torta de mamona embrapa

1Ricina: um Impasse para Utilizao da Torta de Mamona e suas Aplicaes....

2 Ricina: um Impasse para Utilizao da Torta de Mamona e suas Aplicaes ....


Empresa Brasileira de Pesquisa AgropecuriaCentro Nacional de Pesquisa de Algodo

Documentos 174

Ricina: Um Impasse para Utilizao da Torta deMamona e suas Aplicaes

Lcia Vieira Hoffman

Ana Carolina Assis Dantas

Everaldo Paulo de Medeiros

Liv Severino Soares

Campina Grande, PB.2007

ISSN 0103-0205Dezembro, 2007


Exemplares desta publicao podem ser solicitados :

Embrapa AlgodoRua Osvaldo Cruz, 1143 CentenrioCaixa Postal 174CEP 58107-720 - Campina Grande, PBTelefone: (83) 3315-4300Fax: (83) [email protected]://www.cnpa.embrapa.br

Comit de Publicaes

Presidente: Nair Helena Castro ArrielSecretria: Nvia Marta Soares GomesMembros: Demstenes Marcos Pedroza de Azevdo

Everaldo Paulo de MedeirosFbio Aquino de AlbuquerqueFrancisco das Chagas Vidal NetoJoo Luiz da Silva FilhoJos Wellingthon dos SantosLuiz Paulo de CarvalhoNelson Dias Suassuna

Supervisor Editorial: Nvia Marta Soares GomesReviso de Texto: Lcia Vieira HoffmanTratamento das Ilustraes: Oriel Santana BarbosaCapa: Flvio Trres de Moura/Maurcio Jos Rivero WanderleyEditorao Eletrnica: Oriel Santana Barbosa

1 Edio1 impresso (2007) 1.000 exemplares.

Todos os direitos reservadosA reproduo no autorizada desta publicao, no todo ou em parte, constituiviolao dos direitos autorais (Lei n 9.610).

EMBRAPA ALGODO (Campina Grande, PB)

Ricina: Um Impasse para Utillizao da Torta de Mamona e suas Aplicaes,por Lcia Vieira Hoffman. Campina Grande, 2007

p.25 (Embrapa Algodo. Documentos, 174)

1. Mamona-subproduto-Torta 2. Propriedades I. Hoffman, L.V. II. Dantas,A.C.A. III. Medeiros, Everaldo Paulo de. IV. Severino, L.S. V. Ttulo. VI. Srie.

CDD 633.85

Embrapa 2007


Autores

Lcia Vieira HoffmanEng. agrn. D.Sc. da Embrapa Algodo, Rua Osvaldo Cruz, 1143,Centenrio, CEP 58107-720, Campina Grande, PB, E-mail:[email protected]

Ana Carolina Assis DantasAluna do Curso de Agronomia - CCA / UFPB, Areias - PB eEstagiria da Embrapa Algodo E-mail:[email protected]

Everaldo Paulo de MedeirosQumico Industrial. D.Sc. da Embrapa Algodo, Rua Osvaldo Cruz,1143, Centenrio, CEP 58107-720, Campina Grande, PB, E-mail:[email protected]

Liv Severino SoaresEng. agrn. M.Sc. da Embrapa Algodo, Rua Osvaldo Cruz, 1143,Centenrio, CEP 58107-720, Campina Grande, PB, E-mail:[email protected]


Apresentao

Robrio Ferreira dos SantosChefe Geral da Embrapa Algodo

Com o incio da promoo do cultivo da mamona como uma das principaisalternativas para fornecimento de matria prima para biodiesel no Brasil,surgiu uma dvida na populao sobre os possveis efeitos txicos dessaplanta sobre as pessoas. Como a semente de mamona possui a protenatxica chamada ricina, a qual pode at ser usada como arma de guerrabiolgica, as pessoas se perguntam at que ponto seguro conviver complantios dessa oleaginosa e utilizar seus co-produtos.

