Abelhas sem ferrão e microrganismos – Parte 2

Abelhas sem ferrão e microrganismos – Parte 2

27 de novembro de 2015

A relação entre microrganismos não patogênicos e as abelhas sem ferrão é fundamental para a nutrição e a proteção desses polinizadores. Nesta segunda parte do artigo do pesquisador da Embrapa Cristiano Menezes, o foco é a atuação dos microrganismos no processo bioquímico que transforma os carboidratos em outras substâncias orgânicas: a fermentação, do mel e do pólen.

 

Abelhas sem ferrão e microrganismos – Parte 2

Por Cristiano Menezes

 

Fermentação e processos bioquímicos

A fermentação é um processo bioquímico que transforma os carboidratos em outras substâncias orgânicas, proporcionando energia aos microrganismos. Há três categorias principais de fermentação: alcoólica, na qual os carboidratos são transformados em álcool; acética, na qual o álcool é transformado em ácido acético; e láctica, na qual os carboidratos são transformados em ácido láctico e em outros subprodutos orgânicos. As fermentações mistas também ocorrem na natureza.

 

Fermentação do mel

O mel das abelhas sem ferrão é armazenado em potes feitos de cerume (uma mistura de cera e resinas). Para se tornar mel, o néctar passa por três tipos de mudanças:

(1) física, pela evaporação de uma grande parte da sua água;

(2) biológica, pela fermentação de levedura e bactérias;

(3) química, quando as enzimas secretadas pelas glândulas cefálicas são adicionadas pelas operárias, transformando a sacarose do néctar em glicose e frutose (Beutler, 1954 apud Zucoloto, 1975; Nogueira-Neto, 1997; Venturieri et al., 2007).

O mel de abelhas sem ferrão é diferente em muitas formas do mel da A. mellifera. Apesar de suas características organolépticas e físico-químicas variarem de acordo com as espécies de abelhas e recursos florais, podemos supor que a principal diferença é o conteúdo de água, geralmente maior do que o mel da A. mellifera (Gonnet et al., 1964; Cortopassi-Laurino e Gelli, 1991; Vit et al. 2004; Bijlsma et al., 2006; Venturieri et al., 2007; revisado por Souza et al., 2006).

Esta água relativamente abundante no mel de abelhas sem ferrão permite que os microrganismos sobrevivam e sejam ativos (Sanz et al., 1995).

Adicionalmente, algumas espécies de micróbios isolados das provisões de abelhas sem ferrão sobrevivem sob condições acídicas e elevada pressão osmótica (Gilliam et al., 1985, 1989, 1990; Rosa et al., 2003; Teixeira et al., 2003).

Há alguma evidência de que o mel de abelhas sem ferrão pode fermentar naturalmente dentro de potes de mel lacrados. É muito comum ver espuma na superfície do mel dentro de potes de mel (Souza et al., 2007; Menezes, observações pessoais), indicando que as bolhas de gás estão escapando do mel, provavelmente a partir de uma fermentação alcoólica. Há partículas evidentes flutuando na superfície do mel, que podem ser leveduras, bactérias e resíduos de pólen.

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Se o mel for mantido na temperatura ambiente após ter sido colhido, essa camada de partículas aumenta consideravelmente e o mel se torna mais acídico. Além disso, o mel fresco que foi armazenado recentemente pelas abelhas geralmente não é azedo, mas muito doce (Alves et al., 2007). Pelo contrário, quando o mel é colhido de colônias naturais que vivem no interior de troncos de árvores, ou de colônias não gerenciadas por longos períodos, ele parece ser mais azedo (Menezes, observação pessoal).

A fermentação alcoólica é geralmente realizada por leveduras (Rosa et al., 2003; Teixeira et al., 2003). As moléculas de açúcar são transformadas em álcool e CO2. As bolhas e espuma no mel indicam fermentação alcoólica. Depois disso, sob condições aeróbicas, certas cepas de bactérias podem ser transformadas em moléculas de álcool e oxigênio em ácido acético e água. Este tipo de fermentação é geralmente realizado pelo Bacillus, o que é comum em mel de abelhas sem ferrão (Machado 1971; Gilliam et al. 1985, 1990).

