Unidade II · Desempenho e Análise

Por que as sementes perdem qualidade ao longo do tempo?

Aula 06. Deterioração de Sementes

Prof. Dr. Anísio da Silva Nunes

Produção e Tecnologia de Sementes

UNEMAT · Agronomia · Tangará da Serra

?

Ponto de partida

Quais condições o agrônomo deve monitorar no armazém para evitar perda de qualidade de lotes entre campanhas?

Ao final desta aula, você será capaz de

Objetivos de aprendizagem

01

Identificar condições

Reconhecer as condições ambientais de armazenamento que aceleram a deterioração e os limites operacionais seguros.

02

Diagnosticar o estágio

Diagnosticar o estágio de deterioração de um lote a partir de resultados combinados de análise fisiológica.

03

Orientar práticas

Orientar produtores e armazenadores sobre práticas que retardam a perda de qualidade fisiológica entre safras.

Delouche (1979) e a referência conceitual

Três atributos da deterioração

In

Sempre ocorre

Inexorável

Não pode ser evitada, apenas retardada por decisões de manejo.

Ir

Sem retorno

Irreversível

Uma vez instalada, nenhum tratamento restaura a qualidade fisiológica anterior.

Va

Sem padrão fixo

Variável

A velocidade difere entre espécies, cultivares e sementes de um mesmo lote.

Conceito central

Deterioração não se confunde com dano

“

Processo contínuo e irreversível, da maturidade fisiológica até a morte da semente; dano é evento externo que a acelera.

O que a germinação não revela sozinha

Vigor, germinação e morte da semente

Vi

Primeiro a cair

Vigor declina primeiro

É o atributo mais sensível, o primeiro a ceder com o avanço da deterioração.

Ge

Último atributo

Germinação cede depois

Permanece alta mesmo quando a deterioração já avança dentro da célula.

Mo

Definição operacional

Morte da semente

Ausência de germinação em condições adequadas, descartada a hipótese de dormência.

Delouche e Baskin (1973)

Do evento celular à morte

1

Maturidade fisiológica com máximo vigor e qualidade

2

Desestruturação de membranas e acúmulo de radicais livres

3

Peroxidação lipídica reduz a fluidez das membranas

4

Vigor declina antes da germinação mensurável

5

Danos ao DNA e morte da semente

Sequência

Do evento celular à morte

Sequência de eventos que caracterizam a deterioração.

Fonte: Krzyzanowski et al. — Deterioração e Vigor da Semente

Krzyzanowski et al. (2022), com base em Ebone et al. (2019)

As três fases do processo oxidativo

Fase	Estado celular	Eventos principais
I	Maturidade fisiológica, sem deterioração aparente	Ligeira redução do vigor; reações reversíveis
II	Danos oxidativos instalados	Peroxidação lipídica intensa; lixiviação de solutos
III	Colapso celular	Desconstrução de membranas mitocondriais; danos ao DNA

A passagem da Fase I à III depende de temperatura, teor de água e qualidade inicial do lote.

Processo

Três fases da deterioração

As fases da deterioração, da maturidade fisiológica à morte.

Fonte: Krzyzanowski et al. — Deterioração e Vigor da Semente

Parrish e Leopold (1978), em soja

Respiração cai antes da germinação

99%

de germinação aos dois dias de envelhecimento acelerado

40%

de queda na taxa respiratória no mesmo período

O alvo bioquímico primário

Membranas sob ataque oxidativo

Me

Alvo primário

Membranas

Ampla superfície e ácidos graxos insaturados as tornam alvo preferencial dos agentes oxidativos.

Mi

Primeira organela

Mitocôndrias

Cristas ricas em lipídios insaturados exibem dano ultraestrutural antes das demais organelas.

Ra

Subproduto celular

Radicais livres

Espécies reativas de oxigênio superam a neutralização e instalam o estresse oxidativo.

O teor de água muda o mecanismo

Duas vias de oxidação lipídica

Abaixo de 6% de água

Autoxidação não enzimáticaPredomina em sementes muito secasReação direta com oxigênio

Marcos Filho (2005).

