As práticas atuais de produção agrícola utilizam produtos naturais que podem impulsionar o crescimento das plantas e a desejável qualidade dietética e nutricional sem comprometer o meio ambiente e os sistemas agroecológicos. Portanto, as propriedades funcionais de diversos materiais naturais como o Extrato pirolenhoso ( EP ), ácido pirolenhoso (AP), ou conhecido tambem como fumaça liquida ( FL) têm atraído recentemente o interesse de agricultores e pesquisadores. Neste estudo, embora a aplicação de Extrato pirolenhoso ( EP ) não tenha tido efeito estatisticamente significativo nos parâmetros morfológicos da planta de tomate ‘Scotia’, eles aumentaram ligeiramente nas concentrações de PA de 0,25% e 0,5%.
Esses resultados concordam com outros estudos onde a aplicação foliar de PA influenciou o crescimento morfológico de várias espécies de plantas, incluindo tomate, soja, melancia e colza. A descoberta de karrikins no PA revolucionou seu uso na produção agrícola porque sua sinalização e atividades biofisiológicas nas plantas imitam as dos fitohormônios conhecidos. Além disso, foi demonstrado que os karrikins estimulam a germinação das sementes e o crescimento das plantas. Assim, o aumento no crescimento das plantas, pode ser atribuído à presença do extrato.
Neste estudo, demostraremos o efeito bioestimulador de concentrações variadas de PA (isto é, 0%, 0,25%, 0,5%, 1% e 2% PA/ddH 2 O ( v / v )) aplicados em tomate ( Solanum lycopersicum ‘ Scotia’) crescimento de plantas e qualidade de frutos em casa de vegetação.
O que é ácido pirolenhoso?
O Extrato pirolenhoso ( EP ) ou ácido pirolenhoso (AP) é um líquido marrom-avermelhado obtido através da condensação da fumaça, se tornando um subproduto do processo de carbonização, no qual a madeira é aquecida em altas temperaturas na ausência de oxigênio.
Também conhecido como Vinagre de Madeira, Licor Pirolenhoso e Fumaça Líquida, é encontrado no residual líquido que resulta da queima de madeira, como eucalipto, bambu, pínus ou acácia-negra, para produção de carvão.
Embora seja um uso relativamente novo no Brasil, o Extrato Pirolenhoso é usado há milênios na China, Índia e Japão e, atualmente, é produzido em vários países do Sudeste Asiático e América do Sul, incluindo o Brasil, Chile, Indonésia e Malásia. Na Europa, o uso e aproveitamento do Extrato Pirolenhoso remontam ao século XVII.
O Extrato Pirolenhoso é composto por mais de 213 substâncias, sendo a principal delas o ácido acético. Também contém dezenas e centenas de compostos fenólicos voláteis, incluindo simples e polifenóis, que possuem propriedades inseticidas e germicidas. É utilizado na Índia para cura de doenças e em outras regiões em múltiplas áreas da agricultura, como repelente, compostagem e esterilização. O residual líquido pode ser decantado, filtrado e destilado para obter um produto não tóxico e adequado para uso.
O líquido contém compostos bioativos que podem ser utilizados na agricultura para melhorar a produtividade das plantas e a qualidade das partes comestíveis.
Líquido Botânico extrato pirolenhosoAnálise e resultado do estudo sobre o efeito do ácido pirolenhoso no aumento de produtividade e qualidade nutricional do tomate com efeito de estufa
As plantas tratadas com 0,25% de PA exibiram uma concentração subestomática de CO 2 significativamente ( p < 0,001) mais elevada e uma taxa de transpiração foliar e condutância estomática comparáveis. O número total de frutos aumentou significativamente ( p < 0,005) em aproximadamente 65,6% e 34,4% após a aplicação de 0,5% e 0,25% de AF, respectivamente, em comparação ao controle.
O AF 0,5% aumentou o peso total dos frutos em aproximadamente 25,5%, enquanto o AF 0,25% aumentou a composição elementar dos frutos. No entanto, a maior concentração de PA de 2% reduziu significativamente ( p > 0,05) o crescimento e o rendimento das plantas, mas aumentou significativamente ( p <0,001) o Brix do suco de tomate, a condutividade elétrica, os sólidos totais dissolvidos e a acidez titulável. Além disso, o conteúdo total de fenólicos e flavonóides aumentou significativamente ( p < 0,001) com 2% de AF.
Entretanto, o maior teor de carotenoides foi obtido com os tratamentos com 0,5% e 1% de PA. Além disso, o tratamento com PA das plantas de tomate resultou em um teor de ascorbato total significativamente ( p < 0,001) elevado, mas reduziu a atividade da peroxidase do fruto em comparação com o controle. Estes indicam que o PA pode potencialmente ser utilizado como bioestimulante para maior rendimento e qualidade nutricional do tomate.
