Colheita (Dias após transplante) *

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1 56 Rendimento e composição química de óleos essenciais de Mentha piperita L cultivada em solução nutritiva com diferentes concentrações de potássio Valmorbida, J 1 ; Boaro, C S F 2 ; Marques, M O M 3 ; Ferri, A F 3 1 epartamento de Produção Vegetal/UNESP/Faculdade de Ciências Agronômicas, Caixa Postal 237, Botucatu, SP 2 epartamento de Botânica/IB/UNESP, Botucatu, SP 3 Laboratório de Produtos Naturais, Instituto Agronômico (IAC), Caixa Postal 28, Campinas, SP janice@fca unesp br RESUMO: O experimento foi desenvolvido em casa de vegetação, no epartamento de Botânica do Instituto de Biociências de Botucatu UNESP, com o objetivo de avaliar a influência do nível de potássio no rendimento e na composição química do óleo essencial da Mentha piperita L, cultivada em solução nutritiva As plantas foram cultivadas até os 21 dias após o transplante com solução nutritiva de Hoagland e Arnon (1950) diluída em 50%, passando à solução completa após essa data Foi adotado um delineamento em blocos casualizados, em parcelas subdivididas, com três repetições, sendo avaliadas três concentrações de potássio e três épocas de colheita As concentrações analisadas foram solução nutritiva completa n o 2 ( testemunha), solução nutritiva n o 2 diminuindo-se em 50% o nível de potássio e solução nutritiva n o 2 reduzindo-se em 75% o nível de potássio, o que correspondeu a 117/234, 58,50/117 e 29,25/58,50 mg L -1 de potássio, para os três tratamentos, respectivamente As colheitas ocorreram aos 60, 105 e 120 dias após o transplante O preparo das amostras e a extração de óleo foram realizados no Laboratório do epartamento de Produção Vegetal da Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, Botucatu, SP, e a análise da composição química dos óleos essenciais, por cromatografia a gás acoplada à espectrometria de massa, no Laboratório de Produtos Naturais do Instituto Agronômico, em Campinas O material seco em estufa a 40 ºC foi destilado por hidrodestilação durante 150 minutos, em aparelho tipo Clevenger, sendo o rendimento de óleo essencial calculado em base seca O rendimento do óleo essencial não foi influenciado pelo nível de potássio da solução nutritiva e pela época de colheita No óleo essencial foram encontrados 10 componentes químicos, sendo os seis majoritários, mentol, a mentona, o mentofurano, o 1,8-cineol, a pulegona e o acetato de mentila; o teor de mentona foi superior ao de mentol em todas as concentrações de potássio e épocas de colheita analisadas O teor de mentona não foi afetado pelo nível de potássio e pela época de colheita O teor de mentol do óleo essencial foi afetado pela concentração de potássio e pela época de colheita, sendo mais baixo na colheita aos 120 dias após o transplante Palavras-chave: hortelã-pimenta, solução nutritiva, óleo essencial, potássio, mentona ABSTRACT: Yield and chemical composition of the essential oils from Mentha piperita L cultivated in nutrient solution with different potassium concentrations The experiment was conducted in the epartment of Botany at the University of the State of São Paulo UNESP/Botucatu, in order to evaluate the influence of the potassium level in the yield and chemical composition of the essential oil of Mentha piperita L, cultivated in nutrient solution Plants were cultivated in nutrient solution of Hoagland & Arnon (1950) diluted to 50% for 21 days after transplantation and transferred to complete solution afterwards The experiment was conducted in a randomized block design using the split plot design with three replicates Three concentrations of potassium and three harvest periods were analyzed Potassium concentrations were: complete nutritive solution (control), nutritive solution with potassium level reduced in 50% and nutritive solution with potassium level reduced in 75% The equivalent potassium concentrations were 117/ 234, 58,50/117 and 29,25/58,50 mg L -1 for the three treatments, respectively The plants were harvested at 60, 105 and 120 days after transplantation The preparation of the samples and oil extraction was conducted at the epartment of Vegetable Production from the School