os pequenos agricultores, pois necessita de baixo níveis de investimento em insumos para se alcançar produtividades satisfatória (⁵). Além disso, esses materiais vegetais são uma fonte preciosa de alelos favoráveis, úteis para enriquecer a base genética dos programas de melhoramento existentes (⁶). Entretanto, a seleção feita tanto por agricultores quanto por fatores ambientais proporcionou à existência de uma grande variabilidade genética para essas variedades (⁷).

No caso da agricultura familiar, o milho é de grande importância para a subsistência, por ter alto valor energético e ser consumido diretamente como alimento, na forma de milho cozido ou por seus derivados como, pamonha, canjica, cuscuz e bolos (⁸). Embora os grãos de milho sejam considerados um alimento indispensável para a sobrevivência desses agricultores, as quantidades de alguns nutrientes, apresentam-se em quantidades desbalanceadas ou em níveis inadequadas para os consumidores que dependem do milho como principal fonte de alimento (⁹).

É essencial, portanto, que estudos com o intuito de conhecer o valor nutricional e as características dos grãos das variedades tradicionais sejam desenvolvidos, de modo a torná-los disponíveis a atuais e futuros programas de pesquisa que visem à obtenção de plantas com fonte proteica de alta qualidade. No grão de milho, o conteúdo proteico e energético está concentrado em sua maior parte no endosperma, distribuídos nas regiões farinácea e vítrea, na qual a vitreosidade refere-se à quantidade de endosperma vítreo sobre o endosperma total (¹⁰).

Assim, o presente trabalho tem como principal objetivo, avaliar, com base em componentes físicos e químicos, o comportamento da variabilidade genética de variedades tradicionais de milho cultivadas em terra firme e praia, na regional Vale do Juruá, estado do Acre.

2. Material e métodos

O estudo foi realizado no estremo oeste do Estado do Acre, regional Vale do Juruá, a qual é formada pelos municípios de Cruzeiro do Sul, Mâncio Lima, Rodrigues Alves, Porto Walter e Marechal Thaumaturgo (¹¹). A região é composta por solos desenvolvidos a partir de sedimentos relacionados à bacia do rio Juruá, com textura mais grosseira (arenosa), que lhes confere boas condições de drenagem, apesar de contribuir para seu distrofismo (¹²). O clima predomina dessa regional é o subtipo Af, em que as chuvas anuais variam entre 2.000 mm e 2.500 mm, sendo as áreas mais pluviosas do Acre, a temperatura máxima média é de 27,7 ^oC e a mínima é 22,2 ^oC (¹³).

O estudo foi conduzido com 12 variedades tradicionais de milho (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11 e V12), colhidas após a secagem em campo e provenientes de plantio já instalados na região em área de terra firme e praia (várzea) (Tabela 1). Cada variedade foram coletadas em propriedades diferentes, onde os próprios produtores são os detentores das sementes que foram passadas de geração após geração. As variedades coletadas foram classificadas com base na cor do grão em amarelado, amarelado/alaranjada e avermelhado de acordo com os critérios de Mattar et al. (¹⁴) e Teixeira et al. (¹⁵).

Tabela 1
Características visuais das variedades tradicionais de milho provenientes de plantio em área de terra firme e praia (várzea) na região do Vale do Juruá, Acre.

Cultivar	Local de cultivo	Cor do grão
V1	Terra Firme	Amarelado
V2	Terra Firme	Amarelado/alaranjada
V3	Terra Firme	Avermelhado
V4	Terra Firme	Amarelado/alaranjada
V5	Terra Firme	Amarelado/alaranjada
V6	Terra Firme	Avermelhado
V7	Praia (várzea)	Amarelado/alaranjada
V8	Praia (várzea)	Amarelado/alaranjada
V9	Praia (várzea)	Alaranjado
V10	Praia (várzea)	Alaranjado
V11	Praia (várzea)	Alaranjado
V12	Praia (várzea)	Amarelado

Para a caracterização da composição centesimal (análise química), as amostras foram secas em estufa a 105 °C durante 24 horas e trituradas em moinho tipo Willey, em peneiras com crivos de 1 mm. Em seguida foram analisadas para determinação da composição em matéria seca (MS, %), matéria mineral (MM, %), proteína bruta (PB, %), extrato etéreo (EE, %), energia bruta (EB, kcal/kg), segundo procedimentos descritos por Silva e Queiroz (¹⁶). Já o amido (AMD, %) foi obtido pela soma dos carboidratos amilose e amilopectina presentes no produto, sendo a sua medida expressa em gramas de amido por 100 gramas de produto.

A digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS, %) foi determinada de acordo com o método das duas etapas proposto por Tilley e Terry (¹⁷). Enquanto a fibra em detergente neutro (FDN, %) foi calculada segundo metodologia proposta por Van Soest et al. (¹⁸). As características físicas analisadas foram densidade de grãos (DSD, g/cm³) conforme Kniep e Mason (¹⁹) e vitreosidade (VIT, %), pelo método de dissecação manual dos grãos (²⁰), na qual 100 grãos de cada cultivar foram selecionados aleatoriamente e divididos em 10 grupos, visualmente homogêneos em tamanho e forma do grão. A vitreosidade foi determinada em um grão de cada grupo selecionado aleatoriamente. Após imersão em água destilada por 3 minutos, os grãos foram secos com papel toalha e o pericarpo e o germe, removidos com bisturi deixando apenas o endosperma total, o qual foi pesado. Em seguida, o endosperma farináceo foi removido e o peso do endosperma vítreo restante foi expresso como porcentagem do endosperma total.

Para todas as características avaliadas, as análises foram realizadas envolvendo cinco repetições, sendo que cada repetição foi considerada 5 gramas de grãos proveniente das espigas coletedas de cada variedade. Por isso, os dados foram analisados mediante estatística descritiva, associado à análise multivariada de componentes principais (PCA) para detectar agrupamento entre as variedades de milho. Os dados foram analisados com auxílio do software R versão 4.1.1 (²¹), por meio da metodologia descrita no trabalho de Schmitz et al. (²²).

3. Resultados e discussão

Por meio da análise de componentes principias (PCA) foi observado que há forte relações entre as variáveis estudadas, pois os dois primeiros eixos foram responsáveis por 70% da variação total dos dados (Figura 1a), na qual a variabilidade explicada por esses eixos é, portanto, altamente significativa, pois a maior parte da variação e padrões dos dados são limitados a PCA1 e PCA2, que podem ser resumidos em gráficos de dispersão biplot (²³).

Figura 1
(a) Dispersão gráfica (biplot) de 12 variedades tradicionais e de características físicas e químicas de milho; (b) Correlações entre as variáveis químicas e físicas dos grãos com os cincos primeiros componentes principais (PCA).

Na Figura 1a, observa-se a distribuição das variedades em 3 grupos distintos que estão à direita e esquerda da PCA1. No grupo 1 (lado direito inferior do gráfico) ficou composto pela V3 e V6, que são caracterizadas por apresentar grãos de cores avermelhadas, já o grupo 2, pelas variedades V2, V4, V5, V7, V8, V9, V10 e V11, com grãos predominantemente de cores amarelas a amarelos-alaranjados. O grupo 3 (lado direito superior da figura 1) é formado por V1 e V12, de grãos amarelados, e é caracterizado por apresentar uma transição entre o grupo 1 e 2, pois tanto compartilha valores elevados de MS, MM, EB, DSD, AMD bem como baixos valores para FDN, VIT, DIVMS e EE. Com exceção do grupo 1, cujas variedades são cultivadas em terra firme, os grupos 2 e 3 foram representados por mistura de variedades coletadas em terra firme e praia. No que tange ao local de cultivo, a mistura das variedades ocorre por que os agricultores utilizam as mesmas sementes tanto para plantio em terra firme bem como em área de praia, pois a janela de plantio nesses ambientes na regional do Juruá ocorre em meses diferentes. Além disso, os produtores vendem sementes de milho nos mercados locais, na qual, sementes de milho de praia podem ser adquiridas e plantadas em terra firme ou pode ocorrer o inverso.

Uma das características que influenciaram para a divisão foi a textura do grão, haja vista que os valores de VIT de 79,28% (V3) e 79,46% (V6) observados na Tabela 2, classifica os grãos desse grupo em textura dura (Flint), com maior presença de endosperma vítreo em relação ao endosperma total. A dureza é uma característica física que influencia na qualidade e no processamento dos grãos de milhos (²⁴), e tem forte relação com a densidade dos grãos e suscetibilidade ao ataque de pragas e doenças (²⁵). Por isso, no Brasil, devido à origem dos germoplasmas utilizados e aos objetivos dos programas de melhoramento, predomina o cultivo de milho com endosperma de textura dura (²⁶). Essa afinidade por grãos duro implica diretamente em menor atuação das enzimas digestivas, e consequentemente podem reduzir a degradabilidade do amido ocasionando uma menor digestibilidade (²⁷). Entretanto, grãos do tipo duro apresentam maior teor de proteína em comparação aos grãos com consistência farinácea, ou seja, aqueles com menor VIT e DSD (²⁸).