O presente documento tem o objetivo de esclarecer estas dvidas,explicando o que a ricina, como atua, como pode ser eliminada e em quesituaes especiais poderia trazer algum risco s pessoas. Sabendo-se quea mamona uma planta comumente encontrada em reas urbanas do Pas,em contato direto com pessoas, inclusive crianas, pode-se inferirfacilmente que no h riscos em conviver com essa planta. Por outro lado,sempre desejamos que a sociedade esteja bem informada sobre qualquertema que tenha relao com seu bem-estar e por isso apresentamos estetrabalho informativo.


Sumrio

Ricina: um Impasse para Utilizao da Torta de Mamona e suasAplicaes.......................................................................................... 10

Introduo ..........................................................................................10

Crescimento da rea plantada com mamona..........................................12

A importncia do biodiesel....................................................................13

A ricina uma potente toxina...............................................................14

Ricina: uma viso molecular................................................................. 16

Ricina como arma contra o Cncer....................................................... 17

A torta de mamona como rao animal.................................................18

A torta de mamona como adubo orgnico............................................. 20

A torta de mamona como nematicida................................................... 21

A torta de mamona como fonte de energia............................................21

Referncias Bibliogrficas.................................................................... 22


Ricina: um Impasse paraUtilizao da Torta de Mamona esuas Aplicaes

Lcia Vieira Hoffman

Ana Carolina Assis Dantas

Everaldo Paulo de Medeiros

Liv Soares Severino

Introduo

Na semente da mamona existe uma protena, a ricina, que uma dastoxinas naturais mais potentes que existem, podendo ser considerada umaarma biolgica (MACKINNON, 2000; LINDSEY et al, 2005; LUBELLI et al,2006). O principal produto da mamona o leo, que, em geral, possui 90%de cido ricinolico, o qual lhe confere algumas propriedades interessantescomo alta solubilidade em etanol e alto poder de lubricidade; constituindo-seem importante fonte para produo de biodiesel e para fabricao deplsticos, de fibras sintticas, de esmaltes, de resinas e de lubrificantes(FREIRE, 2001). Aps a extrao do leo, a ricina fica concentrada natorta, tornando-a invivel para alimentao animal.

A possibilidade de expanso do cultivo desta oleaginosa tem estimuladopesquisas que apresentem solues para o uso dos co-produtos e/ousubprodutos provenientes da mamoneira, assim, esta reviso de literaturaprocura lanar luzes sobre as seguintes questes:

- possvel destoxificar a torta para que ela possa servir para alimentaoanimal?

- Existem outras possibilidades de uso para a torta de mamona?


O mecanismo molecular de atuao da ricina bastante estudado, o quetem colaborado para um novo e surpreendente uso desta molcula: a mortede clulas cancergenas, contanto que seja possvel direcionar esta toxinaespecificamente s clulas doentes.

Crescimento da rea plantada com mamona

A mamona, Ricinus communis, uma planta perene nativa de regiestropicais e subtropicais do mundo.

De acordo com Savy (2007), a produo mundial de mamona foi cerca deum milho de toneladas, no perodo 2000-2004, e, no ano de 2005, 1,4milho de toneladas. Os principais produtores so ndia e China, com 60%e 20% da produo mundial, respectivamente. Na Amrica do Sul, osprincipais produtores so Brasil, com cerca de mais de 100 mil toneladas,em 2005, e Paraguai, com produo entre 10 e 25 mil toneladas.

No Brasil, a produo de mamona est localizada na Regio Nordeste,principalmente no estado da Bahia, com cerca de 80% do total de reaplantada, como observa-se na Tabela 1 (SAVY, 2007).

Tabela 1. reas plantada e colhida, quantidade produzida, rendimento mdio evalor da produo de mamona em 2005.

Fonte: IBGE, Diretoria de Pesquisas, Coordenao de Agropecuria, Produo Agrcola Municipal, 2007.


Por ser resistente seca e poder ser semeada em diferentes tipos de solo ealtitudes, tendo seu timo ecolgico em altitudes entre 300 a 1500 metros,alm de alto teor de leo, a mamona tem sido considerada como possvelestratgia de promoo de desenvolvimento social no campo,aproveitando reas agrcolas com potencialidades restritas e gerao derenda por agricultores destas regies (FRAGOSO, 2006).