Além disso, a fermentação láctica também pode ocorrer, e logo após, os açúcares são convertidos em ácido láctico e água, ou outras moléculas orgânicas. As bactérias são o principal agente responsável por este tipo de fermentação, embora os levedos e outros fungos possam realizar a mesma função.

No mel da A. mellifera, a principal reação bioquímica é catalisada pela enzima glicose-oxidase, que converte a glicose + O2 + HO em ácido glucônico e peróxido de hidrogênio (White et al., 1963; Nogueira-Neto, 1997). O ácido glucônico é o ácido principal no mel da abelha, e o peróxido de hidrogênio é uma importante (Burgett, 1978), mas não a única, substância antimicrobiana (Kwakman et al., 2010).

A enzima glicose-oxidase é produzida pelas glândulas de abelhas, mas é possível que alguns microrganismos também consigam produzi-la (Gilliam, 1997). Muitas outras reações bioquímicas ocorrem durante o armazenamento do mel. As operárias conseguem adicionar muitas enzimas ao mel, que são produzidas por suas glândulas (Costa e Cruz Landim, 2005), mas os microrganismos que vivem no mel também conseguem secretar muitas enzimas proteolíticas, glicolíticas, e lipolíticas, que se converterão, fermentarão, aprimorarão e/ou preservarão o mel (Gilliam et al., 1990).

Pelo nosso conhecimento, ao longo do tempo, há apenas dois estudos sobre mudanças nas características físico-químicas no mel de abelhas sem ferrão. Um deles não permite fortes generalizações para outras abelhas sem ferrão, uma vez que a espécie estudada foi a Trigona hipógea, uma abelha sem ferrão necrófaga que não colhe o néctar de flores, mas sim de frutas e de nectários extraflorais (Noll et al., 1996), e também de insetos homópteros (DW Roubik, comunicação pessoal). Eles observaram que não há mudanças nas quantidades de açúcar e de vestígios de proteína no decurso do tempo, mas outros parâmetros, tais como o pH, não foram estudados.

O outro estudo mostrou que, após a colheita, a fermentação aumenta a atividade antioxidante do mel da T. angustula, aumenta a quantidade de álcool, e diminui a quantidade de açúcar (Pérez-Pérez et al., 2007). Apesar de ser um estudo preliminar com pequenas amostras e não representar uma situação natural, estes resultados demonstram que a fermentação pode acrescentar importantes substâncias ao mel.

fermentação mel - Cristiano Menezes

Fermentação do mel

 

Devido à alta diversidade de abelhas sem ferrão e aos limitados estudos sobre estes microrganismos, o processo de maturação do mel ainda precisa ser entendido. A análise físico-química do mel no decorrer do tempo seria de grande valia para entendermos os processos biológicos e bioquímicos envolvidos no armazenamento de mel pelas abelhas sem ferrão.

Fermentação do pólen

Ao colher o pólen, as forrageiras transferem e acumulam grãos de pólen em suas corbículas usando néctar e secreções salivares (Herbert e Shimanuki, 1978; Leonhardt et al., 2007). As operárias retornam às suas colônias com o pólen em suas corbículas e deixam os grânulos dentro dos potes de pólen (feitos de cerume), que são fechados quando estão cheios (Nogueira-Neto, 1997). O pólen é armazenado por cerca de duas semanas antes de ser consumido (Loper et al., 1980). Nas abelhas produtoras de mel, o pólen é armazenado nas mesmas células utilizadas para a criação de larvas e em seguida selado com uma gota de mel. Nesta condição de armazenamento, o pólen está sujeito à ação de microrganismos: o pólen armazenado em favos pelas abelhas é chamado pão de abelha; ao passo que o pólen armazenado em potes pelas abelhas sem ferrão é chamado de “saburá” pelos povos indígenas no Brasil.

As características do pólen, como o sabor, odor, cor e textura, mudam consideravelmente após o armazenamento e variam de acordo com as espécies de abelhas (Camargo et al., 1992; Souza et al., 2004). Poucas espécies de abelhas, tais como a Tetragonisca angustula e a Frieseomelitta varia, produzem pólen fermentado seco e relativamente doce. Contudo, outros meliponíneos, como a Melipona e a Scaptotrigona, produzem e armazenam pólen de pote úmido e azedo. Poucos estudos já investigaram o processo de transformação do pólen armazenado nas abelhas sem ferrão, e consequentemente, tomaremos como base para nossa discussão a A. mellifera, apesar de que, mesmo com esta abelha, não há consenso claro.

