Açúcares neutros, ácidos urônicos e condutividade elétrica do exsudato de sementes de algodoeiro (gossypium hirsutum l.), em função do tempo de duração do deslintamento químico

Neutral sugars, uronic acids and electric conductivity of cottonseeds (Gossypium hirsutum l.) Exudate in function Of the chemical delinting

Neutral sugars; uronic acids; delinted cottonseeds; electric conductivity

Açúcares neutros; ácidos urônico; semente de algodão deslintada; condutividade elétrica

Açúcares neutros, ácidos urônicos e condutividade elétrica do exsudato de sementes de algodoeiro (gossypium hirsutum l.), em função do tempo de duração do deslintamento químico¹

Neutral sugars, uronic acids and electric conductivity of cottonseeds (Gossypium hirsutum l.) Exudate in function Of the chemical delinting

Luiz Gonzaga Chitarra^I; Adimilson Bosco Chitarra^II; José da Cruz Machado^III; Josivan Barbosa Menezes^IV

^I Eng. Agrônomo, Departamento de Fitossanidade, Universidade Federal de Lavras, Caixa Postal 37, CEP 37200-000, Lavras-MG

^IIProfessor do Departamento de Ciência dos Alimentos, Universidade Federal de Lavras, Caixa Postal 37, CEP 37200-000, Lavras-MG

^III Professor do Departamento de Fitossanidade, Universidade Federal de Lavras, Caixa Postal 37, CEP 37200-000, Lavras-MG

^IV Professor do Departamento de Química e Tecnologia, Escola Superior de Agricultura de Mossoró-RN, Caixa Postal 37, CEP 59625-900, Mossoró-RN

ABSTRACT

The objective of this work was to evaluate the efficiency of delinting time of cottonseeds through the electrical conductivity and the quantity of neutral sugars and uronic acids leaked from the seeds during imbibition in water, in function of the fractioning in water and the artificial ageing. The seeds were delinted with commercial sulphuric acid for 1.5 and 4.5 minutes, separeted according to the sedimentation fractions in water and submitted to artificial ageing for 0, 72 and 96 hours. Electrical conductivity, contents of neutral sugars and uronic acids were determinated from the exudate resulting from the seeds imbibition in relation different treatments. The results showed that the delinting time for 1.5 minutes provided higher values of electrical conductivity, higher contents of neutral sugars and lower contents of uronic acids in relation with delinted seeds.

Key-words: Neutral sugars, uronic acids, delinted cottonseeds, electric conductivity.

Palavras-chave: Açúcares neutros, ácidos urônico, semente de algodão deslintada, condutividade elétrica.

INTRODUÇÃO

As membranas das sementes passam por mudanças estruturais e químicas durante o envelhecimento, como resultado de injúria mecânica, toxidade química, ataque por insetos e microrganismos patogênicos (WOODSTOCK, 1988), ou pela natural peroxidação de lipídeos (BASAVARAJAPPA et al., 1991). Estas mudanças geralmente tendem a aumentar a permeabilidade das membranas.

Durante o processo de deterioração natural de sementes, ocorre a perda da integridade das membranas celulares, resultando em exsudação de uma grande variedade de íons (K⁺, Ca⁺², Mn⁺² e Mg⁺²), açúcares, aminoácidos, enzimas, nucleosídeos, nucleotídeos, gorduras e sais, quando essas sementes são submetidas ao processo de embebição (HEYDECKER, 1974; ANDERSON & BAKER, 1983; WOODSTOCK, 1988). A intensidade de liberação de solutos citoplasmáticos pode ser influenciada pelo tipo de injúria causada às membranas celulares (ABDUL-BAKI & ANDERSON, 1970). Desta forma, há correlação direta entre a lixiviação de açúcares e eletrólitos e a perda da viabilidade das sementes (AGRAWAL, 1977; DADLANI & AGRAWAL, 1983).

Entre o grupo de açúcares solúveis, que são essencialmente polidroxi álcoois contendo um grupo carbonila, encontram-se os açúcares neutros, que são basicamente a glicose, ramnose, fucose, arabinose, xilose, manose e galactose, e os açúcares ácidos (ácidos urônicos), que apresentam o grupo carboxila, sendo um dos seus principais componentes o ácido galacturônico (BRETT & WALDRON, 1990), principal monômero formador de pectina (poliuronídeos) presente na parede celular das sementes.

