Jambu (Acmella oleracea (L.) R.K.. Jansen) hidropônico e convencional: uma comparação baseada nas propriedades físico-químicas e composição fitoquímica

Abstract

A espécie Acmella oleracea (L.) R.K. Jansen, conhecida popularmente como jambu, é nativa da região amazônica brasileira, principalmente do estado do Pará. A composição fitoquímica desse vegetal apresenta ampla variedade de constituintes químicos, entre eles, os compostos fenólicos e as alcamidas. A composição bioativa e físico-química dos vegetais pode ser influenciada diretamente pelo sistema de cultivo, além das condições geográficas de plantio. O objetivo desta pesquisa foi caracterizar a composição físico-química e identificar o perfil metabólico utilizando cromatografia líquida de ultra eficiência acoplado a espectrômetro de massas da alta resolução com analisadores quadrupolo acoplado a tempo de voo com fonte de ionização por eletronebulização (UPLC-ESI-QToF-MS/MS) do jambu cultivado experimentalmente no sistema hidropônico e convencional na região sul do Brasil (Florianópolis/SC) durante os meses de outubro/2017 e janeiro/2018. As folhas de jambu cultivado em sistema hidropônico apresentaram significativamente (p < 0,05) maiores teores de lipídeos, proteínas, cinzas, nitrato e minerais (K, Ca, Mg, S, Fe e Mn). Além disso, foi observada diferença significativa (p < 0,05) entre as folhas de jambu das diferentes sistemas de cultivo em relação aos teores de ácido ascórbico, clorofilas, e carotenoides, indicando que o sistema de cultivo pode influenciar diretamente a produção destes constituintes. Quando comparado as diferentes partes aéreas do jambu, as folhas foram as que apresentaram significativamente (p < 0,05) maiores teores de compostos fenólicos totais (CFT), flavonoides totais (FT) e capacidade antioxidante (CA) tanto no sistema hidropônico, como no sistema convencional. Entre as amostras dos sistemas de cultivos, o jambu convencional apresentou maiores valores de CFT, FT e CA em todas as partes anatômicas (folhas, caules e inflorescência), com exceção da inflorescência de cultivo hidropônico, que apresentou maiores valores de FT e das folhas e inflorescências hidropônicas que apresentou maiores valores de CA que as amostras do sistema de cultivo convencional. A partir da espectrometria de massas de alta resolução, foi possível obter 45 íons, sendo 41 identificados, sendo que os principais grupos metabólicos foram de ácidos fenólicos, flavonoides glicosilados e alcamidas. Dentre os 41 metabólitos identificados, 31 foram relatados pela primeira na espécie Acmella oleracea (L.) R.K. Jansen, dos quais 5 são possíveis novos compostos, nunca identificados na literatura. A partir da desreplicação do extrato do jambu por UPLC/MSn foi possível concluir que alguns marcadores químicos são exclusivos de certas partes do jambu ? inflorescência, caule ou folha ? ou de um determinado sistema de cultivo. Assim, foi possível concluir que as amostras hidropônicas apresentaram maiores valores de metabólitos primários, bem como, a maioria dos minerais apresentou seu maior teor também em amostras hidropônicas. Em relação aos CFT, FT e atividades antioxidantes (ABTS?+ e FRAP), as amostras do sistema de cultivo convencional apresentaram os maiores valores. O screening realizado po ULPC-MSn permitiu a identificação de novos metabólitos nunca antes relatados na espécie. Dessa forma, esse estudo apresentou que de acordo com o interesse, seja ele para estudo científico ou para recomendação de consumo, determinado sistema de cultivo ou parte anatômica do jambu pode ser escolhido de acordo com a necessidade de se obter certa composição físico-química e/ou fitoquímica.

Abstract : The Acmella oleracea (L.) R.K. Jansen, also known as jambu, is a native plant from the Brazilian Amazon region, mostly over the state of Pará. This herb?s phytochemical composition holds a wide variety of chemical components, such as phenolic compounds and alkamides. Vegetables? bioactive and physicochemical compositions are held by the cultivation system and the geographic conditions of planting site. This research?s primary objective was to classify the physicochemical composition of this specific plant, as well as it?s metabolic profile using ultrahigh performance liquid chromatography coupled to a high-resolution mass spectrometer with electrospray ionization/quadrupole time-of-flight mass spectrometry (UPLC-ESI-QToF-MS/MS). The plants used for these tests were experimentally cultured in both the conventional and the hydroponic system, down in Florianopolis, SC, from October 2017 until January 2018. Jambu leaves cultivated in this system presented a higher quantity of lipids, proteins, ashes, nitrate and minerals such as K, Ca, Mg, S, Fe and Mn (p < 0.05). Furthermore, a significant variation was observed in the jambu leaves grown differently, especially in the case of ascorbic acid, chlorophyll and carotenoids (p < 0.05), suggesting that diverse cropping arrangements can affect the production of many constituents. When comparing distinct aerial parts, the jambu leaves presented a higher quantity of total phenolic components (TPC), total flavonoids (TF) and antioxidant capacity (AC) in both hydroponic and conventional growth systems (p < 0.05). Considering the conventional growth system, the jambu presented higher TPC, TF and AC scores in all its anatomical parts (leaves, stems and flowers). On the other hand, the inflorescence of hydroponic culture?s revealed elevated concentration of TF, as well as the AC from the leaves and inflorescence of the same crop. In this study, 45 ions were obtained from high resolution mass spectrometry, of which 41 were identified. The main metabolic groups were phenolic acids, glycosylated flavonoids and alkamides. 31 of the identified ions were reported by the first time in Acmella oleracea (L.) R.K. Jansen, while 5 of them are suggested to be new compounds, not listed by literature. Following the dereplication of jambu extract by UPLC/MSn, it is concluded that some of the chemical markers come exclusively from certain parts of the jambu anatomy, also related to the cultivation system. Thus, it is declared that hydroponic samples carry raised up quantities of primary metabolites, as well as most minerals. Considering the TPC, TF and antioxidant activities (ABTS?+ and FRAP), samples from the conventional growth method held higher results. The screening performed by ULPC-MSn allowed the identification of new metabolites, so far unlisted in literature. Varying on its interest, for studies or consumption orientation, certain cultivation systems or specific parts of the jambu must be chosen to obtain specific physicochemical components or phytochemistry.