avaliacao do potencial de contaminacao microbiologica em

POTENCIAL
DE
CONTAMINAÇÃO
MICROBIOLÓGICA EM
OLEAGINOSAS E BIODIESEL
Diego Luiz Nunes -UFMG, [email protected]
Franciane Diniz Cabral, ICB-UIT, [email protected]
Isabella Cristina da Silva Prado, ICB-UIT, [email protected]
Isabel Cristina Rocha Pereira, ICB-UIT, [email protected]
Alex Nogueira Brasil-ENERBIO-UIT,[email protected]
RESUMO:.Muito se pesquisa e desenvolve acerca das potencialidades e cultivo de
oleaginosas e além, da extração de óleos e produção do biodiesel de distintas fontes. Contudo
não foi percebida ainda alguma preocupação com os potenciais problemas microbiológicos
que esses podem vir a ter. Em se tratando de materiais biológicos, provenientes de fontes
renováveis, estão sujeitos a interferências ainda pouco conhecidas. Este trabalho visa elucidar
acerca de algumas potenciais interferências que bactérias, fungos ou vírus podem ocasionar,
resultando em perda de produção devido à redução da capacidade de crescimento e
desenvolvimento de plantas. Além de interferências passíveis de acontecer enquanto da
estocagem das sementes ou mesmo de seu óleo já extraído. Tudo isso poderá ainda,
eventualmente, causar danos, ou pelo menos dificultar, os processos de produção de biodiesel.
Palavras-Chaves: Fungos; Bactérias; Óleo; Biocombustíveis
INTRODUÇÃO
A produção da cultura agrícola de oleaginosas é amplamente afetada por pragas e
doenças, patologias que comprometem partes da planta, como: folhas, raízes, vagens e
sementes.
As doenças podem ser causadas por agentes infecciosos, bióticos, ou agentes nãoinfecciosos, abióticos. Os agentes bióticos fungos, bactérias, nematóides e vírus causam as
principais doenças e perdas no desenvolvimento e produção (PORTER, SMITH,
RODRIGUEZ – KÁBANA ,1997).
Dentre os agentes patogênicos às plantas, os fungos merecem papel de destaque com
uma atividade marcadamente conhecida por provocar alterações indesejáveis, na maioria dos
casos. (DINIZ, 2002). Determinadas patogenias podem ser transmitidas pela semente,
servindo de inóculo inicial para a propagação e desenvolvimento de epidemias e podem
causar prejuízos aos vegetais como queda da cobertura foliar, redução da taxa de crescimento
e baixa resistência quanto a outros patógenos.Provocam também danos indiretos nas
plantações, devido à introdução rápida em novas áreas, onde anteriormente não existia a
doença, comprometendo a qualidade dos grãos colhidos e armazenados.
Alguns fungos podem produzir, durante seu ciclo de vida, substâncias tóxicas
conhecidas como micotoxinas que segundo Santos, Lopes, Kosseki (2001) são substâncias
metabólicas liberadas ou não em substratos, como grãos e / ou sementes. A presença de
micotoxinas em produtos alimentícios depende diretamente do crescimento de espécies
fúngicas específicas, principalmente, as dos gêneros: Aspergillus, Penicillium, Fusarium,
Claviceps e Alternaria, que requerem para o seu desenvolvimento fatores ambientais
favoráveis, como umidade relativa do ar entre 80 e 90% e temperatura ambiental superior a 20
°C.
MATERIAL E MÉTODOS
O presente trabalho busca abordar um tema ainda fora da atenção dos trabalhos de
desenvolvimento no cultivo, estocagem de sementes oleaginosas e de produção do biodiesel,
no que tange à interferência microbiológica.
Muito se estuda acerca da pureza, capacidade térmica e estabilidade do biodiesel,
contudo considerando tratar-se de um produto de origem vegetal, este está susceptível a ação
da biota, podendo, logo, introduzir alterações que não são, necessariamente, observadas ou
mesmo esclarecidas do ponto de vista físico-químicas.