A análise de açúcares solúveis, carboidratos, aminoácidos e eletrólitos do exsudato de sementes tem sido usada para avaliar a qualidade da semente (MATHEWS & BRADNOCK, 1968; ANDERSON, 1970 e VERMA & RAM, 1987). Segundo KOSTER & LEOPOLD (1988), os açúcares solúveis têm demonstrado proteger as sementes das injúrias de dissecação, e outros pesquisadores como CROWE et al. (1984) e CROWE et al. (1986), têm proposto que estes açúcares são importantes em muitos sistemas artificiais de membrana.

Pesquisas têm sido feitas com base no aumento de permeabilidade das membranas celulares, para estabelecer uma correlação entre a viabilidade de sementes e a composição química do exsudato de sementes em embebição, e vários testes visando predizer a viabilidade e o vigor têm sido propostos (MATHEWS & POWELL, 1981; FRANCO et al., 1984; FERNANDES et al., 1987; CARVALHO, 1992; DESWAL & SHEORAN, 1993 e TYAGI, 1993).

TAKAYANAGI & MURAKAMI (1968) verificaram que a exsudação de açúcares de sementes embebidas em água destilada possibilitou a separação de sementes viáveis das não-viáveis. De acordo com estes pesquisadores, houve um aumento em monossacarídeos, frutose e glicose, na água de embebição, de sementes não viáveis em comparação ao de sementes viáveis. ABDUL-BAKI & ANDERSON (1970) relataram que a lixiviação de açúcares de sementes de cevada aumentou com o aumento da idade das sementes e com o aumento das injúrias mecânicas no endosperma, mas não se alterou com o envelhecimento artificial, exceto quando a viabilidade foi severamente reduzida. Segundo MADHAVA RAO & KALPANA (1994), o nível de amido e açúcares solúveis em sementes de guandu tende a decrescer com o envelhecimento artificial, mas não tem efeito significativo para a perda de viabilidade das sementes.

O teste de condutividade elétrica, como indicador indireto visando predizer o vigor da semente, é diretamente relacionado com a integridade do sistema de membranas celulares, visando avaliar a quantidade de íons presentes na água de embebição (MARCOS FILHO et al., 1987). Segundo STEWART & BEWLEY (1980) e DUKE & KAKEFUDA (1981), a deterioração das membranas celulares acarreta a lixiviação de açúcares, aminoácidos, proteínas eletrólitos e outros solutos que, embebidos em água, podem ser medidos através do uso de condutivímetro.

PERL & FEDER (1983), FRAGA (1988) e BRIGANTE et al. (1988) concluíram que o teste de condutividade elétrica foi eficiente na avaliação da qualidade da semente de algodoeiro, pois mostrou-se sensível e preciso na detecção da queda do vigor, e seus resultados mantiveram sempre uma alta correlação com outros testes de vigor.

DESWAL & SHEORAN (1993), utilizando exsudatos individuais de sementes de algodoeiro, ervilha e outras espécies, submetidas ou não ao envelhecimento artificial, obtiveram altas correlações entre os resultados de densidade óptica através de espectrofotometria (260 mm) e o teste de condutividade. Observaram também que houve maior quantidade de solutos lixiviados em sementes mais deterioradas, e que o teste apresentou-se bastante sensível, seguro, simples e rápido, podendo ser usado em sementes de qualquer tamanho.

O processo de deslintamento químico de sementes de algodoeiro consiste na exposição dessas à ação rápida do ácido sulfúrico comercial (96-98%), o qual destrói totalmente o linter que reveste as sementes. Este processo, segundo COSTA & SANTOS NETO (1940), fornece uniformidade na germinação e desenvolvimento de plantas sadias e vigorosas, economia e facilidade na semeadura e proporciona material de melhor qualidade quando comparado às sementes deslintadas mecanicamente. Comprovações nesse sentido têm sido relatadas por vários pesquisadores (McDONALD et al., 1947; PONTE, 1960; HELMER, 1965; SILVA, 1977; OTAZÚ, 1986, FALLIERI et al., 1995 e PAOLINELLI et al., 1995).

Por tratar-se de uma operação que envolve a aplicação do ácido sulfúrico concentrado com ação fulminante sobre o línter, questionam-se os possíveis efeitos deletérios desse tratamento sobre a qualidade final das sementes. Neste sentido, o objetivo principal deste trabalho foi verificar a influência do tempo de duração do deslintamento químico de sementes de algodoeiro sobre a condutividade elétrica e a quantidade de açúcares neutros e ácidos urônicos liberados pelas sementes de algodoeiro durante a embebição em água, em função do fracionamento e envelhecimento artificial.

MATERIAL E MÉTODOS

O presente trabalho foi conduzido no Laboratório de Sementes do Departamento de Agricultura e no Laboratório de Bioquímica de Frutos do Departamento de Ciência dos Alimentos da Universidade Federal de Lavras, Lavras-MG, no período de outubro a novembro de 1995.

