Análise de imagem para determinação do teor de saponina em quinoa

Image analysis to determinate the saponin content in quinoa

NOTAS CIENTÍFICAS

Análise de imagem para determinação do teor de saponina em quinoa

Image analysis to determinate the saponin content in quinoa

Luiz Augusto Copati Souza^I; Carlos Roberto Spehar^II; Roberto Lorena Bastos Santos^II

^IQE 19, conjunto L, casa 11, Guará II CEP 71050-123 Brasília, DF. E-mail: [e-mail]

^IIEmbrapa Cerrados, Caixa Postal 08223, CEP 73301-970 Planaltina, DF. E-mail: [e-mail], [e-mail]

RESUMO

Um grupo de sementes lavadas e 35 acessos de quinoa (Chenopodium quinoa Willd) foram avaliados pelo método de coluna de espuma e sua coloração foi decomposta pelo modelo RGB (R, vermelho; G, verde; B, azul) com o objetivo de avaliar a influência do teor de saponina na cor do grão. Sementes amarelas apresentaram alto teor de saponina. Houve correlação negativa (p£0,05) entre o teste de coluna de espuma e as bandas R (r = -0,751), G (r = -0,660) e B (r = -0,594). Estabeleceram-se quatro grupos de similaridade. Foram considerados amargos os acessos do grupo 4 (sementes amarelas) e doces os acessos do grupo 1 (sementes brancas). A dispersão observada representa provável diferença na freqüência gênica, refletida pela cor e teor de saponina.

Termos para indexação: RGB, genótipo, glicosídeo, correlação, análise multivariada.

ABSTRACT

A group of washed seeds and thirty five genotypes of quinoa (Chenopodium quinoa, Willd) were screened by soap column method and were classified by RGB Color Model (R, red; G, green; B, blue) with the objective to determine the influence of the saponin content in the grain color. Yellow seeds presented high levels of saponin. There was negative correlation (p£0.05) among soap column method and bands R (r = -0.751), G (r = -0.660) and B (r = -0.594). Four groups were fixed. Tests confirmed the access of group 4 as bitter (yellow seeds) and the access of group 1 as sweet (white seeds). The dispersion represents probable difference in gene frequency, reflected by the color and rate of saponin.

Index terms: RGB, genotype, glycoside, correlation, multivariate analysis.

Um dos aspectos que dificultam o estabelecimento de sistemas de produção sustentáveis na região do Planalto Central do Brasil é o pequeno número de espécies graníferas que os compõem. Encontra-se em estudo de adaptação uma Chenopodiaceae, Chenopodium quinoa Willd (quinoa). Planta oriunda da Cordilheira dos Andes, é considerada componente potencial na ração animal e na alimentação humana e tem muito a contribuir pela qualidade de sua proteína, que é comparável à caseína do leite (Spehar, 2002). Spehar & Souza (1993) obtiveram 3.600 kg/ha de grãos, produtividade que pode tornar esta espécie fonte alternativa no período de entressafra.

O fruto tem diâmetro entre 1,8 e 2,6 mm e sua cor é resultante da combinação da coloração do pericarpo e do episperma, ou seja, a camada de células situada logo abaixo do pericarpo. O pericarpo pode ser translúcido, branco, amarelo, rosa, vermelho, laranja, marrom, cinza ou preto. Frutos com cores claras no pericarpo têm episperma branco e os frutos escuros têm episperma marrom ou preto. Alguns acessos apresentaram sementes escuras, provavelmente por causa de uma camada adicional de células no episperma impregnada com pigmentação preta, a testa, que serve como proteção contra rápida germinação (Risi, 1986).

Um dos fatores que dificultam a inserção dessa granífera ao sistema de produção é o acúmulo de glicosídeos (ácido oleanólico, hederagenina, ácido fitolacagênico e ácido desoxi-fitolacagênico), genericamente chamados de saponina. A saponina confere gosto amargo ao grão (Tellería Ríos et al., 1978). Os processos empregados na retirada desses compostos –escarificação, aquecimento e lavagem – são caros e trabalhosos, o que os tornam pouco viáveis, dificultando o consumo do grão in natura ou sua industrialização (Galwey et al., 1990; Ruales & Nair, 1992, 1993).

Existem genótipos com níveis variáveis de saponina. Esses níveis variam em razão de um par de alelos dominantes, decorrente da polinização cruzada natural e do efeito de seleção por pássaros, podendo variar a freqüência dos alelos (Paz Cuentas, 1971; Rivero, 1994). Freqüência maior resulta em quinoa amarga.

O método de avaliação do teor de saponina por meio de produção de coluna de espuma em tubo de ensaio contendo sementes e água é o mais prático na recuperação do material genético, proporcionando uma possível utilização em programas de melhoramento genético (Risi, 1986). No entanto, esse método, por avaliar grande quantidade de sementes de uma única vez e por molhá-las, torna obrigatório que se faça a semeadura logo em seguida e, conseqüentemente, há aumento do volume de trabalho.

A digitalização e a análise de imagens de sementes de quinoa pode ajudar a localizar, dentro dos acessos já adaptados, linhagens promissoras com menor quantidade de saponina, proporcionando variedades com grãos para o pronto consumo, desde que semeadas na época adequada.

Trabalhos como os de Cook (1995), em que a determinação de características morfológicas tem sido feita mediante análise de imagens, tendem a ser cada vez mais comuns. Protocolos que se utilizam da quantificação dos coeficientes médios do modelo de cores RGB em uma imagem digitalizada e sua correlação com fenômenos ou características biológicas simplificam o trabalho de pesquisadores, pois produzem informações confiáveis em menor tempo. Em trabalhos com soja, as imagens foram digitalizadas e as sementes classificadas como atacadas ou não por microrganismos de acordo com a sua cor (Ahmed et al., 1994).

