Mineralização De Polifenóis Durante A Decomposição De Três Espécies De Macrófitas Aquáticas
Descrição do Produto
MINERALIZAÇÃO DE POLIFENÓIS DURANTE A DECOMPOSIÇÃO DE TRÊS ESPÉCIES DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS
CAMPOS JR., J.J.F.1 & BIANCHINI JR., I.2
No presente trabalho discute-se a mineralização de polifenóis solúveis ocorrida durante a decomposição anaeróbia de três espécies de macrófitas aquáticas, Scirpus cubensis, Cabomba piauhyensis e Salvinia sp. Para a realização do experimento foram montadas câmaras de decomposição nas quais foram adicionadas 4 g de planta (peso seco) em 1 litro de água. Para cada espécie foram montadas 20 câmaras para cada espécie de macrófita, sendo que em 10 foi borbulhado nitrogênio, e nas outras 10 hidrogênio de modo a se obter meios neutros e redutores de decomposição anaeróbia. Os resultados obtidos mostram que dentre todas as plantas Salvinia sp. lixiviou os maiores teores de polifenóis (79.9 %), seguida por S. cubensis (72.5 %) e C. piauhyensis com (65.5%). A mineralização de polifenóis da matéria orgânica particulada foi maiors em C. piauhyensis (37.4 %), seguida por S. cubensis (27.5 %) e Salvinia sp. (20.1 %)
POLIPHENOLIC MINERALIZATION AT THE ANAEROBIC DECOMPOSITION OF THREE AQUATIC MACROPHYTES. This paper presents the preliminary results of a study about the anaerobic decomposition of three species of aquatic macrophytes, S. cubensis, Cabomba piauhyensis e Salvinia sp. For this experiment two decomposition chamber were assembled for each macrophyte, one of then was burbled with hidrogen, and the other with nitrogen to have neutral and acid anaerobic environments. Salvinia sp. had the higher polifenolic solubilization (79.9 %) , followed by S. cubensis (72.5 %) and C. piauhyensis (65.5 %). About the poliphenolic mineralization C. piauhyensis had the higher values (37.4 %), followed by S. cubensis (27.5 %) and Salvinia sp. (20.1 %) CAMPOS JUNIOR, J. J. F.; BIANCHINI JUNIOR, Irineu . Mineralização de Polifenóis Durante a Decomposição de Três Espécies de Macrófitas Aquáticas. In: VI Congresso Brasileiro de Limnologia, 1997, São Carlos. Livro de Resumos do VI Congresso Brasileiro de Limnologia, 1997. v. 1. p. 98-98.
INTRODUÇÃO
Os Polifenóis se constituem basicamente de compostos orgânicos, originados fundamentalmente de produtos da glicólise, com ligações aromáticas ligada a um grupos hidroxila constituindo-se de antocianinas, flavonoides, metilpropanos e taninos, estes particularmente influenciam na palatabilidade do detrito tendo sido observado a redução da
1 2
PPG -ERN / UFSCar, SP DHB / UFSCar, SP.
actividade alimentar com o aumento do teor de polifenóis no detrito do solo (Camargo, 1984; ,D’Árienzo, 1989).
Por serem substâncias solúveis, são rapidamente liberados no meio ambiente. Sua síntese se dá principalmente por duas vias, a do acetato e a do ácido shiquimico. Atuam também na decomposição de tecidos vegetais e na formação de substâncias húmicas principalmente devido a complexação de compostos fenólicos com compostos amino-ácidos e peptideos através dos radicais amina e na complexação com cátions inorgânicos durante a humificação. Na vegetação, a lignina se constitui em uma das formas mais importantes de polifenóis, em função de seu papel nas como parte da sustentação da estrutura vegetal (Bianchini Jr., 1982; Wetzel, 1983).
