Modificações dos componentes de parede celular do melão tipo Galia durante o armazenamento sob refrigeração

Cell wall components changes in 'Galia' melons during refrigerated storage

MODIFICAÇÕES DOS COMPONENTES DE PAREDE CELULAR DO MELÃO TIPO GALIA DURANTE O ARMAZENAMENTO SOB REFRIGERAÇÃO¹

MENEZES², Josivan B.; CHITARRA³, Adimilson B.; CHITARRA³, M^a. Isabel F. & BICALHO³, Urquisa O.

RESUMO

Esta pesquisa avaliou as modificações dos componentes estruturais de parede celular do melão tipo Galia (Cucumis melo L. var. reticulatus) durante o armazenamento refrigerado (7°C±1, UR: 88% ±3). O material de parede celular e suas frações foram determinados por gravimetria. Determinou-se o conteúdo de açúcares neutros na fração hemicelulósica e no resíduo celulósico, o teor de ácidos urônicos e o grau de esterificação na fração de substâncias pécticas, e o teor de cálcio total e ligado. A fração de substâncias pécticas foi submetida à cromatografia de filtração em gel e os açúcares neutros da fração hemicelulósica foram analisados por cromatografia a gás. O conteúdo de material de parede celular mostrou pouca variação durante o armazenamento. As variações mais expressivas foram registradas nas frações isoladas da parede celular (fração de substâncias pécticas, fração hemicelulósica e fração celulósica), sendo que para as duas primeiras verificou-se redução durante o armazenamento e para a última observou-se elevação. O conteúdo de açúcares neutros não celulósicos mostrou tendência de redução apenas durante as duas semanas iniciais de armazenamento. Praticamente, não houve alteração no grau de esterificação e nos conteúdos de cálcio total e cálcio ligado. A principal característica foi a manutenção dos níveis de xilose e glicose na parede celular, o que indicou constância do polímero xiloglucana.

Palavras-chave:Cucumis melo, parede celular, substâncias pécticas, grau de esterificação

SUMMARY

CELL WALL COMPONENTS CHANGES IN ‘GALIA’ MELONS DURING REFRIGERATED STORAGE. This research evaluated changes in the cell wall components in ‘Galia’ melons (Cucumis melo L. var. reticulatus) during refrigerated storage (7°C±1, RH: 88% ±3). Cell wall material and their fractions were determined by gravimetry method. Neutral sugars in hemicellulosic fraction and cellulosic residue, uronic acids content and degree of esterification in pectic fraction, , total calcium and bound calcium were analyzed. The pectic fraction was analyzed by gel chromatography and neutral sugars in hemicellulosic fraction were analyzed by gas chromatography. Cell wall material content showed minimum variation during storage. The major variations occurred in cell wall fractions (pectic, hemicellulose and cellulose fractions), decreasing in the former two during storage and increasing in the latter. Non cellulosic neutral sugars content showed reduction tendency only in two former storage weeks. Practically, the degree of esterification (degree of methylation) in pectic substances and bound calcium did not change. Gelic chromatography revealed dispolymerization trend in pectic substances. There were no variation in the xylose and glucose contents. This was the major characteristic related with softening process during storage.

Key-words:Cucumis melo, cell wall, pectic substances, degree esterification.

1 — INTRODUÇÃO

A importância econômica do melão tem estimulado a intensificação das pesquisas nos últimos anos sobre fisiologia, bioquímica e tecnologia pós-colheita do fruto. Pesquisadores japoneses e israelenses têm direcionado os trabalhos para o entendimento do metabolismo dos açúcares, dado a importância desses constituintes para o estabelecimento de padrões de qualidade e para a implantação de técnicas de pós-colheita visando estender o período de vida útil pós-colheita, principalmente para as variedades mais susceptíveis à deterioração. As pesquisas sobre o comportamento dos principais constituintes da parede celular (celulose, hemicelulose, substâncias pécticas, proteínas estruturais e enzimas de degradação) relacionando-os com o processo de amolecimento da polpa do melão estão apenas começando. Assim, as bases bioquímicas da estrutura da parede celular ainda são pouco entendidas.

