Micronutrientes interferem na qualidade da bebida

Introdução

O mundo têm consumido mais café. O consumo per capita de café aumentou de 0,897 kg/ano em 1990 para 1,069 kg/ano em 2016 (Torga & Spers, 2020), considerável aumento de 19,2%. Além disso, a população mundial aumenta continuamente. No entanto, além de quantidade, é notável a crescente demanda por cafés especiais. Mesmo o Brasil, segundo maior consumidor de café em nível mundial, tem a posição mantida como consequência da melhoria da qualidade dos cafés produzidos nos últimos vinte anos (ABIC, 2020). Portanto, cafés de qualidade superior, reconhecidos como cafés finos, gourmets, especiais, premium ou outros termos, estão cada vez mais consumidos no mercado nacional e internacional.
Em contrapartida, a produção de cafés especiais tem se tornado muito atrativa ao produtor em função dos preços diferenciados que são pagos pela saca. Antes vista como opção, a diferenciação no mercado também têm sido um importante pilar para a sustentabilidade econômica da cafeicultura. Assim, cada vez mais os cafeicultores vêm adotando tecnologias e buscando mais informações que favoreçam a produção de cafés especiais. Todavia, há muitos fatores envolvidos na qualidade do café como genética, sanidade da planta, maturação dos grãos, altitude, manejo fitossanitário, carga pendente, manejo pós colheita e, não menos importante, nutrição mineral.

Como a nutrição pode contribuir com a qualidade da bebida do café?

É incontestável a importância da nutrição adequada e equilibrada para atingir altas produtividades do cafeeiro. Além disso, sabe-se que a composição bioquímica dos grãos está relacionada a fatores genéticos e ambientais. Dentre os fatores abióticos, o estado nutricional da planta pode influenciar na produção e composição bioquímica do grão, com potencial para alterar a qualidade da bebida. Os nutrientes contribuem para a qualidade final do café de duas maneiras, i) direta: por seu papel no metabolismo da planta e acúmulo de compostos químicos desejáveis do ponto de vista do aroma e sabor do café; e ii) indireta: por seu papel na produção de compostos que desfavorecem o desenvolvimento microbiano nos grãos (Martinez et al., 2014).
O estado nutricional também afeta o enchimento dos grãos e por consequência a qualidade da bebida. Um processo ineficiente de enchimento de grãos pode tornar a bebida com baixa qualidade, deixando-a adstringente, metálica e dura, por afetar o metabolismo do ácido clorogênico e do triptofano (Fagan et al., 2011).
Nitrogênio (N) e potássio (K) são macronutrientes influentes na qualidade dos grãos, além de serem muito exigidos pelas plantas de café. O N é componente estrutural de aminoácidos, proteínas, bases nitrogenadas, ácidos nucléicos, enzimas, coenzimas, vitaminas, pigmentos e outros produtos secundários (Malavolta et al., 1997). Além disso, o N está presente na molécula da cafeína. Em plantas de café sob deficiência ou baixo suprimento de N verifica-se redução na quantidade de cafeína presente nos grãos, uma vez que 40 a 50% do N presente nos grãos torrados está imobilizado na cafeína e trigonelina (Clifford & Wilson, 1985). Entretanto, o aumento do fornecimento de N nem sempre resulta em maior quantidade de cafeína nos grãos devido ao efeito de diluição, ou seja, o incremento do fornecimento de N (até determinada quantidade) pode aumentar a produção e diluir a cafeína produzida em um número maior de grãos (Clemente, 2010). Assim, é importante suprir a lavoura com quantidade adequada de N pois esse nutriente está fortemente relacionado a quantidade de celulose, hemicelulose, óleos, trigonelina, ácido clorogênico e compostos nitrogenados, fatores chaves para a obtenção de compostos que conferem sabor e aroma característicos de bebida de boa qualidade (Amorim, 1968; Carvalho et al., 1997).
O cafeeiro também é muito exigente em K, nutriente ligado ao funcionamento dos processos osmóticos (ex.: abertura e fechamento estomático), síntese de proteínas e permeabilidade de membrana (Malavolta, 1980; Zehler et al., 1986). Além disso, K e Mg interferem na qualidade do café devido sua relação com a translocação de açúcares via floema. A quantidade de açúcar total presente nos grãos de cafés pode contribuir para sabor e aroma da bebida, que são atributos desejáveis em cafés superiores (Amorim et al.,1976). Portanto, o reflexo da adubação na produção é tão importante quanto os efeitos sobre os compostos orgânicos que influenciam a qualidade da bebida.
Além de N e K, os micronutrientes também estão relacionados à qualidade de bebida. Abaixo destaca-se o papel do cobre, zinco, boro e manganês.