O tomate ( Solanum lycopersicum ) está entre as hortaliças em estufa mais cultivadas em todo o mundo [ 1 ] e é conhecido por ser uma rica fonte de fitoquímicos que promovem a saúde, incluindo carotenóides, fenólicos, flavonóides e ácido ascórbico [ 2 ].
Esses fitoquímicos exibem propriedades antioxidantes, que protegem as células contra o estresse oxidativo, eliminando espécies reativas de oxigênio. Suas propriedades antioxidantes são conhecidas por induzir efeitos anticancerígenos, antiinflamatórios e quimiopreventivos. Assim, contribuindo amplamente para a prevenção de doenças crônicas como cardiovasculares, câncer, aterosclerose e doenças neurodegenerativas [ 2 , 3 ].
O sabor e as qualidades dietéticas dos alimentos, que influenciam fortemente a preferência dos consumidores, estão geralmente associados a características físicas (por exemplo, mastigabilidade e textura) e composição química (pH, ° Brix, elementos, carotenóides, fenólicos e flavonóides) [4 ] . Essas propriedades podem ser influenciadas pelas condições de cultivo, fatores ambientais e características genéticas da planta.
Como resultado, os actuais produtores de estufas procuram insumos alternativos que dependem principalmente de alterações orgânicas para melhorar o rendimento e a qualidade dos frutos de tomate. Um desses insumos é o uso de ácido pirolenhoso (PA), que é um subproduto natural e ecologicamente correto da pirólise da biomassa vegetal [ 5 ].
Durante a pirólise, a biomassa orgânica é queimada em alta temperatura sob a presença de oxigênio limitado e a fase gasosa e de fumaça é condensada para produzir uma fumaça líquida [ 6 ]. A fumaça líquida condensada é estabilizada deixando-a em repouso por seis meses, o que resulta na formação de alcatrão de madeira na parte inferior, óleo leve na parte superior e PA translúcido aquoso condensado.
Este PA translúcido aquoso também é conhecido como vinagre de madeira, bio-óleo ou fumaça líquida [ 6 ]. O PA tem odor de fumaça e a cor pode variar do amarelo claro ao marrom avermelhado dependendo da matéria-prima [ 7 ]. É uma mistura complexa contendo 80-90% de água como componente principal e mais de 200 compostos químicos solúveis em água, incluindo nitrogênio, fenólicos, ácidos orgânicos, derivados de açúcar, álcoois e ésteres.
A composição química do PA depende principalmente da temperatura, taxa de aquecimento, matéria-prima e tempo de residência, e tem sido amplamente utilizada em diversas áreas, incluindo agricultura, alimentos e medicina. As evidências revelaram que o PA também contém um butanolide, um composto biologicamente ativo, que pertence a uma nova família de fitohormônios conhecida como karrikinolide ou karrikins.
Curiosamente, o mecanismo de sinalização e o modo de ação dos karrikins são análogos aos dos fitohormônios conhecidos, sugerindo que o PA em uma concentração apropriada pode influenciar positivamente o crescimento e a produtividade das plantas. Além disso, as karrikins são resistentes ao calor, hidrofílicas e de longa duração e podem, portanto, permanecer altamente potentes numa ampla gama de concentrações. Vários estudos revelaram que os karrikins estimulam a germinação das sementes e regulam a fotomorfogênese das mudas, aumentando a sensibilidade das mudas à luz.
O PA é comumente usado como bioestimulante para melhorar o crescimento e a produtividade das plantas [ 6 ]. Dependendo da concentração, o PA pode ser usado como agente antimicrobiano [ 19 , 20 ], herbicida [ 21 ], melhorador de solo [ 22 ] e repelente de insetos [ 23 ] ou promover o desenvolvimento radicular [ 24 , 25 ] e microbiano atividades [ 26 ] quando diluído.
Estudos recentes relataram que o PA aumenta a taxa de germinação de sementes, o crescimento vegetativo e reprodutivo de várias espécies de plantas. No entanto, a concentração de PA aplicada para promover o crescimento das plantas variou entre os estudos.
Fumaça líquida aumenta a produtividade do tomate de estufa 10
Por exemplo, foi relatado que a aplicação de 1:500 ( v / v ) aumentou o rendimento do tomate, mas não afetou a qualidade nutricional dos frutos, enquanto que de acordo com Mungkunkamchao et al. [ 27 ], 1: 800 PA melhorou o crescimento e a produtividade do tomate. Da mesma forma, a irrigação do solo com 20% de PA aumentou o crescimento e a produção de melancia ( Cucumis melo var. cantalupensis ) [ 30 ].
Estes sugerem que a eficácia da AF depende da sua concentração, tipo de cultura e modo de aplicação. Geralmente, a alta acidez do PA exige seu uso em baixas concentrações para o crescimento e produtividade das plantas [ 6 ].
