Bioatividade de extratos e óleos vegetais no controle in vitro de
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Bioatividade de extratos e óleos vegetais no controle in vitro de
Bioatividade de extratos e óleos vegetais no controle in vitro de Aspergillus flavus em sementes de amendoim1 2 3 4 5 Celeida Queiroz de Lima , Francisco de Assis Cardoso Almeida , Egberto Araújo , Juliana Ferreira da Silva , Ailton Melo de Moraes6 e Dayana Silva de Medeiros7 1 Parte da dissertação do primeiro autor M.Sc. em Engenharia Agrícola, UAEA/UFCG ([email protected]) 3 Prof. UAEA/UFCG ([email protected]) 4 Prof. Departamento de fitotecnia da UFPB, Areia, PB, Brasil ([email protected]) 5 Mestranda UAEA/UFCG ([email protected]) 6 Empresa Estadual de Pesquisa Agropecuária da Paraíba S. A. ([email protected]) 7 Doutoranda PPGA/CCA ([email protected]) 2 Resumo - O amendoim, leguminosa de ciclo curto, resistente à seca e de ampla adaptabilidade, é cultivado em diversas regiões do mundo. No entanto, as suas sementes podem conter aflatoxina, substancia tóxica para o homem e animais. O Agricultor, comerciante e industrial reconhece a importância de obter um produto sem contaminação. Este trabalho foi realizado para identificar produtos naturais como canela, alho e nim em diferentes concentrações de seus extratos, para controlar o desenvolvimento in vitro do fungo Aspergillus flavus em sementes de amendoim. As sementes obtidas da Embrapa Algodão foram submetidas a uma análise sanitária para identificação da micoflora e isolamento do Aspergillus flavus. O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado em esquema fatorial 2x4x5+1 representado por sementes inoculadas e não inoculadas por esporos, quatro extratos vegetais, cinco proporções dos extratos e tratamento controle. Verificou-se que o extrato de canela nas proporções de 10, 25, 50 e 100% foram as que mais controlaram o desenvolvimento do fungo, reduzindo a germinação de esporos e o número de unidades formadoras de colônias. Os extratos incorporados ao meio de cultivo BDA em proporção de 50 e 100% inibiram o crescimento do micélio. Palavras-clave: Arachis hypogaea, inseticida natural, fungo Bioactivity of vegetable extracts and oils in in vitro control of Aspergillus flavus in peanut seeds Abstract - The peanut is a short-cycle, drought-resistant, widely adaptable legume which is grown in various regions of the world. However, seeds may contain aflatoxin, a substance toxic to humans and animals. Farmers, traders and the agriculture industry recognize the importance of obtaining uncontaminated products. The aim of the present study was to identify natural products such as cinnamon, garlic and neem in different extract concentrations, to control the in vitro development of the fungus Aspergillus flavus in peanut seeds. Seeds were obtained from the Brazilian Agricultural Company (Embrapa Cotton) and were subjected to a health test for identification and isolation of the Aspergillus flavus mycoflora. The experiment was completely randomized, using a 2x4x5+1 factorial arrangement, represented by seeds with inoculated and un-inoculated spores, four vegetable extracts, five proportions of extract, and one control treatment. It was found that cinnamon extracts in proportions of 10, 25, 50 and 100% were most effective for the control of fungus development, reducing fungus spore germination and number of colony forming units. Extracts incorporated into the PDA culture medium in 50 and 100% proportions inhibited mycelium growth. Keywords: Arachis hypogaea, natural insecticide, yeast Introdução O amendoim (Arachis hypogaea L.) é uma oleaginosa de grande valor nutricional e seus grãos são empregados amplamente em escala industrial, na fabricação de produtos para o consumo interno na elaboração de comidas caseiras (Queiroz et al., 2006). É uma cultura muito importante por demandar pequenas áreas, ser de fácil cultivo e ser uma boa fonte de alimento