CADERNO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS

Agrarian Sciences Journal

Órgãos subterrâneos de Espada de São Jorge são fontes promissoras de frutanos

Amanda Batista da Silveira

, Khályta Willy da Silva Soares

, Jhenyfer Rodrigues Aguiar

, Cinara Ferreira

Abraão

e Moemy Gomes de Moraes

Resumo

A Espada de São Jorge é uma planta amplamente cultivada como ornamental pertencente à família Asparagaceae. As

espécies dessa família frequentemente apresentam rizomas como órgãos de armazenamento e os principais carboidratos

não estruturais armazenados são os frutanos. Estes compostos são polímeros de frutose derivados de sacarose. Devido

aos seus inúmeros benefícios, são de grande interesse à indústria alimentícia e farmacêutica. Objetivou-se com esse

trabalho quantiﬁcar os teores de carboidratos não estruturais e veriﬁcar a presença de frutanos em rizomas e raízes

de Espada de São Jorge. Para isso, foram coletados na estação seca os órgãos subterrâneos de plantas cultivadas em

um canteiro, mas que não são irrigadas. Foram avaliados o conteúdo de água e o teor de carboidratos solúveis em

ambos os órgãos. Os rizomas da espécie apresentaram maior conteúdo de água e maior teor de carboidratos solúveis

que as raízes. Por análises qualitativas dos carboidratos solúveis por cromatograﬁa de troca aniônica de alto desem-

penho, veriﬁcou-se a presença de frutanos em ambos os órgãos, com perﬁl semelhante ao observado em extratos de

bulbos de cebola. Concluímos que os órgãos subterrâneos de Espada de São Jorge armazenam frutanos com estruturas

diversiﬁcadas que correspondem à neossérie da inulina e que, especialmente os rizomas da Espada de São Jorge são

fonte promissora para a obtenção de frutanos.

Palavras-chave: Armazenamento de reservas. Asparagaceae. Carboidrato não estrutural. Rizoma. Sansevieria trifasciata.

Snake plant underground organs are promising sources of fructans

Abstract

Snake plant is a widely cultivated ornamental plant belonging to the Asparagaceae family. The species in this family

often have rhizomes as storage organs, and fructans as the main stored nonstructural carbohydrates. These com-

pounds are sucrose-derived fructose polymers. Due to their various beneﬁts, they are of great interest to the food

and pharmaceutical industries. The objective of this work was to quantify the nonstructural carbohydrate contents

and to verify the presence of fructans in snake plant rhizomes and roots. For this, the belowground organs of plants

cultivated in a ﬂower bed, but not irrigated, were collected. Water content and soluble carbohydrate content in both

organs were evaluated. The rhizomes of the species had higher water content and soluble carbohydrate content than

the roots. Qualitative analyzes of soluble carbohydrates by high performance anion exchange chromatography showed

the presence of fructans in both organs, with a proﬁle similar to that observed in onion bulb extracts. We conclude

that the belowground organs of snake plant store fructans with diversiﬁed structures that correspond to the inulin

neoseries and that especially the rhizomes of this species are promising source for obtaining fructans.

Keywords: Storage of reserves. Asparagaceae. Nonstructural carbohydrate. Rhizome. Sansevieria trifasciata.

Universidade Federal de Goiás, Instituto de Ciências Biológicas. Goiânia, GO. Brasil.

http://orcid.org/0000-0002-8672-7280

Universidade Federal de Goiás, Instituto de Ciências Biológicas. Goiânia, GO. Brasil.

http://orcid.org/0000-0001-5363-5673

Universidade Federal de Goiás, Instituto de Ciências Biológicas. Goiânia, GO. Brasil.

http://orcid.org/0000-0002-5525-1910

Universidade Federal de Goiás, Instituto de Ciências Biológicas. Goiânia, GO. Brasil.

http://orcid.org/0000-0002-5158-2296

Universidade Federal de Goiás, Instituto de Ciências Biológicas. Goiânia, GO. Brasil.

http://orcid.org/0000-0002-2217-1199

*Autora para correspondência: moemy@ufg.br

Recebido para publicação em 31 de outubro de 2019. Aceito para publicação em 20 de novembro de 2019

da Silveira, A. B. et al.

