Abrunhosa, Luís

Serra, Rita

Venâncio, Armando

Universidade do Minho: RepositoriUM

Micoflora das uvas e micotoxinas  Rita Serra, Luís Abrunhosa, Amando Venâncio  Centro de Engenharia Biológica, Universidade do Minho, Campus de Gualtar, 4710-057 Braga, Portugal  E-MAIL: avenan@deb.uminho.pt  INTRODUÇÃO A vinha é um agroecossistema em que a productividade da videira é maximizada pela intervenção do Homem, através de diferentes práticas vitícolas. Seres vivos heterotróficos, como insectos e fungos, também estão presentes, mas a sua incidência é limitada pela acção humana, através de tratamentos fitossanitários. Os fungos desempenham um papel importante neste ecossistema, como consumidores de recursos vivos (patogénicos da videira), e como decompositores (saprófitos). A vinha está constantemente exposta aos propágulos fúngicos presentes no ar e no solo, donde advém a contaminação das videiras. Dadas as condições adequadas, os fungos podem infectar as uvas e causar perdas na produção por podridão, ou podem produzir nas uvas metabolitos secundários, como micotoxinas. O papel das micotoxinas nos agroecossistemas ainda não é bem conhecido, apesar de existirem várias teorias sobre as suas funções. Sabe-se que em ambientes onde várias espécies competem entre si pelo substrato, as micotoxinas podem ser determinantes para estabelecer a micoflora, e apresentar uma vantagem competitiva para o fungo que as produz. Por outro lado, algumas micotoxinas tem actividade insecticida, e pensa-se que são um modo de defesa dos fungos contra a predação por insectos (Bhatnagar et al., 1992). Foram detectadas no vinho e sumos de uva várias micotoxinas, sendo os tricotecenos e ocratoxina A (OTA) os mais relevantes para a saúde humana. A contaminação do vinho com tricotecenos parece ser ocasional (Pitt & Hocking, 1997), mas a OTA tem sido detectada com frequência nestes produtos. A OTA tem propriedades nefrotóxicas, nefrocarcinogénicas, teratogénicas e imunossupressoras. Foi descrita em vinhos pela primeira vez em 1995 (Zimmerli & Dick, 1995). Deste então, a sua presença em vinhos foi reportada por diversos autores, com maior frequência e níveis mais elevados em vinhos oriundos de países do sul da Europa e norte de África, com climas mediterrânicos (Otteneder & Majerus, 2000; Zimmerli & Dick, 1996). Esta micotoxina é produzida por espécies de Penicillium e Aspergillus. Na tentativa de se conhecer e compreender a micoflora das uvas portuguesas, com destaque para as espécies produtoras de OTA, estudaram-se durante os anos 2001 e 2002 onze vinhas, distribuídas por 4 regiões demarcadas, Vinhos Verdes, Douro, Alentejo e Ribatejo, como indicado na Figura 1. Foram analisados 10 cachos de uvas em cada vinha em 3 estádios de maturação das uvas: bago ervilha, pintor e bago maduro (no momento da vindima). As uvas foram plaqueadas em DRBC e os fungos detectados foram isolados e identificados, e a capacidade das estirpes de Aspergillus produzirem OTA foi avaliada. As estirpes foram conservadas na Micoteca da Universidade do Minho (Santos & Lima, 2001).                        Figura 1. Localização () das 11 vinhas estudadas e das 4 regiões demarcadas, Vinhos Verdes, Douro, Ribatejo e Alentejo no território nacional continental.  Vinhos Verdes  Douro       Alentejo Ribatejo N MICOFLORA DAS UVAS PORTUGUESAS Na Tabela 1 estão indicados os principais fungos filamentosos isolados das uvas. Foram detectados 38 géneros, sendo os mais frequentes Alternaria, Cladosporium e Botrytis. Estes géneros são ubíquos, presentes no ar e solo, e são colonizadores comuns do filoplano das angiospérmicas (Dix & Webster, 1995).   