AVALIAÇÃO DA VIDA ÚTIL DO LIMÃO DURANTE O TEMPO DE ESTOCAGEM COM REVESTIMENTO DE GOMA GUAR CONTENDO NANOESTRUTURA DE QUITOSANA INOCULANDO OS FUNGOS PHOMOPSIS CITRI E PENICILLIUM

Capítulo de livro publicado no livro do I Congresso Latino-Americano de Segurança de Alimentos. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/08082023-15

Este trabalho foi escrito por:

Marcos Silva de Sousa¹ ; Raysa Vitoria Siqueira dos Santos¹  ; Igor José Boggione Santos^1*  

1 – Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos (DQBIO),

Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Campus Alto Paraobepa (CAP),

MG443, km 7, 36420-000, MG, Brasil.

*Prof. Dr. Igor José Boggione Santos – [email protected]    

Resumo: Limão Tahiti é um importante fruta tropical cultivada e exportada pelo Brasil. A preservação da qualidade e a prolongação da vida útil desses frutos são desafios enfrentados pelos produtores. Nesse contexto, o uso de nanorevestimentos à base de goma guar com nanoquitosana incorporada tem surgido como uma estratégia promissora para o controle de fungos e a redução da deterioração pós-colheita. Para tanto, o seguinte estudo apresentou como objetivo avaliar a eficácia do nanorevestimento na inibição dos fungos Phomopsis citri e Penicillium, além de analisar seus efeitos na perda de massa e no índice de cor do limão Tahiti. Os resultados obtidos demonstraram que o nanorevestimento de quitosana apresentou atividade antifúngica significativa contra os fungos testados, inibindo seu crescimento in vitro. Além disso, o nanorevestimento promoveu uma redução na perda de massa dos frutos, prolongando sua vida útil. Houve também uma influência positiva no índice de cor, permitindo controlar o estágio de maturação dos limões. A determinação da concentração inibitória mínima confirmou a eficácia dos nanorevestimentos como agentes antifúngicos. Esses resultados sugerem que o uso de nanorevestimentos pode ser uma alternativa viável para a preservação pós-colheita do limão Tahiti, contribuindo para a redução de perdas e o aumento da qualidade dos frutos.

Palavras–chave: embalagem, nanorevestimento, goma guar, vida útil.

Abstract: The Tahiti lime is an important tropical fruit cultivated and exported by Brazil. Preserving the quality and extending the shelf life of these fruits are challenges faced by producers. In this context, the use of nanocoatings based on guar gum with incorporated nano-chitosan has emerged as a promising strategy for controlling fungi and reducing post-harvest deterioration. Therefore, the present study aimed to evaluate the efficacy of the nanocoating in inhibiting the growth of Phomopsis citri and Penicillium fungi, as well as analyzing its effects on the fruit’s weight loss and color index. The results obtained demonstrated that the chitosan nanocoating exhibited significant antifungal activity against the tested fungi, inhibiting their growth in vitro. Additionally, the nanocoating promoted a reduction in fruit weight loss, thus extending its shelf life. There was also a positive influence on the color index, allowing for the control of the lime’s ripening stage. The determination of the minimum inhibitory concentration confirmed the effectiveness of the nanocoatings as antifungal agents. These findings suggest that the use of nanocoatings can be a viable alternative for the post-harvest preservation of Tahiti limes, contributing to the reduction of losses and enhancement of fruit quality.

Keywords: packaging; nanocoating; guar gum; shelf life.

INTRODUÇÃO

Atualmente, o Brasil tem se destacado como um importante produtor e, frequentemente, exportador de frutas tropicais e subtropicais, dentre essas frutas, a citricultura ganha destaque, com a produção de laranjas, tangerinas, limas e limões (1). No segmento de frutas para consumo in natura, são os pequenos e médios agricultores que se destacam, enquanto que para a indústria, as frutas são provenientes de pomares de grandes produtores ou diretamente da própria indústria (2).

O Brasil se destaca como um dos principais produtores e exportadores de limão Tahiti, uma variedade de limão amplamente cultivada no país(3). A cadeia produtiva do limão Tahiti envolve tanto pequenos e médios agricultores, que fornecem para o mercado de consumo direto, como grandes produtores e indústrias que o utilizam na fabricação de sucos concentrados, óleos essenciais e outros produtos derivados(4). A demanda tanto no mercado nacional quanto no internacional impulsiona o setor citrícola brasileiro, contribuindo significativamente para a economia agrícola do país(5).

A baixa durabilidade de frutos in natura é uma característica comum em muitas variedades de frutas, incluindo o limão Tahiti(6). Uma das principais razões para a baixa durabilidade dos frutos in natura é o processo natural de amadurecimento e deterioração. A baixa durabilidade dos frutos in natura representa um desafio significativo para a exportação(7). Quando se trata de frutas tropicais e subtropicais, como o limão Tahiti, a necessidade de manter a qualidade e a frescura durante o transporte de longa distância pode ser especialmente desafiadora(8).

Os fungos podem ser um problema comum em frutos, causando doenças que afetam a qualidade, a aparência e a durabilidade dos produtos(9). Essas infecções fúngicas podem ocorrer durante o crescimento dos frutos no pomar ou após a colheita, durante o armazenamento e o transporte. Diversos tipos de fungos podem afetar os frutos, incluindo os gêneros Botrytis, Penicillium, Colletotrichum, Phomopsis citri e Penicillium(10).