Foram utilizados dois lotes de sementes de algodoeiro (Gossypium hirsutum L.), variedade IAC-21, da safra 1993/94, produzidos nas regiões de Capinópolis-MG e Itumbiara-GO.

As sementes dos dois lotes, com línter, foram inicialmente homogeneizadas e submetidas ao deslintamento com ácido sulfúrico comercial concentrado (96-98%), na proporção de 180 ml de ácido para 1 kg de sementes. Foram comparados dois diferentes períodos de exposição das sementes ao ácido sulfúrico: 1,5 e 4,5 minutos. Durante estes períodos as sementes permaneceram sob agitação constante, utilizando-se um bastão de madeira. Após estes períodos, as sementes foram lavadas em água corrente por 3 minutos e em seguida colocadas em uma solução de bicarbonato de cálcio (1%), durante 1 minuto (Empresa Cotton - Tecnologia de Sementes S.A., Uberlândia-MG, comunicação pessoal). Foram lavadas novamente em água corrente por 30 segundos e postas a secar à sombra. As sementes foram manualmente homogeneizadas e submetidas ao método das divisões sucessivas, RAS - BRASIL (1992). Parte das sementes foi colocada em um recipiente com água destilada, por um minuto, e separada em 2 classes de sedimentação: fração flutuante, com densidade menor que 1,00 g/cm³ e fração sedimentada, com densidade maior que 1,00 g/cm³. Foram secas à sombra por 24 horas, até a umidade de aproximadamente 12%, colocadas em sacos de papel Kraft e armazenadas em câmara seca e fria (12⁰C, 45% UR), durante o período de teste.

Com base na duração do deslintamento e fracionamento em água, foram estabelecidos os seguintes tratamentos, os quais foram submetidos a 3 tempos de envelhecimento artificial (0, 72 e 96 horas), totalizando-se 21 tratamentos.

1. Sementes não-deslintadas

2. Sementes deslintadas a 1,5 minutos não-fracionada

3. Sementes deslintadas a 1,5 minutos fração flutuante

4. Sementes deslintadas a 1,5 minutos fração sedimentada

5. Sementes deslintadas a 4,5 minutos não-fracionada

6. Sementes deslintadas a 4,5 minutos fração flutuante

7. Sementes deslintadas a 4,5 minutos fração sedimentada

Os tratamentos foram estabelecidos com base em tempo de deslintamento (1,5 e 4,5 minutos), frações de sedimentação [não-fracionada (integral), fração flutuante e fração sedimentada], submetidas a envelhecimento artificial por zero, 72 e 96 horas, totalizando 18 tratamentos mais 3 testemunhas (não-deslintadas e envelhecidas artificialmente nos tempos acima referidos).

O envelhecimento artificial foi realizado utilizando caixas plásticas "gerbox" com compartimento individual (minicâmaras adaptadas), possuindo, no seu interior, uma bandeja de tela de alumínio onde foram distribuídas as sementes, Handbook of Vigour Test Methods ISTA (1995).

As caixas "gerbox" foram acondicionadas em câmara BOD e mantidas por um período de tempo de 72 e 96 horas, a uma temperatura de 42ºC ± 1ºC e 100% de umidade relativa.

Após estes períodos, as sementes foram submetidas ao teste de condutividade elétrica, o qual foi realizado tomando-se 4 sub-amostras de 25 sementes por repetição, totalizando-se 100 sementes por tratamento. Cada sub-amostra foi pesada e colocada em copo plástico contendo 75 ml de água deionizada. Os copos foram colocados em germinador à temperatura constante de 25⁰C por um período de 24 horas. Após este período, fizeram-se as leituras das soluções contendo os eletrólitos lixiviados das sementes em um aparelho condutivímetro, modelo CD-2, marca Digimed. Os resultados foram expressos em mhos/grama de sementes.

Para este teste empregou-se o delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial (2 tempos de deslintamento químico x 3 frações de sedimentação x 3 tempos de envelhecimento artificial + 3 testemunhas-sementes com línter) com 4 repetições por tratamento. Cada parcela foi representada por um copo plástico contendo 25 sementes e 75 ml de água deionizada, sendo cada um analisado individualmente.

O conteúdo de açúcares neutros da solução de eletrólitos lixiviados das sementes de algodoeiro foi avaliado pelo método de Antrona (SOUTHGATE, 1991), utilizando-se 0,1 ml do extrato para o doseamento.

