ÓLEO ESSENCIAL E SUA ATIVIDADE ANTIMICROBIANA EM MATRIZES ALIMENTÍCIAS

Capítulo de livro publicado no livro da III Semana Nacional da Microbiologia de Alimentos na Indústria. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/IIISEMICRO-17

Este trabalho foi escrito por:

Thaís da Silva Araujo ^*; Maria José do Amaral e Paiva  ^*; Caroline Woelffel Silva ;  Nataly de Almeida Costa ; Mirielle Teixeira Lourenço ; Vanessa Caroline de Oliveira ; Érica Nascif Rufino Vieira  

*Autor correspondente (Corresponding author) – Email: [email protected]

Resumo: Existe uma crescente preocupação por parte dos consumidores com a qualidade e a segurança dos alimentos bem como a busca por alimentos mais saudáveis, nutritivos e seguros. A fim de suprir essa demanda, surge a utilização de óleos essenciais em matrizes alimentícias. A utilização desses óleos tanto na medicina tradicional como na conservação de alimentos, evidencia seu potencial na busca por soluções capazes de promover a segurança alimentar e atender às exigências dos consumidores. Estudos revelam que os óleos essenciais apresentam atividade antimicrobiana contra diferentes cepas de microrganismos patogênicos. Nesse contexto, os óleos essenciais de algumas plantas têm se destacado como uma opção de aplicação devido sua riqueza fenólica, que justifica sua capacidade de prevenção oxidativa e de combate a microrganismos. A utilização de óleos essenciais em matrizes alimentícias apresenta sucesso em sua execução contra microrganismos, que possam estar presentes nos alimentos, de uma forma segura ao consumidor. Entretanto, a utilização em concentrações acima do permitido desses óleos resulta em prejudiciais alterações sensoriais ao alimento, necessitando assim de estudos e tecnologias que amenizem esses efeitos visando uma aplicação mais ampla e de forma otimizada.  

Palavras-chave: antimicrobiano, alimentos, patogenicidade

Abstract: There is a growing concern on the part of consumers with the quality and safety of food, as well as the search for healthier, more nutritious and safer foods. In order to meet this demand, the application of essential oils in food matrices arises. The application of these oils both in traditional medicine and in food preservation, highlights their potential in the search for solutions that promote food safety and meet consumer demands. Studies reveal that essential oils have antimicrobial activity against different strains of pathogenic microorganisms. In this context, the essential oils of some plants have stood out as an application option due to their phenolic richness, which justifies their capacity for oxidative prevention and combating microorganisms. The application of essential oils in food matrices is successful in its execution against microorganisms that may be present in food, in a safe way for the consumer. However, the application of these oils results in harmful sensory changes to the food, thus requiring studies and technologies that mitigate these effects, aiming at a broader and optimized application.

Keywords: antimicrobial, food, pathogenicity

INTRODUÇÃO

A preocupação com a qualidade e a segurança dos alimentos tem aumentado significativamente por parte dos consumidores, que exigem e buscam alimentos mais saudáveis, nutritivos e seguros. Essa demanda reflete diretamente na necessidade de investigação de novas tecnologias para a sua preservação durante a produção, o transporte e o armazenamento. Assim, novas alternativas provenientes de fontes naturais têm se tornado alvo das pesquisas, como a utilização de óleos essenciais (OEs). Estes têm sido utilizados há séculos tanto na culinária quanto na medicina popular, e após estudos, têm se mostrado compostos com importantes propriedades biológicas (1).

O crescimento inesperado de agentes patogênicos e o desenvolvimento de resistência múltipla aos medicamentos são preocupações para a saúde pública. Consequentemente, os extratos de plantas e os óleos essenciais têm sido alvo de estudo sobre as propriedades antimicrobianas com objetivo de encontrar novos compostos potencialmente eficazes, visando uma possível substituição de aditivos alimentares sintéticos por naturais. Esses óleos têm demonstrado potencial conservante devido á capacidade antimicrobiana e antioxidante presente em sua composição, capaz de minimizar ou eliminar a presença de microrganismos e/ou reduzem o fenômeno de oxidação lipídica (2,3).