MATERIAIS E MÉTODOS
As plantas utilizadas foram coletadas na Lagoa do Infernão (21o 35’ S e 47o 51’ W), situada na Estação Ecológica de Jataí, município de Luiz Antônio, ( Estado de São Paulo). A Lagoa do Infernão faz parte de um conjunto de 15 lagoas que se localizam na planície de inundação do Rio Mogi-Guaçu, no trecho referente a estação ecológica. Constitui-se de uma lagoa de infiltração que se conecta ao rio somente durante as épocas de maior precipitação (vazão), Fig. 1.
Após coletadas, as macrófitas: Scirpus cubensis, Cabomba piauhyensis e Salvinia sp foram lavadas no próprio local. Foram levadas ao laboratório, lavadas novamente com água corrente e secas em estufa ( 40 oC), até peso constante. Foram então colocadas (em pedaços), exceto Salvinia sp., que por seu pequeno tamanho foi colocada inteira, em câmaras de decomposição. Estas se constituíram de frascos de vidro
com
volume
aproximado de 500 ml. A proporção utilizada foi de 10g de planta para cada litro de água da Lagoa do Infernão. Foram montadas um total de
60
câmaras
da
Figura 1: Lagoa do Infernão, E.E. de Jataí
seguinte forma: 20 câmaras para cada espécie de macrófita, sendo que em 10 foi borbulhado nitrogênio, e nas outras 10 hidrogênio de modo a se obter meios neutros e redutores de decomposição anaeróbia.
Foram feitas amostragens das câmaras a 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30, 60, 90 e 120 dias. A cada amostragem Foram desmontadas duas câmaras de cada espécie, uma em que foi borbulhado nitrogênio e uma em que foi borbulhado hidrogênio, num total de 6 câmaras. Durante o procedimento de desmontagem das câmaras, a matéria orgânica particulada (MOP)
foi separada da água e matéria orgânica dissolvida (MOD) através de filtragem com malha de náilon ( 0.4 mm).
Para a estimativa do teor de polifenóis solúveis da MOP, foi feita extração com hidróxido de sódio (0.5 N), a MOD foi separada de partículas mais finas de MOP , não separadas no processo de filtração, por centrifugação (978.25 g ). Após o qual, tanto para o extraído quanto para a MOD, o teor de polifenóis solúveis foi quantificado colorimétricamente com reagente de Folin-Denis.A leitura foi feita em espectrofotômetro a 725 nm e o resultado comparado com curva padrão de ácido tânico. Os dados obtidos foram então analisados com a ajuda de modelagem matemática. (Toledo at alli. 1981; Bianchini Jr. 1982)
RESULTADOS
O modelo utilizado mostra que um determinado composto (MOP) origina subprodutos (MOD) ,segundo uma taxa k1, o qual por sua vez origina produtos finais (matéria orgânica dissolvida refratário ou (MODR), segundo uma taxa k2. São ainda formados produtos originados a partir da mineralização da fração refratária da MOP (MOPR), segundo uma taxa
k3, de sua fração lábil (MOPL), e da MOD, de acordo com as taxas k1 e k2, respectivamente. (Fig. 2). (Levenspiel, O. 1972)
CAB H CAB N
PPR PPRM PPL 37.4 37.4 65.5 37.4 37.4 65.5
PPLM PDL PDLM PDR k1 k2 k3 24.09 41.44 26.88 14.56 0.4869 0.0012 0.0762 51.03 14.47 14.47 ------- 1.8144 0.0006 0.0502