para a população. No entanto, a produção deste cultivo é amplamente afetada por pragas e enfermidades, patologias que compromete partes da planta como: folhas, raízes, vagens e sementes (Nóbrega & Suassuna, 2004). As principais áreas plantadas no mundo correspondem à China e Índia e, no Brasil, o amendoim é cultivado em todo país alcançando 306 mil toneladas de amendoim em casca na safra 2008/2009 plantados em uma área de 113 mil hectares. A maior produção concentra-se na região Sudeste (244,8 mil t) e o Estado de São Paulo é responsável por 80% da produção nacional (Pretti & Carvalho, 2012). O amendoim é um produto muito susceptível a infestação por fungos e contaminações por micotoxinas. As aflatoxinas são produtos metabólicos secundários do Aspergillus parasiticus e Aspergillus nomius, que contaminam os cultivos em campo, durante o armazenamento e, também os produtos alienatários (Prado, 2005). Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.6, n.1, p.13-18, mar. 2012 13 As ocorrências de aflatoxinas são maiores no amendoim por ser produto preferido pelos fungos e também, por atraso das chuvas durante o período de seca depois colheita (Fonseca, 2011). Vários estudos foram conduzidos para identificar à macrobiótica fúngica e micotoxinas no amendoim armazenado e, em ensaios decampo; sendo o Aspergillus, Penicillium e Fusarium principais gêneros encontrados e, entre as micotoxinas as afatoxinas e o ácido ciclopiazonico (Pildain et al., 2004; Offiah & Adesiyun, 2007; Nakai et al., 2008). O tratamento com produtos químicos sintéticos é um método comprovadamente eficaz no controle de patógenos em sementes (Nascimento et al., 2005; Mertz et al., 2009). Entretanto, estes têm sido empregados de maneira indiscriminada, estratégia que está se mostrando ineficiente, uma vez que diversos organismos começam a adquirir resistências a vários destes produtos, necessitando ser usado quantidades cada vez maiores (Santos et al., 2006). O emprego de extratos vegetais pode vir a se tornar promissor na medida em que compostos secundários presentes na estrutura química dos mesmos podem ter efeitos inibitórios sobre a ação de vários fungos. Neste contexto, o controle biológico do patógeno se apresenta como uma melhor alternativa (Spadaro & Gullino, 2004). O presente trabalho foi desenvolvido considerando a importância da ocorrência do fungo A. flavus em sementes de amendoim e o destaque desta cultura na conjuntura agrícola para o estado da Paraíba; compreendendo a necessidade do controle fitossanitário por meio do emprego de produtos naturais. O emprego de produtos naturais, extraídos de vegetais, poderá com o tempo, se constituir em alternativa para o controle de patógenos associados às sementes, com a vantagem de reduzir os custos e a ausência do impacto ambiental causado pelos agroquímicos. Objetivou-se com o trabalho avaliar os efeitos de distintas proporções de extratos de folhas de nim (Azadiracta indica), cascas do caule da canela (Cinnamomum zeylanicum), bulbos de alho (Allium sativum) e óleo de nim (produto comercial), no desenvolvimento in vitro (crescimento de micélio e germinação esporas) de Aspergillus flavus e, também, a patogenicidade do Aspergillus sobre a qualidade fisiológica das sementes de amendoim. Material e Métodos Localização dos ensaios e origem das sementes e produtos testados Os ensaios realizaram-se no Laboratório de Processamento e Armazenamento de Produtos Agrícolas LAPPA da Universidade Federal de Campina Grande UFCG, em conjunto com os Laboratórios de Fitopatologia e de Análise de Sementes do Centro de Ciências Agrárias CCA da UFPB, Areia, Paraíba, no período de junho a dezembro de 2008. 