O controle da deterioração por microrganismos e da oxidação dos lipídeos é necessário para aumentar a estabilidade dos alimentos e prolongar o prazo de validade dos produtos e, portanto, a segurança alimentar e a rentabilidade econômica da indústria, visto que esses fatores são as principais causas da perda de alimentos (1).

Uma grande variedade de óleos essenciais de diferentes plantas, como o manjericão (Ocimum basilicum L.), orégano (Origanum vulgare L.), cinamomo (Cinnamomum zeylanicum Blume) e alecrim (Rosmarinus officinalis L.) tem sido aplicada aos alimentos para prolongar o seu prazo de validade (1). E alguns óleos essenciais já evidenciaram importante ação biológica com microrganismos patogênicos de origem alimentar, como Salmonella typhimurium, Clostridium perfringens, Listeria monocytogenes, Pseudomonas putida e Staphylococcus aureus (4).

Além disso, já é possível observar a utilização desses óleos essenciais na indústria de alimentos, como por exemplo, óleo de manjericão adicionado no pão (5), o óleo de casca de canela adicionado no queijo mozzarella (6), óleo de orégano aplicado na carne de porco (7). Contudo, mais investigações são necessárias sobre a utilização de óleos essenciais com função antimicrobiana em alimentos.

Dessa forma, no presente capítulo de revisão tem como objetivo descrever a aplicação de óleo essencial e evidenciar sua atividade antimicrobiana, bem como sua bioatividade, a fim de apontar possíveis aplicações em matriz alimentícia e sua ação contra alguns patógenos.

ÓLEO ESSENCIAL

Os óleos essenciais são líquidos aromáticos voláteis, extraídos de várias partes das plantas como cascas, sementes, flores, cascas, frutos, raízes, folhas, madeira, frutos ou plantas inteiras, logo o seu nome depende da planta em que foi extraído (8). A definição de óleo essencial descrita pela Organização Internacional de Padronização (ISO – International Organization for Standardization), que o define como “obtido a partir de uma matéria-prima natural de origem vegetal, por destilação a vapor, por processos de extração mecânica a partir do epicarpo de frutas cítricas, ou por destilação a seco, após separação da fase aquosa por processos físicos, se houver”(9).

Ainda, são considerados metabólitos secundários de plantas aromáticas, geralmente pertencentes a famílias angiospérmicas, e tem sido alvo de pesquisa não só pela fonte natural, mas pelas propriedades biológicas apresentadas, como atividades antioxidantes, antimicrobianas, antitumorais, analgésicas, inseticidas, antidiabéticas e anti-inflamatórias (1).

Apesar de ambos serem chamados de ‘óleos’, os óleos essenciais são diferentes dos óleos vegetais (óleos e gorduras) em termos de composição química. Enquanto um é formado basicamente de lipídeos e não possui característica volátil (óleos vegetais), o outro, óleo essencial, é composto de diversos constituintes, principalmente terpenos, derivados de fenilpropanóides e compostos aromáticos (fenóis, aldeídos, alcoóis, derivados metoxi e compostos metileno-dioxi), mas mais de 200 compostos podem estar presentes nos óleos essenciais. Assim, o óleo essencial pode apresentar frações voláteis, em sua maior parte, e não voláteis em cerca de 1-10%, incluindo os carotenóides, ácidos graxos, flavonóides e ceras. Essa mistura de compostos do óleo essencial fornece a ele propriedades biológicas (4).

É muito comum que um óleo essencial seja relacionado a apenas um composto, já que o componente majoritário constitui até 85%, mas os 15% restantes apresentam também papel biológico importante e atuam sinergicamente com o composto majoritário. Por exemplo, o composto majoritário do óleo essencial de cravo-da-índia (Syzygium aromaticum) é o eugenol, que apresenta propriedades anti-inflamatória e antimicrobiana, conferindo as mesmas propriedades ao óleo essencial de cravo-da-índia (2,10).