Como tal, uma concentração apropriada pode conter as proporções corretas de vários compostos bioativos que induzem efeitos benéficos no crescimento e na qualidade das culturas [ 17 ]. Além disso, os compostos fenólicos no PA induzem uma alta eliminação de espécies reativas de oxigênio, reduzindo as atividades de energia e a capacidade de peroxidação anti-lipídica [ 8 , 31 ].
No entanto, a composição química e as atividades químicas individuais podem ser influenciadas pela temperatura pirolítica, já que foi demonstrado que uma alta temperatura pirolítica entre 311 e 550 ° C exibe a atividade antioxidante mais forte [ 8 ]. Foi amplamente demonstrado que uma alta concentração de PA aumenta a disponibilidade de ácidos fenólicos e orgânicos que podem afetar adversamente o desempenho do crescimento das plantas [ 32 ]. Todos esses estudos demonstraram o uso do PA como bioestimulante natural com alta eficácia para a produção agrícola, mas isso não foi extensivamente explorado.
Conseqüentemente, a maioria dos estudos sobre a eficácia e uso do AP na produção agrícola tem se concentrado no preparo de sementes e na aplicação foliar. Há informações limitadas sobre a eficácia da aplicação de irrigação no rendimento das culturas e especialmente na qualidade das culturas [ 6 ].
Além disso, o uso agrícola de AF no Canadá e no mundo está em sua fase inicial devido a estudos limitados sobre sua eficácia na promoção do crescimento e porque a taxa de aplicação recomendada não foi claramente estabelecida. A compreensão de como a AP pode regular o crescimento das plantas, o rendimento e a qualidade do tomate em condições de estufa é crucial não só para os produtores, mas também para os consumidores e investigadores.
Neste estudo, investigamos o efeito bioestimulador de diversas concentrações de AF para produção e aumento da qualidade nutricional do tomate ‘Scotia’ em casa de vegetação.
Botânico EPResposta Morfo-Fisiológica
A aplicação de PA não teve efeito significativo ( p > 0,05) na altura da planta, no diâmetro do caule e no número de ramos e flores (tabela 1).
A altura das plantas aumentou ligeiramente de forma não significativa com baixas concentrações de PA, isto é, 0,25% e 0,5% de PA, em ca. 5% em comparação com o controle. O maior diâmetro do caule foi registrado com 0,25% de PA seguido de 2% de PA, mas não foi estatisticamente diferente dos demais tratamentos. Além disso, as plantas tratadas com 0,5% de PA aumentaram o número de ramos e flores em ca. 13% e 8%, respectivamente, em comparação com o controle, embora não tenham sido estatisticamente diferentes ( p > 0,05). Da mesma forma, os tratamentos com PA não tiveram efeito significativo ( p > 0,05) sobre F v /F m , F v /F o e conteúdo de clorofila (mesa 2).
O efeito do PA em F v /F m e F v /F o foi comparável ao controle. Da mesma forma, o PA não teve efeito significativo ( p > 0,05) no CO 2 intracelular da folha e na taxa fotossintética (mesa 2). Entretanto, a taxa de transpiração foliar, o CO 2 subestomático e a condutância estomática foram significativamente ( p < 0,001) reduzidos pela AF em comparação ao controle. As plantas tratadas com 0,25% e 0,5% de PA apresentaram reduções significativas ( p < 0,001) nessas características fisiológicas, exceto para o CO 2 subestomático , que foi aumentado em ca. 3% com 0,25% de AF em comparação ao controle. Por outro lado, as plantas tratadas com 1% e 2% de AF exibiram reduções significativas ( p < 0,001) na taxa de transpiração foliar, CO 2 subestomático e condutância estomática em comparação aos demais tratamentos com PA.
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Tabela 02A aplicação de 0,25% de AF aumentou a massa fresca da parte aérea, mas de forma semelhante ao controle (figura 1A). No entanto, as plantas de tomate tratadas com 0,5% e 1% de PA reduziram o peso fresco da parte aérea em ca. 13% em comparação com o controle. O peso seco acima do solo do tomateiro tratado com 0,25% de PA foi significativamente ( p < 0,005) aumentado em ca. 11% em comparação com o controle (figura 1B). Em contraste, os 0,5% e 1% de PA reduziram o peso seco da planta acima do solo, mas não foram significativamente ( p > 0,05) diferentes daqueles do tratamento controle e do tratamento com 2% de PA.
Fumaça líquida aumenta a produtividade do tomate de estufa 12Rendimento e qualidade da fruta
O tratamento com 0,5% de PA aumentou o peso total dos frutos em ca. 26%, embora não seja significativamente diferente daquele de 0,25% de PA e do controle (Figura 2A).
No entanto, 2% de PA teve uma redução significativa no peso total dos frutos, o que não é diferente das plantas tratadas com 1% de PA. Da mesma forma, o número de frutos aumentou significativamente ( p < 0,005) em ca. 66% e ca. 34% em 0,5% e 0,25% PA, respectivamente, em comparação com o controle (Figura 2B). Porém, a aplicação de 2% de AF e controle reduziu o número de frutos em comparação aos demais tratamentos de AF.