Cad. Ciênc. Agrá., v. 11, p. 01–06, 2019. e-ISSN: 2447-6218 / ISSN: 1984-6738

Introdução

Sansevieria trifasciata, popularmente conhecida

como Espada de São Jorge, é uma planta de origem afri-

cana, pertencente à família Asparagaceae, e que possui

ampla ocorrência em diversas regiões brasileiras devido

às condições ecológicas semelhantes às do seu habitat de

origem (Nascimento et al., 2003). As espécies da família

Asparagaceae, são em sua maioria plantas herbáceas e

apresentam rizomas como órgãos de armazenamento.

Atualmente a família abriga 150 gêneros e mais de 2500

espécies (Chase, 2009), sendo algumas de valor econô-

mico, como o aspargo que é utilizado na alimentação e

a agave usada na fabricação de tequila (Cedeño, 1995).

Essa planta é resistente a fatores adversos do

ambiente, como altas temperaturas e secas periódicas,

sendo pouco exigente quanto à fertilidade do solo. Por

se tratar de uma planta que demanda poucos cuidados, é

amplamente utilizada para ﬁns ornamentais, além de ser

considerada pela cultura popular, uma planta de proteção

espiritual. Seu uso ornamental deve-se à morfologia de

suas folhas lanceoladas com coloração verde acinzentada

e nas as extremidades branco-amareladas. Estas folhas

possuem ﬁbras duras e ligniﬁcadas, e por esse motivo

são utilizadas na produção de papéis artesanais, tecidos

e cordas (Lorenzi; Mello Filho, 2001)

O sistema subterrâneo da Espada de São Jorge é

constituído por rizomas, que são caules subterrâneos que

possuem gemas e crescem horizontalmente à superfície do

solo (Pausas et al., 2018), e por raízes adventícias que se

originam desses caules. Os rizomas são órgãos especiali-

zados no armazenamento de substâncias, dentre elas, os

carboidratos não estruturais que são compostos de reserva

e também protegem as plantas de condições ambientais

adversas (Van den Ende, 2013; Dong; Beckles, 2019). Na

ordem Asparagales, que inclui a família Asparagaceae, os

principais carboidratos não estruturais armazenados são

os frutanos, que se apresentam com diversas estruturas

(Sims, 2003). Estes compostos são polímeros de frutose

derivados da sacarose e consistem de séries homólogas

de oligo e polissacarídeos não redutores e solúveis em

água (Souza et al., 2005).

Adicionalmente às funções para os vegetais, os

frutanos são considerados um ingrediente alimentar sau-

dável, sendo um excelente substituto do açúcar. Devido

aos seus inúmeros benefícios, são de grande interesse à

indústria alimentícia (Pimentel et al., 2012). Como os

frutanos não são metabolizados pelo corpo humano, não

contribuem com calorias para a dieta. Esses compostos

ajudam a reduzir no sangue a quantidade de lipídios,

como o colesterol, e possuem propriedades anticariogê-

nicas e antidiabéticas. Adicionalmente, como são ﬁbras

solúveis, estimulam as biﬁdobactérias no cólon e assim

exercem um efeito positivo no trato intestinal humano.

Desta forma, os frutanos vêm sendo utilizados como

componentes químicos pelas indústrias alimentícia e

farmacêutica (Barclay et al., 2010).

Acredita-se que a ocorrência dos frutanos nas

plantas esteja relacionada às respostas aos fatores ambien-

tais adversos, tais como a seca e o frio (Hendry, 1993).

Os frutanos são relevantes em Asparagaceae, entretanto

não foram relatados em Espada de São Jorge, assim a

hipótese desse estudo é que os órgãos subterrâneos dessa

espécie armazenem frutanos com estruturas similares

às de outras espécies de Asparagaceae. O objetivo deste

trabalho foi o quantiﬁcar os teores de carboidratos não

estruturais e veriﬁcar a presença de frutanos em rizomas

e raízes de Espada de São Jorge.

