Teores de carotenóides em cenoura (Daucus carota L.) e sua relação com a coloração das raízes

Abstract

O presente trabalho teve por objetivo, determinar, por espectrofotometria e Cromatografia Líquida de Alta Eficiência CLAE, os teores de carotenóides totais e β-caroteno em 14 cultivares de cenouras colhidas aos 60, 80, 100 e 120 dias após o plantio e correlacionar esses valores com as medidas de cor L, a, b, Ch, H do sistema Hunter e L*, a*, b*, Ch*, H* do sistema CIELAB Foram utilizadas as cultivares comerciais Kuroda, Alvorada, Tropical, Carandaí, Brasília ISLA, Brazlândia, Brasília CNPH, Brasília HORTEC, Brasília Alta Seleção, Nantes e Brasília Raiz Longa, e três populações pertencentes a Embrapa Hortaliças: 971272, 931177 e RGS coletada no Rio Grande do Sul. O delineamento utilizado foi blocos ao acaso com 4 repetições. O tamanho de parcela foi de 8,0 m2 com espaçamento entre linhas de 20 cm e espaçamento entre plantas de 5 cm. A adubação empregada foi de 150 gramas por metro quadrado da formulação comercial 4-30-16. Durante a condução do ensaio, não foram efetuadas pulverizações para controle de doenças e pragas. Todas as extrações dos pigmentos carotenóides foram realizadas no escuro em acetona resfriada e posteriormente transferidos para éter de petróleo. As determinações dos teores de carotenóides totais foram feitas por espectrofotometria com leituras a 449 nm e β-caroteno por Cromatografia Líquida de Alta CLAE, em uma coluna cromatográfica LiChrospher 100 RP-18 (5 micra), marca Merck, com 250 mm de comprimento e 4 mm de diâmetro interno; com detecção a 470 nm; fase móvel (metanol, acetonitrila: acetato de etiIa) 80:10:10. Para as medidas da cor utilizou-se o colorímetro de triestímulos COLOR QUEST II e o software Universe da Hunterlab, Reston, VA., sob o iluminante D e leitura por reflexão a 100, grau de observação. Com as leituras obtidas foram calculados os valores de saturação da cor, CH = (a2 + b2)1/2 e a tonalidade ou nuança, H = [tg –1 (-a/b) + 900]. Ocorreram diferenças significativas para os teores de carotenóides totais e β-caroteno entre as cultivares, os menores teores para todas as cultivares foram observados no sexagésimo dia de colheita e os maiores no centésimo. A cultivar Nova Kuroda apresentou, em relação às outras, em todos as épocas de colheita e nas duas metodologias utilizadas os mais altos teores e a cultivar Brasília Raiz Longa os mais baixos. Os teores de carotenóides totais, em mcg/g, observados para a cultivar Nova Kuroda, 47,84; 76,24; 117,95 e 111,89 aos 60; 80; 100 e 120 dias, respectivamente, não diferiram significativamente daqueles encontrados para a cultivar Alvorada, 46,65 ; 70,91; 115,39 e 110,13 nas mesmas épocas de colheita praticadas. As análises de regressão polinomial até terceiro grau dos teores de carotenóides totais para período de colheita dentro de cada cultivar, foram significativas ao nível de 1% de probabilidade, mostrando que a relação cúbica foi a que melhor explicou o comportamento para os carotenóides nas épocas de colheita praticadas, aumentando até atingirem um ponto de máximo, decrescendo a partir daí. A semelhança entre as curvas, para todas as cultivares, é um indicativo de que o processo biossintético dos carotenóides em cenouras, segue um padrão definido e uniforme, independente da cultivar. Os resultados para a predição dos teores de carotenóides totais e β-caroteno em função das medidas de cor, mostraram que os valores L, b, L* e b* não foram adequados tanto nos modelos polinomiais como nos múltiplos. Os valores Ch, H, Ch* e H* possibilitaram estimativas melhores em ambos os casos, mas também foram considerados não adequados em virtude das estimativas obtidas com os valores de a e a*. As melhores estimativas foram obtidas com os modelos polinomiais em função de a e a*, optando-se pelo modelo quadrático para as épocas de colheita de 60, 80, e 100 dias e pelo modelo linear aos 120 dias. As equações para se estimar o teor de carotenóides totais em função das medidas a e a*, foram aos 60, 80, 100 e 120, respectivamente: y = -437,6780 + 47,2829 a - 1,1508 a2; y = -438,2550 + 40,2240 a* - 0,8319 a*2;, y = -612,9030 + 54,1066 a - 1,0633 a2; y = -613,3420 + 46,0023 a* - 0,7682 a*2;; y = -691,5210 + 49,8041 a - 0,7468 a2; y = -691,5480 + 42,3166 a* - 0,5507 a*2; y = -170,0610 + 10,4689 a; y = -170,2000 + 8,8994 a*. Os coeficientes de determinação R2 das equações ajustadas mostram que os valores de a do sistema Hunter e a* do sistema CIELAB explicam satisfatoriamente as variações nas concentrações de carotenóides totais e β-caroteno em todas as épocas de colheita e entre as cultivares estudadas. Este fato indica que as metodologias usadas para quantificar carotenóides, método espectrofotométrico e Cromatografia Líquida de Alta Eficiência CLAE, poderão perfeitamente serem substituídas pelo método colorimétrico, de rápida e fácil execução, não necessitando da extração dos pigmentos. Desta forma nos estudos que necessitam de um número excessivo de análises de carotenóides, a exemplo de programas de melhoramento de cenoura, pode-se substituir com segurança os métodos espectrofotométricos e cromatográficos pela analise colorimétrica, utilizando o sistema Hunter ou CIELAB, especificamente, os valores de a ou a*.