Tabela 2
Valores médios da composição química e física dos grãos com base na matéria seca.

Variedades	Variáveis
	MS %	MM %	EE %	PB %	FDN %	AMD %	DIVMS %	VIT %	EB kcal/kg	DSD g/cm3
	Terra Firme
V1	90,4	1,02	2,95	8,86	8,74	74,53	81,72	75,57	3.862,6	1,29
V2	89	0,96	2,90	8,48	8,77	75,08	83,30	73,7	3.866,4	1,28
V3	91	1,05	2,97	9,13	9,38	72,53	79,34	79,28	3.654,8	1,33
V4	88,7	0,94	2,89	8,77	8,77	74,54	82,46	75,3	3.839	1,29
V5	88,8	0,93	2,87	8,82	8,82	74,43	82,56	75,67	3.841	1,28
V6	91,2	1,05	2,95	9,12	9,53	72,52	79,65	79,46	3.662,2	1,32
Média	89,84	0,99	2,92	8,88	9,0	73,94	81,50	76,50	3787,67	1,30
CV%	1,25	5,62	1,67	2,82	3,66	1,48	1,90	2,85	2,60	1,54
Praia
V7	88,61	0,97	2,91	8,33	8,83	75,07	83,32	75,65	3.869,4	1,29
V8	88,69	0,95	2,88	8,40	8,79	75,72	83,83	75,62	3.872,6	1,29
V9	88,72	0,93	2,87	8,4	8,77	71,97	83,82	75,49	3.849,2	1,29
V10	88,68	0,91	2,86	8,46	8,73	75,15	83,94	75,0	3.680,2	1,29
V11	88,95	0,93	2,90	8,56	8,72	75,32	84,04	74,96	3.860,6	1,29
V12	90,48	1,07	2,86	8,95	8,70	75,04	81,27	76,36	3.874,2	1,30
Média	89,02	0,96	2,88	8,52	8,76	74,71	83,37	75,51	3.834,37	1,29
CV%	0,90	6,18	1,44	2,54	0,67	4,70	1,27	0,85	4,70	0,39

in vitro

Observando os resultados da Tabela 2, percebe-se que no grupo 2 e 3 as variedades apresentaram valores menores de VIT e DSD em relação as do grupo 1, que tiveram maior digestibilidade, maiores proporções de amido e energia disponível, porém menores teores de PB. Assim, a maior digestibilidade nas variedades desses grupos pode ser proveniente da reduzida presença de uma matriz proteica que envolve os grânulos de amido, resultando em espaços vagos entre estas estruturas dentro das células no endosperma, facilitando assim o ataque enzimático (²⁹).

Considerando o teor de PB, os valore neste estudo variaram de 8,4 a 9,13%, denotando que a VIT se correlacionou positivamente com o conteúdo de PB (Figura 2), pois as variedades com maior VIT também apresentaram maior PB, mesma tendência observada por Rossi et al. (³⁰). As diferenças observadas quanto ao teor de PB podem estar relacionadas quanto a diferenças na eficiência de absorção do nitrogênio disponível no solo para a planta (³¹), uma vez que, as gramíneas tropicais apresentam elevado potencial de resposta à adubação nitrogenada (³²).

Figura 2
Correlação de Pearson entre as variáveis químicas e físicas dos grãos.

Com relação aos teores médios de amidos, os valores variaram de 72,53 a 72,52% no grupo 1, 71,97% a 75,72% no grupo 2 e de 74,53% a 75,04% no grupo 3, denotando haver incremento no teor de amido à medida que a VIT diminui. Essa relação está de acordo com o estudo de Pineda-Hidalgo et al. (³³), no qual se destacou que o teor de amido tem correlação negativa com a dureza dos grãos. O amido é a principal composição das sementes de cereais (³⁴), e na cultura do milho, para maior acessibilidade dos microrganismos aos grânulos desse carboidrato, tem-se utilizado da técnica de ensilagem, por favorecer a solubilização parcial da matriz proteica dos grãos facilitando o acesso dos microrganismos (³⁵).