Tabela 1. Fungos filamentosos detectados nas uvas entre Junho de 2001 e Setembro de 2002 [Total de uvas analisadas: 3150 bagos]  Espécie % de bagos colonizados Alternaria spp. 53 Cladosporium spp. 51 Botrytis cinerea 35 Agregado Aspergillus niger 13 Epicoccum nigrum 10 Aureobasidium pullulans 8 Penicillium brevicompactum 5 Penicillium thomii 4 Rhizopus spp. 4 Stemphylium spp. 4 Ulocladium spp. 3 Penicillium spinulosum  2 Trichoderma spp. 2 Trichotecium roseum 2 Aspergillus carbonarius 1 Aspergillus flavus 1 Drechslera spp. 1 Penicillium citrinum  1 Penicillium simplicissimum 1 Fusarium spp. 1 Outros 13  Encontraram-se fungos saprófitas produtores de micotoxinas, sendo os mais relevantes Trichothecium roseum espécies de Fusarium, Penicillium e Aspergillus. T. roseum e espécies de Fusarium são produtoras de tricotecenos, e foram detectados em 2 e 1% das uvas, respectivamente. As espécies de Penicillium encontradas com maior frequência nas uvas nestes 2 anos não produzem micotoxinas consideradas relevantes para a indústria alimentar (Pitt, 2000). Em 1999, no entanto, em vinhas do Douro, isolou-se P. expansum com uma frequência elevada. Em meio de uva, estirpes desta espécie foram capazes de produzir patulina, e apenas uma estirpe foi capaz de produzir citrinina (Abrunhosa et al., 2001). A patulina não se encontra nos vinhos, pois é destruída na fermentação. Os Aspergillus mais frequentemente detectados nas uvas pertencem ao grupo dos Aspergillus negros (grupo Aspergillus niger, Raper and Fennell, 1965; Aspergillus secção Nigri, Gams et al., 1985) (Figuras 2a e 2b), nomeadamente o agregado A. niger, o quarto taxon de fungos filamentosos isolados mais frequente. Sabe-se que algumas estirpes deste agregado têm capacidade de produzir OTA, bem como as estirpes de A. carbonarius. Ambas as espécies são saprófitas, e causam podridão nas uvas (Raper & Fennell, 1965; Snowdon, 1990). No entanto, pensa-se que não têm capacidade patogénica, não conseguindo infectar bagos intactos.      Figura 2. (a) Aspergillus negros em uva incubada durante 7 dias em DRBC.    Figura 2. (b) Aspergillus negros em cultura pura (imagem obtida com microscópio de Nomarski com ampliação de 100x). Observa-se a produção de numerosos esporos muito pigmentados.  TAXONOMIA DOS ASPERGILLUS NEGROS E PRODUÇÃO DE OTA A capacidade de produzir OTA pelas diferentes espécies de Aspergillus negros não é a mesma. A. carbonarius produz mais OTA, com uma maior proporção de estirpes a produzir a micotoxina, do que as estirpes do agregado A. niger (Tabela 2).  Tabela 2. Percentagem de estirpes produtoras de OTA das espécies de Aspergillus negros isoladas Espécie N.º de estirpes testadas % estirpes produtoras de OTA A. niger 425 8 A. carbonarius 48 98  A identificação até à espécie no agregado A. niger só é possível recorrendo a ferramentas moleculares. Duas espécies, A. niger e A. tubingensis, indistinguíveis morfologicamente, fazem parte deste agregado, e constituem o tipo N (A. niger) e tipo T (A. tubingensis) (Accensi et al., 1999). Até agora, só foram encontradas espécies produtoras de OTA tipo N (A. niger). As duas espécies não foram diferenciadas neste estudo.  