Diversos estudos têm demonstrado que os melões "nobres" (cantaloupes e reticulados) apresentam vida útil de armazenamento inferior a 14 dias (23, 19, 4, 1). Entretanto, o melão tipo Galia, híbrido Nun 1380 apresenta período de vida útil pós-colheita superior ao 20 dias reportado por Aharoni, Copel e Falik (1), o que permite que o fruto seja exportado do Brasil para a Europa por via marítima, condição economicamente favorável para os produtores de melão.

Como se trata de um material com características genética de baixa susceptibilidade à degradação, é fundamental que o estudo da qualidade durante o armazenamento seja acompanhado da avaliação do comportamento dos componentes estruturais de parede celular, como forma de se investigar o mecanismo responsável pela manutenção da estrutura dos polissacarídeos relacionados com a firmeza do fruto, além de outros constituintes inerentes ao material de parede celular.

Neste sentido, procurou-se extrair, fracionar e caracterizar a parede celular da polpa do fruto durante o armazenamento sob refrigeração.

2 — MATERIAL E MÉTODOS

Utilizou-se o melão Galia, híbrido Nun 1380, colhido no estádio de maturação II (fruto verde com início de descoloração e pedúnculo totalmente preso), obtido de plantio comercial instalado no Pólo Agrícola Mossoró-Assu-RN. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com 8 tratamentos (tempos de armazenamento: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 3 35 dias) e 8 repetições. Devido a homogeneidade do material experimental, utilizou-se um fruto por parcela, totalizando 64 frutos.

A polpa do melão, correspondente aos diferentes tempos de armazenamento sob refrigeração (7°C±1, UR: 88% ±3) foi congelada em nitrogênio líquido, embalada em sacos transparentes de polietileno de baixa densidade (27,0 cm X 31,0 cm) com fecho hermético e mantida a –18°C até ser submetida ao processo de extração do material de parede celular.

As metodologias de extração e de fracionamento dos componentes da parede celular, a determinação de açúcares neutros na fração hemicelulósica (FHEM) e celulósica (RC) e de ácidos urônicos na fração péctica (FSP), além das avaliações do grau de esterificação e cálcio total e ligado, estão detalhadas em Menezes (21). A filtração em gel e as análises dos poliuronídeos da fração péctica, bem como a cromatografia gasosa dos açúcares neutros da fração hemicelulósica também estão descritas detalhadamente em Menezes (21).

3 — RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 – Componentes estruturais da parede celular

Os valores médios do material de parede celular – MPC – (mg·g^-1 de peso fresco), da fração de substâncias pécticas solúvel em EDTA 0,5% (FSP), da fração hemicelulósica solúvel em KOH 24% (FHEM) e do resíduo celulósico (RC) encontram-se na Tabela 1. O conteúdo de material de parede celular mostrou pouca variação durante o armazenamento. Comportamento similar foi observado por Siddiqui e Bangerth (24) durante o armazenamento de maçã, utilizando procedimentos de extração e fracionamento semelhantes.

O teor médio de MPC foi de 5,67 mg.g^-1 de peso fresco. Este valor é inferior aquele registrado por Conway, Sams e Watada (5) no isolamento do material de parede celular de maç㠑Golden Delicious’. As variações mais expressivas foram registradas nas frações isoladas da parede celular (FSP, FHEM e RC), sendo que para as duas primeiras verificou-se redução durante o armazenamento e para a última observou-se elevação. O acúmulo de RC foi mais pronunciado a partir dos 20 dias de armazenamento. As reduções nos teores da fração péctica e da fração hemicelulósica não podem ser necessariamente atribuídas a hidrólise destes constituintes durante o armazenamento. Pode ter havido mudanças na estrutura dos polímeros ou rompimento de estruturas iônicas ou covalentes durante o armazenamento e, conseqüentemente ter alterado a solubilização nos respectivos solventes. A elevação no teor da fração celulósica não obrigatoriamente representa síntese durante o armazenamento.

Poucos estudos têm sido publicados acerca da importância da preservação da integridade da parede celular de frutos durante o isolamento afim de assegurar o mínimo de modificações na estrutura original. Os procedimentos de extração utilizados no presente estudo têm sido normalmente adotados (24), entretanto não se pode eliminar a hipótese de desestruturação da parede celular pelos solventes ou tratamentos utilizados.