A qualidade e composição de um óleo essencial podem ser afetadas tanto pelo método de extração e as condições da análise, quanto pelas características da planta, como por exemplo, a variedade, origem geográfica, fase de desenvolvimento, parte da planta que foi utilizada e a condição dela quando colhida, entre outros (1). Além disso, por causa do progresso tecnológico, as técnicas de extração de óleos essenciais estão em constante evolução, afetando também a composição do óleo obtido.

Os óleos essenciais podem ser extraídos por diferentes métodos, como a hidrodestilação, destilação a vapor, hidrodifusão, extração por solventes e extração por fluido supercrítico (11). Por sua natureza hidrofóbica e de densidade inferior à água, os óleos essenciais são lipofílicos e solúveis em solventes orgânicos, mas dos métodos de extração, a destilação a vapor e a hidrodestilação acabam sendo os mais utilizados na extração de óleo essencial (2,4).

O método de destilação por arraste a vapor é um dos mais utilizados, principalmente em escala industrial, com uma taxa de extração de 93%. Esse método consiste em posicionar a matéria-prima em placas perfuradas acima de caldeira que produz vapor, de maneira que a matéria e a água não entrem em contato. O vapor produzido entra em contato com a matéria-prima provocando um rompimento das cavidades secretoras presentes no tecido vegetal, onde estão armazenados os óleos essenciais, que são então liberados e arrastados pela corrente de vapor até o condensador refrigerado, onde ocorre o processo de condensação separando o óleo extraído da água (4).

Já a extração por hidrodestilação é um dos métodos mais antigos, que atualmente utiliza o equipamento Clevenger. O processo de extração se difere da destilação a vapor por demandar o contato da matéria-prima com a água em ebulição, permitindo que o óleo essencial evapore junto com a água, indo para o condensador a fim de resfriar, a separação ocorre por diferença de densidade (2).

Os rendimentos de extração dependem da espécie e dos segmentos vegetais utilizados, mas um rendimento muito baixo, como 1%, pode torná-los componentes raros altamente valiosos (4).Para identificação e quantificação de compostos voláteis ativos dos óleos essenciais, o método mais comum é a cromatografia gasosa associada a espectrometria de massa (MS). Este método é simples e eficiente, que permite respostas rápidas, por isso é uma técnica analítica amplamente utilizada para a determinação dos constituintes dos óleos essenciais (1).

Os óleos essenciais de algumas plantas já são amplamente conhecidos e utilizados, como por exemplo, os óleos essenciais de orégano e alecrim. O orégano é uma erva perene que pertence à família Lamiaceae e tem sido utilizado em diferentes domínios como medicina popular, cosmética e conservação de alimentos, seu óleo essencial é rico em timol e carvacol, com atividade antimicrobiana, antioxidante, anti-inflamatória, anti-acetilcolinesterase (2).  O óleo essencial de alecrim (Rosmarinus officinalis L.) tem sido utilizado na medicina tradicional e na conservação de alimentos devido à sua riqueza fenólica, indicando sua capacidade de prevenção oxidativa e a contaminação microbiana.

AÇÃO ANTIMICROBIANA DOS ÓLEOS ESSENCIAIS

Os OEs são compostos voláteis extraídos de plantas aromáticas e possuem uma ampla gama de atividades biológicas, incluindo propriedade antimicrobiana (12). Esses compostos podem atuar contra bactérias, fungos e vírus, apresentando potencial como alternativa aos antimicrobianos convencionais (13). Essa capacidade antimicrobiana dos óleos essenciais é um assunto bastante difundido na literatura. É possível encontrar diversos trabalhos que realizaram a avaliação da atividade antimicrobiana dos óleos essenciais contra diferentes microrganismos. Na Tabela 1, encontram-se listados o potencial microbiano de diferentes óleos essenciais encontrados na literatura.