14 Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.6, n.1, p.13-18, mar. 2012 Foram utilizadas sementes de amendoim da variedade BR-1 adquiridas na Embrapa Algodão, Campina Grande, PB, as quais foram mantidas até a instalação dos ensaios, em câmara frias no Laboratório de Armazenamento de Produtos Agrícolas da Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola do Centro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRN da Universidade Federal de Campina Grande - UFCG. Os produtos naturais (extratos vegetais) foram obtidos a partir de folhas de nim (Azadirachta indica) oriundas de uma plantação (bosque) e de bubilhos de alho (Allium sativum) e de casca de canela (Cinnamomum zeylanicum) adquiridos em feira livre, na cidade de Boqueirão, PB. Para a produção dos extratos foram utilizados 500 g de matéria-prima e 1000 ml de álcool etílico, em uma proporção de 1:2. Na preparação dos extratos seguiu-se a metodologia descrita por Almeida et al. (2003). As folhas de nim, após um período de 24 horas em estufa a 40 ± 2 ºC, e as cascas de canela foram trituradas em moinho de martelo da Marca Tecnal e os bulbilhos passados em um espremedor de alho. Todo o material obtido foi pesado em balança da Marca Marte, Modelo AS 5500C, em seguida umedecido com uma -1 pequena quantidade de álcool etílico a 70% v e, finalmente colocadas em percolador para extração. Também foi utilizado extrato do nim comercial adquirido na Embrapa algodão de Campina Grande, PB. Análise sanitária de sementes de amendoim e isolamento do fungo Para isolamento do Aspergillus flavus foi tomada uma amostra de 200 sementes de amendoim, variedade BR-1, que esteve armazenada durante 10 dias no LAPPA, onde foi submetida à incubação pelo emprego de método de papel de filtro umedecido, em placas de Petri (Ø = 9,5 cm), dentro de cada uma das placas, as sementes em número de 10, foram distribuídas, igualmente espaçadas, sobre uma camada constituída por três folhas sobrepostas de papel de filtro umedecidas com água destilada esterilizada (ADE). O ambiente de incubação foi em uma câmara com temperatura de 22 ± 2 ºC e iluminação (fotoperíodo de 12 h) proporcionada por lâmpadas N.U.V. (próximo ao ultravioleta) de 40 w, Marca Phillips®, situadas 40 cm acima da superfície onde as placas foram distribuídas. No oitavo dia de incubação, as sementes foram observadas em microscópio estereoscópico para identificação e contagem das colônias fúngicas, levando-se em consideração as características das colônias e a visualização das estruturas vegetativas e reprodutivas. O isolamento do fungo, objeto do trabalho, o qual foi inoculado em meio de cultura BDA (Batata, 200 g; Dextrose, 20 g; Agar-Agar, 17 g; e água destilada, 1000 mL) esterilizado em autoclave a 121 °C por 30 min, contido em placas de Petri. A partir do isolado do fungo foram feitos 20 subcultivos em placas de Petri e em tubos de ensaio contendo meio de cultura de BDA, para a produção de inóculos que foram utilizados nos experimentos. Ensaios experimentais Efeito de extratos vegetais sobre a germinação de esporos e origem de unidades formadoras de colônias (UFC) Os extratos vegetais foram utilizados brutos (100%) e diluídos em água destilada esterilizada (ADE), nas proporções de 1, 10, 25, 50%, sendo, de cada uma dessas soluções, vertidos 5 mL em tubos de ensaio onde o A. flavus se desenvolvia, efetuando-se a agitação dos tubos para se obter a suspensão dos esporos. Decorrido um período de 24 h foram retiradas de cada tubo de ensaio, com auxilio de uma pipeta (calibrada para 100 µL), cinco gotas de suspensão de esporos que foram postas em hemacitômetro (câmara de Neubauer) e observadas em microscópio composto (Olympus®, Modelo U-MDOV3) para a contagem de esporos germinados e não germinados. Para o ensaio referente às UFC foram vertidos 5 mL das soluções dos extratos em tubos de ensaios onde as colônias de A. flavus se desenvolveram, sendo os tubos agitados manualmente para se obter as suspensões de esporos. Decorridos 12 horas, foi efetitivada uma diluição em série, onde se tomou 1,0 mL da suspensão (solução de extratos + esporos) que foi adicionado em outro tubo de ensaio contendo 9 mL de ADE (1:10); deste tubo foi também retirado 1 mL da suspensão