Busca-se apresentar um breve relato acerca do potencial de ação microbiológica na
cadeia de produção de biodiesel, deste a colheita, estocagem de grãos e óleos e o processo
produtivo em si, uma vez que existe alguma possibilidade de microorganismos
comprometerem a integridade física e estrutural das facilidades de processamento.
CONCEITUAÇÃO
As toxinas fúngicas mais estudadas são as produzidas por: Aspergillus sp., Penicillium
sp. e Rhizopus sp. que são reunidas num grupo denominado de aflatoxinas (AFTs) pelo fato
de haverem sido inicialmente descobertas a partir de estudos com o fungo Aspergillus flavus
A exposição do ser humano às AFTs pode ocorrer por via respiratória, durante a
colheita, trilha, ensacamento, limpeza, armazenamento e processamento de grãos
contaminados. Estudos epidemiológicos fornecem evidências de que as AFTs, em partículas
respiráveis, como pó de grãos, apresentam um risco ocupacional (DHINGRA e NETTO,
1998).
De acordo com Buyman e Cotty (1993) tais metabólitos são carcinogênicos e ocorrem
em alimentos “in natura” como também em produtos industrializados derivados dos grãos
contaminados. Por serem estáveis e termo-resistentes, são difíceis de serem eliminadas
(BARCELOS, 1998).
A preservação da qualidade das sementes durante o armazenamento, ou seja, da
colheita até o momento da sua utilização, é um aspecto fundamental a ser considerado no
processo produtivo, pois os esforços despendidos na fase de produção podem não ser efetivos
se a qualidade das sementes não for mantida, no mínimo até a época de semeadura
(OLIVEIRA, 1999).
A sanidade de sementes está atrelada à presença ou ausência de patógenos, de
beneficiamento em processos rotineiros de grãos e óleos considerando também anomalias
fisiológicas, decorrentes de alterações nutricionais e condições climáticas adversas, seja no
campo, no processamento ou durante o armazenamento. A presença desses agentes
fitopatogênicos provoca a redução de germinação e vigor e originam focos primários de
doenças. Segundo Toledo & Marcos Filho (1977), a queda do poder germinativo e do vigor
das sementes é a manifestação mais acentuada da deterioração das sementes.
A contaminação fúngica resulta, não somente a diminuição do peso da massa de
produto estocado, pelo consumo direto os fungos, como também em alterações indesejáveis
na composição nutricional e nas propriedades químicas, que dificultam a industrialização.
Maneiras de precaução de sanidade de semente são além do manejo adequado nas
diversas etapas de produção e colheita, o controle da umidade dos grãos pela secagem
apropriada deles (menos de 14%), de modo a minimizar perdas físicas e prejuízos econômicos
(MORAES & MELCHIADOS, s/d).
A ação de vírus em plantas ocorre semelhantemente aos vírus em animais, quanto à
presença de ácidos nucléicos e alguns deles se desenvolvem e multiplicam dentro de células
de insetos. Causam doenças em culturas de importância econômica como, por exemplo, na
cana de açúcar e milho. Os vírus podem causar mudanças de coloração, crescimento
deformado, fazendo também definhar e parar o crescimento das plantas hospedeiras.
Alguns
hospedeiros,
contudo,
permanecem
asssíntomaticos
e
servem
como reservatório de vírus, apesar de as células vegetais geralmente serem protegidas das
doenças por sua parede celular impermeável.
Os vírus podem penetrar ou ser introduzidos juntamente com outros parasitas de
plantas, entre eles os nematódeos, os fungos, e, mais frequentemente, os insetos que sugam a
seiva da planta. O pólen e/ou as sementes de uma planta infectada podem também espalhar a
infecção para outras plantas.
