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Por que o aroma de baunilha é comumente percebido como doce por humanos?

18:43:00 ,

Figura 1. (A) Flor de uma orquídea da espécie Vanilla planifolia. Essa espécie é a principal fonte do aroma natural de baunilha que é amplamente utilizada em produtos lácteos, bebidas de modo geral, confeitos e perfumes. (B) Estrutura molecular da vanilina (C8H8O3).


            Evidência científica recente aponta que a percepção de odores como agradáveis ou desagradáveis por humanos varia principalmente dependendo de preferências pessoais e da estrutura molecular das substâncias odoríferas (Ref.1). Fatores culturais parecem possuir pouca influência. Isso sugere que a percepção olfatória humana é fortemente orientada por princípios universais e que a agradabilidade de odores conferiu vantagem adaptativa ao longo da evolução humana. E um dos aromas mais apreciados ao longo de várias populações, culturas e regiões do mundo é a baunilha (Ref.2). E, nesse contexto, a baunilha é comumente descrita como um "aroma doce", sugerindo que é uma pista olfativa para alimentos calóricos - no caso, rico em açúcares - e muito desejados por primatas e outros animais sob uma perspectiva evolucionária. A baunilha, inclusive, é capaz de realçar o gosto doce dos alimentos.

          Porém, nesse último ponto, temos um paradoxo: enquanto o aroma da baunilha é comumente percebido como doce e muito agradável, os frutos maduros responsáveis pelo aroma de baunilha são amargos e pouco palatáveis. Ou seja, estão longe de serem percebidos como frutos realmente doces - ricos em substâncias ou açúcares como sacarose e frutose - para o paladar humano  De onde veio, então, a associação entre baunilha e alimento doce? Coincidência molecular? Aprendizado associativo?


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   PLANTA DA BAUNILHA

           O aroma de baunilha possui origem de orquídeas do gênero Vanilla, o qual inclui cerca de 132 espécies descritas e forma um grupo monofilético com origem estimada há quase 35 milhões de anos (Ref.3). Com evolução inicial nas Américas, as plantas desse gênero eventualmente se disseminaram para regiões na África, na Ásia e ilhas do Pacífico, incluindo a emergência de espécies sem folhas (Fig.2). No Brasil, existem até 40 espécies descritas de Vanilla e pelo menos 20 delas são endêmicas (Ref.4). Nesse sentido, o território brasileiro representa o centro da biodiversidade neotropical desse grupo (Fig.3-4).

  

Figura 2. (A) Distribuição global das espécies do gênero Vanilla (em verde) e o número de espécies sem folhas (em amarelo). (B) Exemplo de uma espécie sem folhas, V. phalaenopsis. Ausência de folhas (plantas áfilas) emergiu pelo menos três vezes de forma independente nesse grupo, em específico no subgênero Xanata, e como uma adaptação a condições secas. Ocupando florestas tropicais, o gênero Vanilla é membro de uma das famílias mais diversas de angiospermas. Ref.5

  

Figura 3. Trepadeiras da espécie Vanilla planifolia no "Jardim das Orquídeas" do Jardim Botânico do Rio de Janeiro. Espécies de Vanilla estão presentes em todos os domínio fitogeográficos do território brasileiro, com notável endemismo na Amazônia, Mata Atlântica e Cerrado. Ref.4

 

Figura 4. Espécie Vanilla schwackeana, endêmica do Brasil e com ocorrência em Minas Gerais. Em (A), parte da planta, mostrando haste e folhas. Em (B), flor em visão diagonal. Em (C), folha em destaque. Ref.6

          O gênero Vanilla inclui plantas comumente trepadeiras, podendo escalar árvores de suporte por até 15 metros. São caracterizadas por caules flexíveis, folhas alternadas, sépalas e pétalas livres, pétalas geralmente com quilha longitudinal, labelo parcialmente fundido à coluna e frutos carnosos com sementes esclerificadas. As flores das espécies de Vanilla podem ser brancas, verdes, creme, amarelas, roxas, ou uma combinação dessas cores, e geralmente duram menos de 12 horas após abertas.

           A maioria das espécies de Vanilla são polinizadas por animais, principalmente abelhas da tribo Euglossini (Fig.5) e, mais raramente, por aves (Ref.7). Porém, mecanismos e agentes naturais de polinização entre as diferentes espécies de Vanilla não são ainda totalmente esclarecidos (Ref.8). Mesmo quando abelhas estão presentes, fertilização é infrequente nas plantas da baunilha. A taxa de polinização natural é inferior a 10% mesmo em habitat natural (Ref.9). Mamíferos e aves estão envolvidos na dispersão de sementes. 