Características morfológicas dos frutos, incluindo polar (Figura 2C) e diâmetros equatoriais (Figura 2D) não foram significativamente ( p > 0,05) afetados pelo tratamento com AF. O pH do suco de tomate, °Brix, salinidade, condutividade elétrica (CE), sólidos totais dissolvidos (SST) e acidez titulável (AT) foram significativamente ( p < 0,001) afetados pelo tratamento com PA (Tabela 3). O pH do suco foi significativamente ( p <0,001) aumentado em ca. 3,3% e 1,3% após a aplicação de 0,25% e 0,5% de PA nas plantas, respectivamente, em comparação com o controle. Um aumento na concentração de PA de 1% para 2% não alterou o pH do suco de fruta.
O teor de °Brix dos frutos foi aumentado em ca. 13% após a aplicação de 2% de PA em comparação com o controle (Tabela 3). No entanto, o teor de °Brix foi significativamente ( p < 0,001) reduzido em ca. 45% nos frutos após aplicação de 0,25% de AP em comparação ao controle.
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Fumaça líquida aumenta a produtividade do tomate de estufa 14Uma salinidade significativamente ( p <0,001) alta do suco de fruta foi observada com o tratamento com 2% de PA em comparação com o controle, enquanto o tratamento com 0,25% de PA registrou a menor salinidade (Tabela 3). Um aumento considerável na condutividade elétrica da fruta foi registrado com 2% de PA, enquanto o mínimo de PA de 0,25% reduziu a condutividade elétrica do suco de fruta.
Da mesma forma, o PA 2% registrou o maior teor de sólidos dissolvidos totais no suco de fruta (Tabela 3). Além disso, a acidez titulável dos frutos foi significativamente ( p < 0,001) aumentada em ca. 39% após a aplicação de 2% de PA em comparação ao controle (Tabela 3). No entanto, o AF 0,25% teve uma redução significativa ( p < 0,001) na AT dos frutos, o que não foi diferente dos tratamentos com 0,5% AF e 1% AF.
2.4. Atividades bioquímicas de frutas e peroxidase
O carotenóide foi significativamente ( p < 0,05) aumentado pelo PA 0,5% e pelo PA 1% por ca. 20% e 22%, respectivamente, em comparação com o controle (Figura 3A). O teor de carotenóides dos frutos com 0,5% e 1% de PA não foi estatisticamente ( p > 0,05) diferente daquele dos frutos com 2% de PA, enquanto o teor de carotenóides dos frutos com 0,25% de PA foi baixo e comparável ao controle. Fenólicos totais do fruto do tomate (Figura 3B) e flavonóides foram significativamente ( p < 0,001) influenciados pelo tratamento com AF (Figura 3C).
A aplicação de 2% de PA exibiu um teor de compostos fenólicos totais de fruta consideravelmente maior ( ca. 23%) e flavonóides ( ca. 39%) em comparação com o controle. O AF 0,5% reduziu os teores de TPC e flavonoides dos frutos.
O ascorbato total foi aumentado em ca. 377% , ca. 177% , ca. 165% e ca. 129% após a aplicação de 2%, 0,25%, 1% e 0,5% de PA, respectivamente, em comparação com o controle (Figura 3D). Embora 0,5% de AF tenha tido o maior impacto na proteína total da fruta, não foi estatisticamente ( p > 0,05) diferente daquele de 0,25% de AF e dos tratamentos controle (Figura 3E). No entanto, o AF a 2% reduziu significativamente ( p < 0,001) o teor total de proteína da fruta em comparação com o controle. Além disso, o AF causou uma redução significativa ( p <0,001) no teor total de açúcar da fruta (Figura 3F).
As plantas tratadas com 1% de PA exibiram o menor teor de açúcar total da fruta, enquanto o PA com 2% aumentou ligeiramente o açúcar total da fruta, mas foi ca. 5% inferior ao do controle. Além disso, a aplicação de PA exibiu uma redução significativa ( p <0,001) na atividade da peroxidase de frutas (Figura 4). A redução na atividade da peroxidase foi mais evidente nos frutos com 0,25% de PA, seguidos pelos frutos com 1% de PA e 2% de PA.
Composição Elementar de Frutas
O teor de N do fruto do tomate ‘Scotia’ foi aumentado em ca. 10% na aplicação na planta com 0,25% de PA em comparação com o controle, mas foi reduzido por 0,5% de PA (Tabela 4).
O Ca da fruta foi marcadamente aumentado em ca. 29% no tratamento da planta com PA a 1%, mas foi reduzido com PA a 0,5%. Geralmente, o PA não teve efeito sobre o K dos frutos em comparação com o controle. No entanto, o Mg das frutas foi aumentado em ca. 13% com o PA de 0,25%, mas foi reduzido em ca. 12% com 0,5% de AF em comparação com o controle.