Acima de 14% de água

Peroxidação mediada por enzimasPredomina em sementes úmidasEntre 6% e 14%, a água protege

Na faixa intermediária, a água reduz o acesso do oxigênio aos lipídios.

Subprodutos do metabolismo celular

Espécies reativas de oxigênio

Su

Radical primário

Ânion superóxido

Formado pela redução incompleta do oxigênio no metabolismo celular.

Pe

Molécula reativa

Peróxido de hidrogênio

Acumula-se quando a capacidade de neutralização celular é superada.

Hi

Mais reativo

Radical hidroxila

Reage rapidamente com lipídios, proteínas e o próprio DNA celular.

Marcador consagrado do dano oxidativo

Malondialdeído revela a peroxidação

“

Produto final da peroxidação lipídica, quantificável pelo método do ácido tiobarbitúrico em laboratório.

Quando a defesa falha

Sistemas antioxidantes e colapso

En

Enzimático

Enzimas de defesa

Superóxido dismutase, catalase e peroxidases neutralizam as espécies reativas de oxigênio.

Co

Não enzimático

Compostos protetores

Tocoferol, ácido ascórbico, flavonoides e glutationa reduzida contêm o dano oxidativo.

Cl

Retroalimentação

Colapso progressivo

As próprias enzimas de reparo tornam-se alvo, o que acelera o processo deteriorativo.

Bioquímica

Sistemas antioxidantes

Equilíbrio e colapso do sistema antioxidante da semente.

Fonte: Krzyzanowski et al. — Deterioração e Vigor da Semente

Marcos Filho et al. (1997), em soja

Concentração de DNA e germinação

Condição de armazenamento	DNA (µg/mg matéria seca)	Germinação
Depósito convencional	1,3 a 3,6	Zero
Câmara fria, 10°C e 50% UR	4,0 a 6,4	68% a 94%

DNA é marcador tardio, não precoce; a síntese de enzimas de reparo ocorre nas primeiras horas de embebição.

A composição química define a via

Peroxidação ou reação de Maillard

Soja e algodão

Ricas em lipídiosPeroxidação lipídica dominaÁcidos graxos livres como indicador

Sementes oleaginosas deterioram sobretudo pela via lipídica.

Cereais

Lipídios concentrados no embriãoMaillard ganha peso relativoDepende do teor de açúcares redutores

A velocidade da reação de Maillard é proporcional aos açúcares redutores.

Deterioração mesmo sem enzima

Três reações espontâneas

Ma

Escurecimento

Reação de Maillard

Condensação entre aminoácidos e açúcares redutores gera pigmentos que inativam enzimas.

Ra

Perda de função

Racemização

Converte L-aminoácidos em D-aminoácidos, com perda de especificidade das proteínas.

Hi

Acidificação

Hidrólise espontânea

Libera ácidos graxos livres, reduz o pH celular e alimenta a peroxidação.

Dois indicadores de deterioração avançada

Ácidos graxos livres e fermentação

Hidrólise lipídica

Libera ácidos graxos livresIndicador em sementes oleaginosasReduz o pH celular

Consagrado em soja e algodão.

Fermentação anaeróbica

Gera etanol e acetaldeídoRisco em embalagem hermética úmidaInibe a atividade mitocondrial

Cria microambiente favorável à fermentação.

Fatores internos e ambientais

Fatores físicos: água e temperatura

Fator	Mecanismo	Relação com a deterioração
Teor de água	Mobilidade molecular e enzimática	Acima de 14% acelera; 6% a 14% protege
Temperatura	Velocidade das reações químicas	Maior temperatura acelera todas as reações

Abaixo de 6% de água, a autoxidação lipídica se intensifica.

Regra de Harrington

O período seguro pode dobrar

1 ponto %

de queda no teor de água dobra o período seguro

5,5°C

de queda na temperatura tem o mesmo efeito

A regra tem limites de validade

Limites da regra de Harrington

Dentro da faixa segura

Umidade entre 5% e 14%Temperatura entre 0°C e 50°CRegra de Harrington se aplica

Condições constantes de temperatura e umidade.