Figura 5. Flor da espécie Vanilla pompona sendo visitada por um dos seus polinizadores, abelha da espécie Eulaema cingulata. Estratégias de polinização parecem variar entre as espécies de Vanilla, e produção de néctar não é uma regra. Ref.10-11

          As plantas de baunilha são as únicas orquídeas que produzem frutos aromáticos e carnosos. Cerca de 30 a 40 espécies de Vanilla possuem frutos aromáticos, todas nativas da América tropical. 


   AROMA DA BAUNILHA

          A baunilha é a especiaria responsável por um dos sabores e aromas mais populares em todo mundo sendo utilizada em uma ampla gama de produtos, como sorvetes, confeitos, alimentos, perfumes e bebidas 

          Porém, entre as 140 espécies descritas de Vanilla (Ref.12), apenas três possuem atualmente importância econômica e comercial: Vanilla planifolia, Vanilla tahitensis - um híbrido natural - e Vanilla pompona (Fig.6). Atualmente, a principal espécie explorada comercialmente é a V. planifolia, devido ao seu alto teor de vanilina - o principal componente aromático da baunilha. Ainda assim, essa fonte natural atende menos de 1% da demanda anual do mercado. Aliás, o extrato natural de baunilha é a segunda especiaria mais cara do mundo, ficando atrás apenas do safrão (Crocus sativus).

 

Figura 6. Baunilhas comerciais de maior importância e alguns dos seus traços  morfológicos: (A) folha, (B) flor e (C) fruto. Fonte: Embrapa

           Os frutos de baunilha são colhidos verdes e dessa forma (vagem ou fava de baunilha) são inodoros e sem sabor. As vagens [cápsulas] apenas desenvolvem o aroma característico de baunilha após plena maturidade natural ou durante um processo artificial chamado de cura.

          O processo de cura varia entre os produtores, mas geralmente consiste de quatro etapas:

- "Matar" ou branquear, onde as vagens verdes são submetidas à água quente (55-60°) por cerca de 3 minutos. Isso resulta na interrupção da fase vegetativa.

- Transpiração, onde as vagens quentes são mantidas envoltas por cobertores ou são colocadas em recipientes herméticos por até dois dias.

- Secagem, uma intervenção que previne a inutilização ou apodrecimento das vagens por ação microbiótica, permitindo que outras reações benéficas ocorram para o aroma. Este processo geralmente dura de 2 a 4 semanas e pode ser realizado em ambientes fechados, evitando a luz solar direta, ou com o uso de ventiladores, para se criar correntes de ar. Durante esta fase é gerada uma parte importante do aroma da baunilha, derivado de reações enzimáticas e químicas: as vagens adquirem uma textura lisa, o aroma característico da baunilha e uma coloração castanha. 

- Condicionamento, a etapa mais demorada e que pode durar vários meses. Durante o condicionamento as vagens são armazenadas em um ambiente climatizado e várias reações bioquímicas ocorrem, como esterificação ou degradação oxidativa. O processo no todo pode durar até seis meses. Essa etapa é a principal responsável pelo alto preço do extrato natural da baunilha.

Figura 7. Planta trepadeira de Vanilla planifolia (A), com destaque para (B) os frutos imaturos e (C) os frutos curados. Fonte: Embrapa

          A vanilina nas vagens verdes está presente na forma conjugada, principalmente como glucovanilina (vanilina + glucose), e os grãos ou fruto não apresentam as características aromáticas da baunilha nesta fase. A vanilina é então, efetivamente gerada ou "liberada" durante o processo de cura ou de amadurecimento, através de ação da enzima beta-glucosidase.

          Apesar do protagonismo da vanilina, o aroma natural de baunilha está associado a mais de 200 compostos voláteis com fragrâncias doces e delicadas (Fig.8). 