COMPOSIÇÃO DA MICOFLORA DAS UVAS EM DIFERENTES ESTÁDIOS DE MATURAÇÃO Na Figura 3 está representada a evolução dos Aspergillus negros ao longo dos 3 estádios de maturação das uvas estudados, bem como dos géneros mais comuns detectados, Alternaria, Cladosporium e Botrytis. Observou-se que Alternaria, Cladosporium e Botrytis são dominantes ao longo do bago ervilha, pintor e no momento da vindima. Apesar de estar sempre presente, Alternaria tende a diminuir ao longo da maturação do bago. Por sua vez, Botrytis cinerea encontra-se presente desde o bago ervilha, aumentando no pintor e decrescendo ligeiramente no bago maduro. Os Aspergillus negros aumentam a frequência à medida que as uvas maturam. No bago ervilha, estirpes do agregado A. niger estão presentes em baixas frequências, aumentando ligeiramente no pintor e o máximo de frequência é observado no bago maduro, em que aumentam quase exponencialmente. A. carbonarius foi detectado apenas no pintor e no bago maduro e esta tendência foi detectada em todas as vinhas estudadas em que estas espécies estiveram presentes. 010203040506070Alternaria Botrytis cinereaCladosporium A. carbonariusagregado A. niger% de bagos colonizadosBago ervilhaPintorVindimaFigura 3. Evolução dos Aspergillus negros e dos géneros dominantes em 3 estádios de maturação do bago. Estudo realizado entre Junho de 2001 e Setembro de 2002 [Total de bagos amostrados: 3150]. Ao longo da maturação, a composição química do bago altera-se. O teor em açúcares aumenta, principalmente glucose e frutose, e diminui o teor em ácidos orgânicos. A uva aumenta o volume e fica mais mole. A forma do cacho de uva é variável consoante as castas, mas o cacho fica mais fechado, e alguns bagos podem apresentar fissuras ou quebras na película. Pequenas danificações permitem a infecção por estes fungos, onde o baixo pH e elevado teor de acúcares proporcionam condições adequadas ao seu crescimento. Estes fungos podem crescer e produzir OTA nas uvas sem que elas apresentem sinais visíveis de infecção.  MICOFLORA DAS REGIÕES ESTUDADAS  A Figura 4 representada as frequências dos Aspergillus negros no momento da vindima nas 4 regiões estudadas. Estas regiões têm condições climáticas distintas, que se reflectem nas características dos vinhos nelas produzidos. O noroeste português, que compreende a região dos vinhos verdes, tem influências atlânticas, com temperaturas mais moderadas e níveis de precipitação elevados. As regiões do Douro e o Alentejo têm climas mediterrânicos, quentes e secos no Verão, atingindo com frequência os 40 °C. É no Alentejo que se verificam os níveis mais elevados de insolação (superior a 3000 horas de luz/ano). O Ribatejo, comparativamente a estas 2 regiões, é mais húmido. Observa-se que as maiores frequências de Aspergillus negros registam-se nas regiões mais quentes e secas, no Douro e Alentejo. Nestas vinhas, o agregado A. niger chega a ser dominante no momento da vindima. No Ribatejo registaram-se frequências mais baixas, que nas 2 regiões anteriores, e na região dos Vinhos Verdes observaram-se as frequências mais baixas, não ultrapassando os 2% de bagos colonizados. Em todas as vinhas estudadas, A. niger foi sempre mais frequente nas uvas que A. carbonarius, e a maior frequência de A. carbonarius foi registada no Alentejo.  01020304050607080Verdes Ribatejo Douro Alentejo% de bagos colonizadosAlternariaCladosporiumBotrytis cinereaagregado A. nigerA. carbonarius Figura 4. Presença de Aspergillus negros nas uvas no momento da vindima, nas 4 regiões estudadas. Estudo decorrido entre Junho de 2001 e Setembro de 2002 [Total de bagos analisados: 1050].  Os Aspergillus negros são mais frequentes em vinhas com climas quentes e secos, onde a sua morfologia e fisiologia lhes confere uma vantagem adaptativa. Os esporos altamente pigmentados conferem-lhes uma protecção contra a exposição solar e raios UV, e são xerófilos, conseguindo crescer a baixas actividades de água. Estes fungos são saprófitas adaptados ao ambiente das vinhas mediterrânicas, de elevada exposição solar e baixos teores de humidade. Botrytis cinerea comporta-se de forma inversa aos Aspergillus negros nas uvas. As frequências mais elevadas registam-se na região dos Vinhos Verdes, onde é  dominante no momento da vindima. No Ribatejo encontra-se em níveis superiores aos observados no Douro e Alentejo, onde se observam as frequências mais baixas nas uvas.   