USO DO TESTE DE CONDUTIVIDADE ELÉTRICA NA AVALIAÇÃO DOS DANOS PROVOCADOS POR DIFERENTES TAXAS DE SECAGEM EM SEMENTES DE FEIJÃO

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1 21 ISSN USO DO TESTE DE CONDUTIVIDADE ELÉTRICA NA AVALIAÇÃO DOS DANOS PROVOCADOS POR DIFERENTES TAXAS DE SECAGEM EM SEMENTES DE FEIJÃO Paulo Cesar Correa 1, Paulo César Afonso Júnior 2 RESUMO O principal objetivo deste trabalho foi verificar o efeito de diferentes taxas de secagem na germinação e no grau de danificação de sementes de feijão, empregando-se o teste de condutividade elétrica para diferentes teores de umidade de colheita e temperaturas do ar de secagem. A análise dos resultados obtidos permitiu evidenciar que a utilização do teste de condutividade elétrica permite a identificação de danos causados às sementes pelo processo de secagem, sendo que o aumento da taxa de secagem afeta a qualidade das sementes de feijão, e que, sementes colhidas com teores de umidade mais elevados são mais sensíveis a perda de qualidade durante a secagem. Palavras-chave: feijão, secagem, condutividade elétrica USE OF THE TEST OF ELECTRIC CONDUCTIVITY IN THE EVALUATION OF THE PROVOKED DAMAGES FOR DIFFERENT RATES OF DRYING IN BEAN SEEDS ABSTRACT The main objective of this work went verify the effect of different drying rates in the germination and in the degree of danificação of bean seeds, being used the test of electrical conductivity, for different moisture contents of crop and temperatures of the drying air. The analysis of the obtained results allowed to evidence that the use of the test of electrical conductivity allows the identification of caused damages the seeds for the drying process, and the increase of the drying rate affects the quality of the bean seeds, and that, seeds picked with higher moisture contents are more sensitive the quality loss during the drying. Keywords: bean, drying, electrical conductivity Trabalho Revisado pela Professora Maria Elita Duarte Braga da Universidade Federal da Paraíba, Doutora pela Universidade Estadual de Campinas 1 Eng. Agrônomo, D.S., Professor Adjunto no DEA-UFV, copace@mail.ufv.br 2 Eng. Agrícola, M.S., Estudante de Doutorado em Engenharia Agrícola no DEA-UFV, pjunior@alunos.ufv.br

2 22 Ccondutividade elétrica na avaliação dos danos provocados por diferentes taxas de secagem... Correa & Affonso Júnior INTRODUÇÃO A secagem do feijão tem como objetivo baixar o teor de umidade das sementes para %b.u., sem lhes prejudicar a qualidade e visando a garantir uma armazenagem segura. De acordo com Popinigis (1977), entende-se por qualidade da semente a interação dos atributos de natureza genética, física, fisiológica e sanitária. Sendo os componentes físico e fisiológico, altamente afetados pelo ambiente em que as sementes se formaram e pelas condições de colheita, de secagem, de beneficiamento e de armazenamento. Os principais parâmetros de secagem, associados à redução da qualidade das sementes são a temperatura, a taxa de secagem e o teor de umidade do produto (Popinigis, 1977; Brooker et al., 1992). Segundo Toledo & Marcos Filho (1977), temperaturas elevadas reduzem a germinação e podem desnaturar parcialmente o produto, alterando suas características físicas e químicas. Overhults et al. (1973) e White et al. (1980), observaram que danos físicos no tegumento e cotilédones de grãos de soja, submetidos à secagem, podem ser relacionadas com o teor de umidade inicial dos grãos e com a taxa de secagem. Segundo Delouche & Baskin (1973), a redução do poder germinativo é um indicativo importante da perda de qualidade das sementes, mas é o evento final do processo de deterioração. Desta forma, o uso de testes alternativos tem sido propostos para avaliar o real estádio de deterioração de um determinado lote de sementes a partir da sua maturidade e pela incidência de danos causados por injúrias durante a