SC H SC N
27.5 27.5
66.16 69.61
6.34 2.89
4.9 0.94
1.4 1.95
0.2894 0.2884 0.26991 0.3403 0.3401 0.01939
SAL H SAL N
20.07 20.07 79.93 74.78 20.07 20.07 79.93 78.2
5.14 1.73
3.31 -------
1.83 1.73
2.0811 0.0031 0.1454 2.0714 0.0221 0.0973
27.5 27.5
72.5 72.5
120
120
(A)
CAB H PP
(B)
100
Teor de Polifenóis (%)
Teor de Polifenóis (%)
100 80 60 40 20 0
80 60 40 20 0
0
20
40
60
80
100
120
0
20
Tempo (dias)
40
60
80
100
120
Tempo (dias)
50
50
(C)
CAB H PDR PDL
30
(D)
40
Teor de Polifenóis (%)
40
Teor de Polifenóis (%)
CAB N PP
20 10 0
CAB N PDL
30 20 10 0
0
20
40
60
80
Tempo (dias)
100
120
0
20
40
60
80
100
120
Tempo (dias)
B
C Figura 3: Cinéticas de decomposição de Cambomba piauhyensis : A) decaimento de MOP e ajuste de modelo de decaimento; B) formação de compostos dissolvidos intermediários (MOD) e produtos finais (MODR) e ajuste dos modelos; C) modelo esquemático da cinética de decomposição. ( dados de laboratório; e ajustes dos modelos)
120
120
(A)
SC H PP
(B)
100
Teor de Polifenóis (%)
Teor de Polifenóis (%)
100 80 60 40 20 0
80 60 40 20 0
0
20
40
60
80
100
120
0
20
Tempo (dias)
40
60
80
100
120
Tempo (dias)
5.0
5.0
(C)
4.5
SC H PDR PDL
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
-0.5
-0.5 20
40
60
80
Tempo (dias)
100
SC N PDR PDL
3.5
0.0 0
(D)
4.0
Teor de Polifenóis (%)
4.5
Teor de Polifenóis (%)
SC N PP
120
0
20
40
60
80
100
120
Tempo (dias)
B
Figura 4: Cinéticas de decomposição de S. cubensis : A) decaimento de MOP e ajuste de modelo de decaimento; B) formação de compostos dissolvidos intermediários (MOD) e produtos finais (MODR) e ajuste dos modelos; C) modelo esquemático da cinética de decomposição. ( dados de laboratório; e ajustes dos modelos)
120
120
Teor de Polifenóis (%)
SAL H PP
80 60 40 20
(B)
100
Teor de Polifenóis (%)
(A)
100
0
80 60 40 20 0
0
20
40
60
80
100
120
0
20
Tempo (dias)
40
60
80
100
120
Tempo (dias)
5.0
5.0 4.5
(C)
4.0
SAL H PDR PDL
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
-0.5
-0.5 20
40
60
80
Tempo (dias)
100
120
SAL N PDR PDL
3.5
0.0 0
(D)
4.0
Teor de Polifenóis (%)
4.5
Teor de Polifenóis (%)
SAL N PP
0
20
40
60
80
100
120
Tempo (dias)
Figura 5: Cinéticas de decomposição de Salvinia sp : A) decaimento de MOP e ajuste de modelo de decaimento; B) formação de compostos dissolvidos intermediários (MOD) e produtos finais (MODR) e ajuste dos modelos; C) modelo esquemático da cinética de decomposição. ( dados de laboratório; e ajustes dos modelos)
CAB N CAB H
7.5
Figura 6: Variação do pH durante o experimento em C. piauhyensis (A), S. cubensis (B) e Salvinia sp. (C).
7.0
6.5
pH
6.0
5.5
DISCUSSÃO
5.0
Com base nos resultados obtidos,
4.5
4.0 0
20
40
60
80
100
120
foi possível determinar a ocorrência de
Tempo (dias)
A
maior lixiviação de polifenóis a partir do SC N SC H
7.5
detrito da planta por parte de Salvinia sp, seguida por S. cubensis e , C. piauhyensiS.
7.0
6.5
pH
6.0
Isto pode ser explicado pelo fato
5.5
5.0
que Salvinia sp., por ter sido utilizada 4.5
inteira no experimento enquanto que S.