Papel dos micronutrientes

Cobre (Cu)
O Cu está envolvido no processo de fotossíntese, respiração, distribuição de carboidratos, bem como na constituição e ativação de algumas enzimas. Dentre essas enzimas, está a polifenoloxidase e a diamina oxidase, que catalisam a oxidação dos compostos fenólicos e cetonas (precursores da lignina) (Hänsch
& Mendel, 2009), diretamente relacionadas com a qualidade da bebida.
Em geral, quanto maior a atividade da polifenoloxidase melhor é a bebida do café, por outro lado, a baixa atividade dessa enzima ocasiona em perda na qualidade (Figura 1). As polifenoloxidases atuam nos polifenóis, diminuindo a ação antioxidante desses compostos sobre aldeídos, o que facilita sua oxidação e resulta na produção das quinonas (Martins et al., 2005). Dessa forma, a atividade da polifenoloxidase é utilizada como indicador bioquímico da qualidade da bebida. De fato, comprova-se a alta atividade desta enzima em grãos que permitiram a obtenção de ‘bebida mole’ (Mazzafera et al., 2002). Assim, a adição do cobre na nutrição das plantas de café contribui para maior atividade das enzimas polifenoloxidase, enquanto que a deficiência desse nutriente ocasiona acúmulo de fenóis e a diminuição da lignificação, resultando em bebidas de baixa qualidade.

Figura 1. Atividades de polifenoloxidase em extratos proteicos de cafés de bebida Rio (R), Dura (D) e Mole (M), obtidos pelos métodos enzimáticos 1, 2 e 3. Ácido clorogênico foi usado como substrato. Médias de quatro repetições. Barras indicam o desvio padrão. Figura extraída de Mazzafera et al. (2002).

Em adição, os microrganismos presentes tanto nas fases pré como pós-colheita podem infectar os grãos caso encontrem condições favoráveis. Fungos dos gêneros Aspergillus e Penicillium podem produzir micotoxinas (Simões, 2009) que além de serem prejudiciais ao homem, provocam avarias nos grãos de café, prejudicando também a comercialização e qualidade da bebida. Estes fungos degradam as paredes, membranas e polissacarídeos e produzem um composto que confere um sabor amargo a bebida do café (Alves et al., 1996). No entanto, Cu exerce um efeito direto de defesa da planta contra os fungos pois atua na desnaturação das proteínas dos patógenos. Ainda de forma indireta, o Cu participa na síntese de lignina que atua como barreira de proteção a penetração de microrganismos (Pasin et al., 2002).

Zinco (Zn)
O Zn tem um papel fundamental na constituição e ativação das enzimas, além disso, está relacionado ao metabolismo do N, carboidratos e proteínas da membrana (Prado, 2008). De fato, Zn atua na manutenção da integridade das membranas (Cakmak & Marchner, 1990) e a aplicação desse nutriente aumenta a atividade da enzima polifenoloxidase, além de contribuir para a redução dos radicais livres de O2 bem como na estabilização estrutural de proteínas (Cakmak & Marchner, 1988) (Kaya & Higgs, 2001). No entanto, o excesso de Zn ocasiona redução da atividade da polifenoloxidase (Lacerda et al., 2018), resultando em cafés de bebida de baixa qualidade.
Membranas mais íntegras permitem menor lixiviação de metabólitos e enzimas (como polifenoloxidase, proteases e lipases) que alteram a composição bioquímica e, durante o processo de torra, podem alterar o sabor e aroma da bebida (Amorim, 1978). Um fator relacionado a integridade das membranas é o arranjo dos lipídeos dentro das células (Figura 2). Os lipídeos no centro da célula funcionam como uma barreira para retenção de compostos voláteis que conferem sabor e aroma a bebida (Amorim, 1978; Pimenta, 2004). Em células mais íntegras os lipídeos se arranjam de forma mais organizada, encontrando-se em corpos lipídicos no centro das células, essa preservação resulta em bebidas de melhor qualidade (Goulart et al., 2007).

Figura 2. Seções de grãos de café verde, de diferente qualidade de bebida, corados com Sudan IV para lipídeos. Bebida mole (A), dura (C) e rio (E). Detalhe da porção mediana, próxima da cavidade embrionária, de endosperma de grãos de cafés bebidas mole (B), dura (D) e rio (F). Setas indicam o posicionamento de corpos lipídicos. Barra corresponde a 50 μm. Figura extraída de Goulart et al. (2007).

Por outro lado, a perda da qualidade da bebida acontece em função dos lipídeos não se apresentarem no centro da célula, mas dispersos em regiões mais próximas à parede celular. No caso de cafés com ‘bebida dura’ não há mais a formação dos corpos lipídicos, sendo que esses encontram-se dispersos próximos a parede celular. Em cafés com qualidade ‘rio’ as membranas das células já estão desestruturadas o suficiente para permitir o extravasamento dos lipídeos para os espaços extracelulares (Goulart et al., 2007). Deste modo, no momento da torra estes compostos lipídicos não conseguem preservar as substâncias que conferem sabor e aroma a bebida, tornando-a de qualidade inferior.
O Zn também pode elevar a quantidade de sacarose presente no grão. Maiores concentrações de açúcares nos grãos crus de café contribuem expressivamente para as reações do processo de torração (Mendonça et al., 2007), o que colabora com a doçura da bebida, atributo de sabor desejável no grão de café (Coradi et al., 2007).
Por fim, o ataque de insetos aos grãos de café pode ocasionar perda na qualidade da bebida, pois são considerados grãos com defeito devido ao sabor adstringente que apresentam. A preferência dos insetos pela planta é devido a sua composição bioquímica. Interessantemente, a suplementação de Zn pode reduzir esse ataque de pragas (Figura 3), pois esse nutriente aumenta o teor de ácido clorogênico nos grãos (Martinez et al., 2013). Assim, Zn fornecido a planta tanto via folha quanto no solo influencia positivamente a produção e qualidade dos grãos de café (Martinez et al., 2013).