O teor de P nas frutas aumentou ligeiramente com o tratamento com 2% de PA, o que foi semelhante ao efeito do tratamento com 0,25% de PA, mas foi reduzido pelo tratamento com 0,5% de PA. O teor de Na da fruta aumentou em ca. 59% após a aplicação de 1% de PA em comparação com o controle, mas foi reduzido pelo PA de 0,5%.
A variação na concentração de PA não alterou o teor de B dos frutos. No geral, os teores de Fe, Zn, Mn e Cu aumentaram com a aplicação de 0,25% de PA por ca. 8%, cerca de . 8%, cerca de . 9% e ca. 15%, respectivamente, em comparação com o controle. No entanto, o AF 0,5% reduziu acentuadamente estes quatro elementos nos frutos.
Fumaça líquida aumenta a produtividade do tomate de estufa 15Conclusão do Estudo
As práticas atuais de produção agrícola utilizam produtos naturais que podem impulsionar o crescimento das plantas e a desejável qualidade dietética e nutricional sem comprometer o meio ambiente e os sistemas agroecológicos. Portanto, as propriedades funcionais de diversos materiais naturais como o PA têm atraído recentemente o interesse de agricultores e pesquisadores.
Esses resultados concordam com outros estudos onde a aplicação foliar de PA influenciou o crescimento morfológico de várias espécies de plantas, incluindo tomate, soja, melancia e colza. A descoberta de karrikins no PA revolucionou seu uso na produção agrícola porque sua sinalização e atividades biofisiológicas nas plantas imitam as dos fitohormônios conhecidos. Além disso, foi demonstrado que os karrikins estimulam a germinação das sementes e o crescimento das plantas. Assim, o aumento no crescimento das plantas, pode ser atribuído à presença do extrato.
Neste estudo, demostraremos o efeito bioestimulador de concentrações variadas de PA (isto é, 0%, 0,25%, 0,5%, 1% e 2% PA/ddH 2 O ( v / v )) aplicados em tomate ( Solanum lycopersicum ‘ Scotia’) crescimento de plantas e qualidade de frutos em casa de vegetação.
Assim, o aumento no crescimento das plantas, embora não significativo, pode ser atribuído à presença de karrikins. Em comparação com os outros elementos, o N necessário para o crescimento vegetativo das plantas foi consideravelmente elevado na AP utilizada para este estudo. Portanto, o aumento no crescimento das plantas com o tratamento com PA refletiu-se nos pesos fresco e seco acima do solo, o que pode ser atribuído ao aumento da absorção de nutrientes e à promoção da divisão e alongamento celular [ 27 ].
A condutância estomática e a taxa de transpiração desempenham um papel fundamental na termorregulação e na fotossíntese [ 34 , 35 ]. Foi demonstrado que o PA e outros bioestimulantes afetam a condutância estomática em plantas sob condições de estresse e sem estresse [ 21 , 36 ]. Observamos que concentrações mais baixas de PA, ou seja, 0,25% ou 0,5% de PA, exibiram uma condutância estomática comparável e efeito de transpiração foliar, enquanto concentrações mais altas de PA, ou seja,> 1%, reduziram esses parâmetros drasticamente.
A redução na condutância estomática é uma estratégia adaptativa usada pelas plantas para minimizar a perda de água durante o déficit hídrico e outras condições de estresse climático relacionadas. Este cenário afeta negativamente a difusão de CO 2 e a fotossíntese líquida [ 37 ].
Embora a taxa de fotossíntese no presente estudo não tenha sido afetada pelo tratamento com PA, presumimos que a redução na condutância estomática com o tratamento com PA poderia ser devida à termorregulação adaptativa do sistema de fotossíntese e ao mecanismo de mitigação do estresse [ 35 ], o que exigirá investigação adicional.
A produtividade das plantas (ou seja, o número total de frutos e a produção) aumentou com a aplicação de PA, conforme amplamente relatado por muitos autores [ 18 , 21 , 27 , 30 ].
A composição do PA é complexa e consiste em numerosos compostos bioativos, incluindo ácidos orgânicos, fenólicos, álcool, alcano e éster [ 18 , 21 ]. Isto sugere que plantas com características genotípicas variadas responderão de maneira diferente à aplicação de PA.
No presente estudo foi observado aumento no número de frutos de tomate e na produtividade de frutos com a aplicação de 0,5% de AP. A aplicação de 0,5% e 0,25% de PA pode ser considerada menos tóxica para os sistemas radiculares e pode promover o crescimento das raízes, aumentando assim a absorção e utilização de nutrientes pelas plantas [ 25 ]. Embora os dados sobre o número de treliças não tenham sido considerados, o aumento no número de frutos em plantas tratadas com concentrações mais baixas de PA poderia sugerir que a fixação dos frutos foi maior em plantas tratadas com baixo teor de PA em comparação com aquelas tratadas com concentrações mais altas de PA.