of Agronomic Sciences UNESP, Botucatu, SP and the analysis of the chemical composition of the essential oil was conducted using a gas chromatographer coupled with a mass spectrometry equipment, at the Laboratory of Natural Products - Agronomic Institute of Campinas, São Paulo State The material was dehydrated at 40 ºC and hydrodistilled for 150 minutes in a Clevenger type equipment The content of essential oil was expressed on dry matter basis There was no influence of the potassium concentration and harvesting time on the contents of the essential oil The main components of essential oil were menthone, menthol, menthofurane, 1,8-cineol, pulegone and metil acetate; with higher concentration of menthone than menthol in the analyzed potassium concentrations and harvesting time points Menthone concentration was not affected by potassium concentration and harvesting time Menthol concentration in the essential oil was affected by the potassium concentration and harvesting time, with lower levels for the 120 day after transplantion cultivation Key words: peppermint, nutrient solution, essential oil, potassium, menthone Recebido para publicação em 01/03/2004 Aceito para publicação em 31/10/2006

2 57 INTROUÇÃO As espécies da família Lamiaceae, pela riqueza em óleos essenciais, têm sido amplamente investigadas sob o ponto de vista agronômico e químico, não somente com o intuito de maximizar seu conteúdo em óleo essencial, mas também devido à variação dos constituintes importantes desses óleos (MARTINS, 1998) A Mentha piperita L é uma planta aromática da família Lamiaceae, conhecida também como hortelã-pimenta (Munsi apud Simões e Spitzer, 2000) Seu óleo, amplamente empregado como flavorizante, aditivo em alimentos, em produtos de higiene bucal e em preparações farmacêuticas, no tratamento de problemas respiratórios e gastrintestinais, apresenta ações antimicrobiana e espasmolítica, facilita a digestão e é responsável pela eliminação de gases do aparelho digestivo (Simões e Spitzer, 2000) O ambiente em que o vegetal se desenvolve e o tipo de cultivo influem na composição química dos óleos essenciais A temperatura, a umidade relativa, a duração total da exposição ao sol e o regime de ventos exercem influência direta, principalmente nas espécies que possuem estruturas histológicas de estocagem de óleo na superfície Por outro lado, nos vegetais em que a localização de tais estruturas é mais profunda, a qualidade dos óleos é mais constante A hortelãpimenta, quando cultivada em períodos de dias longos e noites curtas, tem maior rendimento de óleo, com teor aumentado de mentofurano Ao contrário, noites frias favorecem a formação de mentol O grau de hidratação do terreno e a presença de nutrientes também podem influenciar a composição dos óleos essenciais (Simões e Spitzer, 2000) Wilkinson (1994) afirma que o potássio ativa reações enzimáticas do tipo fósforo-transferase, envolvendo as enzimas acetato-quinase, acetiltioquinase, carbonil-fosfato-sintetase, piruvatoquinase e reações de hidrólise Promove a síntese da ribulose-bifosfato-carboxilase que afeta a taxa de assimilação do CO 2 É essencial na ativação da ATPase, necessária para a troca de nutrientes e metabólitos entre o apoplasto e o simplasto Em ca-sos de severa deficiência de potássio, ocorre a acumulação de grupos aminas tais como a putrescina Os cloroplastos de folhas deficientes em potássio contêm reduzida atividade nas enzimas do ciclo de Calvin Assim, a variação desse nutriente pode afetar todo o metabolismo, inclusive a produção de óleos essenciais Segundo Croteau et al (2000), a característica principal dos componentes químicos da Mentha piperita é produzida por transformações enzimáticas secundárias do limoneno, formado a partir do geranil difosfato O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do nível de potássio no rendimento e na composição química do óleo essencial da Mentha piperita L, cultivada em solução nutritiva MATERIAL E MÉTOO O experimento foi desenvolvido em Casa de Vegetação do epartamento de Botânica do Instituto de Biociências de Botucatu UNESP e no Laboratório do epartamento de Produção Vegetal da Faculdade de Ciências Agronômicas, Campus Botucatu (SP), no período de 28 de outubro de 2002 a 24 de fevereiro de 2003, com média de temperatura máxima de 29ºC e mínima de 19ºC, registrada em aparelho termo-higrógrafo As mudas de Mentha piperita L foram obtidas de rizomas com três nós, enraizados durante 30 dias em substrato comercial PlantMax e apresentando em média, 13,3 cm de altura de parte aérea e 12,9 cm de comprimento de raiz As plantas de Mentha piperita L, foram cultivadas em 3 diferentes tratamentos, constituídos pela variação do nível de potássio na solução nutritiva Para o tratamento 1 (testemunha), utilizou-se a solução nutritiva completa n o 2 de Hoagland e Arnon (1950) No tratamento 2 foi usada a solução nutritiva n o 2 de Hoagland e Arnon (1950) diminuindo-se em 50% o nível de potássio No tratamento 3, a solução nutritiva n o 2 de Hoagland e Arnon (1950) utilizada teve o nível de potássio reduzido em 75% As plantas foram submetidas aos níveis de potássio iguais a 117,00, 58,50 e 29,25 mg L -1, correspondendo respectivamente aos tratamentos 1, 2 e 3, até os 21 dias após o transplante A seguir, os níveis de potássio fornecidos às plantas, nos tratamentos 1, 2 e 3 foram iguais a 234,00, 117 e 58,50 mg L -1 respectivamente Foi utilizado o sistema de técnica de filme de nutrientes (NFT) As soluções, preparadas com água destilada, tiveram o ph mantido entre 6,0 e 6,5 A troca da solução nutritiva foi realizada sempre que a condutividade elétrica apresentava valor abaixo de 1,5 ms cm -1 O delineamento utilizado foi em blocos casualizados, com três repetições, em parcelas subdivididas, com três diferentes níveis de potássio e em três épocas de colheita, realizadas aos 60, 105 e 120 dias após o transplante Em cada colheita, avaliaram-se cinco plantas em cada repetição A secagem das plantas foi realizada em estufa de ar forçado a 40 ºC A extração dos óleos essenciais ocorreu em aparelho tipo Clevenger Para tanto, 100 gramas de massa seca de parte aérea de Mentha piperita L, constituídas por lâminas foliares e caule mais pecíolos, foram colocadas em balão de fundo chato, com capacidade de ml, adicionando-se água para cobrir toda a amostra, que em seguida foi aquecida Após 30 minutos iniciou-se a destilação, que foi completada aos 150 minutos O rendimento do óleo essencial foi medido em ml 100 g -1 de massa seca A análise da composição química dos óleos essenciais foi realizada no Laboratório de Produtos Naturais do Instituto Agronômico, em Campinas A avaliação foi feita por análise cromatográfica em Cromatógrafo gasoso acoplado a espectrometria de

3 58 Massas (CG-EM), marca Shimazdu modelo QP- 5000, dotado de coluna capilar B-5 (30 m x 0,25 mm x 0,25 µm), gás de arraste hélio (fluxo 1,0 ml/ min ), injetor a 240 ºC e detector a 230 ºC na seguinte programação: 50 ºC(5 ) até 160 ºC, 3 ºC por minuto; 160 ºC 220 ºC, 10 ºC por minuto, split 1/ 35 iluição de 2 mg de óleo em 1 ml de acetato de etila; volume injetado de 1 µl Para identificar as substâncias, seus espectros de massa foram comparados aos do banco de dados do sistema CG- EM (Nist 62 Libr ) e literatura (Mclafferty e Stauffer, 1989), determinando-se o índice de retenção de Kovats, comparando os mesmos com os citados na literatura (Adams, 1995) Os resultados foram submetidos à análise de variância e as médias de tratamentos com os diferentes níveis de potássio e épocas de colheita, comparadas pelo teste de Tukey a 5% de significância RESULTAO E ISCUSSÃO Rendimento de óleo essencial Na comparação de médias entre tratamentos, constantes da Tabela 1, observa-se que o volume de óleo essencial extraído de 100 gramas de massa seca de plantas submetidas aos diferentes tratamentos e épocas de colheita, não diferiu estatisticamente Quando se compara o rendimento médio de óleo de 1,27 ml 100 g -1 MS, observado nas plantas submetidas ao tratamento-testemunha 117,00/ 234,00 mg K L -1, com o obtido por Leal (2001) que cultivou Mentha piperita L, em vasos, em casa de vegetação, com solução n o 2 de Hoagland e Arnon (1950), diluída em 50% a partir dos 42 dias após a emergência, verifica-se que, nesse caso, o rendimento médio encontrado foi superior ao presente estudo e igual a 1,54 ml 100 g -1 MS O rendimento verificado por Leal (2001) está mais próximo daquele verificado nas plantas submetidas ao tratamento intermediário no presente estudo (Tabela 1) Tais resultados sugerem que outros fatores além da nutrição estão envolvidos na produção do óleo essencial Nesse sentido, devem ser ressaltadas as elevadas temperaturas, a época de colheita e a idade da planta Os resultados deste trabalho diferem dos encontrados por Praszna e Bernath (1993), os quais demonstraram diminuição do conteúdo de óleo essencial quando plantas de Mentha piperita L foram cultivadas na ausência de potássio na solução TABELA 1 Comparação entre médias do volume de óleo essencial (ml 100 g -1 MS), de Mentha piperita L, cultivada em solução nutritiva com diferentes concentrações de potássio, aos 60, 105 e 120 dias após o transplante Nível de K (mg L -1 ) Colheita (ias após transplante) 1 a (60) 2 a (105) 3 a (120) 117,00/234,00 1,14 1,43 1,24 1,27 A 58,50/117,00 1,40 1,59 1,57 1,52 A 29,25/58,50 1,41 1,18 1,00 1,20 A 1,32 a 1,40 a 1,27 a 1,33 s seguidas de mesma letra não diferem entre si a 5% de probabilidade Na data do transplante as mudas tinham 30 dias Nível de K até a 1 a colheita/após a 1 a colheita Composição do óleo essencial No óleo essencial foram encontrados 10 componentes químicos, sendo os seis majoritários, mentol, a mentona, o mentofurano, o 1,8-cineol, a pulegona e o acetato de mentila Os compostos químicos e a porcentagem de cada um, encontrada no óleo essencial de plantas submetidas aos diferentes níveis de potássio, são mostrados na tabela 2 Maia (1998), trabalhando com o gênero Mentha, observou mais de 60 componentes no óleo essencial As substâncias identificadas e citadas na literatura são variáveis, levando à conclusão de que plantas desenvolvidas sob diferentes condições contêm óleos essenciais com características diferentes Os principais componentes encontrados, no presente estudo, estão de acordo com os verificados por Maia (1998), diferindo na composição química Esse autor também verificou que os tratamentos com deficiência nutricional afetaram a composição do óleo essencial sendo o mentol bastante afetado pela omissão de nutrientes, entre eles o potássio Os resultados do presente estudo demonstram um maior teor de mentona (Tabela 3) do que de mentol (Tabela 4), o que discorda de Piccaglia et al (1993) e Zheljazkov e Margina (1996), que referem o mentol como o componente mais abundante ey e Harborne

4 59 (1997) e Croteau et al (2000) registraram que na rota, a pulegona pode formar mentona e/ou isomentona A mentona forma o neomentol e o mentol, que forma o acetato de mentila Segundo Clark e Menary (1980), fatores favoráveis à manutenção de altos níveis fotossintéticos como comprimento do dia, altas temperaturas durante o dia e à noite e a intensidade da luz, resultam em altas concentrações de mentona No presente estudo, foram registradas temperaturas noturnas compreendidas entre 10 e 18 ºC, associadas com baixa umidade relativa do ar, chegando a 18%, de novembro de 2002 a janeiro de 2003, coincidindo com a época de maior crescimento das plantas e que talvez tenham privilegiado a formação da mentona Os teores de mentona não foram afetados pelos níveis de potássio e pela idade à colheita (Tabela 3) Os teores de mentol foram afetados pelo nível de potássio e pela idade à colheita (Tabela 4) O mentol foi observado em percentual significativamente maior no nível inferior de potássio em relação ao nível intermediário Em relação à idade à colheita, verifica-se que aos 120 dias do transplante das plantas, o conteúdo de mentol diminuiu significativamente Gershenzon et al (2000) relatam alterações na composição dos monoterpenos ao longo do crescimento da M piperita L Segundo os autores, a mentona foi o componente encontrado em maior porcentagem, 36% iniciais, aumentando para 75% aos 15 dias e diminuindo para 10%, aos 55 dias da análise Para o mentol o comportamento foi inverso, traços aos cinco dias da análise, 1,6% aos 18 dias e 54% aos 55 dias da análise O autor afirma ainda que o período de pico da biossíntese de monoterpenos coincide com o tempo em que as células dos tricomas glandulares estão metabolicamente ativas Segundo Croteau et al (2000), o conteúdo de mentol e