Uma característica importante na avaliação da qualidade da silagem é a porcentagem de FDN, que representa a fração dos carboidratos estruturais contidos nos alimentos e sua composição tem relação com o consumo de matéria seca (MS) (³⁶). Neste contexto, o teor de FDN variaram de 9,38 a 9,53% no grupo 1, de 8,72 a 8,74% no grupo 2 e 8,74 a 8,70% no grupo 3 inferiores aos encontrados por Zilic et al. (³⁷), na qual obtiveram variação de 11,02 a 14,72% de FND. Essa inferioridade da FDN vai proporcionar uma maior digestibilidade dos grãos, devido ao conteúdo fibroso presente ser bem menor. Além disso, a concentração de FDN na dieta está negativamente correlacionada com a concentração de energia, ou seja, quanto menor FDN, maior o teor de energia do alimento (³⁸). Essa correlação foi observada nesse estudo (Figura 2), na qual as variedades do grupo 2 que apresentaram menor teor de FDN obtiveram respectivamente maiores valores de EB.

Quanto a massa seca dos grãos (MS), observou-se tendência de maiores valores nas variedades 3 e 6 (91%) (Tabela 2). No geral, a média de MS variou de 88,61 a 91,2% (V7 e V6, respectivamente), cuja variação pode estar relacionada às características físicas dos grãos, uma vez que grãos com endosperma farináceo possui uma estrutura celular menos compactada. Com isso, existem espaços de ar entre os grânulos de amido o que permite que a umidade permaneça mais tempo no endosperma (²⁹). O nível de umidade nos grãos de milho é considerado um parâmetro importante, pois em condições de altas temperaturas, o armazenamento por longo prazo e altos teores de umidade potencializam a contaminação por fungos, que produzem micotoxinas (³⁹).

Nos valores médios de EE e MM, houve variação entres as variedades, na qual os valores médios oscilaram de 2,86 a 2,97% para EE e 0,91% a 1,07% para MM. Vásquez-Carrillo et al. (⁴⁰) em estudo com 11 variedades locais de milhos mexicano, concluíram que os teores médios de óleo foram de 4,9% para o milho local, 3,7% para os híbridos brancos e 3,2% para híbridos amarelos, valores superiores aos verificados neste estudo. Mesmo que os níveis totais de gordura dos grãos estudados sejam relativamente baixos, a presença de ácidos graxos linolênico torna o óleo de milho extremamente importante na alimentação por influenciar na prevenção de doenças cardiovasculares e o combate ao colesterol (⁴¹). Porém, esses teores podem ser afetados por fatores ambientais e genéticos (⁴²) e pela forma de processamento, podendo ocorrer eliminação de lipídeos por oxidação (⁴³).

Com relação ao teor de material MM nos grãos, observa-se que estão próximos aos obtidos por Pekel et al. (⁴⁴) que avaliou a composição químicas de grãos de milhos, os teores variaram de 0,8 a 1,3 %. No geral, os grãos de milhos são ricos nos minerais magnésio, potássio e fósforo e estão acumulados em sua maioria no gérmen (⁹). O teor de MM é considerado como medida legal de qualidade e utilizado como critério na identificação dos alimentos (⁴⁵). Entretanto, as porcentagens de MM oriundos de produtos vegetais fornecem pouca informação sobre sua composição, não sendo um indicador para distinguir as variedades (⁴⁶). Na cultura do milho, as condições de estresse representadas pelo déficit hídrico e deficiência nutricionais afetam a absorção de nutrientes e influenciam na produtividade e qualidades dos grãos, assim, as diferenças nos teores de MM observadas no presente estudo podem estar associadas a esses fatores.

4. Conclusão

As variedades tradicionais cultivadas em terra firme e praia, apresentam variações em relação as análises físicas e químicas. As variedades de grãos amarelo e amarelo-alaranjadas, associaram maior presença de energia, amido e digestibilidade. Entretanto, as de avermelhados estão compartilhando maior valor protéico, vitreosidade e densidade. Portanto, observa-se que na regional do Juruá as variedades de milhos tradicionais apresentaram diversidade em sua composição e que estudos futuros considerando os fatores solo, planta e clima são necessários para um melhor entendimento e aproveitamento desses materiais.

Agradecimentos

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior -CAPES, pela concessão da bolsa de estudos ao primeiro autor e a Fundação de Amparo à pesquisa do estado do Acre - FAPAC, pela ajuda financeira por meio do edital 003/2019 FAPAC/CNPQ.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  26 Jun 2023
• Data do Fascículo
  2023

Histórico

• Recebido
  25 Out 2022
• Aceito
  13 Mar 2023
• Publicado
  16 Maio 2023