Isto se refletiu nas análises de correlação onde o peso total dos frutos teve uma forte associação com o número de frutos. Do ponto de vista do agricultor, um ligeiro aumento na produção total de frutos é considerado uma melhoria significativa no fluxo de caixa global. Além disso, os componentes químicos do PA podem ter interagido e estimulado as atividades de vários fitohormônios, incluindo giberelina, citocinina, auxina e várias enzimas para melhorar o crescimento e desenvolvimento das plantas, conforme relatado anteriormente [ 21 ].
Curiosamente, os determinantes da qualidade dos frutos, como °Brix, acidez titulável, flavonóides, fenólicos e ascorbato, aumentaram com 2% de PA. Isto sugere que a AP poderia ser usada para melhorar a qualidade das culturas para fins nutricionais e de saúde humana.
Estes resultados são inconsistentes com o relatório de Kulkarni et al. [ 38 ]. As discrepâncias podem ser devidas a diferenças na concentração testada, época de aplicação e variedade de tomate. Geralmente, os frutos do tomate são considerados uma excelente fonte de fitoquímicos, incluindo fenólicos, flavonóides e ascorbatos, que exibem altas propriedades antioxidantes ao eliminar radicais de espécies reativas de oxigênio (ROS) [ 2 ].
Estudos demonstraram que maior concentração de PA aumenta a disponibilidade de ácidos fenólicos e orgânicos que podem afetar o crescimento das plantas [ 32 ]. Assim, o aumento dos antioxidantes dos frutos de tomate no presente estudo era altamente esperado, uma vez que estudos anteriores demonstraram que os compostos fenólicos no PA exibiam altas atividades de eliminação de ROS, poder redutor e capacidade de peroxidação anti-lipídica [ 8 , 31 ].
Conseqüentemente, a presente descoberta pode ser atribuída ao aumento de fenólicos e ácidos orgânicos, conforme relatado em Citrus limon [ 39 ] e Olea europaea [ 40 ].
As capacidades de eliminação de ROS desses fitoquímicos protegem as células contra o estresse oxidativo, que é crucial para a prevenção de doenças crônicas, incluindo câncer, aterosclerose e distúrbios inflamatórios [ 2 , 3 , 41 ]. Além disso, os carotenóides das frutas são pigmentos lipofílicos essenciais para a saúde humana [ 42 ]. O teor de carotenóides foi maior nos frutos colhidos de plantas tratadas com 0,5% e 1% de AF em comparação ao controle. Este efeito benéfico do PA pode ser atribuído à ativação de vias envolvidas no metabolismo do N [ 43 ].
Além disso, a maioria das plantas adapta-se às condições de stress acumulando estes compostos, o que acaba por melhorar a qualidade dietética e nutricional dos frutos. Por exemplo, o estresse salino aumenta o TDS, o açúcar e os compostos antioxidantes nos frutos do tomate [ 44 , 45 ]. Portanto, é plausível que embora o AF 2% não tenha alterado o crescimento dos tomateiros, estimulou as plantas a acumularem esses fitoquímicos nos frutos.
Os elementos minerais representam uma pequena fração do teor de matéria seca da fruta, mas constituem um componente vital da qualidade e do perfil nutricional dos vegetais [ 46 ]. O presente estudo demonstrou que a aplicação de 0,25% de AF melhorou o N, Mg, P do tomate e todos os micronutrientes analisados, exceto B. Além disso, o AF de 1% aumentou Ca e Na nos frutos de tomate. Algumas explicações possíveis poderiam ser (1) o PA aumentou a absorção e translocação de elementos minerais devido ao aumento do crescimento das raízes e das atividades funcionais das raízes [ 24 ]; (2) PA ativou e promoveu a expressão de genes transportadores em células radiculares para transporte eficiente de elementos nutrientes (não determinado); e (3) alguns compostos bioativos no PA intensificaram o efeito dissipador, resultando em fluxo contínuo e acúmulo desses elementos [ 21 , 47 ]. Portanto, pode-se sugerir que a taxa ideal de aplicação de PA para melhorar a composição elementar do fruto do tomate pode variar entre 0,25% e 1% de PA.
Observações semelhantes foram feitas após a aplicação de outros bioestimulantes que melhoraram a composição elementar de inúmeras culturas, incluindo tomate [ 46 , 48 ] e berinjela [ 49 ]. Portanto, o aumento da produtividade e da qualidade dietética e nutricional do tomate pode ser obtido quando a concentração adequada de AF é aplicada em um sistema de produção em casa de vegetação.
Qualidade de Frutas e Análise Fitoquímica
Na colheita (75DAT), sete frutos maduros representativos com base no tamanho e cor foram selecionados aleatoriamente e esterilizados em superfície com etanol 70%. O pericarpo (contendo a epiderme) foi excisado da parte longitudinal de cada fruto com lâmina de bisturi estéril.