colheita, secagem, beneficiamento e armazenamento. Após a maturidade, a semente atinge uma condição de baixo teor de umidade, a qual é variável em função das condições de secagem. Entretanto, com a secagem das sementes, as membranas celulares sofrem um processo de desorganização estrutural, estando tanto mais desorganizadas, quanto menor for o teor de umidade das sementes e, consequentemente, verifica-se um grau maior de lixiviação de eletrólitos do interior das células para o meio externo. Segundo Bewley & Black (1985), secagens conduzidas de maneira inadequada afetam e prejudicam a permeabilidade seletiva das membranas do tonoplasto e plamalema, que normalmente atuam como uma barreira de restrição à saída de solutos das células. Em função dessa desorganização das membranas celulares, as sementes sofrem um processo de redução e perda de qualidade, fato diretamente relacionado com o aumento de lixiviados na água de embebição. Assim, o nível de dano sofrido pela semente pode ser avaliado através da condutividade elétrica, medida na solução de embebição das sementes, o que reflete a quantidade de constituintes perdidos para o exterior da célula e, consequentemente, o grau de desorganização das membranas celulares (Vieira, 1994). Diante dessas informações, a determinação da condutividade elétrica da água de embebição de sementes pode se constituir em alternativa promissora para a avaliação da qualidade das sementes e o grau de danificação sofrido pelas mesmas durante as diversas etapas pós-colheita, principalmente na seleção do melhor processo de secagem do pruduto. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo principal avaliar o efeito de diferentes taxas de secagem na germinação e no grau de danificação de sementes de feijão, avaliado pelo teste de condutividade elétrica, para diferentes teores de umidade de colheita. MATRIAIS E MÉTODOS O presente trabalho foi realizado no laboratório de Pré-Processamento e Armazenagem de Produtos Agrícolas do Departamento de Engenharia Agrícola pertencente ao Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal de Viçosa. Foram utilizadas sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.), cultivar "Ouro Negro 1992". As sementes foram colhidas em épocas diferenciadas e debulhadas manualmente, formando três lotes distintos de sementes de feijão. Durante o processo de debulha manual, as sementes imaturas, deterioradas ou danificadas, foram eliminadas para se obter um material mais homogêneo e de melhor qualidade.

3 Ccondutividade elétrica na avaliação dos danos provocados por diferentes taxas de secagem... Correa & Affonso Júnior 23 Como os tratamentos de secagem não podiam ser executados simultaneamente, as sementes foram homogeinizadas, acondicionadas em sacos de polietileno e conservadas em câmara fria, à temperatura aproximada de 5 C, até o momento da secagem. O teor de umidade inicial das sementes foi determinado pelo método padrão da estufa (105 ± 3 C, durante 24 h), de acordo com as regras para análise de sementes (Brasil,1992). As amostras, antes da operação de secagem, foram retiradas da câmara fria e deixadas expostas à temperatura ambiente por aproximadamente 12 horas, visando atingir o equilíbrio térmico. Os tratamentos de secagem constituíramse de um esquema fatorial 4 x 3, com quatro níveis de temperatura (35, 40, 45 e 50 C), três níveis de teores de umidade inicial (17,1; 25,5 e 37,3 %b.u.), em um delineamento inteiramente casualizado, com três repetições. Para cada tratamento de secagem, foram utilizadas em torno de 500g de sementes por repetição. Os testes de secagem foram realizados, utilizando-se um secador experimental com ar de secagem fornecido por um ventilador axial que conduzia o ar com, aproximadamente, a mesma velocidade até o plenum, onde era distribuído em três bandejas removíveis contendo as amostras de sementes. O aquecimento do ar era