e adicionado em outro tubo com 9 mL de ADE (1:100); e, da mesma forma que o anterior, uma nova diluição (1:1000). Desta nova diluição, cinco alíquotas de 0,5 mL foram retiradas e colocadas, individualmente, sobre meio de cultura BDA contido em placas de Petri e espalhadas por meio de alça de Dgradsky para a cobertura uniforme da superfície. Decorridas 24 e 48 horas essas placas foram observadas em aparelho contador de colônias para a contagem de UFC. Efeito de extratos vegetais sobre crescimento micelial de A. flavus Para a realização desse ensaio os componentes do meio de cultura BDA foram colocados em erlemayers com capacidade de 500 mL, sendo adicionadas, em cada recipiente, quantidades de extrato de modo a constituir as diferentes proporções dos produtos testados. Em seguida, o meio de cultura foi esterilizado em autoclave a 121 ºC durante 30 min. e, despois do esfriamento, próximo ao ponto de fusão, foi distribuído (20 mL) dentro de placas de Petri. Após o esfriamento e solidificação do meio de cultura efetuou-se a repicagem, transferindo-se um disco micelial (0,2 cm de diâmetro) da margem de uma colônia de A. flavus plantando-o no centro da superfície do meio de cultura com as diferentes concentrações dos produtos. As placas de Petri foram mantidas em ambiente de incubação (câmara) e, a cada 24 h efetuava-se com auxilio de uma régua milimetrada, a medição, em dois sentidos, do diâmetro das colônias do fungo. Para efeito de comparação de tratamentos, considerou-se o diâmetro das colônias no oitavo dia. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado com arranjo fatorial 2x4x5+1 com quatro repetições, representado por: sementes inoculadas e não inoculadas com esporas, quatro extratos vegetais, cinco proporções dos extratos, além de um tratamento testemunha. O programa utilizado foi o SAEG 5.0 (1997) e, as médias foram comparadas pelo teste de Tukey e Dunnett (p≤ 0,05). Resultados e Discussão Efeito de extratos vegetais sobre a germinação de esporos, unidades formadoras de colônias (UFC) e crescimento micelial de A. flavus. Foram avaliados os efeitos de extratos vegetais em diferentes proporções sobre conídios (germinação) e micélio (crescimento) de A. flavus por serem estas as estruturas de disseminação quando o fungo se estabelece infectando ou contaminando sementes, grãos e outros produtos vegetais armazenados. Os resultados referentes à germinação dos esporos de A. flavus imersos nos extratos de canela a 1% e no de alho a 25% diferiram positiva e significativamente da testemunha e, da mesma forma, os referentes ao número de unidades formadoras de colônias (UFC) em BDA adicionado dos extratos de alho a 25 e 100%, de nim folha a 1 e 10%, e de nim comercial a 1, 10, 25 e 100% (Tabela 1). Nestes tratamentos que se diferenciaram significativamente da testemunha registraram-se os maiores valores de germinação de esporos e dos números de UFC (Tabela 2), também significativamente diferentes dos demais tratamentos. Os conídios imersos em extrato de canela a 10, 25, 50 e 100% e em extrato de nim comercial a 1 e 10 não germinaram e os menores números de UFC foram no extrato de canela a 10, 25, 50 e 100%. Quanto ao diâmetro das colônias de A. flavus no oitavo dia de desenvolvimento as concentrações de 25, 50 e 100% de todos os extratos e as proporções de nim folha a 10% e de nim comercial a 1% diferiram significativamente da testemunha (Tabela 3). Comparando-se os extratos para cada concentração (Tabela 4), os efeitos foram iguais entre si, exceto na proporção 10% na qual o diâmetro em extrato de canela diferiu significativamente dos demais produtos. Na Tabela 4 pode ser constatado ainda que nas concentrações 50 e 100% de todos os extratos as colônias apresentaram diâmetro igual a 0,20 cm, não tendo havido, portanto, o crescimento micelial, pois este foi o valor do diâmetro do fragmento micelial plantado no meio de cultura quando da instalação do experimento. Tendo sido observados