A importncia do biodiesel

O biodiesel definido como steres monoalqulicos derivados de cidosgraxos de origem animal ou vegetal (KNOTHE et al., 2005) e pode

substituir, em curto e mdio prazos, o leo diesel derivado do petrleo -petrodiesel (CHIERICE, 2001). Encontra-se registrado na "EnvironmentProtection Agency - EPA - USA" como combustvel e como aditivo paracombustveis; pode ser usado puro, em mistura com o diesel de petrleo ounuma proporo baixa como aditivo de 1 a 5% (FERRARI, 2005). Acombusto do petrodiesel nos caminhes, nos carros e nas indstrias causa

grande poluio, enquanto o biodiesel gera gases menos txicos, poispossibilita uma maior reduo de gases poluentes - at 53% de monxidode carbono, 78% de dixido de carbono (principal gs responsvel peloefeito estufa) e 68% do material particulado (fumaa preta).

Ecologicamente correto, este combustvel promove a reverso do efeitoestufa, pois as plantas capturam CO2 emitido pela queima do biodiesel

(PENIDO, 2007). De acordo com Parente (citado por AMORIM et al.,2007), a quantidade de biodiesel produzida em um hectare de mamona

emite uma tonelada de CO2, enquanto esta plantao absorve at oito

toneladas deste gs da atmosfera. Este biodiesel destaca-se tambm porser atxico, no nocivo, de baixa inflamabilidade e por se biodegradvel no

meio ambiente, no provoca danos ecolgicos, em caso de vazamentos.Por no conter enxofre em sua composio, no contribui para a chuva

cida, e, conseqentemente, reduz a emisso

-24SO

e -13NO atmosfera

(PENIDO, 2007).


A ricina uma potente toxina

Um dos problemas associados ao cultivo de mamona a presena deprotenas txicas encontradas no endosperma das suas sementes, das

quais a principal a ricina. (JACKSON et al, 2006).

A ricina venenosa a humanos, animais e insetos (LER, et al, 2006); foinomeada por Stillmark, em 1888, quando testou o extrato de mamona em

clulas vermelhas de sangue e observou que se aglutinaram. Hoje, sabe-seque a aglutinao se deve a outra toxina presente no endosperma da

mamona, a aglutinina, tambm chamada RCA (do ingls: Ricinus communisagglutinin), ou RCA 120, como referncia sua massa molecular, de

120Da. Esta protena uma lectina potente (protenas com stios de

ligao a acares) e, de acordo com Jackson et al (2006), apesar dedistinta da ricina - pois no tem atividade citotxica direta -, tem afinidade

pelas clulas vermelhas do sangue, causando aglutinao e hemlisesubseqentes. Embora a ricina (tambm conhecida como RCA 60, por ter

60 kDa) seja uma citotoxina potente um hemaglutinante fraco,contrastando com a RCA que uma citotoxina fraca e um hemaglutinante

poderoso. Ela tambm chamada Ricinus communis agglutinin II e poderia

ser usaada como uma arma de bioterrorismo de grande poder letal(PINKERTON et al, 1999).

A molcula da ricina compem-se de duas subunidades: a cadeia A,citotxica e a cadeia B, receptor-ligao (lectina), unidas por uma nica

ligao covalente de dissulfeto (-S-S-) (JACKSON et al., 2006; OSTIN et

al, 2007), como observa-se na Figura 1. O efeito txico deve-se habilidade de inativar os ribossomos eucariticos especifica e

irreversivelmente, promovendo a morte das clulas pela inibio da sntesede protena.

As duas cadeias juntas constituem uma das citotoxinas mais potentes da

natureza, considerando que nenhum efeito txico conhecido para ascadeias isoladas.


De acordo com JACKSON et al (2006), o envenenamento por ingesto da

semente da mamona provocado pela ricina, no pela RCA 120, pois esta

no penetra a parede intestinal nem afeta as clulas vermelhas do sangue,a no ser por injeo intravenosa. Se a RCA for injetada no sangue, as

clulas vermelhas do sangue iro se aglutinar e estourar atravs dehemlises.