O pericarpo foi imediatamente congelado em nitrogênio líquido e armazenado em freezer a -80 °C, enquanto os frutos restantes foram congelados a -20 °C até posterior análise. Todas as frutas congeladas foram descongeladas à temperatura ambiente e os sólidos solúveis totais (SST) das frutas foram determinados usando um refratômetro portátil (Atago, Japão). Resumidamente, os frutos maduros foram cortados, colocados em um saco Ziploc transparente e amassados manualmente.
O suco foi colocado em um béquer de 50 mL e 500 µL foram utilizados para determinação do SST expresso em grau Brix (°Brix). As qualidades do suco de fruta, incluindo pH, salinidade, sólidos totais dissolvidos (TDS) e condutividade elétrica (CE) foram determinadas com um medidor de pH multifuncional (EC 500 ExStik II S/N 252957, EXTECH Instrument, Nashua, New Hampshire, EUA) . Para acidez titulável, 10 mL de suco de cada tratamento foram diluídos em 50 mL de água destilada, e a acidez titulável foi determinada em pH 8,1 com hidróxido de sódio (NaOH) 0,1 N. A acidez titulável média foi expressa em porcentagem de ácido cítrico [ 1 ]. A composição elementar dos frutos foi determinada no Departamento de Serviços de Laboratório de Agricultura da Nova Escócia, Truro, usando espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (PerkinElmer 2100DV, Wellesley, Massachusetts, EUA) [ 51 ].
Conteúdo de carotenóides de frutas
O conteúdo de carotenóides da fruta foi determinado conforme descrito por Lichtenthaler [ 52 ]. Resumidamente, 0,2 g de pericarpo de fruta moído foram homogeneizados em 2 mL de acetona a 80%. O homogeneizado foi centrifugado a 15.000 x g por 15 min e a absorbância do sobrenadante foi medida em 646,8, 663,2 e 470 nm usando um espectrofotômetro UV-Vis com 80% de acetona sozinha como branco. O conteúdo total de carotenóides foi expresso em µg g −1 de peso fresco (FW) da amostra.
Conteúdo total de ascorbato
O ascorbato total foi medido seguindo o método descrito por Ma et al. [ 53 ] com poucas modificações. Aproximadamente 0,2 g de pericarpo de fruta moído foram homogeneizados em 1,5 mL de ácido tricloroacético (TCA) a 5% recém-preparado e gelado. A mistura foi agitada em vórtice por 2 min e centrifugada a 12.000 x g por 10 min a 4°C. Um volume de 100 μL do sobrenadante foi transferido para um novo tubo e 400 μL de tampão fosfato (150 mM de di-hidrogenofosfato de potássio (KH 2 PO 4 ) (pH 7,4), 5 mM de ácido etilenodiaminotetracético (EDTA)) foram adicionados. Um volume de 100 µL de Ditiotreitol (DTT) 10 mM foi adicionado e agitado em vórtex por 30 s. Uma mistura de reação contendo 400 µL de ácido tricloroacético (TCA) a 10% ( p / v ), 400 µL de ácido ortofosfórico a 44%, 400 µL de α,α-dipiridil a 4% ( p / v ) em etanol a 70% e 200 µL de 30 g/L de cloreto férrico (FeCl 3 ) foi adicionado para obter cor. A mistura foi incubada a 40°C durante 60 min numa incubadora com agitação e a absorvância foi medida a 525 nm. O conteúdo total de ascorbato foi determinado usando uma curva padrão de ácido L-ascórbico e expresso como µmol g −1 FW.
Teor de açúcar solúvel
O teor de açúcar total dos frutos de tomate foi estimado seguindo o método fenol-ácido sulfúrico descrito por Dubois et al. [ 54 ]. Uma quantidade de 0,2 g de pericarpo de fruta moído foi homogeneizada em 10 mL de etanol 90% e a mistura foi incubada em banho-maria a 60 °C por 60 min. O volume final da mistura foi ajustado para 5 mL com etanol 90% e centrifugado a 12.000 rpm por 3 min. Uma alíquota de 1 mL foi transferida para um tubo de ensaio de vidro de parede espessa contendo 1 mL de fenol a 5% e bem misturada. Um volume de 5 mL de ácido sulfúrico concentrado foi adicionado à mistura reacional, agitada em vórtice por 20 segundos e incubada no escuro por 15 minutos. A mistura foi arrefecida até à temperatura ambiente e a absorvância foi medida a 490 nm contra um branco. O açúcar total foi calculado usando uma curva padrão de açúcar e expresso como µg de glicose g −1 FW.