CONCLUSÕES Os fungos produtores de ocratoxina A presentes nas vinhas portuguesas são A. carbonarius e algumas estirpes agregado A. niger, pertencentes aos Aspergillus negros. A incidência destas espécies nas vinhas está relacionada com o clima, tendo-se observado as frequências mais elevadas destes fungos em vinhas de climas mediterrânicos, quentes e secos no verão. A. carbonarius e A. niger são saprófitas, e só conseguem penetrar nas uvas caso haja danificação nas películas, não conseguindo infectar bagos não danificados. Estes fungos, devido aos seus esporos negros, resistem à exposição solar e chegam a ser dominantes no momento da vindima, quando existe maior disponibilidade de açúcares e outros nutrientes nas uvas. O conhecimento das espécies produtoras de ocratoxina A presentes nas vinhas é importante para estabelecer o risco de contaminação das uvas com OTA, mas deve-se salientar que a presença de espécies produtoras de micotoxinas nas uvas não determina a presença da micotoxina por si só. Outros factores, bióticos e abióticos, estão envolvidos, que necessitam de ser estudados para que se possa intervir no agroecossistema de forma a prever e evitar a produção de metabolitos indesejados nos produtos cultivados.   AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o apoio da União Europeia, Programa Qualidade de Vida (QoL), Acção chave 1 (KA1) sobre Alimentação, Nutrição e Saúde; número de contracto QLK1-CT-2001-01761 - Wine-Ochra Risk. R. Serra é bolseira da  Fundação para a Ciência e Tecnologia: referência SFRH/BD/1436/2000.  BIBLIOGRAFIA Abrunhosa, L., Paterson, R.R.M., Kozakiewickz, Z., Lima, N. & Venâncio, A. (2001) Mycotoxin production from fungi isolated from grapes. Letters in Applied Microbiology 32, 240-242. Accensi, F., Cano, J., Figuera, L., Abarca, M.L. & Cabañes, F.T. (1999) New PCR method to differentiate species in the Aspergillus niger aggregate. FEMS Microbiology Letters 180, 191-196 Bhatnagar, D., Lillehoj, E.B., Arora, D.K. (Eds) (1992) Mycotoxins in ecological systems. Handbook of Applied Mycology, vol. 5. New York: Marcel Dekker. Dix, N.J. & Webster, J. (1995) Fungal ecology. London: Chapman & Hall. Gams, W., Christensen, M., Onions, A.H.S., Pitt, J.I., Samson, R.A. (1985) Infrageneric taxa of Aspergillus. In: R.A. Samson, R.A., Pitt, J.I. (Eds), Advances in Penicillium and Aspergillus Systematics. Plenum Press, New York, pp. 55-61. Otteneder, H. & Majerus, P. (2000) Occurrence of ochratoxin A (OTA) in wines: influence of the type of wine and its geographical origin. Food Additives and Contaminants 17, 793-798. Pitt, J. & Hocking, A.D. (1997) Fungi and Food spoilage. London: Blackie Academic & Professional. Pitt, J.I. (2000) Toxigenic fungi: which are important? Medical Mycology 38, 17-22. Raper, K.B., Fennell, D.I. (1965) The Genus Aspergillus. Williams and Wilkins, Baltimore. Santos, I.M. and Lima, N. (2001) Criteria followed in the establishment of a filamentous fungal culture collection – Micoteca da Universidade do Minho (MUM). World Journal of Microbiology and Biotechnology 17, 215-220. Snowdon, A.L. (1990) A Colour Atlas of Post-Harvest Diseases and Disorders of Fruits and Vegetables. 1. General introduction and fruits. London: Wolf Scientific. Zimmerli, B., Dick, R., (1995). 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