Os investigadores australianos Isabel Joy Bear e Richard Grenfell Thomas introduziram o termo petrichor num artigo de 1964 publicado na Nature. Thomas cunhou o termo para designar o que até então era conhecido como odor argiláceo. O nome foi proposto para um odor considerado um ícor, ou essência ténue, derivado da rocha ou da pedra. A palavra petrichor é composta pelo grego petra, «rocha» ou «pedra», e ichor, o fluido dourado etéreo que corre nas veias dos deuses e deusas da Grécia Antiga. O nome não implica que o petrichor seja necessariamente uma entidade química fixa; designa um odor integral, variável dentro de um determinado intervalo facilmente reconhecível.
Bear e Thomas usaram o termo para designar um odor libertado por materiais rochosos ou pelo solo após períodos secos, quando são expostos à humidade. Ao destilarem rochas expostas a condições quentes e secas, obtiveram um óleo odorífero e demonstraram que a humidade podia libertar o material acumulado. O cheiro está associado aos óleos que se acumulam nas rochas e no solo durante períodos secos e são libertados pela humidade, bem como a compostos voláteis produzidos por microrganismos do solo, em particular a geosmina e o 2-metilisoborneol. O petrichor está associado a uma mistura de substâncias voláteis, e não a um único composto químico. Bear e Thomas descreveram o aroma como resultante de compostos químicos exsudados pelas plantas durante períodos secos e posteriormente absorvidos por solos argilosos e rochas.
A geração de aerossóis após o impacto de uma gota em meios porosos é um processo de três etapas: formação de bolhas, crescimento das bolhas e rebentamento das bolhas. Os investigadores suspeitam que, em ambientes naturais, estes aerossóis podem transportar elementos aromáticos, bem como bactérias e vírus armazenados no solo. A equipa realizou cerca de 600 experiências em 28 tipos de superfícies, 12 materiais concebidos artificialmente e 16 amostras de solo. Além das plantas, bactérias do género Streptomyces foram parcialmente associadas à produção dos químicos encontrados nestes aerossóis. O cheiro que antecede a chuva é o ozono: os relâmpagos nas nuvens dividem as moléculas de azoto e oxigénio em átomos isolados, que se recombinam para formar substâncias como o óxido nítrico (NO) e o ozono; as correntes descendentes de ar e as primeiras gotas de chuva transportam o ozono até ao solo.
A geosmina contribui para o aroma intenso conhecido como petrichor, que surge quando chove após um período de tempo seco. A geosmina também é responsável pelo sabor terroso da beterraba. A geosmina é um álcool bicíclico e um derivado do decalino. O seu nome vem do grego e significa «odor a terra». O seu limiar de deteção olfativa na água varia entre 0,006 e 0,01 microgramas por litro. O sistema olfativo humano é extremamente sensível à geosmina. Num estudo com 50 participantes, o limiar médio de deteção olfativa foi de 9,5 ng/L para a (-)-geosmina de ocorrência natural e de 78 ng/L para a (+)-geosmina.
A geosmina é produzida por diversos microrganismos, incluindo a maioria das espécies de Streptomyces e várias espécies de cianobactérias, mixobactérias e fungos. Entre as cianobactérias, os principais géneros que demonstraram produzir geosmina incluem Anabaena, Phormidium e Planktothrix. A biossíntese da geosmina começa com o difosfato de farnesilo, um componente essencial na biossíntese de esteróis e sesquiterpenos. Em Streptomyces coelicolor, a enzima germacradienol/geosmina sintase é bifuncional: um domínio converte o difosfato de farnesilo em germacradienol, e um segundo completa a conversão em geosmina. Em condições ácidas, a geosmina decompõe-se em substâncias inodoras.
Demonstrou-se que a geosmina e o 2-metilisoborneol atraem colêmbolos, que se acredita alimentarem-se dos esporos de Streptomyces e contribuírem para a sua dispersão. A geosmina e o 2-metilisoborneol são as principais causas biológicas do odor e sabor a lama na água potável em todo o mundo e no peixe de aquicultura. Foi identificado um recetor olfativo humano para a geosmina, o OR11A1, cuja função se conserva nos ortólogos de seis espécies de mamíferos. Foi proposta a hipótese de que a sensibilidade extrema à geosmina tenha evoluído nos seres humanos ou nos seus antepassados para ajudar a localizar água escassa, mas não há conclusões definitivas.