Os sintomas imediatos da intoxicao por ricina so dores abdominais evmitos. Em alguns dias ocorre desidratao severa, com decrscimo daproduo de urina e diminuio da presso sangunea. A vtima usualmenterecupera-se quando no ocorre morte entre trs e cinco dias (DOAN,2005).

Segundo Lubelli et al. (2006), por causa de seus efeitos extremos,crescentes preocupaes surgiram sobre a possibilidade de abusar destesagentes como armas de guerra. No passado, a ricina foi usada parapropsitos suicidas e homicidas. Em 1978, durante a Guerra Fria, GeorgiMarkov, escritor e jornalista blgaro, que vivia em Londres, morreu aps

Fig. 1. Estrutura da ricina (Lord et al. citado PATOCKA, 2007), destacando-seas cadeias A e B. A metade direita superior a cadeia A e a metade esquerdainferior a cadeia B, as pontes dissulfeto e o local onde ocorre a ligao dagalactose.


ser atacado por um homem que injetou ricina em seu organismo(MACKINNON, 2000; LINDSEY et al, 2005; SEVERINO, 2005; LUBELLI etal, 2006). H relatos de que a substncia tambm foi usada na Guerra Ir-Iraque, durante os anos 80. Mais recentemente, em janeiro de 2003,suspeitos de terrorismo foram presos por estarem purificando ricina em umapartamento de Londres (LUBELLI et al., 2006).

Ricina: uma viso molecular

A ricina uma glicoprotena de elevada toxidez que consiste em duascadeias unidas por uma nica ligao de dissulfeto. A cadeia A da ricinatem cerca de 32.000 daltons e a cadeia B, cerca de 34.000 daltons,totalizando, na protena nativa, cerca de 66KDa; alguns autoresreferenciam-se ricina tambm como de duas subunidades, porm sendoambas com 32 KDa (PINKERTON et al, 1999; JACKSON et al, 2006). Acadeia B uma lectina, que se liga a carboidratos da superfcie damembrana da clula, desencadeando um processo de endocitose queculmina na entrada da cadeia A no citosol (interior da clula), representadona Figura 2 (LER et al., 2006). A cadeia A incapaz de entrar na clula e,assim, isoladamente no txica. Alm disso, ela tem atividadeenzimtica de glicosidase e provoca alterao no RNA ribossmico 28 S,de forma que esta no pode mais realizar a sntese de protenas. Nestecaso, uma nica molcula da cadeia A suficiente para matar uma clula.

Fig. 2. Penetrao da Cadeia A na clula e bloqueio da sntese de protenas.Fonte: Statens Serum Institut.

MORTE DA

CLULA


Ricina como arma contra o Cncer

A cadeia A (txica) pode ser separada da cadeia B ("transportadora") e,ento, pode ser unida por uma ligao de dissulfeto a outras protenas,como anticorpos. Estas molculas hbridas (anticorpos-toxina) podem serusadas para matar clulas especficas. O reconhecimento de clulasespecficas realizado por meio de molculas de anticorpo (PINKERTON etal, 1999).

Anticorpos so molculas (glicoprotenas) formadas para reconhecimentode molculas especficas, sendo esta, uma das funes do sistemaimunolgico. A molcula especfica reconhecida pelo anticorpo,normalmente uma protena, chamada antgeno. Molculas de anticorpodiferentes so formadas como mecanismos de defesa para diferentesmolculas invasoras ou estranhas ao organismo (MURRAY et al., 2000). Emalgumas doenas, chamadas doenas auto-imunes, os anticorpos soproduzidos contra molculas do prprio organismo, por exemplo, como nocaso do Lupus.

Existem vrios usos biotecnolgicos para os anticorpos e uma variedade deprocedimentos analticos. Um deles a tcnica de ensaio enzima ligada aoimunoabsorvente, conhecida como ELISA (do ingls: Enzyme LinkedImmuno Sorbent Assay). Esta tcnica permite a rpida seleo equantificao da presena de um antgeno em uma amostra. Para suaexecuo, uma substncia (antgeno) injetada em algum animal, comocoelhos, cabras ou cavalos. Como os anticorpos so abundantes no sangue,retira-se parte do sangue do animal; aps sua coagulao, resta o sorosangneo, que contm grande nmero de anticorpos os quais reconhecema substncia estranha (anti-soro). Neste caso, diferentes anticorpos seroproduzidos, porque reconhecem diferentes partes (epitopos) do antgeno,sendo por isso chamados de anticorpos policlonais.