efeitos distintos das concentrações dos extratos sobre a germinação e crescimento micelial do A. flavus, pode entender-se que a forma como se estabelece o contato das estruturas fúngicas com as substâncias potencialmente fungistáticas ou fungitóxicas encontradas nos extratos são determinantes da Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.6, n.1, p.13-18, mar. 2012 15 atividade antifúngica. Na imersão dos conídios nas soluções com diferentes proporções de extratos, dar-se o contato direto desta estrutura fúngica com as substâncias de potenciais fungistáticas ou fungitóxicas existentes nos extratos, o que pode causar a inibição da germinação ou a morte dos esporos. No ensaio referente às UFC, os esporos foram plantados em um meio apropriado para promover o desenvolvimento de fungos, podendo o efeito dos produtos diluídos no meio de cultura ter se verificado mais sobre os tubos germinativos do que inibindo a germinação, afetando, dessa forma, o surgimento e desenvolvimento de colônias. No ensaio referente ao crescimento micelial, as hifas ao serem plantadas em BDA + extratos, estando em pleno desenvolvimento vegetativo, ao alimentarem-se do substrato absorvem as substâncias de possíveis efeitos fungistáticos ou fungitóxicos dos extratos vegetais adicionados previamente ao meio de cultura. Tabela 1. Diferenças de germinação de esporos imersos em soluções de extrato vegetais, e de unidades formadoras de colônias em meio de cultura por A. flavus, com relação ao tratamento testemunha. Tratamentos Canela 1% Canela 10% Canela 25% Canela 50% Canela 100% Alho 1% Alho 10% Alho 25% Alho 50% Alho 100% Nim folha 1% Nim folha 10% Nim folha 25% Nim folha 50% Nim folha 100% Nim comercial 1% Nim comercial 10% Nim comercial 25% Nim comercial 50% Nim comercial 100% DMS CV Germinação de esporos (%) 13,07 -0,58 -0,58 -0,58 -0,58 2,47 0,67 21,31 1,02 0,14 -0,03 1,35 2,14 0,25 -0,25 -0,21 -0,20 0,85 5,01 0,13 9,64 165,90 * ns ns ns ns ns ns * ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns UFC 12,00 -91,25 -90,50 -85,75 -95,50 -38,25 -22,50 165,75 -73,50 133,25 237,25 319,25 15,75 -46,25 -74,50 222,75 249,50 241,75 58,25 188,00 185,85 56,87 ns ns ns ns ns ns ns * ns * * * ns ns ns * * * ns * * Significativo a 5% de probabilidade, pelo teste de Dunnett ns Não significativo DMS = Diferença mínima significativa CV = Coeficiente de variação UFC - unidades formadoras de colônias 16 Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.6, n.1, p.13-18, mar. 2012 Tabela 2. Germinação de conídios de A. flavus previamente imersos em extratos vegetais e números de Unidades Formadoras de Colônias (UFC) em meio de cultura de BDA. Proporções dos extratos 1% 10% 25% 50% 100% 1% 10% 25% 50% 100% Extratos Nim comercial Germinação de esporos (%) - DMS = 10,95 3,0 B 1,0 B 14,0 A 0,0 B 1,0 A 2,0 A 0,0 A 0,0 A 3,0 B 0,0 B 22,0 A 1,0 B 1,0 A 2,0 A 0,0 A 6,0 A 0,0 A 1,0 A 0,0 A 1,0 A Canela Alho Nim folha Números de UFC - DMS = 113,30 72 B 358 A 106 B 428 A 4 B 102 B 134 B 7 C 287 A 81 AB 38 B 13 B 31 BC 1 C 115 B 349 A 372 A 350 A 175 A 262 A Médias seguidas de mesma letra maiúscula nas linhas não diferem entre si, ao nível de probabilidade de 5% pelo teste de Tukey Os dados obtidos em função da aplicação das proporções não se ajustaram a modelos de regressão polinomial DMS = diferença mínima significativa; CV = coeficiente de variação Tabela 3. Diferenças entre os diâmetros das colônias de A. flavus no oitavo dia de incubação em meio de BDA adicionado de extratos vegetais com relação ao tratamento testemunha (BDA puro). Tratamentos Canela 1% Canela 10% Canela 25% Canela 50% Canela 100% Alho 1% Alho 10% Alho 25% Alho 50% Alho 100% Nim folha 1% Nim folha 10% Nim folha 25% Nim folha 50% Nim folha 100% Nim comercial 1% Nim comercial 10% Nim comercial 25% Nim comercial 50% Nim comercial 100% DMS CV Diferenças de diâmetro 3,02ns ns 3,82 0,83* 0,24* 0,20* 3,29 ns ns 3,71 1,99* 0,23* 0,20* ns 3,25 ns 3,94 2,07* 