Para a extração e doseamento de ácidos urônicos, as soluções provenientes do teste de condutividade elétrica contendo os eletrólitos lixiviados das sementes de algodoeiro foram diluídas em álcool etílico a 99,5% na proporção de 1:10 v/v. Após 24 horas em repouso a 4⁰C, eliminou-se o sobrenadante e centrifugou-se o precipitado (50 ml) por 30 minutos a 5000 g. Solubilizou-se o sedimentado com 1 ml de água destilada e utilizou-se 0,25 ml para o doseamento de ácidos urônicos, segundo a técnica de BLUMENKRANTZ & ASBOE-HANSEN (1973).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os valores observados no teste de condutividade elétrica (Figura 1) indicaram que o nível de vigor das sementes foi influenciado pelo tempo de duração do deslintamento, pela fração de densidade das sementes e pelo envelhecimento artificial. Sementes que não sofreram o processo de deslintamento químico apresentaram menor quantidade de lixiviados. As sementes que foram deslintadas quimicamente provavelmente tiveram sua parede celular rompida pela ação do ácido sulfúrico, que é suficientemente forte para quebrar as ligações glicosídicas a liberar os solutos citoplasmáticos na solução de embebição. Segundo HALLOIN (1975), a lixiviação de eletrólitos citoplasmáticos das sementes de algodoeiro embebidas em água é influenciada pelo método de deslintamento e pela lavagem das sementes após o deslintamento. No entanto, pode-se observar neste estudo que a lixiviação de eletrólitos foi menor quando as sementes foram submetidas ao deslintamento químico por um tempo de duração de 4,5 minutos. O ácido sulfúrico, neste caso, pode ter tido efeito semelhante a um agente priming, permitindo maior reestruturação de membrana, levando portanto à menor lixiviação. Este, entretanto, é um aspecto que merece maiores estudos.

Sementes da fração mais densa lixiviaram menos soluto. Resultados semelhantes obtidos por KRIEG & BARTEE (1975), mostraram que a quantidade de açúcares, sais, cálcio e potássio lixiviada das sementes de algodão durante a embebição foi inversamente relacionada à densidade, apesar da taxa de embebição ter sido diretamente proporcional.

Segundo GAJBE et al. (1979), a concentração de lipídeos e nitrogênio em sementes de algodão é diretamente proporcional à densidade da semente. O aumento de densidade também está associado com o aumento de K, Ca, Mg e P, apesar do aumento da densidade da semente (acima de 1,00 g cm^-3) acarretar a diminuição da porcentagem de Ca. No entanto, resultados opostos foram encontrados por SMITH & WEBER (1968) em sementes de soja (Glycine max L. Merrill), onde relataram que sementes mais densas de soja estavam associadas com alta porcentagem de proteína e baixa concentração de lipídeos.

Verificou-se, no entanto, que a fração de semente mais densa apresentou uma condutividade menor do que as demais classes de densidade, exceto em relação às sementes com línter.

De modo geral, com exceção dos tratamentos de sementes a 1,5 minutos da fração integral e 4,5 da fração sedimentada, houve tendência da condutividade elétrica ser diretamente proporcional ao tempo de envelhecimento artificial, significando que provavelmente o processo de deterioração esteja relacionado com a desorganização e perda de permeabilidade das membranas citoplasmáticas e degradação de parede celular lixiviando, portanto, maior quantidade de eletrólitos na solução de embebição. Este fato assemelha-se com o descrito por BERJAK & VILLIERS (1972) e DELOUCHE & BASKIN (1973). CHING & SCHOOLCRAFT (1968) e CHING (1972), apresentaram que o aumento da lixiviação dos solutos das sementes envelhecidas é uma conseqüência da deterioração das membranas celulares. GHOSH et al. (1981) também observaram que a perda eletrolítica dos solutos celulares de sementes de arroz para o meio de embebição aumentou com o período de armazenamento. PARRISH & LEOPOLD (1978) verificaram que as sementes de soja, durante o envelhecimento artificial, mostraram aumento na lixiviação eletrolítica dos solutos celulares. LIN (1988) observou que, no período de armazenamento, o aumento da lixiviação de eletrólitos de sementes de milho foi diretamente proporcional à perda do vigor e da germinação das sementes.

Os resultados do teor de açúcares neutros lixiviados pelas sementes de algodoeiro encontram-se na Figura 2. Observa-se que o tempo de duração do deslintamento químico, as frações de densidade e o envelhecimento artificial influenciaram na quantidade de açúcares neutros lixiviados pelas sementes. As sementes que não foram submetidas ao deslintamento químico lixiviaram menor quantidade de açúcares neutros seguidos das sementes que foram deslintadas por um período de duração de 4,5 minutos, da fração sedimentada. As sementes deslintadas por um período de duração de 1,5 minutos lixiviaram maior quantidade de açúcares indicando portanto menor vigor e viabilidade das sementes. Resultados semelhantes foram relatados por TAKAYANAGI & MURAKAMI (1968), já mencionados anteriormente.