Figura 8. Principais constituintes do aroma de baunilha: vanilina (1), álcool vanílico (2), ácido vanílico (3), álcool 4-hidroxibenzílico (4), 4-hidroxibenzaldeído (5), ácido 4-hidroxibenzoico (6), álcool anisílico (7), anisaldeído (8) e ácido anísico (9). A vanilina é o principal componente do aroma e sabor da baunilha, sendo um aldeído fenólico cristalino de cor branca. A vanilina responde, na média, por ~2% da massa seca dos frutos maduros de Vanilla. Ref.13

           Para atender à alta demanda do mercado e oferecer uma alternativa mais barata ao consumidor, vanilina isolada é comercializada como essência de baunilha. A vanilina pode ser produzida através de síntese química (vanilina sintética), extraída diretamente das vagens de baunilha com solventes orgânicos (vanilina natural) ou obtida por processo biotecnológico. Na prática, não existem diferenças entre a vanilina natural e a vanilina sintética.

          Atualmente, grande parte da vanilina sintética comercializada é obtida através do guaiacol, uma substância oleosa derivada da madeira de certas árvores (ex.: faia).

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> Recentemente, pesquisadores reportaram o desenvolvimento de uma enzima (VpVAN modificada) que converte ácido ferúlico - obtido de resíduos agrícolas abundantes - em vanilina. A reação enzimática em questão ocorre em uma única etapa, sob temperatura ambiente, é de alto rendimento e pode ser usada em escala industrial. Ref.14

> Apesar do alto potencial de cultivo e de exploração comercial diferenciada de múltiplas espécies no Brasil, é a ilha de Madagascar que responde pela maior parte (80%) da produção mundial do extrato natural de baunilha, a partir da espécie V. planifolia (Baunilha Bourbon). Aproximadamente 95% da produção mundial é oriunda dessa espécie. Os EUA são os maiores importadores de frutos curados (~1500 a 2000 toneladas anualmente) e produzem extrato de baunilha de alto valor agregado para exportação. Ref.15-16

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   Crise da Baunilha

          O elevado preço da baunilha é atribuído ao fato do cultivo comercial das plantas Vanilla depender estritamente de clonagem vegetativa para reprodução, requisitar de polinização manual para a produção de frutos e requerer muito tempo para o amadurecimento ou cura dos frutos.

          Apesar do alto valor agregado desta especiaria, o mercado da baunilha enfrenta sérios problemas de abastecimento. Em 2018, o mundo vivenciou a chamada “crise da baunilha”, que promoveu um aumento desenfreado no preço da baunilha natural no mercado global, atingindo valores acima da prata. O preço dos frutos curados chegaram a ultrapassar US$600 por quilo (Ref.4).

          Essa "crise" foi consequência de um aumento constante na demanda, com uma redução concomitante na oferta global. As causas para o declínio da oferta global de baunilha natural estão relacionadas aos cultivares. O cultivo de baunilha é fortemente baseado no material clonal de uma única espécie (V. planifolia). O pool genético dessa espécie sofre um dos mais notáveis processos de erosão genética, sendo limitado e suscetível a estresses bióticos e abióticos (Ref.3). Além disso, o centro de diversidade de espécies no México está sob intensa pressão antropogênica, e a renovação de variedades plantadas é cada vez mais improvável. 

           Muitos dos biomas adequados e/ou nativos para as plantas da baunilha estão ameaçados e mudanças na composição de espécies arbóreas (trepadeiras) podem causar danos irreparáveis às comunidades de Vanilla. Além disso, a produção agrícola de baunilha ocorre predominantemente em apenas alguns países fora dos neotrópicos, a área nativa de cultivo de espécies de Vanilla comercialmente exploradas.

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> Plantas da baunilha, incluindo a espécie de maior importância comercial (V. planifolia), são muito vulneráveis a adversidades ambientais, incluindo doenças, secas, calor excessivo e declínio populacional de polinizadores. As atuais mudanças climáticas podem pronunciar esses fatores adversos e ameaçar populações selvagens dessas orquídeas, potencialmente elevando ainda mais o preço de mercado do extrato natural de baunilha. Ref.11

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   Função biológica do aroma

          O aroma dos frutos da baunilha é uma estratégia ecológica, de sobrevivência, para atrair os dispersores de sementes, incluindo roedores, marsupiais e morcegos. Em condições naturais, os frutos maduros se abrem para liberar o aroma e expor as sementes que serão consumidas e dispersas por pequenos mamíferos, aves e insetos (ex.: esperanças). Na maioria das espécies, os frutos maduros se abrem lateralmente, com exceção de V. tahitensis e V. chamissonis, cujos frutos maduros permanecem fechados. Esse amadurecimento natural têm inicio 8-10 meses após a polinização.

           Abelhas machos da tribo Euglossine são efetivamente atraídas pela vanilina (Ref.17) e parecem atuar também na dispersão de sementes.