A mudança mais consistente durante o armazenamento do pólen na A. mellifera é a diminuição do pH do pólen (de 4,8 para 4,1 – Herbert e Shimanuki, 1978) causada pela fermentação do ácido láctico (Haydak, 1958). Aparentemente, as bactérias do Streptococcus, Bifidobacterium e Lactobacillus são os principais microrganismos responsáveis pela fermentação láctea (Pain e Maugenet, 1996; Gilliam, 1979b; Vásquez e Olofsson, 2009). As leveduras também podem fermentar o pólen, e sua população aumenta após a fermentação do pólen, supostamente aumentando a qualidade nutricional (Pain e Maugenet, 1966).

Machado (1971) isolou o Bacillus a partir de potes de pólen e de alimentos das larvas de M. quadrifasciata e verificou que o pólen armazenado tinham mais proteínas clivadas em aminoácidos livres do que o pólen retirado diretamente das corbículas das abelhas. Ele descobriu estas bactérias na comida das larvas de mais 13 espécies de abelhas sem ferrão. Gilliam et al. (1990) também estudaram quatro espécies de Bacillus na Melipona (atualmente conhecida como espécie M. panamica) e descobriram que estes microrganismos conseguiram secretar enzimas relacionadas à clivagem de lipídios, carboidratos e proteínas. O Bacillus spp. é conhecido pela secreção de várias enzimas extracelulares, antibióticos e ácidos graxos, que poderiam agir diretamente sobre a conversão química do pólen e sobre o controle de microrganismos concorrentes que poderiam estragar o pólen. Isto pode explicar porque o Bacillus é predominante no pólen e outros microrganismos são menos abundantes (Gilliam et al., 1990).

Além disso, algumas espécies de Bacillus são conhecidas por fermentar a glicose quando isoladas, de modo que a fermentação do pólen também pode ser atribuída a estes micróbios. Durante muito tempo houve a hipótese de que a fermentação aumentava a qualidade nutricional e acelerava a digestão de grãos de pólen. Contudo, esta pode não ser a principal função da atividade microbiana no pólen. Alguns estudos mostram que os aumentos na qualidade nutricional (Beutler e Opfinger, 1949 apud Herbert e Shimanuki, 1978; Cremonez et al., 1998) e outros demonstram que a qualidade pode permanecer a mesma (Herbert e Shimanuki, 1978; Fernandes-Da-Silva e Serrão, 2000) ou mesmo diminuir após o armazenamento de pólen (Human e Nicolson, 2006). Da mesma forma, os estudos sobre as diferenças químicas entre pólen recém-coletado e pão de abelha mostram que o conteúdo de proteína e aminoácidos livres permanece o mesmo (Herbert e Shimanuki, 1978) ou diminui após algum tempo (Standifer et al., 1980; Human e Nicolson, 2006).

Alguns tipos de nutrientes aumentam em concentração, como a vitamina K (Haydak e Vivino, 1950 apud Loper et al., 1980), vitamina E (Haydak e Palmer, 1938 apud Loper et al., 1980), e alguns ácidos graxos (Loper et al., 1980). Outras vitaminas, contudo, podem diminuir em concentração, como as vitaminas C e B6 (Loper et al., 1980). Somente o aumento do ácido láctico e o decréscimo de amido no pão de abelhas parecem ser consistentes entre os estudos (Herbert e Shimanuki, 1978).

