Influência de genótipos e adubação nitrogenada no desempenho agronômico e produção de metabólitos secundários em lúpulo cultivado em Guarapuava-PR

Orientador: Prof. Dr. Cícero Deschamps

Coorientadora: Prof.(a). Dra. Katia Christina Zuffellato-Ribas

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agronomia - Produção Vegetal. Defesa : Curitiba, 31/07/2023

Inclui referências

Área de concentração: Produção Vegetal

Resumo: O lúpulo (Humulus lupulus L.), é uma das matérias-primas básicas para produção de cervejas. O Brasil importa cerca de 98% do lúpulo utilizado pela indústria cervejeira, que vivencia uma expansão, com o advento das cervejarias artesanais. O crescente interesse pela medicina natural está ampliando as perspectivas do lúpulo, pelo seu potencial medicinal, em função dos polifenóis como xanthohumol e prenilnaringenina. O nitrogênio é nutriente indispensável para o desenvolvimento e produção do lúpulo e a dose a ser aplicada nas condições ambientais brasileiras ainda não foi estudada. Apesar da importância da cultura, poucas pesquisas avaliaram o desempenho agronômico das cultivares implantadas em condições edafoclimáticas do Brasil, especialmente em relação à nutrição e desempenho de genótipos. O objetivo dessa pesquisa foi avaliar o desempenho agronômico e produção de metabólitos secundários em lúpulo cultivado a campo. Foram instalados experimentos visando avaliar o desempenho de diferentes genótipos cultivados a campo em duas safras e avaliar o desempenho da cultivar Chinook, sob o efeito de doses de N, em três safras, em Guarapuava-PR. Folhas, ramos e cones foram coletados para determinação da massa seca e cones para análise do teor e composição de óleo e de teor de ácidos e chalconas. Amostras de óleo essencial foram obtidas por hidrodestilação e sua composição química analisada por CG/MS. Teores de Alfa e Beta-ácidos, xanthohumol, isoxanthohumol, 6-,8-prenilnaringenina, foram determinados por (HPLC/DAD). A quantidade de cones por planta e a produção de MS de cones, ramos e folhas, e a produção total de óleo essencial por planta aumentaram linearmente com as doses de N e houve diferença entre as safras em função das condições climáticas. Doses crescentes de N e as condições de cada safra alteram os teores de N nas folhas, a produção geral da cultura e de óleos em função da maior massa seca de cones, porém não alteram os teores de óleo essencial na massa seca dos cones. Foram identificados 16 compostos no óleo essencial de lúpulo, sendo dominantes os terpenos. Os majoritários foram mirceno, (E)-Beta-farneseno, Delta-selineno, Beta-selineno e (E)-cariofileno. Houve variação no perfil da composição do óleo essencial entre as três safras de cultivo. As doses de N aplicadas, promoveram alteração nos teores das cetonas, 2-decanone e 2-undecanone, Alfa-ácidos, Beta-ácidos, xanthohumol, isoxanthohumol e 6-prenilnaringenina. No experimento que avaliou os genótipos, o teor de óleos essenciais, ácidos amargos e xanthohumol foi inferior aos de áreas produtivas tradicionais, porém para isoxanthohumol foi semelhante. No óleo essencial, predominaram sesquiterpenos e monoterpenos, sendo identificados 32 compostos. O genótipo com maior potencial para a indústria cervejeira é o CAA, pelos teores de linalol e Alfa-ácidos. Em relação ao potencial medicinal os genótipos com maior potencial são SAV, em função dos teores de xanthohumol e isoxanthohumol e CAA, devido às prenilnaringeninas. Doses acima de 250 kg N ha-1 maximizam a produção de cones, cetonas, Alfa-ácidos e xanthohumol e diminuem a síntese de Beta-ácidos e 6- prenilnaringeninas. Foram identificados genótipos com potencial para a indústria cervejeira e para a indústria farmacêutica.

Abstract: Hops (Humulus lupulus L.), is one of the basic raw materials for beer production. Brazil imports around 98% of the hops used by the brewing industry, which is expanding with the advent of craft breweries. The growing interest in natural medicine is increasing the perspectives of hops, due to their medicinal potential, due to polyphenols such as xanthohumol and prenilnaringenin. Nitrogen is an indispensable nutrient for the development and production of hops and the dose to be applied in Brazilian environmental conditions has not yet been studied. Despite the importance of the crop, few studies have evaluated the agronomic performance of cultivars implanted in edaphoclimatic conditions in Brazil, especially in relation to nutrition and genotype performance. The objective of this research was to evaluate the agronomic performance and production of secondary metabolites in field-grown hops. Experiments were installed to evaluate the performance of different genotypes grown in the field in two harvests and to evaluate the performance of the cultivar Chinook, under the effect of N levels, in three crops, in Guarapuava-PR. Leaves, branches and cones were collected for determination of dry mass and cones for analysis of oil content and composition and content of acids and chalcones. Essential oil samples were obtained by hydrodistillation and their chemical composition analyzed by GC/MS. Contents of Alfa and Beta-acids, xanthohumol, isoxanthohumol, 6-,8-prenylnaringenin, were determined by (HPLC/DAD). The amount of cones per plant and the production of DM of cones, branches and leaves, and the total production of essential oil per plant increased linearly with the doses of N and there was a difference between the harvests as a function of the climatic conditions. Increasing doses of N and the conditions of each crop affect the N contents in the leaves, the general production of the crop and oils as a function of the greater dry mass of cones, but do not alter the essential oil contents in the dry mass of the cones. A total of 16 compounds were identified in hop essential oil, with terpenes being dominant. The majority were myrcene, (E)-Beta- farnesene, Delta-selinene, Beta-selinene and (E)-caryophyllene. There was variation in the profile of the essential oil composition among the three crop crops. The N doses applied promoted changes in the contents of ketones, 2-decanone and 2-undecanone, Alfa-acids, Beta-acids, xanthohumol, isoxanthohumol and 6-prenilnaringenin. In the experiment that evaluated the genotypes, the content of essential oils, bitter acids and xanthohumol was lower than those of traditional productive areas, but for isoxanthohumol it was similar. In the essential oil, sesquiterpenes and monoterpenes predominated, and 32 compounds were identified. The genotype with the greatest potential for the brewing industry is CAA, due to its linalool and ??-acid contents. Regarding the medicinal potential, the genotypes with the highest potential are SAV, due to the levels of xanthohumol and isoxanthohumol and CAA, due to prenilnaringenins. Doses above 250 kg N ha-1 maximize the production of cones, ketones, Alfa-acids and xanthohumol and decrease the synthesis of Beta-acids and 6- prenylnaringenins. Genotypes with potential for the brewing industry and the pharmaceutical industry were identified.