Embora sendo um veneno muito potente, a ricina foi usada em pesquisa decncer e quimioterapia. As molculas hbridas anticorpo-toxina podem serchamadas de imunotoxinas. Para que elas se direcionem especificamentes clulas cancergenas, necessrio que o anticorpo tenha sido produzidopara reconhecimento de antgenos presentes somente nestas clulas, ouseja marcadores de tumor.


Para que as imunotoxinas sejam precisas no reconhecimento apenas declulas cancergenas, elas devero ser formadas com o uso de anticorposmonoclonais (VITETTA, 2006) e no policlonais como descritoanteriormente. A produo de anticorpos policlonais requer tcnicasavanadas. Eles so produzidos in vitro, no em animais, a partir de umanica clula produtora de anticorpo clonada por meio da fuso desta comuma clula que tenha grande potencialidade de reproduo in vitro.

De acordo com Vitetta (2006), os anticorpos so produzidos in vitro e tmlocais de receptor de protena que reconhecem as clulas designadasespecficas de um tumor. Armando estes anticorpos com ricina, a toxinaletal pode ser levada diretamente para o local do tumor em um pacientecom cncer. Assim, as cadeias A da ricina podem destruir as clulas dotumor, sem danificar outras clulas no paciente. Em relao aos efeitoscolaterais prejudiciais de terapias de cncer atuais e outras terapias parainfeco viral, como HIV; as imunotoxinas oferecem uma alternativapromissora. Elas so a "bala" mgica como o imunologista Paul Ehrlichdenominou em 1900, um agente teraputico que pudesse ser empregadodiretamente em clulas anormais sem muito efeito nas clulas saudveis(VITTETA, 2006).

Ler et al (2006) mostra que para descobertas com propsito de tratamentomdico, h uma necessidade de se dispor de mtodos para quantificaode ricina.

A torta de mamona como rao animal

O resduo da prensagem das sementes, aps a extrao de leo, chamadade torta, poderia ser utilizado como rao animal e, assim, agregar valorcomercial mamona (OLIVEIRA, 2007). Para cada tonelada de sementesde mamona processada estima-se que sejam gerados 530 Kg de torta(SEVERINO, 2005). A torta poderia ser utilizada aps moda para obtenodo farelo, aproveitando o alto teor de protenas em raes (RIBEIRO;VILA, 2006). Todavia, o seu uso como alimento animal no tem sidopossvel devido presena de elementos txicos e alergnicos na suacomposio e da falta de tecnologia economicamente vivel em nvelindustrial para seu processamento. Em escala experimental, no entanto,sua destoxificao facilmente obtida por tratamentos trmicos e


qumicos. Uma torta de mamona destoxificada chamada Lex Protico j foicomercializada no Brasil na dcada de 60 pela empresa SANBRA. Noentanto, o processo de produo foi suspenso pela dificuldade no controleda eficincia do processo de destoxificao, que ocasionava a liberao delotes do produto ainda txicos que poderiam causar a morte de animais(SEVERINO, 2005).

Existem diversos mtodos para promover a destoxificao e adesalergenizao da torta da mamona, usando processos fsicos e qumicos(RIBEIRO; VILA, 2006). Os dados da literatura relativos remoo dericina da torta de mamona por tratamento fsico e por tratamentosqumicos so detalhados nas Tabelas 2 e 3.

Os tratamentos com agentes qumicos so mais eficientes que aqueles queempregam aquecimento para destoxificao da torta de mamona.

Uma maneira ainda mais eficaz de eliminar a ricina da mamona por meiodo melhoramento gentico, selecionando sementes com menor teor datoxina, por melhoramento tradicional ou mesmo por transgenia. Entretanto,isto pode trazer problemas agronmicos cultura, como a possibilidade demaior susceptibilidade da planta ao fungo Fusarium e a certas pragascomuns cultura (FREIRE, 2001).

Tabela 2. Tratamentos fsicos para remoo da ricina (ANANDAN et al., 2005).


