Isotiocianato de alilo como fumigante para controle do caruncho de feijão-caupi

Abstract

O feijão-caupi está sujeito a perdas quantitativas e qualitativas durante o armazenamento devido ao ataque do inseto-praga Callosobruchus maculatus. Para seu controle, os óleos essenciais têm sido reconhecidos como uma alternativa eficiente e segura. Além de apresentar toxicidade, o óleo essencial para ser introduzido comercialmente deve apresentar efeitos subletais que impeça o desenvolvimento da população de insetos, preservar a qualidade do produto e apresentar baixa persistência, garantindo a segurança alimentar. Desta forma, o presente estudo objetivou introduzir um método ecologicamente seguro e que apresenta segurança alimentar para o manejo do caruncho do feijão-caupi. O isotiocianato de alilo (AITC) foi testado quanto à sua toxicidade, efeitos sobre a oviposição, desenvolvimento populacional e taxa respiratória de C. maculatus e seus efeitos sobre as propriedades físicas do feijão-caupi. Além disso, foi desenvolvido e validado um método simples e eficaz para extração e quantificação dos resíduos de AITC em feijão-caupi. A toxicidade do AITC foi determinada por meio de bioensaios de concentrações letais (CLs), aplicando-se concentrações de AITC entre 5 a 13 mL m -3 de feijão- caupi. O desenvolvimento populacional foi avaliado por meio da oviposição, progênie e emergência diária e acumulada da população exposta às concentrações subletais (CL 1 , CL 10 , CL 30 e CL 50 ). Também em função das concentrações subletais, avaliou-se a taxa respiratória dos insetos, a taxa instantânea de crescimento populacional e seu efeito na qualidade do feijão- caupi após 40 dias de infestação. O método de microextração em fase sólida em headspace (HS-SPME) e análise por cromatografia gasosa com detector de ionização em chama (GC/FID) para avaliar o resíduo de AITC em feijão-caupi foi otimizado para avaliar a influência dos fatores temperatura e tempo de extração, e foi validado conforme parâmetros de seletividade, linearidade, limites de detecção (LOD) e quantificação (LOQ), exatidão e precisão. As CL 50 e CL 95 para os adultos de C. maculatus foram de 9,41 e 17,85 mL m -3 , respectivamente. O emprego das concentrações subletais do AITC ocasionou redução da taxa respiratória de C. maculatus, e das taxas de oviposição e emergência de adultos, e preveniu a perda de massa dos grãos de feijão-caupi. O tratamento com a CL 10 (5,71 mL m -3 ) diminuiu a reprodução de C. maculatus e o grau de infestação dos grãos de feijão-caupi depois de 40 dias de armazenamento, e consequentemente, foi eficaz para a preservação das propriedades físicas dos grãos neste período. O LOD e LOQ do método validado para quantificação de AITC foi de 0,01 e 0,03 µg kg -1 , respectivamente. O método alcançou um alto nível de seletividade, onde o coeficiente de determinação (r 2 ) encontrado para o AITC foi superior a 0,99, na faixa de concentração utilizada. A taxa de recuperação relativa variou de 108,2 a 114,8%, com coeficiente de variação inter-dias inferior a 9%. A avaliação da persistência do AITC em feijão-caupi por meio do método validado mostrou que em 36 h após o início da fumigação, não foi detectado a presença de resíduos de AITC nos grãos. Os resultados mostraram que o composto é potencialmente adequado para o controle de C. maculatus, evitando o seu desenvolvimento em ambiente de armazenagem e contribuindo para a manutenção da qualidade dos grãos de feijão-caupi. Comprovou-se, também, que, depois de 36 h, os grãos fumigados com AITC não apresentavam resíduos, demonstrando segurança do composto como fumigante. Palavras-chave: Callosobruchus maculatus. Vigna unguiculata. AITC. HS-SPME.The cowpea bean is subject to quantitative and qualitative losses during storage due to attacks of the cowpea weevil Callosobruchus maculatus. Aiming to control such pests, essential oils have been recognized as an efficient and safe option. Besides presenting toxicity, in order to be commercially introduced, the essential oils must exhibit sublethal effects that hinder the development of insect population, maintain product quality, and demonstrate low persistence ensuring food safety. Thus, the present study aimed to introduce an eco-friendly method for the managing the cowpea weevil. The allyl isothiocyanate (AITC) was tested for its toxicity, effects on oviposition, population development and respiratory rate of C. maculatus and its effects on the physical properties of the cowpea beans. In addition, a simple and effective method for extracting and quantifying AITC residues in cowpea beans was developed and validated. The toxicity of AITC was determined through bioassays of lethal concentration (CLs), applying AITC concentrations between 5 to 13 mL m -3 of cowpea beans. Population development was assessed through oviposition, progeny, and daily and cumulative emergence of the population exposed to sublethal concentrations (CL 1 , CL 10 , CL 30 , and LC 50 ). Also, as a function of sublethal concentrations, the respiratory rate of insects, the instantaneous rate of population growth and its effect on the cowpea bean’s quality after 40 days of infestation were evaluated. The headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) and flame ionization detector gas chromatography (CG/FID) method used to evaluate AITC residue in cowpea beans was optimized to evaluate the influence of factors such as temperature and extraction time, and was validated according to parameters of selectivity, linearity, limits of detection (LOD) and quantification (LOQ), accuracy and precision. LC 50 and LC 95 for adults of C. maculatus were 9.41 and 17.85 mL m -3 , respectively. The use of sublethal concentrations of AITC resulted in reduced respiratory rate, oviposition and emergence of adults of C. maculatus and also prevented the loss of dry mass of cowpea beans. The treatment using LC 10 (5.71 mL m -3 ) reduced reproduction of C. maculatus and the degree of infestation in the cowpea beans after 40 days of storage, and consequently, it was effective in preserving the physical properties of the beans during that period. The LOD and LOQ of the validated method for AITC quantification were 0.01 and 0.03 µg kg -1 , respectively. The method reached a high level of selectivity, where the determination coefficient (r 2 ) found for the AITC was above 0.99 in the concentration range used. The relative recovery rate ranged from 108.2 to 114.8%, with an inter-day coefficient of variation of less than 9%. The persistence of AITC in cowpea bean samples was evaluated, where 36 h after the compound fumigation residue was not detected in the grains. The results showed that the compound is potentially suitable for the control of C. maculatus, preventing its development in storage environment and contributing to the maintenance of cowpea bean’s grain quality. It was also proved, that after 36 h, the beans fumigated with AITC did not show presence of residue, demonstrating its safety as a fumigant. Keywords: Callosobruchus maculatus. Vigna unguiculata. AITC. HS-SPME.