0,21* 0,20* 2,63* 3,35* ns 1,99 0,47* 0,25* 0,89 64,99 * Significativo a 5% de probabilidade, pelo teste de Dunnett. ns Não significativo DMS = diferença mínima significativa; CV = coeficiente de variação Tabela 4. Diâmetro das colônias, em cm, de A. flavus no oitavo dia de incubação em meio de BDA adicionado de extratos vegetais. Proporções dos extratos 1% 10% 25% 50% 100% Extratos Canela Alho Nim folha Nim comercial 2,68 A 7,03 A 1,73 A 0,20 A 0,20 A 3,88 A 5,20 B 2,75 A 0,20 A 0,20 A 2,73 A 4,90 B 2,80 A 0,20 A 0,20 A 2,73 A 4,90 B 2,80 A 0,20 A 0,20 A Médias seguidas de mesma letra maiúscula, nas linhas, não diferem entre si ao nível de probabilidade de 5%, pelo teste de Tukey. Os dados obtidos em função da aplicação das proporções não ajustaram a modelos de regressão polinomial. DMS = 2,13 (diferença mínima significativa) CV = 48,15% (coeficiente de variação) Os extratos de nim apresentam mais de 40 ingredientes ativos com reconhecida ação biocida como a azadiractina, salanina, melantriol e nimbina os limonóides mais conhecidos (EPAMIG, 2002). Extratos e óleos essenciais de alho têm comprovada ação fungicida, antibacteriano, e antiviral, devido a compostos como a alicina, o dialil dissulfeto e o ajoeno (Dantas, 2007). Estas propriedades se devem aos diversos terpenoides distribuídos na planta, nas sementes, folha, casca (Santos et al., 2004; Priyadarsini, 2009) A canela também possui ingredientes benéficos à saúde humana e, ação antimicrobiana, sendo constatados efeitos de seus extratos com relação ao A. flavus (Viegas et al., 2005). Nos extratos vegetais brutos, como no caso dos utilizados no presente trabalho, as proporções dessas classes de substâncias são variáveis quantitativamente. Simões (2004) e Dias et al. (2006) em estudo da biossíntese dos metabólitos secundários, constataram que a mesma pode ser influenciada pelo tipo de solo, local, época, período de coleta da planta, idade do vegetal, e órgão da planta utilizado, situações estressantes como queimadas e enchentes principalmente. Então os valores mais elevados de germinação de esporos, número de UFC e diâmetro de colônias, verificados com o emprego de concentrações menores desses extratos, podem ser devido à quantidade insuficiente, nestas concentrações, das substâncias que exerçam atividade antifúngica. Por outro lado, quando os valores mais elevados de germinação de esporos e número de UFC foram registrados em concentrações maiores de extratos, pode ter se verificado nessas concentrações quantidade suficiente de substâncias estimuladoras da atividade fúngica diminuindo ou anulando a atividade das substâncias antifúngica. Nos tratamentos em que os extratos foram adicionados ao meio de cultura com concentrações de 50 e 100%, não se verificou o crescimento micelial de A. flavus (Tabela 4), o que pode significar que em meio de cultura houve o favorecimento das atividades das substâncias antifúngicas. Conclusões 1 - Os extratos empregados apresentaram atividade antifúngica com relação à germinação de esporos, unidade formadora de colônias (UFC) e crescimento micelial de Aspergillus flavus. 2 - À medida que se aumentou a concentração dos extratos vegetais houve uma diminuição da germinação dos esporos, do número de unidades formadoras de colônias e do diâmetro das colônias no oitavo dia de incubação. 3 - O extrato de canela nas proporções de 10, 25, 50 e 100% foram os que mais afetaram, reduzindo a germinação de esporos e o número de unidades formadoras de colônias. 4 - Todos os extratos empregados adicionados ao meio de cultura BDA (Batata, 200 g; Dextrose, 20 g; Agar-Agar, 17 g; e água destilada, 1000 mL) nas proporções de 50 e 100% inibiram o crescimento micelial do fungo. Referências AYCICEK, H.; AKSOY, A.; SAYGI, S. Determination of aflatoxin levels in some dairy and food products which consumed in Ankara, Turkey. Food Control, v.16, n.3, p. 263-266, 2005. 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