Material e métodos

Para o estudo foram coletadas oito plantas de

Espada de São Jorge no Campus Samambaia da Uni-

versidade Federal de Goiás, Goiânia, Goiás em período

de seca, quando a precipitação de chuvas é reduzida e

as plantas não são irrigadas. Essas plantas estavam em

crescimento vegetativo e são consideradas clones, pela sua

proximidade e por terem a capacidade de multiplicar-se

por divisão de touceiras, formando plantas completas.

As plantas foram levadas ao laboratório para a

limpeza e remoção de partículas de solo em água cor

rente e para a separação dos seus órgãos subterrâneos

em raízes e rizomas. Os órgãos subterrâneos foram cor-

tados separadamente em pequenos pedaços e alíquotas

da matéria fresca (2g) de cada planta foram pesadas e

destinadas à extração de carboidratos não estruturais e

outras à desidratação em estufa (50°C). O conteúdo de

água foi determinado nas alíquotas mantidas em estufa

(50°C) até a estabilização da massa seca e foi expresso

como porcentagem da massa fresca.

As amostras destinadas à extração de carboidratos

foram fragmentadas em partículas menores e imersas

em etanol (80%) em banho maria a 80°C durante 15

min para a inativação enzimática. Posteriormente foram

homogeneizadas para que suas partículas ﬁcassem em

tamanhos ainda menores. A fase líquida foi separada

do material fresco por centrifugação a 2500 rpm, 25°C

durante 10 min, e posteriormente ﬁltrados em organza

ﬁna, para completa remoção das partículas. Ao mate-

rial vegetal adicionou-se novamente etanol 80% para

incubação a 80°C durante 15 min e centrifugação nas

mesmas condições descritas previamente. Esse processo

foi realizado três vezes, e todo o líquido resultante foi

reunido. A etapa seguinte foi realizada com adição de

água destilada à matéria vegetal e incubação em banho

maria (60°C) durante 30 min, seguida por centrifugação.

Essa etapa foi repetida duas vezes. Todas as fases líquidas

obtidas, etanólicas e aquosas, foram reunidas e consti-

tuíram o extrato bruto. Os resíduos de material vegetal

foram secos em estufa (50°C) para a determinação de

amido conforme a metodologia descrita em Amaral et al.

(2007).

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Os carboidratos solúveis totais foram quantiﬁca-

dos no extrato bruto pelo método fenol-ácido sulfúrico

(Dubois et al., 1956), utilizando glicose para obter a

curva padrão. Após o desenvolvimento de cor, a leitura

foi realizada em espectrofotômetro a 490 nm. As quan-

tiﬁcações foram realizadas a partir de triplicatas de cada

extrato. Após a quantiﬁcação, os extratos brutos foram

concentrados em evaporador rotativo, a vácuo, a 40°C.

Uma alíquota do extrato concentrado (1 mL) foi aplicada

em resinas de troca iônica (Amberlite IRA 120, catiô-

nica Amberlite IRA 410, aniônica) para deionização.

Em seguida as resinas foram eluídas com 9 mL de água

ultrapura. O pH do extrato deionizado foi neutralizado

com hidróxido de amônio. Após este processo, os extratos

foram secos a vácuo em evaporador rotativo (40°C) e em

seguida foram solubilizados em água ultrapura.

Os extratos foram ﬁltrados em ﬁltros (0,45 μm)

conectados em seringas, e em seguida foram injetados

no cromatógrafo de troca aniônica de alto desempenho

com detecção por pulso amperométrico (HPAEC-PAD), em

conjunto pré-coluna e coluna CarboPac PA-100 (4 x 250

mm). A eluição (1 mL.min

-1

) foi realizada em gradiente

de acetato de sódio em hidróxido de sódio (100 mM) com

a seguinte programação: 0-10 min: 5 mM; 10,1 - 35min,

5 - 50 mM; 35,1 - 40 min, 50 - 375 mM; 40,1 - 45min,

500 mM (Santos et al., 2018). Para a identiﬁcação dos

açúcares foram utilizados extratos de bulbos de Allium

cepa, que possui a neossérie da inulina (Yamamori et al.,

2015), e de rizóforos de Chrysolaena obovata que possui a

série da inulina (Carvalho; Dietrich 1993) como padrões.