          No processo artificial (cura) - visando primariamente a espécie V. planifolia -, a abertura lateral dos frutos sendo amadurecidos é prevenida, potencializando reações químicas que produzirão as substâncias aromáticas, conservando essas substâncias e evitando a desidratação prematura e contaminação dos frutos.


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   AROMA DOCE, FRUTO AMARGO

           Os frutos da baunilha são constituídos por 15-30% de celulose, 25% de açúcares, 25% de outros carboidratos, 15% de gorduras e 6% de minerais (magnésio, zinco, cálcio, ferro, manganês e potássio) - além de pequenas quantidades de vitaminas do complexo B (Ref.18). De fato, são nutritivos para animais diversos. Porém, os frutos maduros, associados ao aroma de baunilha, são amargos e frequentemente reportados como pouco saborosos para o paladar humano. Ainda mais interessante: a vanilina ativa os receptores humanos de gosto amargo TAS2R14, TAS2R20 e TAS2R39 (Ref.19). O gosto amargo do fruto maduro da Vanilla provavelmente é devido, em parte, à alta concentração de vanilina na polpa.

          Independente disso, múltiplos estudos mostram que o aroma de baunilha é, em geral, percebido como doce, realça o gosto doce nos alimentos e estimula o apetite (Ref.20). O aroma de baunilha parece inclusive promover alimentação oral (leite materno ou fórmula) em bebês prematuros (Ref.21).

          Na Mesoamérica, a baunilha é conhecida desde os tempos pré-hispânicos e explorada por múltiplas culturas, incluindo os maias, olmecas, astecas e totonacas. Na região do México, foi retratada pela primeira vez no Codex de la Cruz-Badianus (Ref.22). Os astecas chamavam a baunilha de Tlixóchitl, enquanto os totonacas se referiam a ela como Xhanat, e os maias como Sisbic ou Zizbic. Desde então, a baunilha tem sido uma mercadoria valiosa, usada como moeda, assim como o cacau. No passado, seus principais usos eram medicinais, religiosos (para perfumar templos), na preparação de chocolate - que na época era uma bebida amarga - e como tributo. Imperadores descendentes de astecas recebiam baunilha de povos conquistados como um símbolo de grandeza e poder. Historicamente, as vagens de baunilha curadas da espécie V. planifolia têm sido usadas como pomadas, em chás de ervas para acalmar tosses, como estimulante, energizante, afrodisíaco e para outros fins.

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> Apesar da baunilha na antiguidade estar fortemente associada com os neotrópicos (América), existe evidência arqueológica de que a exploração de plantas Vanilla ocorreu também na região de Israel, em torno de 1650-1550 a.C. Ref.23

> A Vanilla planifolia foi primeiro domesticada pelos astecas no período pós-clássico, devido às propriedades aromáticas dos frutos. Convite de leitura: Astecas, Sacrifícios Humanos e os Espanhóis

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          No século XVI, após a invasão dos espanhóis na América e derrota dos Astecas, a baunilha foi introduzida na Europa, mas não foi cultivada fora da área nativa até a década de 1830 ou 1840, quando o ex-escravo Edmond Albius, da Ilha de Reunión, desenvolveu uma técnica para polinizar manualmente as folhas de Vanilla (!). Na Europa Central, evidência arqueológica de frutos da baunilha importados da América pode ser tão antiga quanto 1583 d.C. (Fig.9).  Mesmo sendo um aroma muito valorizado e comercializado como um produto de luxo, a baunilha só passou a ter real valor comercial apenas no século XVII, como um componente do chocolate, o qual era popular nas capitais europeias (Ref.24). Eventualmente, o aroma da baunilha passou a ser um componente comum de sobremesas e bebidas açucaradas na Europa e nos EUA.

Figura 9. Esse é o mais antigo fruto de baunilha preservado na Europa. Com origem da atual região do México, é datado do século XV ou XVI. O achado arqueobotânico foi feito no Castelo de Praga, República Checa, e provavelmente está associado ao período quando a família Habsburgo residia no castelo (1583-1611). Ref.25

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> A origem da baunilha cultivada comercialmente ao redor do mundo é o México, na década de 1760. Especificamente, na região de Papantla, em Veracruz. Na época, o cultivo visava exclusivamente o mercado Europeu.