O rendimento de material de parede celular e das respectivas frações oriundas do material de parede celular são restritos a poucos trabalhos (22). Entretanto, atualmente, existe uma preocupação dos autores (15) em especificar tais quantidades. Lurie et al. (15) encontraram teores de material de parede celular em nectarina (Prunus persica, var. nectarine, cv Fiesta Red) variando de 10,8 a 14,2 mg.g^-1 de peso fresco.

Os teores médios de ácidos urônicos (µg.mg^-1 de FSP), açúcares neutros não-celulósicos (µg.mg^-1 de FHEM) e celulose (µg.mg^-1 de RC) analisados nas preparações da parede celular encontram-se detalhados na Tabela 2.

O teor de ácidos urônicos na fração de substâncias pécticas solúvel em EDTA 0,5% mostrou comportamento bastante indefinido durante o armazenamento, principalmente até o vigésimo quinto dia de armazenamento. Este comportamento assemelha-se aquele observado para o conteúdo de cálcio ligado, indicando que a estabilização desta fração pode explicar o processo lento de amolecimento deste híbrido.

O conteúdo de açúcares neutros não celulósicos mostrou tendência de redução apenas durante as duas semanas iniciais de armazenamento. Nas três semanas seguintes houve tendência de estabilização. Este comportamento dificulta fazer qualquer associação com o processo de amolecimento do fruto, indicando que a solubilização desta fração tem pouca relação com a textura do melão tipo Galia, durante o armazenamento. As alterações nos componentes hemicelulósicos durante o processo de amolecimento dos frutos tendem a ser, relativamente, insignificantes (11, 13). Em tomate, o amolecimento ocorre paralelo a redução no tamanho molecular dos polímeros hemicelulósicos, entretanto, não há evidências claras do envolvimento desta despolimerização nas mudanças texturais (11).

O comportamento dos açúcares neutros não celulósicos durante o armazenamento de frutos é bastante variável e está diretamente associado à atividade de enzimas específicas responsáveis pela hidrólise de hemiceluloses (11, 13). Muitos trabalhos mostram perda de resíduos hemicelulósicos durante o armazenamento (13). Entretanto, Lurie et al. (15) reportaram aumento na quantidade destes resíduos durante o armazenamento de nectarina, tanto em ambiente comum refrigerado (0°C), quanto em condição de atmosfera controlada (10% de CO₂ e 15% de O₂). Recentemente, Siddiqui e Bangerth (24), também não observaram alteração na percentagem de açúcares hemicelulósicos durante o armazenamento de maçã.

A principal característica associada ao processo de amolecimento do fruto durante o armazenamento foi a desintegração de celulose a partir da parede celular, observada na Tabela 2. A redução no teor de celulose do resíduo celulósico foi da ordem de 21% entre o início e o final do período de armazenamento. A redução no teor de celulose durante o armazenamento pode estar associada à atividade de celulases (7, 10) ou outros constituintes como proteínas (13, 26, 28).

O teor médio de celulose foi de 855,6 µg·mg^-1 de resíduo celulósico (RC). Este valor indica que o procedimento de separação dos componentes da fração da parede celular mostrou-se bastante eficiente e pode ser recomendado para a utilização em outros frutos.

3.2 – Teores de cálcio total e ligado

Os teores de cálcio total e cálcio ligado apresentaram pouca variação durante o armazenamento (Tabela 2). Apesar da tendência de redução no teor de cálcio ligado no início do armazenamento e de elevação na última semana, é difícil estabelecer qualquer comportamento consistente. Este comportamento é semelhante aquele observado recentemente por Siddiqui e Bangerth (24) durante o armazenamento de maçã. Esses autores também não conseguiram correlacionar as mudanças na firmeza da polpa com o conteúdo de cálcio preso à parede celular. Estes resultados apontam para o fato de que o comportamento do cálcio preso à estrutura da parede celular durante o armazenamento não apresenta associação com o processo de redução na firmeza da polpa do melão. Entretanto, não se pode descartar a sua importância no amolecimento do fruto antes da realização de estudos mais detalhados. Parece que o efeito do cálcio na manutenção da integridade do fruto está mais relacionado com a estrutura da membrana plasmática, pois recentemente, Lester (16) verificou que a aplicação de cálcio em melão pode retardar as mudanças relacionadas com a senescência através da redução da perda de fosfolipídeos de membrana, proteína e na atividade da ATPase dependente de H⁺.