O conteúdo de água e o teor de carboidratos

solúveis totais foram comparados em rizomas e raízes

pelo teste t pareado (p < 0,05), após a veriﬁcação dos

pressupostos da estatística paramétrica. O teste t pareado

foi utilizado, pois usamos a mesma unidade amostral para

realizar duas medidas, sendo assim, a unidade amostral

é o seu próprio controle.

Resultados e discussão

Os órgãos subterrâneos de Espada de São Jorge

apresentaram conteúdo de água com média 76,94 % no

rizoma maior que a média de 71,81% encontrada nas

raízes (p < 0,05; Figura 1). Órgãos subterrâneos que

possuem alto conteúdo de água, muitas vezes armazenam

carboidratos solúveis. O conteúdo de água nos órgãos

subterrâneos varia de acordo com a disponibilidade de

água no ambiente. Em raízes de Ichthyothere terminalis

o conteúdo de água variou de 61 a 85%, conforme a

disponibilidade de água no ambiente (Almeida et al.,

2017). As raízes de Asphodelus aestivus mantiveram pelo

menos 60% de água, mesmo quando o solo estava seco

(Rhizopoulou et al., 1997). Rizóforos de Chrysolaena obo-

vata apresentaram entre 50 e 80% de água em condições

de déﬁcit hídrico e irrigadas (Garcia et al., 2015). Desse

modo, os órgãos subterrâneos de Espada de São Jorge

apresentaram, mesmo em estação seca, boa capacidade

de retenção de água.

Nos rizomas, o teor de carboidratos solúveis

totais, com média 411,57 mg.g

-1

MS, foi maior do que o

encontrado nas raízes que apresentaram a média 69,17

mg.g

-1

MS (Figura 2). Rizomas são órgãos especializados

no armazenamento de água e reservas energéticas e

possuem gemas que atuam na propagação clonal (Pausas

et al., 2018). Devido ao maior conteúdo de água e ao

elevado teor de carboidratos solúveis totais, os rizomas

de Espada de São Jorge são órgãos que armazenam água

e reserva energética. Comparados aos estudos feitos com

espécies de Asteraceae e Amaranthaceae, os carboidratos

solúveis são considerados como a principal fonte de reser-

va subterrânea (Joaquim et al., 2018). Embora tenham

sido realizadas análises especíﬁcas para a detecção de

amido, esse carboidrato não foi detectado nos órgãos

subterrâneos de Espada de São Jorge.

Pela sazonalidade bem deﬁnida na região da co-

leta das plantas analisadas nesse estudo, observa-se que

essas plantas são capazes de se manter em épocas secas

pelo armazenamento de carboidratos solúveis, especial-

mente os frutanos, pois as espécies vegetais com essas

características são encontradas em regiões temperadas

ou semiáridas de sazonalidade bem deﬁnida (Hendry;

Wallace, 1993).

Rizomas e raízes de Espada de São Jorge arma-

zenam frutanos com perﬁl cromatográﬁco com muitos

picos correspondentes aos encontrados em extratos de

bulbos de cebola (Figura 3). Os diferentes tipos de mo-

léculas de frutanos são originados a partir da adição de

unidades de frutose aos trissacarídeos por ligações β2,1

e β2,6 (Van den Ende, 2013). A variedade nas estruturas

das moléculas de frutanos é uma característica de plantas

da ordem Asparagales, e se deve às variações nas ativi-

dades das frutosiltransferases, as enzimas de síntese e

alongamento das cadeias de frutanos (Sims, 2003).

