Amônia quaternária: o que são esses compostos?

Compostos de amônia quaternária (CAQs) são surfactantes catiônicos altamente tóxicos contra microrganismos (fungos, bactérias e vírus) e por isso, são conhecidamente agentes com ação biocida. São bastante utilizados por diversos ramos da indústria (farmacêutica, alimentícia, etc.) como desinfetantes ou sanitizantes (Nguyen et al., 2017). Recentemente, alguns produtos à base de amônia quaternária têm sido testados na agricultura, como potencial ferramenta no controle de fitopatógenos causadores de doenças em plantas. 

Dentre os principais compostos de amônia quaternária testados na agricultura está o cloreto de dodecil dimetil amônio (CDDA). O cloreto de benzalcônio é outro exemplo de amônia quaternária bastante conhecido.

Mecanismo de ação desses compostos

Mecanismo de ação dos CAQs contra microrganismos envolve o rompimento da membrana celular, através da interação do composto carregado positivamente com a bicamada fosfolipídica, levando ao vazamento do conteúdo celular e posterior morte celular (Gilbert & Moore, 2005). 

Ordem processual dos eventos envolvidos na ação dos CAQs (McDonnell, 2007):

1. Penetração do CAQ pela parede celular do microrganismo;

2. Reação com a membrana plasmática da célula (lipídios ou proteínas);

3. Desorganização da membrana celular; 

4. Vazamento de material intracelular de menor peso molecular;

5. Degradação de proteínas, ácidos nucleicos e desregulação da homeostase interna da célula;

6. Rompimento da parede celular por enzimas autolíticas, seguido de morte celular. 

Quanto ao cloreto de benzalcônio, existem trabalhos que relatam que é um composto capaz de induzir respostas de defesa na planta (Guzzo et al., 1999). Tais mecanismos estariam ligados ao aumento do teor de compostos fenólicos e síntese de B-1,3-glucanase e quitinases no tecido vegetal, conferindo uma proteção local, não evidenciando a proteção sistêmica. Além disso, é relatada uma ação direta sobre o patógeno Hemileia vastatrix, pela inibição da germinação de esporos e formação de apressórios no fungo (Guzzo et al., 1999).

Detalhes técnicos da estrutura química dos compostos de amônia quaternária

O nitrogênio quaternário central é o local da molécula que carrega consigo cargas positivas (cátions), capazes de se ligarem aos grupos polares dos fosfolipídios ácidos das membranas dos fungos e bactérias.  Quatro radicais ficam anexados a esse nitrogênio central, podendo variar bastante entre os diferentes CAQs. A porção aniônica carregada negativamente é usualmente cloro ou bromo e está ligada ao nitrogênio, para formar o sal CAQ. 

Os CAQs podem ser classificados com base na natureza dos radicais (R), pelo número de átomos de nitrogênio, tamanho das cadeias de carbono e pela presença de grupos aromáticos. Estas variações podem afetar a atividade antimicrobiana do composto. Por exemplo, o comprimento das cadeias carbônicas pode afetar muito a atividade antimicrobiana. Comprimentos de 12 a 16 carbonos (C12 a C16) geralmente mostram a maior atividade antimicrobiana. 

Muitos produtos podem conter misturas de CAQs e outros adjuvantes de modo a aumentar sua eficácia ou para atingir um grupo específico de organismos. 

Aplicabilidade prática

Em testes in vitro, em laboratório, estes compostos demonstram uma elevada letalidade a diversos microrganismos. Por isso são muitas vezes considerados compostos com ação biocida, ou seja, possuem baixa seletividade e ação tanto sobre fungos como bactérias.

Em condições de campo, um primeiro ponto a ser levado em conta é que a aplicação isolada desses compostos não é recomendada. Isso porque, alguns trabalhos demonstram que o efeito residual desses produtos não é longo (Pontes et al., 2012), e por mais que apresentem uma forte ação tóxica de imediato, no campo existe uma contínua exposição das plantas aos patógenos, e o baixo residual poderia comprometer esse controle.

Por outro lado, alguns trabalhos de campo têm demonstrado resultados positivos da associação desses compostos aos fungicidas de forma a complementar o controle, principalmente de fungos de difícil controle. Um exemplo tem sido no controle de antracnose na soja, principalmente em regiões tropicais de forte pressão dessa doença, onde esses compostos tem contribuído para elevar controle.

Então, se trata de mais uma opção a ser pensada em associação com os fungicidas de modo a somar no controle.  

Referências:

Nguyen KA, Förster H, Adaskaveg JE. Quaternary Ammonium Compounds as New Sanitizers for Reducing the Spread of the Olive Knot Pathogen on Orchard Equipment. Plant Disease 2017 101:7, 1188-1193.

Pontes NC, Nascimento AR, Verdú ROM, Quezado-Duval AM. Avaliação do cloreto de dodecil dimetil amônio para o controle da mancha bacteriana do tomateiro. Biosci. J. 2012; v.28, n.1, p. 43-47.

Guzzo SD, Harakava R, Kida K, Martins EMF, Roveratti DS. Proteção de cafeeiros contra Hemileia vastatrix por cloreto de benzalcônio (composto de amônio quaternário). Summa Phytopathologica, 1999; v.25, n.4, p. 339-345.

McDonnell GE. 2007. Antisepsis, disinfection, and sterilization. ASM Press, Washington, DC.