AS OLEAGINOSAS
A produção agrícola tem se desenvolvido e demonstrado cada vez maior eficiência,
tendo em vista a crescente demanda mundial por alimentos e energia (FAO, 2007). O Brasil,
sendo referência internacional em agropecuária, é excelente exemplo da variedade e
crescimento em suas safras. Conforme a Tabela 1, fica evidenciado tanto o aumento da
produção como as principais e potenciais plantações com aplicação tanto alimentar quanto
para a produção de energia.
O girassol e a mamona demonstram franco aumento em suas safras e, claramente
direcionados à produção de biodiesel. Não obstante ao aumento da colheita, mas com relação
à magnitude, a soja evidencia a aplicação de seu óleo, um clássico subproduto, na cadeia de
produção de biodiesel.
A soja é um importante grão devido a sua considerável diversidade genética e
adaptabilidade (YUYAMA; OLIVEIRA, 1997). Para a obtenção de sementes de soja de
melhor qualidade, é fundamental que a colheita seja realizada o mais próximo possível do
ponto de maturação fisiológica (Sediyama citado por BLACK, 2000).
A maioria das doenças de importância econômica que ocorre na cultura da soja sendo
causada por patógenos que são transmitidos pelas sementes, que assumem importante papel
na disseminação e transmissão de inúmeros microorganismos, sendo os fungos os de maior
ocorrência (Sincvain & Neergraad, citados por GOULART, 1991).
A soja é apropriada para recuperação de solos fracos, sendo no Brasil muito usada
para recuperação de cerrados, pela grande contribuição ao balanço de nitrogênio no solo se for
inoculada com estirpes de Rhizobium previamente testadas.
Apesar de a soja ser uma leguminosa constituída por mais proteína que óleo, dispõe de
uma oferta muito grande desse óleo, chegando quase a 90% de produção desse subproduto no
Brasil, constituindo-se e importante de produção de biodiesel, logo evidenciando a
importância da abordagem e estudo microbiológico no óleo in natura de soja.
Quanto ao girassol, suas sementes adicionadas em rações animais e alimentação
humana. Delas se extraem o óleo vegetal comestível, com baixos teores de gordura saturada e
altos teores de ácido linoleicos, sendo este óleo obtido através da prensagem do grão de
girassol, sem refino. Este processo, pelo fato de não envolver altas temperaturas, mantém
inalterada a composição química do óleo, principalmente no que diz respeito ao teor de
tocoferóis, compostos que apresentam atividade conservante e, por conseguinte, pouco
interferindo na possibilidade de existência e interferência de microorganismos neste óleo.
Culturas como girassol proporciona melhoramento químico e físico do solo, elevando
significativamente a produtividade e, além disso, já foi observado que restos culturais de
diferentes cultivos dessa planta apresentaram efeito alelopático sobre algumas ervas daninhas
na cultura da soja em sucessão a ela, o que ainda está sob investigação (ROSSI, 1998).
O girassol apresenta características agronômicas importantes, como maior resistência à
seca, ao frio e ao calor que a maioria das oleaginosas cultivadas no Brasil, o grão se destaca
pela crescente demanda do setor agroindustrial e comercial e, pela excelente qualidade do
óleo (REYES et al., 1999), tendo logo, largo potencial na produção de biodiesel.