Nos órgãos subterrâneos analisados, por compa-

ração com materiais que já possuem seus perﬁs croma-

tográﬁcos determinados, foram identiﬁcados dois tipos

de trissacarídeos: a 1-cestotriose, que é o trissacarídeo

com a glicose terminal e ligações β2,1 entre as unidades

de frutose e que origina a série da inulina presente em

Chrysolaena obovata (Garcia et al., 2015); e a 6G-cesto-

triose, trissacarídeo com a glicose interna e que origina

as neosséries de frutanos (Van den Ende, 2013). A cebola,

que nesse estudo foi utilizada como padrão, possui am-

bos trissacarídeos e uma mistura de frutanos nos quais

as unidades de frutose são unidas por ligações β2,1 aos

carbonos C1 e C6 da glicose, o que resulta numa posição

interna desse açúcar e esses carboidratos possuem grau

de polimerização predominante de 8 a 10 (Yamamori et

al, 2015).

da Silveira, A. B. et al.

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Figura 1 – Box-plot com conteúdo de água em órgãos subterrâneos de Espada de São Jorge. A linha central representa

a mediana e as barras, o desvio padrão da média (N = 8)

Figura 2 – Box-plot com teores de carboidratos solúveis em órgãos subterrâneos de Espada de São Jorge. A linha central

representa a mediana e as barras o desvio padrão da média (N = 8)

As diferenças nos perﬁs cromatográﬁcos entre

rizomas e raízes de Espada de São Jorge ocorreram pela

maior quantidade de carboidratos solúveis presentes nos

rizomas (Figura 3). A quantidade e os tipos de frutanos

presentes podem ser inﬂuenciados pela localização des-

ses compostos nos órgãos da planta e pelas condições

ambientais. Em folhas de babosa foi veriﬁcado que a

porção basal armazena maior quantidade de frutanos em

comparação a outras partes, e quando as plantas estão

submetidas à restrição hídrica, predominam frutanos

com ligações mais complexas (Salinas et al., 2016).

Ao comparar os cromatogramas, percebe-se que

a separação dos açúcares maiores nos rizomas tem pouca

resolução comparada aos cromatogramas de raízes e aos

de cebola, possivelmente pela presença de metabólitos

secundários como as saponinas esteroidais, triterpenóides

e ﬂavonóides que são abundantes nos rizomas da espécie

(Andhare et al., 2012).

Neste trabalho relatamos a ocorrência de frutanos

nos órgãos subterrâneos de Espada de São Jorge, entre-

tanto a produção e o armazenamento de frutanos podem

ser inﬂuenciados por fatores ﬁsiológicos da planta, como

a capacidade fotossintética e a fenologia, e também por

tratos culturais, como o regime de irrigação e o tempo

de coleta e a pós-colheita dos órgãos armazenadores

de frutanos (Almeida et al., 2017; Monti et al., 2005).

Desse modo, são necessários estudos adicionais para a

determinação das melhores condições para a produção

de frutanos ao longo do ciclo dessa planta, assim como

a deﬁnição de métodos para extração e puriﬁcação des-

ses compostos, para a obtenção de matéria prima com

qualidade a ser empregada para diversos ﬁns.

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Figura 3 – Perﬁs cromatográﬁcos de carboidratos solúveis ocorrentes em rizomas e raízes de Espada de São Jorge

comparadas ao padrão obtido de extratos de bulbos de cebola. Glicose (G), frutose (F), sacarose (S), 1-ces-

totriose (1C), 6G-cestotriose (6G). O tetrassacarídeo da série da inulina está indicado pela seta

Conclusão

Os órgãos subterrâneos de Espada de São Jorge

armazenam frutanos com estruturas diversiﬁcadas, e que

correspondem à neossérie da inulina. Por acumularem

cerca de 40% de carboidratos não estruturais, os rizomas

desta espécie são fonte promissora para a obtenção de

frutanos.

Contribuição dos autores

As autoras A. B. Silveira e K. W. S. Soares, con-

tribuíram de forma equivalente ao trabalho.

Agradecimentos

As autoras agradecem a Vinícius Silva de Alva-

renga por auxílio na análise estatística.

da Silveira, A. B. et al.

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