Os OEs apontados foram extraídos de diferentes matérias-primas vegetais. Esses óleos podem apresentar variadas biofuncionalidades. Os trabalhos referidos apontaram propriedade antimicrobiana contra as cepas testadas, também descrevem importantes bioatividades dos OEs em aplicações para testagens in vitro e/ou in vivo. O mecanismo de ação quanto á atividade antimicrobiana dos OEs tem sido atribuída à membrana celular, inibição da síntese de proteínas e alteração da expressão gênica. Esses mecanismos podem levar à ruptura da membrana celular, vazamento de componentes intracelulares e interrupção de processos metabólicos essenciais para a sobrevivência dos microrganismos (29).

No entanto, é importante ressaltar que a eficácia dos óleos essenciais como agentes antimicrobianos pode variar dependendo da concentração, composição química e interações com outros compostos presentes no ambiente. Além disso, estudos adicionais são necessários para avaliar a segurança e a eficácia dos óleos essenciais em diferentes contextos clínicos, bem como o seu potencial para o desenvolvimento de resistência. A utilização adequada dos óleos essenciais como agentes antimicrobianos requer uma compreensão abrangente de sua atividade, bem como a consideração de outros fatores relevantes, como toxicidade e estabilidade.

APLICAÇÃO DOS ÓLEOS ESSENCIAIS EM PRODUTOS ALIMENTÍCIOS

Óleos essenciais de algumas plantas são descritos como seguros para aplicação em alimentos e são utilizados de diferentes formas, como descrito na Tabela 2.

Sripahco, Khruengsai, Pripdeevech (2023) (36) incorporaram óleo essencial de Anethum graveolens, Amomum testaceum, Anethum graveolens, Piperlongum, Kaempferia galanga e Zanthoxylum limonella a filmes de goma gelana-nanocelulose de abacaxi para embalar pães e testaram a sua atividade antifúngica contra Aspergillus niger. O óleo essencial de Anethum graveolens apresentou a maior eficiência contra Aspergillus niger com zona de inibição de 43,51 mm comparado a zona de 10,02 mm a 26,13 mm dos outros óleos testados; não houve crescimento de A. niger detectável de forma visual por três semanas de armazenamento em embalagens com 2% e 4% de óleo de Anethum graveolens,diferentemente do controle.

Hambúrgueres de salmão e algas marinhas foram preparados com e sem óleo essencial de tomilho vermelho e de orégano, foram armazenados a vácuo a 4 °C por 17 dias.  As características físico-químicas pH, teor de água e textura foram avaliadas e não houve alteração para ambos os óleos essenciais. Os hamburgueres com óleo essencial de tomilho apresentaram menor oxidação. O tratamento-controle e as amostras adicionadas de óleo essencial de orégano apresentaram maior contagem de mesófilo quando comparados àquelas adicionadas de orégano (31).

O óleo essencial de tomilho apresenta cerca de 80% de capacidade antioxidante e também bactericida, evitando a formação de biofilmes. Pode ser utilizado para controlar patógenos e aumentar a vida útil dos alimentos (37). Óleos essenciais de orégano, tomilho e canela foram utilizados em marinada para imersão de filé de porco, toucinho de porco, filé de frango, pele de frango, salmão e camarão com o objetivo de aumentar a vida útil, visto que possuem alto teor de água e são propensos à rápida deterioração. Os alimentos foram imersos por 2 minutos em soluções contendo os óleos, em seguida foram armazenados a 4 °C. As amostras sem óleos essenciais não apresentaram redução do crescimento microbiano, o óleo essencial de canela promoveu redução de bolores e levedura em todos os alimentos e nas amostras de frango reduziu coliformes totais e bactérias do ácido láctico, isso se deve ao fato que o cinamaldeído é altamente eficiente para controlar fungos, bactérias Gram-negativas e Gram-positivas (32,38).

Em outro estudo, o óleo essencial de orégano aumentou a vida útil de filé suíno e salmão, óleo de tomilho de filé suíno e camarão.  O timol e o carvacrol são os principais componentes responsáveis pelo efeito antimicrobiano dos óleos essenciais de orégano e tomilho, mas os outros componentes também podem interagir e promover esse efeito (32). Porém, a análise sensorial mostrou que as amostras tratadas com óleo essencial oferecidas cruas obtiveram na escala hedônica valores menores em relação às cozidas por causa do odor exalado pelo material.