Conteúdo total de fenólicos
O conteúdo fenólico total (TPC) foi determinado pelo ensaio Folin-Ciocalteu descrito por Ainsworth e Gillespie [ 55 ] com poucas modificações. Uma quantidade de 0,2 g de pericarpo de fruta moído foi homogeneizada em 1,5 mL de metanol 95% gelado e incubada no escuro em temperatura ambiente por 48 horas. A mistura foi centrifugada a 13.000 x g por 5 min antes de misturar 100 µL do sobrenadante com 200 µL de reagente Folin-Ciocalteau a 10% ( v / v ). A mistura foi agitada em vórtice durante 5 min, misturada com 800 µL de Na2CO3 700 mM e incubada no escuro à temperatura ambiente durante 2 h. A absorvância do sobrenadante foi medida a 765 nm contra um branco. O TPC foi calculado usando uma curva padrão de ácido gálico e expresso como mg de equivalentes de ácido gálico por g FW (mg GAE g −1 FW).
Conteúdo total de flavonóides
Os flavonóides totais foram estimados seguindo o método colorimétrico descrito por Chang et al. [ 56 ]. Uma quantidade de 0,2 g de pericarpo de fruta moído foi homogeneizada em 1,5 mL de metanol 95% gelado seguido de centrifugação a 15.000 x g por 10 min. Um volume de 500 µL de sobrenadante foi adicionado a uma mistura de reação contendo 1,5 mL de metanol a 95%, 0,1 mL de cloreto de alumínio a 10% (AlCl3 ) , 0,1 mL de acetato de potássio 1 M e 2,8 mL de água destilada. A mistura foi incubada à temperatura ambiente durante 30 min e a absorvância foi medida a 415 nm contra um branco sem AlCl3 . O conteúdo total de flavonóides foi estimado usando equivalentes de quercetina e expresso como porcentagem de flavonóides usando a fórmula:
Flavonóides totais = ( [ flavonóides ] ( µ g / mL ) × volume total de extrato metanólico ( mL ) ) massa de extrato ( g )
Conteúdo proteico e atividade da peroxidase
Para conteúdo proteico e atividade de enzima antioxidante, aproximadamente 0,2 g de amostra moída foram homogeneizados em 3 mL de tampão de extração gelado (tampão fosfato de potássio 50 mM (pH 7,0), polivinilpirrolidona 1% e EDTA 0,1 mM). O homogeneizado foi centrifugado a 15.000 x g por 20 min a 4°C. O sobrenadante (extrato bruto de enzima) foi transferido para um novo tubo de microcentrífuga em gelo e o conteúdo de proteína foi medido a 595 nm após 5 min de mistura com o reagente de Bradford [ 57 ]. O conteúdo proteico foi estimado a partir de uma curva padrão de albumina sérica bovina (200–900 µg mL −1 ). A atividade da peroxidase (POD, EC 1.11.1.7) foi determinada usando Pirogalol como substrato de acordo com Chance e Maehly [ 58 ] com poucas modificações. A mistura reacional consistiu de tampão fosfato de potássio 100 mM (pH 6,0), pirogalol 5%, H 2 O 2 0,5% e 100 μL de extrato enzimático bruto. Após a incubação da mistura reaccional a 25°C durante 5 min, 1 mL de NH2SO4 2,5 foi adicionado para parar a reacção e a absorvância foi lida a 420 nm contra um branco (ddH2O ) . Uma unidade de POD forma 1 mg de purpurogalina a partir de pirogalol em 20 s em pH 6,0 a 20 °C.
Análise Estatística
Todos os dados obtidos foram submetidos à análise de variância unidirecional (ANOVA) com as médias dos dois experimentos utilizando o software estatístico Minitab versão 20 (Minitab Inc., State College, PA, EUA). As médias dos tratamentos foram comparadas usando o teste post hoc da diferença menos significativa de Fisher (LSD) em p ≤ 0,05. A análise de correlação de Pearson foi realizada utilizando XLSTAT versão 19.1 (Addinsoft, Nova York, NY, EUA).
Conclui-se que a aplicação de baixas concentrações de PA de 0,25% e 0,5% aumenta a resposta morfofisiológica do tomateiro. No geral, a aplicação de 0,5% de AP aumenta o número de frutos e o rendimento do tomate, mas reduz a qualidade dos frutos. Alternativamente, a aplicação de 0,25% de PA aumentará a composição elementar dos frutos do tomate.
Além disso, a aplicação de 2% de PA pode ser considerada estressante para os tomateiros, mas melhorou significativamente o conteúdo fitoquímico dos frutos, incluindo fenólicos totais e flavonóides, e pode ser adotada para melhorar os benefícios nutricionais e de saúde dos frutos do tomate. Portanto, o PA representa um novo produto natural para melhorar o crescimento das plantas, a produtividade e o conteúdo nutricional do tomate e de outras plantas. No entanto, mais investigações são necessárias para elucidar a base molecular do efeito do PA em diferentes espécies de plantas.
Fonte: NCBI
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