The present work has had as a main objective to determine, by spectrophotometer and High Performance Liquid Chromatography HPLC, the levels of total carotenoids and -carotene in 14 carrot cultivars harvested at 60, 80, 100 and 120 days after seeding and to correlate those values with the color measures L, a, b, Ch, H from the Hunter System and L*, a*, b*, Ch*, H* from the CIELAB System. The commercial cultivars used were: Kuroda, Alvorada, Tropical, Carandaí, Brasília ISLA, Brazlândia, Brasília CNPH, Brasília HORTEC, Brasília Alta Seleção, Nantes and Brasília Raiz Longa, and three populations belonging to Embrapa Hortaliças: 971272, 931177 and RGS collected in Rio Grande do Sul. The description used was in blocks with 4 repetitions at random. The portion size was of 8,0 m2 with spacing between lines of 20 cm and spacing among plants of 5 cm. The fertilizer used it was of 150 grams per square meter of commercial formulation 4-30- 16. During the carrying out of the experiment, pulverizations were not made to control of diseases and pests. All the extractions of the carotenoid pigments were carried out in the darkness in cooled acetone and later transferred to petrol ether. The determinations of the levels of total carotenoids were made by spectrophotometer with readings to 449 nm and - carotene for HPLC, in a column chromatographic LiChrospher 100 RP-18 (5 micra), its make is Merck, 250 mm in length and 4 mm in internal diameter by detecting a 470 nm movable phase (methanol : acetonitrile : etiI acetate) 80 :10 :10. For color measures COLOR QUEST II calorimeter and Universe software (Hunter Lab, Reston, VA.) was used, under D lightness by 100 lecture. Color saturation values were calculated using CH = (a2 + b2)1/2 and nuances using H = [tg –1 (-a/b) + 900]. There were significant differences in the levels of total carotenoids and - carotene among the cultivars. The smallest levels for all cultivars, were observed on the sixtieth day of growth and the largest on the hundredth. The Nova Kuroda cultivars presented in relation to the other ones, in all the growth times and using two methodologies, the highest levels and the Brasília Raiz Longa cultivars, the lowest. The levels of total carotenoids in mcg/g observed for the Nova Kuroda cultivars, 47,84; 76,24; 117,95 and 111,89 to the 60; 80; 100 and 120 days, respectively, didn't differ significantly from those found for the Alvorada cultivars, 46,65; 70,91; 115,39 and 110,13 in the same growth times. The analyses of polynomial regression to the third degree of the levels of total carotenoids for the growth period inside of each cultivars, were significant at the level of 1% of probability, showing that the cubic relationship was what best explained the behavior for the carotenoids in the growth times practiced, increasing until they reach a maximum point, decreasing since then. The likeness among the curves for all cultivars is sign that the biosynthetic process of the carotenoids in carrots, follows a defined and uniform pattern, regardless of cultivars. The results for the prediction of the levels of total carotenoids and β-carotene in function of the color measures, showed that the values L, b, L* and b* were not so appropriate in the polynomial models as they were in the multiple ones. The values Ch, H, Ch* and H* made possible better estimates in both cases, but they were also considered inappropriate by virtue of the estimates obtained with the values of a and a*. The best estimates were obtained with the polynomial models in function of a and a*, being opted for the quadratic model for the growth times of 60, 80, and 100 days and for the lineal model for 120 days. The equations to be considered the levels of total carotenoids in function of the measures a and a*, they went to 60, 80, 100 and 120, respectively: y = -437,6780 + 47,2829 a - 1,1508 a2; y = -438,2550 + 40,2240 a* - 0,8319 a*2;, y = -612,9030 + 54,1066 a - 1,0633 a2; y = -613,3420 + 46,0023 a* - 0,7682 a*2;; y = -691,5210 + 49,8041 a - 0,7468 a2; y = -691,5480 + 42,3166 a* - 0,5507 a*2; y = -170,0610 + 10,4689 a; y = -170,2000 + 8,8994 a*. The determination coefficients R2 of the adjusted equations show that the values of the a of the Hunter system and a* of the CIELAB system explain the variations satisfactorily in the concentrations of total carotenoids and β-carotene in all the growth times and among the cultivars studied. This fact indicates that the methodologies used to quantify carotenoids, spectrophotometer and HPLC methods, they will be perfectly able to be substituted by the colorimeter method, of fast and easy execution, the extraction of the pigments being unnecessary. In this way, in the studies that need an excessive number of carotenoid analyses, for example, carrot improvement programs, the spectrophotometer and chromatographic methods can be substituted with safety by colorimetric analyses, using the Hunter or CIELAB system, specifically, the values of a or a*.