de acetado de mentila, em glândulas de óleo de M piperita, aumenta com a maturação das folhas Tais observações são importantes para se conhecer a melhor época de colheita e extração do óleo essencial com o rendimento desejado Para a obtenção de rendimento e qualidade do óleo essencial, plantas de Mentha piperita L podem ser cultivadas com redução de 50 a 75% de potássio da solução nutritiva n º 2 de Hoagland e Arnon (1950) Visando ao rendimento de óleo essencial plantas de M piperita podem ser colhidas em qualquer época entre os 60 e 120 dias após o transplante O teor de mentona não é afetado pelo nível de potássio e pela época de colheita Entretanto, a concentração de mentol do óleo essencial de M piperita diminui em colheitas mais tardias (120 dias após o transplante) TABELA 2 Composição química (%) do óleo essencial de Mentha piperita L, cultivada em solução nutritiva com diferentes concentrações de potássio (média de colheitas aos 60, 105 e 120 dias após o transplante) Componente (%) Mentona Mentol Mentofurano Nível de K (mg L -1 ) 117 / ,5 / ,25 / 58,5 42,71 44,93 40,62 28,16 26,52 28,60 11,26 11,56 12,55 (%) 42,75 27,76 11,79 1,8-cineol 4,66 4,80 4,52 4,66 Pulegona 1,35 1,37 1,69 1,47 Acetato de mentila 4,07 3,15 4,04 3,75 Limoneno 0,87 0,91 0,83 0,87 Isomentol 1,16 1,30 1,31 1,26 Terpinoleno 0,72 0,61 0,49 0,61 Beta-pineno 0,71 0,81 0,71 0,74 Nível de K até a 1 a colheita/após a 1 a colheita Na data do transplante as mudas tinham 30 dias Nível de K até a 1 a colheita/após a 1 a colheita

5 60 TABELA 3 Teor de mentona (%) no óleo essencial de Mentha piperita L, cultivada em solução nutritiva com diferentes concentrações de potássio aos 60, 105 e 120 dias após o transplante de três repetições Nível de K (mg L -1 ) 1 a (60) Colheita (ias após transplante) 2 a (105) 3 a (120) % 117,00/234,00 42,65 39,58 45,91 58,50/117,00 45,46 43,85 45,49 29,25/58,50 38,32 42,41 41,12 0pGL s seguidas de mesma letra não diferem entre si ao nível de 5% de probabilidade Letras maiúsculas, na vertical, comparam médias de níveis de potássio Na data do transplante as mudas tinham 30 dias Nível de K até a 1 a colheita/após a 1 a colheita TABELA 4 - Teor de mentol (%) no óleo essencial de Mentha piperita L, cultivada em solução nutritiva com diferentes concentrações de potássio aos 60, 105 e 120 dias após o transplante de três repetições Nível de K (mg L -1 ) 1 a (60) Colheita (ias após transplante) 2 a (105) 3 a (120) 117,00/234,00 27,43 33,96 23,10 % 58,50/117,00 25,84 30,53 23,18 % 29,25/58,50 31,07 30,42 24,32 0pGL E s seguidas de mesma letra não diferem entre si ao nível de 5% de probabilidade Letras maiúsculas, na vertical, comparam médias de níveis de potássio Na data do transplante as mudas tinham 30 dias Nível de K até a 1 a colheita/após a 1 a colheita AGRAECIMENTO À Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CAPES, pelo apoio financeiro REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA AAMS, R P Identification of essential oil components by gas chromatography/mass spectroscopy Ilinois: Allured Publishing Corporation, p CLARK, R J ; MENARY, R C Environmental effects on peppermint (Mentha piperita L ) I Effect of daylength, photon flux density, night temperature and day temperature on the yield and composition of peppermint oil Plant Physiology Austrália, n 7, p , 1980 CROTEAU, R ; KUTCHAN, T M ; LEWIS, N G Natural products (secondary metabolites) In: BUCHA-NAN, B B ; GRUISSEM, W ; JONES, R J Biochemistry & molecular biology of plants Rockville: Courier Companies, 2000 p EY, P M ; HARBORNE, J B Plant biochemistry San iego: Academic Press, p GERSHENZON, J ; McCONKEY, M E ; CROTEAU R B Regulation of monoterpene acumulation in leaves of peppermint Plant Physiology v 122, p , 2000 HOAGLAN R ; ARNON, I The water: culture method for growing plants without soil Berkeley: California Agricultural Experiment Station, p LEAL, F P esenvolvimento, produção e composição de óleo essencial da Mentha piperita L, cultivada em solução nutritiva com diferentes níveis de nitrogênio f issertação (Mestrado em Agronomia/Horticultura) - Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 2001

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