(!) A descoberta da polinização manual ou artificial da Vanilla levou à chamada "Revolução da Baunilha", em meados do século XIX, ao permitir o cultivo da planta em colônias tropicais fora dos neotrópicos. É ainda debatido se a invenção da técnica de polinização manual é de autoria exclusiva ou pioneira do ex-escravo Edmond Albius ou se foi desenvolvida de forma independente em várias regiões do mundo. Existe evidência de que a polinização manual foi primeiro demonstrada pelo professor e botânico belga Charles Morren, em 1838, com um método prático e otimizado sendo desenvolvido por Albius em 1841. Ref.3, 24

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          Neste ponto, fica o questionamento: a percepção olfativa e as propriedades hedônicas da baunilha foram transformadas ao longo da história humana?

          Um estudo publicado em 2022 na Nature Food (Ref.24) sugeriu que o aroma da baunilha só se tornou doce - sinalizando um alimento ou bebida doce ou açucarado - para a maioria da população quando europeus começaram a adicionar baunilha em chocolates adoçados e quando a Coca-Cola introduziu baunilha no seu tônico medicinal na década de 1920. A forte associação entre alimento doce e baunilha teria sido reforçada quando essa especiaria passou a ser eventualmente usada em doces diversos ao redor do mundo. Pela maior parte do uso histórico da baunilha em bebidas, perfumes e remédios diversos, o aroma possivelmente era percebido apenas como agradável.

          Nesse mesmo caminho, é interessante também mencionar um estudo experimental de 2021 (Ref.26) apontando que, enquanto chineses (n = 159) e dinamarqueses (n = 161) percebiam um gosto doce mais intenso em bebidas açucaradas quando associadas ao aroma de baunilha, os participantes dinamarqueses reportavam uma sinergia gustativa doce maior e um aroma doce mais intenso do que os chineses. Isso sugere um fator cultural na percepção da baunilha como doce ou realçador do gosto doce. Hábitos alimentares distintos entre Dinamarca e China podem resultar em aprendizados associativos distintos.

          Os astecas são frequentemente citados como a primeira cultura a usar e domesticar a baunilha para dar sabor ao chocolate. O chocolate era a bebida preferida dos astecas e originalmente servido como um líquido amargo, misturado com especiarias ou purê de milho. Após a chegada da baunilha na Europa no século XVI - talvez trazida por Hernán Cortés -, o açúcar foi adicionado e a especiaria se tornou popular em toda a sociedade europeia - primeiro entre as classes mais ricas e depois entre a população geral. O açúcar foi presumivelmente apenas combinado com baunilha em grande extensão, em bebidas de chocolate, depois que o preço do açúcar caiu.

           Hoje, a baunilha é um componente aromático encontrado em várias bebidas e alimentos doces, desde refrigerantes e sorvetes até suplementos alimentares. Cerca de 75% do uso da baunilha visa dar sabor a doces populares ou luxuosos. Além disso, baunilha é frequentemente adicionada em fórmulas infantis e a vanilina é transferida também no leite materno. O aumento de apetite e a percepção de doce comumente reportados sob exposição ao aroma de baunilha podem ser fruto de aprendizado sendo reforçado desde a infância: coisas boas, doces e calóricas possuem cheiro de baunilha. Por outro lado, existe evidência clínica de que o aroma de baunilha ajuda a estimular o apetite de bebês prematuros.

          Certamente o efeito positivo do aroma de baunilha - usado por culturas diversas em terapias aromáticas - foi responsável por popularizá-la ao longo da história humana em alimentos e perfumes. Mas existe evidência insuficiente para esclarecer se o "aroma doce" é inerente à baunilha. Astecas percebiam um aroma doce enquanto estavam bebendo chocolate misturado com baunilha? Os exploradores europeus sentiram um aroma doce quando entraram pela primeira vez nos templos mesoamericanos perfumados com baunilha?

           A outra óbvia hipótese é que o aroma de baunilha pode ser realmente uma sinalização honesta para um alimento rico em açúcares, no sentido de atrair de forma mais efetiva dispersadores de sementes. De fato, o fruto amadurecido da baunilha é rico em açúcares (carboidratos simples), embora não apresente gosto doce (paladar humano). 

          Estudos são necessários para elucidar se a molécula de vanilina ou compostos similares são produzidos por frutos doces e açucarados de outras espécies de plantas. Mas é notável o fato da vanilina ativar receptores do gosto amargo na nossa espécie.


Leitura recomendada:


REFERÊNCIAS

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