A torta de mamona como adubo orgnico

Tradicionalmente, este subproduto tem sido utilizado como adubo orgnico,devido o alto teor de nitrognio. Seu uso como insumo agrcola preciosopelo provimento de matria orgnica ao solo e nutrientes s culturas, bemcomo pelo seu efeito nematicida, diminuindo o uso de produtos agro-qumicos poluentes. Tambm tem significativo efeito na capacidade deregenerao de solos degradados, por conter cerca de 89% de matriaorgnica (SAVY, 2007). De acordo com Lima et al (2006), a torta demamona utilizada como adubo orgnico na planta de mamona da linhagemCSRN 393, propiciou aumento em todas as caractersticas de crescimento,de forma proporcional dose fornecida. A rea foliar, por exemplo,aumentou de 342,45 para 1.024,85 cm2 em funo do aumento de 0,5para 2,0 t/ha da torta de mamona. A matria seca total aumentou de 9,78para 24,63 g entre a maior e a menor dose. A torta de mamonaapresentou boas caractersticas para uso como adubo orgnico,principalmente devido ao alto teor de nitrognio.

Tabela 3. Tratamentos qumicos para remoo da ricina (ANANDAN et al.,2005).


A mineralizao da torta de mamona tambm muito mais rpida que a doesterco bovino e do bagao de cana, segundo resultados obtidos porSeverino (2004), o que permite maior liberao de nutrientes que outrosmateriais, mas uma menor disponibilizao quando comparado comfertilizantes qumicos.

A decomposio mais rpida da matria orgnica, provavelmente, ocorredevido aos altos teores de nitrognio, fsforo e potssio presentes na torta,alm de condies timas para a atividade microbiana: alta umidade, boaaerao e temperatura em torno de 28 C (SEVERINO et al., 2004).

A torta de mamona como nematicida

A torta de mamona tem efeito nematicida, sendo assim alternativa de baixocusto aos agrotxicos que podem causar danos ao operador e ao meioambiente. Estudos sugerem o uso da torta de mamona como produtoalternativo na reduo da populao de nematides no solo. De acordo comDutra et al (2006) em cafeeiros irrigados a aplicao da torta de mamonano controle de nematide pode ser atribuda, provavelmente, aos seguintesefeitos: ao do complexo ricina-ricinina presente na torta de mamona, quepode ter toxidade aos nematides; ao nutricional promovida pela torta demamona; ou ainda pela ao conjunta desses efeitos. Mas estes resultadosnecessitam ser complementados com estudos especficos para a elucidaodos mecanismos bioqumicos, fisiolgicos e citolgicos dos componentes datorta de mamona na reduo dos nematides. Em tomateiro tambmverificou-se a eficincia da torta no combate do nematide Nacobbusaberrans sendo o efeito atribudo liberao de compostos txicos e dalectina, da ricina e da ricina aglutinina (NAVARRO et al., 2002).

A torta de mamona como fonte de energia

O aproveitamento da torta de mamona para fins energticos foi avaliadopor Drummond et al (2006), o qual verificou que este produto possui podercalorfico de 4.500 Kcal Kg-1. Comparado com outras tortas de oleaginosas


do Programa Brasileiro de Biodiesel, o poder calorfico da torta de mamona similar ao do dend e superior ao do girassol e da soja. O poder calorficode outros resduos e materiais vegetais, vastamente utilizados no estado dePernambuco como fontes alternativas de energia, so: bagao de cana deacar (2.300 Kcal Kg-1), casca de coco (3.500 Kcal Kg-1), lenha (2.700Kcal Kg-1), serragem ou cavaco de madeira (2.400 Kcal Kg-1) e eucalipto(4.600 Kcal Kg-1). Claramente, pode-se observar que o potencialenergtico da torta de mamona destaca-se como resduo de alto podercalorfico, superior ao de outros materiais que so utilizados em fornos ecaldeiras industriais no estado de Pernambuco, ficando equiparado com ovalor energtico do eucalipto. O elevado poder calorfico deste resduotorna-o promissor como fonte alternativa de energia para fornos e caldeirasindustriais (DRUMMOND et al., 2006).

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