Fora da faixa segura

Abaixo de 5%: autoxidação cresceAcima de 14%: fungos dominamRegra deixa de ser válida

Limites do modelo; não usar fora deles.

Fatores bióticos e mecânicos

Fatores químicos e bióticos

Fator	Mecanismo	Relação com a deterioração
Composição química	Suscetibilidade à oxidação	Oleaginosas deterioram mais rápido
Oxigênio	Substrato da peroxidação lipídica	Redução de O₂ retarda a peroxidação
Microrganismos	Consumo de reservas e calor	Amplificam a deterioração em curso
Danos mecânicos	Rompe tegumento, expõe o embrião	Porta de entrada para água e fungos

Marcos Filho (2005)

Diante da escolha, controle a umidade

“

Entre temperatura e teor de água, o controle da umidade é a intervenção preferível no armazém.

Delouche et al. (1973)

Soma segura de umidade e temperatura

Período desejado	Soma máxima (UR% + T°C)
8 a 10 meses	Não superior a 80
12 a 18 meses	65 a 70
3 a 5 anos	No máximo 55
5 a 15 anos	No máximo 45

Havendo opção entre as duas, o controle da umidade é preferível ao da temperatura.

Cerrado mato-grossense

Clima tropical exige refrigeração

UR

Clima local

Soma acima de 80

Temperaturas acima de 25°C e UR de 80% a 95% no período chuvoso em Mato Grosso.

Ca

Solução

Câmara fria

Ambiente controlado necessário quando o armazenamento excede poucos meses.

Re

Solução a granel

Resfriamento a granel

Sistemas como Frioequável, Granifrigor e Cool Air atendem regiões tropicais úmidas.

Ellis e Roberts (1980)

Uma equação para a longevidade

“

A equação relaciona germinação inicial, tempo de armazenamento, temperatura e teor de água para prever a longevidade do lote.

Como funciona o modelo

Variáveis e limites do modelo

Termo	Significado
v	Probit da germinação esperada ao final do período
Ki	Probit da germinação inicial do lote
p	Período de armazenamento decorrido
σ	Tempo para a viabilidade cair um probit abaixo de Ki

Vale para sementes ortodoxas em temperatura e umidade constantes; não se aplica a recalcitrantes.

Uso prático da equação

Nomograma, distribuição e limites

Di

Formato da curva

Distribuição normal

A morte do lote é gradual, nunca abrupta, com dispersão progressiva.

No

Uso operacional

Nomograma

Versão gráfica da equação, sem exigir cálculo direto na unidade.

Or

Restrição

Só sementes ortodoxas

Não se aplica a sementes recalcitrantes.

Cu

Variação

Constantes por cultivar

Ki, Cw e Ch mudam entre espécies e cultivares.

Antes mesmo da colheita

A deterioração começa no campo

1

Semente atinge a maturidade fisiológica ainda na planta

2

Chuvas e ciclos de umedecimento aceleram o processo

3

Atraso na colheita amplia a perda de forma não linear

4

Colheita fora da faixa ideal de umidade aumenta o dano mecânico

Pré-colheita

Deterioração no campo

Alterações físicas pela oscilação do teor de água no campo.

Fonte: Embrapa Soja — Documentos, 380

Ponto de partida por cultura

Maturidade fisiológica: soja e feijão

Espécie	Teor de água
Soja	50% a 55%
Feijão	40% a 45%

Toledo e Marcos Filho, em milho

O atraso custa cada vez mais

1,5%

de perda aos seis dias de atraso na colheita

5%

de perda aos vinte e cinco dias

15%

de perda aos cinquenta dias

Ponto de partida por cultura

Maturidade fisiológica: milho, arroz e trigo

Espécie	Teor de água
Milho	30% a 35%
Arroz	Próximo de 32%
Trigo	35% a 40%

Duas manifestações do dano mecânico

Trincamento e amassamento

Dano imediato

Umidade abaixo de 13%Rachaduras visíveis no tegumentoPerda imediata de germinação e vigor

Detectado logo após a colheita.

Dano latente

Umidade acima de 18%Deformação sem fratura visívelSó detectável pelo tetrazólio

Manifesta-se semanas ou meses depois e irradia deterioração.