O efeito antimicrobiano dos óleos essenciais pode ser potencializado através de tratamentos combinados como sonicação e tratamento térmico para inativar fungos, leveduras e bactérias. Óleo essencial da folha de canela foi adicionado em suspensão a suco de laranja natural tendo seu efeito avaliado em combinação com ultrassom e tratamento térmico para avaliar a sobrevivência de Sacharomyces cerevisiae. As concentrações de óleo foram determinadas através de ensaio de microtitulação em placas, utilizando no suco concentrações menores ou iguais à concentração inibitória mínima. A maior inativação foi obtida com a combinação óleo essencial de canela (650 ppm), ultrassom (24 kHz; 105 μm; 33,31 W ml⁻¹) e temperatura (50 °C) por 30 minutos, com redução de ~3,8 log (33). A combinação do tratamento dos óleos essenciais com ultrassom tem sua eficiência aumentada porque que a sonicação promove modificações nas células dos microrganismos, causando ruptura de membranas, cavitação e microfluxo para a parte interna e até a lise das células potencializando a ação dos óleos essenciais (33).

Há indicações que os óleos essenciais em forma gasosa apresentam maior eficiência do que em fase líquida. Com o objetivode controlar a deterioração causada por Listeria monocytogenes em alimentos, foi aplicado óleo essencial de folha de limão siciliano, em forma gasosa, com diferentes concentrações em ricota inoculada com 6 log UFC/g de L. monocytogenes em cepas individuais e mistascomparado com citral gasoso e um controle sem adição de óleo essencial, o tratamento foi combinado com refrigeração. Foram feitas avaliações ao longo de 30 dias de armazenamento, houve redução na contagem de cepas mistas de 4,08 log UFC/g aos 15 dias de incubação; aos 30 dias foi observado aumento na contagem das colônias, mas ele foi menor significativamente do que o controle (6,07 log UFC/g). Em relação ao crescimento de L. monocytogenes 20600 DMSZ, nos tratamentos com óleo essencial houve redução significativa de aproximadamente 2 log UFC/g após 15 dias de incubação (3,42 log UFC/g) em relação ao controle (5,29 log UFC/g) e 2,56 log UFC/g aos 30 dias. Nos tratamentos com citral gasoso as contagens das células viáveis foram similares àquelas onde foram utilizadas dosagens baixas de óleo essencial (34).

Outra utilização de óleo essencial é para melhorar a qualidade de alimentos como a aplicação em linguiças cozidas produzidas com baixo teor de nitrito de sódio, visto que nitritos são descritos como coadjuvantes em compostos potencialmente cancerígenos. Óleo essencial de hortelã pimenta foi aplicado com combinação com fluído supercrítico de bagaço de tomate em linguiças em substituição parcial ao nitrito de sódio. A combinação de fluído supercrítico de bagaço de tomate com óleo essencial de hortelã-pimenta reduziu o teor de nitrito residual em linguiça suína e isso se deve provavelmente à ação redutora dos seus compostos bioativos.  Além disso, o tratamento combinado foi responsável pela menor oxidação lipídica das amostras, devido ação antioxidante dos terpernóides mentol e 1,8-cineol (35).

CONCLUSÃO

Após a descrição dos benefícios e da utilização de óleo essencial bem como de sua atividade antimicrobiana em matrizes alimentícias, pode-se observar que essa substância oriunda do metabolismo secundário de plantas apresenta propriedade antimicrobiana contra cepas patogênicas específicas, além de potencialmente beneficiar a saúde humana. Entretanto, a aplicação em matrizes alimentícias pode apresentar alterações sensoriais capazes de comprometer a aceitação de produtos pelos consumidores, logo novos estudos se fazem necessários sobre o assunto observando as recomendações da legislação brasileira.

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