Pode-se observar que houve influência das frações de densidade sobre a quantidade de açúcares neutros lixiviados na solução de embebição. Em relação ao envelhecimento artificial, nota-se que a quantidade de açúcares neutros lixiviados, quando as sementes foram envelhecidas artificialmente por um período de 72 horas, foi menor do que os tempos 0 hora e 96 horas. A exposição das sementes a temperatura e umidade elevadas pode causar sérias alterações degenerativas no metabolismo das sementes de trigo, feijão e milho, como desnaturação de proteínas, queda nos teores de carboidratos totais, de açúcares redutores, de proteínas solúveis, de fosfatos, como pode também causar o aumento do teor de ácidos graxos, desestabilização da atividade enzimática, desencadeada pela desestruturação e perda de integridade do sistema de membranas celulares, causadas, principalmente, pela peroxidação de lipídeos, MATHEWS (1985), GANGULI & SEN-MANDI (1990) e BASAVARAJAPPA et al. (1991). Provavelmente o comportamento das sementes de algodoeiro submetidas ao envelhecimento artificial por 72 horas seja similar ao comportamento de sementes de trigo, feijão e milho descritos anteriormente, apesar de que este comportamento não foi registrado nos exsudatos de sementes envelhecidas artificialmente por 96 horas. Possivelmente, no intervalo de envelhecimento artificial entre 72 e 96 horas, houve uma maior taxa de "turnover", que é a síntese de enzimas e, conseqüentemente, maior produção de açúcares.

A Figura 3 representa os valores de ácidos urônicos lixiviados pelas sementes de algodoeiro nos diferentes tratamentos e envelhecidas artificialmente. Observa-se que não foi detectada a presença de ácidos urônicos nos exsudatos de sementes que não foram deslintadas quimicamente. Para sementes não envelhecidas, a maior concentração de ácidos urônicos foi proveniente do exsudato de sementes não-fracionadas deslintadas por um período de 4,5 minutos, ao passo que no tempo de envelhecimento de 72 horas, a maior concentração foi obtida do exsudato proveniente de sementes de fração flutuante deslintadas por um período de duração de 4,5 minutos. Isto provavelmente ocorreu devido à ação prolongada do ácido sulfúrico no tempo de deslintamento de 4,5 minutos, ou pode ter ocorrido o mesmo que ocorreu em estudos feitos por GAJBE et al. (1979), como já foi mencionado anteriormente. O aumento da densidade da semente de algodoeiro (acima de 1,00 g cm^-3) acarreta diminuição da porcentagem de Ca. De acordo com os resultados apresentados neste estudo, provavelmente, na fração flutuante, houve formação de galacturonatos ligados ao cálcio, razão pela qual a porcentagem de uronídeos possam estar presentes em maiores quantidades neste exsudato. No entanto, pode-se observar que, quando as sementes foram envelhecidas artificialmente por um período de 96 horas, a maior concentração de ácidos urônicos foi proveniente do exsudato de sementes da fração sedimentada deslintadas a 1,5 minutos, não havendo portanto uma correlação entre o envelhecimento artificial e a quantidade de ácidos urônicos lixiviados pelas sementes de algodoeiro. A fração de ácidos urônicos é importante na constituição celular das sementes, mas pode ser afetada por um tratamento rigoroso como é o ácido sulfúrico.

Dados mais conclusivos só serão possíveis através da determinação do cálcio ligado à parede celular e dos componentes isolados das cadeias dos açúcares neutros. No entanto, pode-se concluir que as sementes de algodoeiro deslintadas por um período de tempo mais curto (1,5 minutos) apresentaram maior condutividade elétrica, maior teor de açúcares neutros e baixo teor de ácidos urônicos, em relação às sementes deslintadas por 4,5 minutos.

Received: 29 September 1997;

Revised: 07 November 1997;

Accepted: 21 May 1998.

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Parte da Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras (UFLA), pelo primeiro autor, para obtenção do grau de Mestre em Agronomia, na área de Fitossanidade, sub-área Fitopatologia. Trabalho desenvolvido com o apoio financeiro da CAPES.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  21 Set 2011
• Data do Fascículo
  Jun 1998

Histórico

• Recebido
  29 Set 1997
• Revisado
  07 Nov 1997
• Aceito
  21 Maio 1998