Tabela 1: Produção de cereais, leguminosas e oleaginosas – comparação entre as safras de
2007 e 2008 no Brasil
Produtos Agrícolas
Algodão herbáceo (caroço)
Amendoim (em casca) 1ª safra
Arroz (em casca)
Feijão (em grão) 1ª safra
Mamona (baga)
Milho (em grão) 1ª safra
Soja (em grão)
Sub-total
Safra 2007
2 497 588
185 322
11 047 937
1 776 217
88 574
36 123 249
57 952 011
109 670 898
Amendoim (em casca) 2ª safra
Aveia (em grão)
Centeio (em grão)
Cevada (em grão)
Feijão (em grão) 2ª safra
Feijão (em grão) 3ª safra
Girassol (em grão)
Milho (em grão) 2ª safra
Sorgo (em grão)
Trigo (em grão)
Triticale (em grão)
Sub-total
41 927
212 961
4 620
235 578
1 074 034
394 985
101 178
15 707 421
1 385 240
4 088 908
182 970
23 429 822
Produção ( t )
Safra 2008 Variação %
2 434 117
-2,5
239 017
29,0
12 173 008
10,2
1 655 978
-6,8
149 596
68,9
39 872 906
10,4
59 841 925
3,3
116 366 547
6,1
48 196
245 620
5 134
241 105
1 418 932
425 252
136 301
18 406 596
1 691 506
5 161 946
192 700
27 973 288
15,0
15,3
11,1
2,3
32,1
7,7
34,7
17,2
22,1
26,2
5,3
19,4
Total
133 100 720
144 339 835
8,4
FONTE - Grupo de Coordenação de Estatísticas Agropecuárias - GCEA/IBGE, DPE, COAGRO, Levantamento
Sistemático da Produção Agrícola - Maio 2008.
O BIODIESEL E MICROORGANISMOS
Nos últimos anos tem surgido um crescente interesse na tecnologia de modificação dos
óleos e gorduras. Esta tendência pode ser atribuída principalmente ao fato desses materiais
serem obtidos de fontes naturais e empregados como importantes matérias - primas para as
indústrias químicas, farmacêuticas e alimentícias. Particularmente para o Biodiesel que é um
combustível biodegradável derivado de fontes renováveis, que pode ser obtido por diferentes
processos tais como o craqueamento, a esterificação ou pela transesterificação, sendo a última
a mais utilizada e que consiste em uma reação de óleos vegetais, com um álcool e com um
catalisador (NUNES, 2007) e tem como objetivo diminuir a viscosidade do óleo vegetal a
valores similares ao diesel convencional, como também se aproximar de outras características
físico-químicas. Pode ser utilizado em motores ciclo-diesel (automotivos e ou estacionários)
sem que seja necessário fazer adaptações, e para co-produção de energia (SAMPAIO 2003).
Produzido a partir de fontes renováveis (girassol, soja, mamona, canola, amendoim, dendê,
óleos e gorduras residuais), o biodiesel emite menos poluentes que o diesel e age como
lubrificante, o que pode aumentar a vida útil do motor. Sua aplicação como combustível
proporciona também ganho ambiental, pois colabora para diminuir a poluição e emissão de
gases do efeito estufa.
Estudos foram realizados com culturas de bactérias isoladas de ambientes preparados
com biodiesel (palma e soja) e diesel, com o objetivo de determinar os inibidores de
crescimento das mesmas, visando controlar seu crescimento em dornas de armazenamento,
evitando a biodegradação do biocombustível e biocorroção dos recipientes.
As bactérias demonstraram um potencial para degradação do biodiesel maior do que
do diesel de petróleo (Follis, 1994). A provável rota para a degradação do biocombustivel
consiste: 1) clivagem do ester por uma esterase, produzindo ácido graxo e o álcool associado
(reação inversa a produção do biodiesel) e 2) quebra do ácido graxo pelo Ciclo de Krebs,
metabolismo respiratório ou incorporação direta nos lipídeos celulares.
Vale ressaltar que certos microorganismos como Pseudomonas oleovorans,
Pseudonomas mendocina, Pseudonomas aeruginosa, Marinomonas vaga, Escherichia coli,
Burkholderia gladioli, Burkolderia cepacia, Bacillus subtilis, etc. apresentam esse potencial
degradação do Biodiesel (Follis, 1994).
Como conseqüência da atividade microbiana, uma larga biomassa (“lama”) pode se
desenvolver na interface hidrocarboneto ar e água, resultando em problemas operacionais
devido ao bloqueio de filtros e dutos. Pode ainda ocorrer produção de emulsão – devido à
atividade de biosurfactante, provocando rápida e inalteradamente a qualidade do combustível.
(Beech & Gaylarde, 1999).