Dano mecânico

Trincamento e amassamento

Injúrias mecânicas na colheita de sementes de soja.

Fonte: Marcos Filho — Fisiologia de Sementes de Plantas Cultivadas

Peske (2006)

Rotação do cilindro e dano mecânico

Rotação (rpm)	11% de umidade	13% de umidade	15% de umidade
450	86% germ., 12% dano	89% germ., 10% dano	90% germ., 6% dano
600	80% germ., 44% dano	86% germ., 28% dano	88% germ., 16% dano
800	65% germ., sem dado	73% germ., 41% dano	86% germ., 24% dano

A 450 rpm e 15% de umidade, o dano cai a 6% sem perder germinação.

Do impacto à colonização

Dano mecânico abre caminho

Tr

Mecanismo

Trilha na colhedora

Velocidade do cilindro e teor de água no impacto definem a intensidade do dano.

Fo

Efeito tardio

Foco irradiador

O tecido comprimido expande o processo oxidativo para regiões vizinhas do embrião.

Po

Consequência

Porta de entrada

A fragilidade mecânica facilita a colonização por microrganismos de solo e de armazenamento.

Diagnóstico

Dano mecânico latente

Dano mecânico latente e imediato pelo teste de tetrazólio.

Fonte: Embrapa Soja — Documentos, 380

Em qualquer etapa de manuseio

Onde o dano mecânico ocorre

1

Colheita pelo mecanismo de trilha da colhedora

2

Transporte a granel até a unidade

3

Recepção e pré-limpeza do lote

4

Beneficiamento e classificação das sementes

5

Semeadura pela semeadora no campo

Duas populações fúngicas distintas

Fungos de campo e de armazenamento

Fungos de campo

Fusarium, Alternaria, PhomopsisUmidade acima de 20%Atuam antes da colheita

Reduzem a qualidade no campo e transmitem doenças.

Fungos de armazenamento

Aspergillus e PenicilliumUmidade de 12% a 18,5%Atuam durante o armazenamento

Reduzem a viabilidade, aquecem a massa e produzem micotoxinas.

Patologia

Fungos de armazenamento

Crescimento de fungos de armazenamento em meio salino.

Fonte: SEMENTES

Christensen (1972)

Sucessão fúngica: umidade baixa

Umidade relativa	Teor de água	Fungo predominante
65% a 70%	10% a 12%	Aspergillus halophilicus
70% a 75%	12% a 13%	A. restrictus, A. glaucus
75% a 80%	13% a 15%	A. candidus, A. ochraceus

Krzyzanowski et al. (2022), em soja

Limite seguro para armazenar soja

14%

de teor de água acima do qual predomina Aspergillus flavus

13%

teor de água recomendado para armazenar sementes de soja

Armazenamento

Aspergillus na soja

Aspergillus flavus infectando semente de soja armazenada.

Fonte: Embrapa Soja — Documentos, 380

Christensen (1972)

Sucessão fúngica: umidade alta

Umidade relativa	Teor de água	Fungo predominante
80% a 85%	15% a 17%	A. flavus, Penicillium sp.
85% a 90%	17% a 19%	Penicillium spp.
Acima de 90%	Acima de 19%	Fungos de campo

Consequências da colonização

O que os fungos causam

Pe

Viabilidade

Perda de germinação

A invasão do embrião reduz diretamente a capacidade germinativa do lote.

Ra

Qualidade

Rancificação do óleo

Aumento de ácidos graxos livres compromete a qualidade da semente oleaginosa.

Mi

Segurança

Micotoxinas

Aflatoxinas, zearalenona e deoxinivalenol comprometem a segurança do lote.