4.0 0
20
40
60
80
100
120
Tempo (dias)
cubensis foi utilizado em pedaços, de forma
B
que SAL N SAL H
7.5
a
proporção
sustentação
entre
lignificados
tecidos e
de
raízes,
7.0
constituídos por tecidos com menores
6.5
6.0
pH
teores de lignina, foi menor nas câmaras
5.5
com S. cubensis, que teve uma distribuição
5.0
4.5
mais uniforme entre do dois tipos de
4.0 0
20
40
60
80
100
120
Tempo (dias)
tecidos vegetais, permitindo a obtenção de C teores de polifenóis dissolvidos maiores em Salvinia sp. .Cabomba piauhyensis por ser uma planta submersa não necessita portanto de tecidos muito lignificados, apresentando os menores teores observados.
Com relação a distribuição dos teores de compostos dissolvidos refratários formados no final do processo, C. piauhyensis , em hidrogênio apenas, apresentou os maiores teores, seguida por Salvinia sp e por S. cubensis. Esta distribuição pode ser explicada pelo fato de, por ter uma estrutura menos rígida, Cabomba piauhyensis permite uma maior solubilização de polifenóis menos refratários que os presentes nas estruturas mais rigidas de Scirpus cubensis e Salvinia sp.. Isto permite teores de polifenóis dissolvidos disponíveis para a formação de compostos refratários maiores que nas outras plantas, que demoram mais tempo para solubilizar grandes quantidades de polifenóis de sua estrutura de sustentação.
Os meios de decomposição utilizados também apresentaram diferenças, tendo o meio em que foi borbulhado hidrogênio apresentado as maiores taxas de formação de MODR (k2) e maiores teores de MODR e MODL, assimi como maiores taxas de mineralização de polifenóis da MOP (k3). Entretanto os meios em que foi borbulhado nitrogênio permitiram maiores taxas apenas de lixiviação (k1), demonstrando que o meio ácido favoreceu praticamente todo o processo de mineralização de polifenóis solúveios a gases e formação de produtos refratários
CONCLUSÕES
Com base nos resultados obtidos, foi possível concluir-se que: 1) A macrófita submersa
C. piauhyensis é mais rapidamente decomposta,
diponibilizando polifenóis para o meio aquático em menos tempo que S. cubensis e Salvinia sp., tendo também maior contribuição na formação de compostos dissolvidos refratários.
2) A distribuição uniforme de tecidos resistentes a decomposição e de tecidos mais frágeis na macrófita emergente S. cubensis permite que esta libere polifenóis de maneira mais uniforme para o meio aquático.
3) O meio com hidrogênio exerceu influência sobre todo o processo de decomposição como um todo, tendendo a favorecer todas as
etapas envolvidas na mineralização de
polifenóis e formação de produtos dissolvidos refratários no final do processo de decomposição.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
BIANCHINI Jr., I. 1982. Contribuição ao Estudo da Decomposição de Plantas Aquáticas. São Carlos. UFSCar.178p .(Dissertação)
CAMARGO, A. F. M.1984. Estudo Ecológico de Três Espécies de macrófitas Aquáticas Tropicais: Macroinvertebrados Associados e Decomposição da Biomassa. São Carlos, UFSCar. . (Dissertação).
LEVENSPIEL, O. 1972. Engenharia das Reações Química: volume 1. São Paulo, USP ed. 212p.
D’ARIENZO, M. C. F. 1989. Efeitos do Produtos de Decomposição de Sphagnum sp Sobre a Decomposição de Mayaca fluviatilis; São Carlos, UFSCar. . (Dissertação).
TOLEDO, A.P.P. & BIANCHINI JR, I. 1981. Determinação de Compostos Fenólicos com o Reagente de Folin-Denis. Ciência e Cultura. 33(4): 576-578.
WETZEL, R. G. 1983. Limnology, Saunder College Publishing. 858p.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem á Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela concessão de bolsa de estudo (modalidade: Mestrado) e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelo auxilio concedido (proc. 95/0119-8).
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