Libertação de aerossóis pelas gotas de chuva
Em 2015, Joung e Buie observaram, com câmaras de alta velocidade, que uma gota de chuva que embate numa superfície porosa retém minúsculas bolhas de ar no ponto de contacto. Quando a gota começa a achatar-se, as bolhas sobem da superfície e atravessam a gota; tal como num copo de champanhe, são projetadas para cima e acabam por rebentar à superfície da gota, libertando uma efervescência de aerossóis, um possível mecanismo através do qual partículas portadoras de aromas podem entrar no ar. Antes deste estudo, considerava-se que a poeira transportada pelo vento e o sal marinho da espuma das ondas eram os principais mecanismos de dispersão de aerossóis no ambiente. A quantidade de aerossóis libertados pode ser prevista com base na velocidade da gota de chuva e na permeabilidade da superfície. A produção de aerossóis é máxima quando o quociente entre os números de Weber e de Péclet está equilibrado, em torno de 1, o que significa que as gotas de chuva não são demasiado rápidas nem demasiado lentas e que a superfície não está demasiado molhada nem demasiado seca. Gotas de chuva mais lentas poderão produzir mais aerossóis, o que é apontado como explicação para o facto de o petrichor ser mais frequentemente detetado após chuvas fracas. Em caso de chuva intensa, a velocidade do impacto deixa pouco tempo para se formarem bolhas dentro da gota. A produção de aerossóis foi confirmada em condições compatíveis com chuva fraca e moderada sobre solos com propriedades de absorção de água semelhantes às da argila e da argila arenosa. Não foi observada em areia nem em condições compatíveis com chuva intensa. Em experiências com um corante, verificou-se que os aerossóis libertados pelas gotas de chuva continham o corante, o que sugere que esses aerossóis também podem transportar outros contaminantes.
Geosmina: fontes e química
A geosmina é um metabolito secundário de algas verde-azuladas (cianobactérias), de bactérias filamentosas conhecidas como actinomicetes (actinobactérias), sobretudo do género Streptomyces, de outros procariotas e de vários eucariotas. Na beterraba, a geosmina é produzida pela própria planta e não por micróbios ambientais ou endofíticos. Algumas plantas vasculares, como as flores de cato e a beterraba vermelha, também produzem geosmina. Descobriu-se também que a geosmina repele o nemátode Caenorhabditis elegans e reduz o seu contacto com Streptomyces. Nem todas as algas verde-azuladas produzem geosmina: o gene da sintase da geosmina, geoA, está presente nas espécies de cianobactérias que a produzem e ausente nas restantes. A amplificação deste gene em amostras de água por PCR em tempo real pode permitir prever alterações do sabor e do odor causadas por cianobactérias em água doce. A geosmina é um sesquiterpenoide irregular. Os intermediários da sua formação incluem o germacreno D, o octalino e o isolepidozeno. Nesta biossíntese, forma-se apenas o isómero (-) da geosmina, enquanto o isómero (+) pode ser preparado em laboratório. Na conversão do germacradienol em geosmina, a cadeia lateral de três carbonos é libertada sob a forma de acetona, através de uma fragmentação retro-Prins sem precedente bioquímico.
Geosmina na água, no peixe e nos alimentos
As cianobactérias e as actinobactérias libertam geosmina quando morrem, e os peixes de água doce que se alimentam no fundo podem absorvê-la. Este é um problema particular em algumas regiões dos Estados Unidos, onde confere sabores desagradáveis ao peixe-gato, à carpa, à tainha e às amêijoas. As comunidades que dependem de águas superficiais podem ter periodicamente água com sabor desagradável quando uma queda acentuada na população destas bactérias liberta geosmina para o abastecimento local. Os fotocatalisadores à base de dióxido de titânio também podem destruir a geosmina dissolvida na água.
Notas relacionadas
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