Do secador à câmara fria

Estratégias: secagem e câmara fria

Estratégia	Eficácia	Limitação
Secagem até teor seguro	Alta; a mais eficaz isoladamente	Secagem excessiva induz autoxidação
Câmara fria	Alta em regiões tropicais	Condensação ao retirar as sementes

Do recebimento ao monitoramento

Fluxo de decisão no armazém

1

Avaliar teor de água e secar se necessário

2

Avaliar germinação e vigor do lote recebido

3

Definir sistema conforme período e região

4

Monitorar periodicamente teor de água e temperatura

5

Corrigir com arejamento, ressecagem ou antecipação de uso

Da embalagem ao silo

Estratégias: embalagem e resfriamento

Estratégia	Eficácia	Limitação
Embalagem hermética	Alta para sementes secas	Perigosa acima do teor seguro
Atmosfera modificada	Alta para sementes de alto valor	Custo limita a aplicação
Resfriamento a granel	Alta em armazenamento a granel	Exige infraestrutura de silo

Detalhes que fazem diferença

Condicionamento e soja tropical

Câ

Transição

Câmara de condicionamento

Cinco a sete dias com temperatura e umidade intermediárias antes do ambiente externo.

Te

Tegumento

Teor de lignina

Acima de 5,3% no tegumento aumenta a resistência ao dano mecânico e à umidade.

Ép

Época

Época de semeadura

Semeaduras a partir de novembro reduzem a maturação em período de maior chuva em Mato Grosso.

Embrapa (2016), em soja tropical

Deterioração por umidade tem três faces

“

Ciclos de chuva e secagem alternados somam alterações físicas, fisiológicas e patogênicas na semente madura.

Pré-colheita

Deterioração por umidade

Chuvas de pré-colheita e a deterioração por umidade.

Fonte: Embrapa Soja — Documentos, 380

Três alterações simultâneas

Três alterações da deterioração

Fí

Alteração física

Enrugamento e ruptura

Cotilédones enrugam e as camadas do tegumento se rompem.

Fi

Alteração fisiológica

Dano às membranas

Degradação de lipídios e proteínas compromete as membranas celulares.

Pa

Alteração patogênica

Colonização fúngica

Phomopsis, Fusarium e Colletotrichum truncatum colonizam a semente madura.

Diagnóstico

Sintomas por umidade

Sementes de soja com sintomas típicos de deterioração por umidade.

Fonte: Embrapa Soja — Documentos, 380

Nunca um único teste

Indicadores fisiológicos de deterioração

Indicador	O que mede	Estágio detectável
Germinação	Capacidade germinativa em condições ideais	Deterioração moderada a avançada
Envelhecimento acelerado	Vigor sob estresse de calor e umidade	Deterioração inicial a moderada
Condutividade elétrica	Integridade de membranas celulares	Deterioração inicial

Regra técnica de monitoramento

Nunca decidir com um único indicador

“

Lotes com germinação no padrão podem ter vigor baixo o suficiente para comprometer o estande em campo.

Nunca um único teste

Indicadores bioquímicos e ambientais

Indicador	O que mede	Estágio detectável
Tetrazólio	Atividade das desidrogenases e dano mecânico	Deterioração inicial a avançada
Ácidos graxos livres	Hidrólise lipídica em oleaginosas	Deterioração moderada a avançada
Temperatura da massa	Atividade metabólica e fúngica no armazém	Problema já instalado

Proporcional ao risco do lote

Com que frequência avaliar o lote

4 a 6 meses

entre avaliações em câmara fria com umidade segura

Mensal a bimestral

em armazém convencional tropical, sobretudo soja

A qualidade inicial não se recupera

Fase de entrada define a longevidade

Lote entra em Fase I

Sem dano oxidativo instaladoReações ainda reversíveisMaior longevidade em câmara fria

Ponto de partida favorável.

Lote entra em Fase II

Peroxidação lipídica já intensaLongevidade reduzida desde a entradaVantagem perdida não se recupera

Mesma germinação, destino diferente.

Prioridade absoluta

Colheita no ponto certo

“

A deterioração de campo é irreversível e se soma à do armazém; recuperar a qualidade inicial perdida não é possível.

?

Retome a pergunta

Quais condições o agrônomo deve monitorar no armazém para evitar perda de qualidade de lotes entre campanhas?

Responda agora com o que você viu na aula.

Encerramento

Retardar a deterioração exige monitorar teor de água, temperatura e vigor do lote, do campo ao armazém, antes que a perda apareça no boletim.