Além disso, quando a qualidade nutricional foi testada, os resultados foram controversos. Alguns estudos mostram que a longevidade aumenta quando as operárias se alimentam de pão de abelha, em comparação ao pólen recém-coletado (Beutler e Opfinger, 1949 apud Herbert e Shimanuki, 1978), além de estudos que mostram que o pão de abelha aumenta a quantidade de proteína na hemolinfa (Cremonez et al. 1998) e aumenta a digestibilidade (Gilliam, 1979a), quando comparado com o pólen fresco. No entanto, muitos estudos não mostram diferenças significativas no desenvolvimento da glândula hipofaringeana e na digestão do pólen (Herbert e Shimanuki, 1978) quando comparadas com o consumo de pão de abelha e pólen recém-coletado em A. mellifera. Fernandes-da-Silva e Serrão (2000) também demonstraram que em S. depilis, uma abelha sem ferrão brasileira, o armazenamento de pólen não aumenta a qualidade nutricional para as operárias. Eles verificaram o efeito do pólen de pote fermentado e do pólen corbicular recém-coletadas no desenvolvimento das glândulas hipofaringeanas e do grau de digestão dos grãos de pólen, e não encontraram nenhuma diferença significativa entre os tratamentos.

pólen Mandaguari (Scaptotrigona depilis)

A fermentação pode, portanto, ter maior importância na conservação de pólen de pote armazenado que na alteração da sua condição nutricional (Herbert e Shimanuki, 1978; Fernandes-da-Silva e Serrão, 2000). A presença de ácido láctico, combinado com outros metabolitos de microrganismos, pode estabilizar o pólen armazenado, impedindo o desenvolvimento de outros microrganismos que poderiam danificar o pólen (Herbert e Shimanuki, 1978; Gilliam, 1997), da mesma maneira que este processo é utilizado na conservação industrial e estabilização de alimentos fermentados, como queijo, picles e vinho (Gilliam, 1997).

Ainda não há investigações detalhadas nesta área.

Vollet-Neto et al. (dados não publicados) verificaram que as novas operárias da S. depilis são mais atraídas pelo pólen fermentado armazenado em potes do que em pólen recém coletado da corbícula. Este comportamento poderia indicar, em primeiro lugar, um comportamento instintivo causado pela vantagem nutricional de se alimentar de pólen fermentado. Contudo, de acordo com os estudos de Fernandes-da-Silva e Serrão (2000), que não encontraram vantagens nutricionais no pólen de pote processado, a atração e alto consumo do pólen fermentado poderiam ser explicados pelo odor forte e distinto, que poderia atrair as abelhas operárias.

Outros parâmetros a serem analisados incluem a quantidade de proteína na hemolinfa, a qualidade nutricional do alimento das larvas e o desenvolvimento de abelhas imaturas, além de estudos sobre a composição química.

Um exemplo interessante descrito por Camargo et al. (1992) sugere que a fermentação do pólen pode fornecer vantagens adicionais para as abelhas sem ferrão.  Eles observaram a proliferação intensa de Candida no pólen armazenado da Ptilotrigona lurida, uma abelha sem ferrão da Amazônia. Estas leveduras parecem desidratar o pólen armazenado até 13,9% do conteúdo de água (ao mesmo tempo em que encontraram 52,2% de teor de água no pólen da Melipona seminigra e 24,1% no pólen da Trigona dallatorreana).

Estas alterações físico-químicas poderiam evitar o desenvolvimento de microrganismos indesejáveis, que poderiam estragar o alimento.

Além disso, eles verificaram que moscas forídeas (Diptera, Phoridae), parasitas que põem seus ovos no alimento das larvas e no pólen armazenado de abelhas sem ferrão, não põem seus ovos no pólen da P. lurida, mas no pólen armazenado da Melipona seminigra. Várias outras espécies de abelhas sem ferrão também possuem pólen relativamente seco armazenado em ninhos (por exemplo, Frieseomelitta varia; Tetragonisca angustula; Menezes, Cristiano), mas a função de desidratação para estas espécies não é conhecida.

Em resumo, pode-se supor que o armazenamento de pólen em potes de cerume está associado à inoculação de microrganismos, que promovem modificações bioquímicas que alteram a qualidade nutricional e melhoram a digestão e a absorção de nutrientes, mas, provavelmente, a principal função é impedir a deterioração e doenças (Anderson et al., 2011). Ainda precisamos de muito mais informações para tirar conclusões válidas sobre as vantagens trazidas por microrganismos que vivem no pólen.

 

Cristiano Menezes é biólogo e entomólogo, pesquisador da Embrapa Amazônia Oriental.

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