CONCLUSÃO
O presente trabalho buscou demonstrar aspectos e potencialidades de ação microbiana
em sementes oleaginosas, quando estocadas, e durante o processo de proteção do biodiesel,
principalmente quando aplicado a óleos in natura. Denota, logo, a novidade desta vertente
biológica na cadeia de produção do biodiesel.
Os principais fatores que embasam a importância deste tema são a manutenção de
sanidade das sementes em etapas de estocagem, a preservação da qualidade do óleo, quando
estocá-lo e a segurança na pouca, ou inexistente, situação potencialmente temosa à
estabilidade corrosiva de tanques, bombas e reatores.
Finalmente, deseja-se que a comunidade cientifica se atente mais fortemente à
multidisciplinaridade de produção de bicombustíveis pela vertente biológica, evidenciando a
necessidade ou não da inserção de tratamentos microbiológicos à cadeia de produção de
biodiesel.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BARROS, A.V., Ministério Da Educação, Produção De Biodiesel A Partir De Sistemas
Agroflorestais Em Vazante, Minas Gerais, Belém – Pará /março – 2005
BEECH, I.B. & GAYLARDE, c.c.. Recent advances in the study of biocorrosion – an
overview.
BLACK, R. J. Complexo Soja: Fundamentos, Situação Atual E Perspectivas. In: Escola
Superior De Agricultura “Luiz De Queiroz”. Soja: Tecnologia De Produção Piracicaba:
FEALQ, 2000. P.1–17.
FAO, ONU, Relatório Anual, 2007.
FOLLIS, P.A. an Investigation Into The Biodegradability Of Soy Diesel Under Various
Environmental Conditions. Masters Thesis. School Of Natural And Environmental
Sciences, Dusquesne University. 58p., 1994.
GOULART, A.C.P. Fungos Em Sementes De Soja: Detecção E Importância. Dourados:
Embrapa CPAO, 1997. 57p.
ITO, M.F.; TANAKA, M. A. DE S. Soja: Principais Doenças Causadas Por Fungos,
Bactérias E Nematóides. Campinas: Fundação Cargill, 1993. 234p.
MACIEL, CLEBER DANIEL DE GÓES ET. AL., Avaliação Da Qualidade De Sementes
De Soja (Glycinemax (L.) Merril) Cultivar Iac-18, Garça, São Paulo, Brasil.
MORAES, S.R., MELCHIADES, A.R. Apostila Do Laboratório De Patologia De
Sementes. Embrapa CPAO. S/d
NÓBREGA, VITÓRIA AMARAL, SUASSUNA, NELSON DIAS, , Análise Sanitária De
Sementes De Amendoim (Arachis Hypogaea L.) Armazenada Sem Algumas Áreas Do
Estado Da Paraíba Francisca, Revista De Biologia E Ciências Da Terra, Vol. 4- N 2 - 2º
Semestre 2004
NUNES, D.L. et. al.,Pré-tratamento de Óleos para Produção de Biodiesel, II Congresso da
Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel, Anais, Brasília, 2007.
OLIVEIRA, J.A.; CARVALHO, M. L. M.; VIEIRA, M.G.G.C.; VON PINHO, E.V.R.,
Comportamento De Sementes De Milho Colhidas Por Diferentes Métodos, Sobcondições
De Armazém Convencional. Ciência E Agrotecnologia. V.23, N.2, P. 289-302, 1999.
Revista de microbiologia 30: 177-190, 1999.
ROSSI, R.O. Girassol. Curitiba 1998. 333p.
TELLES, MICHELE MACRON, Caracterização Dos Grãos, Torta E Óleo De Três
Variedades De Girassol (Helianthus Annuus L.) E Estabilidade Do Óleo Bruto
Florianópolis/SC, Fevereiro De 2006
YUAMA, K., OLIVEIRA, L. A DE. Pesquisas Com Culturas Anuais Para A Produção De
Grãos. 1997.