3.3 – Grau de esterificação das substâncias pécticas

O grau de esterificação da fração de substâncias pécticas solúvel em EDTA 0,5% (FSP) apresentou tendência de redução (cerca de 7,4%) até o décimo quinto dia de armazenamento. A partir de então, registrou-se tendência de evolução (cerca de 22,9%) até o final do armazenamento (Tabela 2). O grau de esterificação médio foi de 28,85%, sendo que nas duas primeiras semanas de armazenamento o valor médio foi de 21,26% e nas três últimas semanas foi de 36,44%. O aumento do grau de esterificação durante o armazenamento, pode contribuir para a desestruturação da parede celular através do impedimento de interações entre as substâncias pécticas e a fração protéica (hidroxiprolina) e assim, funcionar como uma característica particular responsável pelo amolecimento do fruto, como verificado anteriormente na discussão da firmeza da polpa.

3.4 – Massa molecular dos poliuronídeos

O modelo de distribuição das massas moleculares dos poliuronídeos obtidos da fração de substâncias pécticas solúvel em EDTA 0,5% (FSP) durante o armazenamento do fruto praticamente não mostrou variação (dados não apresentados devido à constância no tamanho molecular do polímero). A análise conjunta dos dados revelou que a maioria dos poliuronídeos foram eluídos próximo ao volume vazio (2000 kDa;) e apenas uma quantidade bastante reduzida foi eluída nas frações seguintes. Somente a partir de duas semanas de armazenamento conseguiu-se registrar alguma redução no peso molecular dos poliuronídeos.

Considerando a natureza complexa da parede celular, há diversos mecanismos responsáveis pelas mudanças na estrutura da parede celular dos frutos durante o armazenamento. Além dos aspectos já discutidos acima, a despolimerização de poliuronídeos pode surgir através da clivagem do esqueleto de ramnogalacturonanas ou de suas cadeias laterais (28).

3.5 – Açúcares neutros da fração hemicelulósica

A análise dos açúcares neutros da fração hemicelulósica revelou que os principais açúcares são xilose, glicose e galactose, com predominância do primeiro (Tabela 3). Níveis relativamente elevados de xilose na parede celular de melão já foram encontrados por Gross e Sams (8) em trabalho feito com as cultivares Honeyrock e Golden Crispy. Além disso, teores elevados de xilose é comum em frutos como maçã (27), Banana (14), pera (18), caqui (6), nectarina (15), manga (22), abacaxi (25), kiwi (3), entre outros. Encontra-se também níveis consideráveis de xilose na parede celular de produtos como batata (12), oliva (2) e cebola (17) e hortaliças em geral (20). O conteúdo relativamente elevado e constante de xilose e glicose sugere que o polímero xiloglucana pode ser um dos componentes estruturais responsáveis pela manutenção da integridade celular do fruto durante o armazenamento.

Em geral, não houve mudanças consistentes nos açúcares neutros da fração hemicelulósica durante o armazenamento, com exceção da galactose, que apresentou redução em torno de 47% do início para o término do armazenamento dos frutos. Registrou-se, também, acúmulo de arabinose, ramnose e fucose. Esta constância sugere uma situação de equilíbrio na parede celular do fruto durante o armazenamento. As fibrilas de celulose são unidas por ligações de hidrogênio e ligações similares são responsáveis pela interação da celulose com hemicelulose. Além disso, tem sido postulado que, além de oferecer proteção a estrutura da celulose, as moléculas de hemicelulose podem também formar ligações entre fibrilas adjacentes (9).

4 — CONCLUSÕES

As variações mais expressivas foram registradas nas frações isoladas da parede celular. O conteúdo de açúcares neutros não celulósicos mostrou tendência de redução apenas durante as duas semanas iniciais de armazenamento. A principal característica foi a manutenção dos níveis de xilose e glicose na parede celular, o que indicou constância do polímero xiloglucana.

5 — REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

² Núcleo de Estudos em Pós-colheita - NEP - QTC - ESAM Mossoró-RN 59625-900 C.P. 137.

³ DCA-UFLA Lavras - MG 37200-000 C.P.037.

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¹

Recebido para publicação em 13/05/97. Aceito para publicação em 04/12/97.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  14 Dez 2004
• Data do Fascículo
  Dez 1997

Histórico

• Recebido
  13 Maio 1997
• Aceito
  04 Dez 1997