feito por intermédio de resistências elétricas e as temperaturas do ar secante foram controladas com o auxílio de um transformador variador de tensão de 0 a 140 volts, conectado em série às resistências elétricas. Os valores de temperatura foram obtidos por meio de um termômetro de mercúrio, cujo bulbo foi instalado imediatamente abaixo da camada de sementes. O fluxo de ar foi determinado a partir da velocidade do ar de secagem, utilizando-se um anemômetro de lâminas rotativas e controlado por meio de um diafragma, adaptado à entrada de ar do ventilador e mantido constante para todos os tratamentos de secagem em aproximadamente 10 m 3.min -1.m -2. Durante a operação de secagem, foram realizadas pesagens periódicas das amostras, até atingir-se o teor de umidade final préestabelecido de 11 %b.u.. Depois da secagem, as sementes foram mantidas em ambiente desumidificador até atingir a temperatura ambiente, quando eram divididas em duas subamostras e acondicionadas em sacos de papel, sendo uma subamostra destinada aos testes de germinação e a segunda para os testes de condutividade elétrica. Para todos os tratamentos, realizou-se depois da secagem uma separação visual, visando a obter sementes aparentemente perfeitas. Os testes de germinação foram realizados conforme os critérios estabelecidos pelas Regras para Análise de Sementes (Brasil,1992). Para cada repetição dos tratamentos de secagem foram utilizadas quatro repetições de 50 sementes. As sementes, tendo como substrato rolo de papel tipo "germitest", umedecido com água desmineralizada, foram colocadas para germinar, à temperatura aproximada de 25 C, em um germinador do tipo mangelsdorf, de fabricação da biomatic. As sementes, antes de cada teste, foram tratadas com fungicida (Captan), proporcionalmente, na dosagem de 200 g para 100 kg de sementes. A avaliação do teste de germinação foi realizada aos cinco e nove dias depois da instalação do teste. Na primeira avaliação, foram contadas e eliminadas as plântulas normais, e as sementes mortas ou infeccionadas que pudessem contaminar as demais. No nono dia, foi realizada a contagem final de plântulas normais, plântulas anormais e sementes mortas ou deterioradas, sendo o resultado da germinação expresso pela porcentagem média de plântulas normais das duas avaliações. Os testes de condutividade elétrica foram conduzidos de acordo com o sistema de copo ou massa (bulk system), conforme metodologia recomendada por Krzyzanowski et al. (1991) e Vieira (1994). Para a realização dos testes, utilizou-se um medidor de condutividade elétrica da marca Digimed, modelo CD-21, dotado de ajuste de compensação da temperatura e eletrodo com constante da célula de 1cm -1. Foram utilizadas quatro repetições de 50 sementes para cada repetição dos tratamentos de secagem. As sementes foram pesadas, com precisão de duas casas decimais e colocadas em copos plásticos (200 ml), quando foram adicionados 75 ml de água deionizada em cada recipiente. Em seguida, os copos foram colocados em um germinador, previamente regulado a 25 C, durante 24 horas. Decorrido

4 24 Ccondutividade elétrica na avaliação dos danos provocados por diferentes taxas de secagem... Correa & Affonso Júnior esse período, os recipientes foram retirados e imediatamente procederam-se as medições, depois de as sementes serem suavemente agitadas. Antes de iniciar-se as medições, o aparelho era calibrado com uma solução padrão de KCl, de condutividade elétrica conhecida, à temperatura de 25 C. Antes e depois de cada determinação, o eletrodo era repetidamente lavado com água deionizada e, logo em seguida, seco com papel toalha. A condutividade elétrica foi obtida dividindo-se, para cada repetição dos testes, o valor da condutividade (µs.cm -1 ), lida no aparelho, pela massa (g) das 50 sementes, sendo seu valor expresso em µs.cm -1 g -1. O resultado final foi obtido pela média dos valores determinados em cada repetição. Os dados foram inicialmente submetidos à análise de variância. Para o estudo sobre o comportamento dos dados experimentais de germinação e condutividade elértica, em função das variáveis estudadas, empregou-se o teste de Tukey para comparação das médias. Os resultados de germinação foram transformados para arco-seno % G, para efetivação da análise. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com o objetivo de se conhecer as características iniciais das sementes, uma amostra para cada teor de umidade inicial foi retirada antes do início dos testes de secagem, sendo avaliada a germinação e a condutividade elétrica. Os resultados desses testes são apresentados no Quadro 1. No Quadro 2 são apresentados os resultados dos testes de germinação e condutividade elétrica realizados depois das diversas combinações de secagem. Examinando-se o quadro, observa-se que houve separação dos tratamentos em diferentes níveis de qualidade. Verifica-se ainda, que o teste de condutividade elétrica proporcionou informações semelhantes ao teste de germinação, uma vez que ambos indicaram as sementes colhidas com teor de umidade de 37,3 %b.u. como inferiores as demais. Comparando-se os Quadros 1 e 2, observa-se que, de modo geral, o teste de condutividade elétrica foi mais sensível em identificar danos causados pela secagem em sementes com diferentes teores de umidade de colheita, para os diversos níveis de temperatura do ar de secagem estudados. Segundo Vieira (1994), o processo de redução e perda de qualidade está associado à desorganização ou perda de integridade das membranas celulares, fato este diretamente relacionado ao aumento da quantidade de exsudados liberados, evidenciando relação inversa entre a perda de lixiviados e a qualidade das sementes. De acordo com a Figura 1, observa-se que quanto maior o teor de umidade de colheita das sementes e a temperatura do ar de secagem, maior a taxa de retirada de umidade das sementes, principalmente nos primeiros instantes do processo de secagem. Verifica-se também, considerando-se o Quadro 2 e a Figura 1, que taxas de secagem mais elevadas exercem grande influência sobre a redução da qualidade das sementes. Os tratamentos que apresentaram os melhores resultados de qualidade foram aqueles em que as sementes de feijão foram colhidas com 17,1 %b.u. de umidade, independente da temperatura do ar de secagem utilizada, apresentando valores de germinação e condutividade elétrica, variando entre 92,17-98,00 % e 85,49-129,10 S.cm -1.g -1, respectivamente. Já os piores resultados foram observados para as sementes colhidas com teor de umidade de 37,3 %b.u., com resultados dos testes de germinação e condutividade elétrica variando entre 0,00-72,50 % e 173,19-224,24 S.cm -1.g -1, respectivamente. As sementes colhidas com teor de umidade de 25,5 %b.u. secas até a temperatura de 40 C apresentaram bons resultados de qualidade, entretanto, quando expostas a temperaturas mais elevadas sofreram danificações que foram refletidas em seu potencial de qualidade. Durante os primeiros instantes de secagem das sementes com teor de umidade de 37,3 %b.u. foram observadas rachaduras nos tegumentos e rupturas nos cotilédones, provavelmente responsáveis pela rápida perda de qualidade das sementes (Quadro 2). Entretanto, essas rachaduras apresentaram menor intensidade para as temperaturas mais baixas. Possivelmente, tal fato é devido as tensões às quais as camadas mais superficiais das sementes são submetidas, uma vez que, no início da secagem, as temperaturas e teores de umidade de colheita mais elevados proporcionam taxas de secagem mais elevadas