Figura 3. Produtividade em t ha-1 (Y), número de defeitos equivalentes (ED) e porcentagem de danos causados por insetos (ID) em grãos de café produzidos com ou sem suplementação de Zn. Figura extraída de Martinez et al. (2013).

Boro (B)
A deficiência de B causa aumento dos níveis de ácido indolacético (auxina), o que provoca distúrbios no desenvolvimento da planta, com redução na síntese de proteínas, acúmulo de compostos fenólicos e dificuldade na formação da parede celular (Melo & Lemos, 1991).

Assim como o efeito do Zn para membranas, paredes celulares bem formadas retêm os compostos que conferem sabor e aroma aos cafés classificados como ‘alta qualidade’, enquanto que o extravasamento do conteúdo celular para o endosperma provoca alterações qualitativas e quantitativas, ou seja, a alteração da qualidade da bebida (Goulart et al., 2007). Cafés de ‘bebida mole’ apresentam a parede celular espessa e bem formada. Por outro lado, a redução da espessura e integridade da parede celular reduz a qualidade da bebida, de modo que na ‘bebida rio’ a parede celular é suprimida ou degradada (Figura 4) (Goulart et al., 2007).
Além do mais, plantas de café suplementadas adequadamente com B maximizam a atividade da polifenoloxidase, reduzem as concentrações do ácido cafeoilquínicos (5-CQA) e aumentam o transporte e ação dos reguladores de crescimento (Clemente, 2014).

Figura 4. Seções de grãos de café verde, de diferente qualidade de bebida, corados com Safranina e Azul de Astra. Bebida mole (A), dura (C) e rio (E). Detalhe da porção mediana, próxima da cavidade embrionária, do endosperma de grãos de cafés bebidas mole (B), dura (D) e rio (F). Setas indicam regiões de depressão ou degradação de parede celular. Barra corresponde a 50 μm. Figura extraída de Goulart et al. (2007).

O excesso de B altera a integridade da membrana e produz quinonas que reduzem a atividade da enzima polifenoloxidase (Karabal et al., 2003). Na falta desse micronutriente, ocorre acúmulo de fenóis, pois os complexos cis-diol são deslocados para o ciclo das pentoses fosfato. Esse acúmulo de fenóis pode desestruturar as membranas celulares e por consequência acontece a morte do tecido vegetal (Marschner, 2012).

Manganês (Mn)
O Mn, dentre outras funções, atua como cofator enzimático na rota de produção de lignina, estando intimamente ligado com o aumento da síntese desse composto. Além disso, participa da síntese de fenóis solúveis e é capaz de inibir a produção de exoenzimas produzidas por certos fungos responsáveis por degradar a parede celular. Desse modo, Mn é capaz de reduzir o crescimento de fungos que se associam aos grãos. Além do mais, há correlação direta entre a concentração de Mn e Cu na planta com a qualidade da bebida do café (Becker-Raterink et al., 1991).

Deste modo, se as barreiras físicas de proteção contra os patógenos falharem, uma segunda estratégia da planta é aumentar a síntese de fitoalexinas. As fitoalexinas são oriundas do metabolismo secundário e acumulam ao redor do sítio de infecção, dificultando o desenvolvimento dos patógenos. Mn, Fe, Cu, e B estão envolvidos neste mecanismo de defesa (Pasin et al., 2002). Aplicações foliares com esses nutrientes são capazes de reduzir a infecção de diversos fungos de armazenamento (Figura 5).

Neste contexto, fica evidente o papel dos micronutrientes catiônicos e do B na qualidade da bebida do café, atuando em alterações bioquímicas ou aumentando a tolerância a patógenos. O fornecimento de nutrientes de maneira eficiente, com quantidade e modo de aplicação corretos tendem a proporcionar melhor qualidade do café colhido, sendo o balanço adequado de cada nutriente tão importante quanto sua quantidade. Cada nutriente cumpre seu papel de forma insubstituível. O fornecimento de nutrientes através de fontes eficientes traz respostas tanto em qualidade quanto em produtividade. A qualidade da bebida tem pesado cada vez mais no preço de venda do café, agregando valor ao produto e aumentando a rentabilidade. A ICL América do Sul apresenta soluções para nutrição que facilitam a aplicação de maneira equilibrada, com segurança e garantia de alta resposta, agregando em qualidade, produtividade e, sobretudo, na rentabilidade da cafeicultura.