O modelo de cores RGB (R, vermelho; G, verde; B, azul) para formação de uma cor usa um sistema de coordenadas cartesianas cujo subespaço de interesse é um cubo. Na origem (0, 0, 0) localiza-se a cor preta e quando todas as bandas alcançam o seu valor máximo (255, 255, 255) tem-se a cor branca. Na diagonal que liga a origem com o ponto máximo situam-se os níveis de cinza (Foley & Dan, 1984). As cores (bandas) primárias vermelha, verde e azul são aditivas, isto é, sua contribuição individual é somada para formar a cor resultante. Um grupo de três coeficientes define o quanto de cada banda será necessário para produzir uma tonalidade. A cor é codificada pela equação COR = X (R) + Y (G) + Z (B).

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do teor de saponina na cor do grão de quinoa.

Form ultilizados, aproximadamente, 10 g de sementes de 26 genótipos de quinoa pertencentes à coleção da Embrapa Cerrados, Planaltina, DF, consideradas amargas (letra Q no nome), de nove acessos peruanos, considerados doces devido a seu menor conteúdo de saponina (letra S no nome), e um lote de sementes consideradas amargas. Essas sementes foram lavadas em água corrente por três vezes, secadas ao ar livre e colocadas em placas de Petri de acrílico, com 10 cm de diâmetro e 1 cm de altura. Todos os acessos estudados foram de sementes variando entre o amarelo e o branco. As amostras foram colocadas em uma lupa com aumento de 1,2 vezes, sob luz branca. Cinco imagens de 400x400 pixels foram captadas ao acaso, por câmera de vídeo colorida e digitalizadas no formato JPEG. A cor de cada um dos pixels que compunham uma imagem foi decomposta nas bandas do sistema RGB e procedeu-se o cálculo do valor médio dos coeficientes de cada banda.

A segunda etapa consistiu em retirar cinco amostras (1 g cada) das sementes, cujas imagens foram digitalizadas, e colocá-las em proveta graduada, de 10 mm de diâmetro, com o volume completado para 4 mL com água destilada a 22°C. Procedeu-se uma vigorosa agitação manual por cinco segundos. Dez segundos após o término da agitação, furaram-se as grandes bolhas de espuma no topo da coluna e mediu-se a altura da coluna de espuma formada. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com cinco repetições. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo método de Duncan a 5% de probabilidade.

Os genótipos de origem andina, classificados como doces (coluna de espuma inferior a 30 mm), apresentaram menor teor relativo de saponina que os demais (Tabela 1). O processo de lavagem com água foi parcialmente efetivo na retirada da saponina, já que o lote de sementes lavadas apresentou menores valores da coluna de espuma.

A correlação positiva significativa entre a banda G e as demais bandas indica que quando uma banda é afetada pelo teor de saponina, as demais também são (Tabela 2). Todas as bandas apresentaram correlação negativa com a coluna de espuma (p = 0,05), ou seja, índices crescentes para as bandas R, G e B – que codificam em conjunto cores cada vez mais claras – correspondem à imagens de quinoa com menores quantidades de saponina.

O coeficiente de determinação (R² = 0,965) demonstra que o modelo explica grande parte da variação entre as diversas bandas e a coluna de espuma (Tabela 3). Entre as bandas, a que mais contribuiu foi a R, com 95,3% da resposta. A equação de regressão foi definida por CL = 0,67916R - 0,89530G + 0,41181B, em que: R é a Banda R; G é a Banda G e B é a Banda B.

A análise dos componentes principais mostrou que os dois primeiros componentes correspondem a 85,4% da variação nos dados. Os quatro grupos de similaridade determinados pelo método dos vizinhos mais próximos, explicaram 82,1% da variação total (Tabela 4). Houve variabilidade em todos os caracteres avaliados, o que pode ser explicado pela diferente freqüência dos alelos dominantes na produção de saponina (Wahli, 1990).

Os genótipos S16, S30, S79, S40 e S18 (grupo 1), considerados doces, destacaram-se pelo baixo teor de saponina e pelos índices do modelo RGB tenderem a ser maiores, o que leva a considerá-los mais claros que os acessos amargos (Figura 1). O grupo de sementes lavadas foi classificado no grupo 1 e ficou afastado dos acessos amargos, indicando que a retirada da saponina por meio da lavagem em água à temperatura ambiente e secagem ao ar livre, além de retirar a saponina, altera significativamente a cor do grão (Galwey et al., 1990; Ruales & Nair, 1992). Os acessos considerados amargos foram divididos em três grupos. Como a banda R foi responsável pela grande maioria da resposta encontrada na análise de regressão, era previsível que o grupo 4, com o menor índice em relação à banda R, propiciaria a maior coluna de espuma.

Os métodos de avaliação do teor de saponina pela coluna de espuma e pela intensidade colorimétrica das sementes são equivalentes. Os genótipos de quinoa estudados apresentam diferenças na freqüência alélica em relação à produção de saponina. A maior freqüência de sementes amarelas corresponde ao maior teor de saponina, enquanto as sementes brancas têm menos saponina.

Recebido em 26 de março de 2003 e aprovado em 27 de janeiro de 2004

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  24 Jun 2004
• Data do Fascículo
  Abr 2004

Histórico

• Recebido
  26 Mar 2003
• Aceito
  27 Jan 2004