5 Taxa média de secagem (kg de água.h -1 ) Ccondutividade elétrica na avaliação dos danos provocados por diferentes taxas de secagem... Correa & Affonso Júnior 25 nas camadas mais externas do produto (Figura 1). Quadro 1. Resultados médios de germinação e condutividade elétrica das sementes de feijão, antes dos testes de secagem, para os diferentes teores de umidade de colheita. Teor de Umidade de Colheita (% b.u.) Germinação ( % ) Condutividade Elétrica ( S.cm -1.g -1 ) 17,1 97,00 51,82 25,5 97,00 40,03 37,3 98,00 41,58 Quadro 2 - Resultados médios dos testes de germinação e condutividade elétrica de sementes de feijão, para diferentes temperaturas do ar de secagem e teores de umidade de colheita Temperatura ( C ) 17,1 Germinação (%) Condutividade Elétrica ( S.cm -1.g -1 ) 25,5 37,3 17,1 25,5 37, ,00 aa 98,33aA 72,50 ba 85,49 bc 97,20 bb 173,19 ac 40 97,33 aa 97,67aA 47,33 bb 87,71 cc 102,75bA 207,06 ab 45 94,00aAB 88,83bB 19,83 cc 112,46bB 104,16bA 211,05 ab 50 92,17 ab 89,83aB 0,00 bd 129,10bA 104,14 ca 224,24 aa Para cada teste, médias seguidas por letras distintas, minúscula nas linhas e maiúscula nas colunas, diferem entre si pelo teste de Tukey em nível de 5% de probabilidade. 25,00 Teores de umidade de colheita : 17,1%b.u. 25,5%b.u. 37,3%b.u. 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Temperaturas do ar de secagem ( C) Figura 1 - Taxa de retirada de água das sementes de feijão colhidas com teor de umidade de 17,3 %b.u. e secas em diferentes temperaturas do ar de secagem.

6 26 Ccondutividade elétrica na avaliação dos danos provocados por diferentes taxas de secagem... Correa & Affonso Júnior Levando-se em conta os resultados obtidos em função do teor de umidade de colheita do produto e, considerando que o retardamento da colheita pode reduzir a qualidade final das sementes, este trabalho indica a possibilidade de colheita de sementes imediatamente após a maturação fisiológica, desde que uma pré-secagem seja processada em condições naturais e protegidas de intempéries climáticas até atingir um teor de umidade adequado para que elas possam ser submetidas à secagem final com ar aquecido. Assim, será possível alcançar um nível de umidade indispensável ao armazenamento seguro e garantir a qualidade das sementes durante este período. CONCLUSÕES A análise dos resultados obtidos permitiu concluir que: 1. O aumento da taxa de secagem afeta a qualidade das sementes de feijão; 2. Sementes colhidas com teores de umidade mais elevados são mais sensíveis a perda de qualidade durante a secagem; 3. A utilização do teste de condutividade elétrica permite a identificação de danos causados as sementes pelo processo de secagem. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à FINEP/RECOPE pelo auxílio financeiro. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bewley, J.D.; Black, M. Seeds: Physiology of development and germination. New York: plenum Press, p. Brasil, Ministério da Agricultura e Reforma Agrária. Regras para análise de sementes. Brasília: DNDV/CLAV, p. Brooker, D. B.; Bakker-Arkema, F. W.; Hall, C. W. Drying and storage of grains and oilseeds. Westport: AVI, p. Delouche, J. C.; Baskin, C. C. Accelerated aging techniques for predicting the relative storability of seed lots. Seed Science & Technology, Zurich, v. 1, n. 2, p , Krzyzanowski, F. C.; França Neto, J. B.; Henning, A. A. Relatos dos testes de vigor disponíveis para as grandes culturas. Informativo ABRATES, Brasília, v. 1, n. 2, p.15-50, Overhults, D. G.; White, G. M.; Hamilton, H. E. et al. Drying soybeans with heated air. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v. 16, n. 1, p , Popinigis, F. Fisiologia da semente. Brasília: AGIPLAN, p. Toledo, F.F.; Marcos Filho, J. Manual das sementes: tecnologia e produção. São Paulo: Agranômica Ceres, p. Vieira, R. D. Teste de condutividade elétrica. In: Vieira, R. D., Carvalho, N. M. Testes de vigor em sementes. Jaboticabal: FUNEP/UNESP, p White, G. M.; Bridges, T. C.; Loewer, O. J. et al. Seed coat damage in thin-layer drying of soybeans. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v. 23, n. 1, p , 1980.