A nanotecnologia tem se mostrado uma alternativa promissora no tratamento de fitopatógenos em frutos. A utilização de materiais nano sintetizados oferece propriedades distintas e potencializadas em relação aos seus equivalentes em escala macro estrutural(11). Isso inclui maior atividade antimicrobiana, o que pode ajudar a combater microrganismos causadores de doenças em frutos(12). Assim, a aplicação de nanomateriais com propriedades antimicrobianas pode oferecer benefícios significativos na proteção dos frutos contra patógenos.

Dessa forma, o propósito deste estudo foi avaliar a capacidade antifúngica in vitro e in vivo das embalagens feitas de goma guar com nanoestrutura de quitosana para o limão Tahiti, utilizando os fungos Phomopsis citri e Penicillium como agentes infecciosos.

MATERIAL E MÉTODOS

Produção Nanoestrutura:

Nanoestrutura de quitosana foi obtida, com modificações, de acordo com Mountrichas & Pispas, (2007). Uma solução de 70 mL com 1,5 mg·mL^-1 de quitosana foi dissolvida em ácido acético a 4,5 mg·mL^-1 sob agitação de 500 rpm a 25°C por 24h. Então, 20,0 mL de uma solução de 2,0 mg·mL^-1  de tripolifosfato de sódio foi gotejada com o auxílio de uma bomba peristáltica, a 1 mL·min^-1 em solução de quitosana sob agitação de 2500 rpm a 25°C. Após a formação da nanoestrutura, esta foi centrifugada a 20000 rcf por 10 min, o sobrenadante foi descartado e o precipitado foi seco em estufa a 40°C por 4 dias. Após a secagem a nanoquitosana foi triturada com almofariz e então armazenada à 25°C.

Determinação da concentração inibitória mínima (CIM)

A determinação da concentração inibitória mínima (CIM) foi obtida segundo a metodologia Oliveira Junior et al., (2012) com modificações. O Teste ocorreu em triplicata, onde em cada poço de uma placa de 96 poços foi adicionado 115 µL de meio Sabouraud estéril e concentração de nanoestrutura de quitosana variando de 0,2% a 0,8% por linha, 10 µL da solução de esporos das cepas dos fungos fitopatógenos Penicillium e Phomopsis citri no controle positivo e água destilada estéril para completar o volume de 200 µL por poço. A placa foi mantida na estufa incubadora BOD (Marconi/MA 415) a 28°C e 35% de umidade relativa com os fungos inoculados no fruto. Realizadas leituras da placa por densidade óptica, para obter os dados a serem analisados, em 450 nm, a cada 24h por 5 dias, para análise de inibição de crescimento fúngico.

Preparo dos frutos

Os limões selecionados foram submetidos a um processo de sanitização, utilizando uma solução de hipoclorito de sódio 2% (v/v) por 15 minutos, seguido por enxágue com água corrente. Em seguida, foram escolhidos 48 limões com base em critérios como cor da casca, tamanho padrão e ausência de doenças ou patógenos, a fim de obter frutas padronizadas. Os limões foram divididos em 4 grupos, cada um contendo 12 frutas. Dentro de cada grupo, foram estabelecidos três subgrupos: um grupo controle, um grupo tratado com goma guar e um grupo tratado com goma guar contendo nanoestrutura de quitosana 0,8% (m/m). O objetivo era acompanhar o processo de maturação das frutas ao longo dos dias. Os limões foram mantidos em temperatura ambiente, sobre a bancada do laboratório. As análises foram realizadas em cinco momentos distintos: aos 0, 5, 10, 15 e 20 dias, com intervalos de tempo que correspondiam a diferentes estágios de amadurecimento das frutas.

Produção de revestimentos de Goma Guar com nanoestrutura de quitosana:

O revestimento foi produzido a partir de solução de goma guar preparada utilizando o método descrito por Antoniou et al. (2015) com algumas modificações. A goma guar 1% m/v foi dissolvida em água destilada, sob agitação a 25^oC por 24 horas até obter uma solução homogênea. Nanoestrutura de quitosana com concentração de 0,8% g.g^-1 foi adicionada ao revestimento de goma guar e este agitado por 12h.

Coloração

Os limões foram fotografados com câmera fotográfica (Realme C11), e seus dados tratados com Adobe Photoshop para análise do sistema CIELAB, e com esses dados conforme Mazzuz. (1996) calculou o índice de cor pela equação (1):

Perda de massa

Os limões foram pesados em balança analítica (Professional Digital Table Top Scale, China). A perda de massa foi calculada com a diferença de massa inicial e do dia dos testes, essa sendo expressa em porcentagem e considerando a massa inicial como 100%.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As Figuras (1) e (2) representam a análise de absorbância a 450 nm da placa de 96 poços utilizada na determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM) para os fungos Phomopsis citri e Penicillium, respectivamente. Observa-se que o aumento da concentração de nanoestrutura de quitosana resulta em uma diminuição no crescimento microbiano durante a fase lag em ambos os gráficos. A partir de uma concentração de 0,8% (m/v) de nanoestrutura de quitosana, é observada a concentração mínima necessária para inibir o crescimento dos fungos.

A partir dos resultados de CIM, foi determinado a menor concentração do composto testado no qual é capaz de inibir o crescimento dos fungos. Através da determinação da CIM, é possível obter informações importantes sobre a eficácia do composto e auxiliar no desenvolvimento de estratégias de controle de doenças fúngicas nos limões, contribuindo para a preservação da qualidade e da durabilidade pós-colheita.

A Figura 3 apresenta a coloração da casca dos limões, revelando que todas as amostras, no início do experimento, estavam no estádio de maturação inicial, caracterizado pela tonalidade verde claro. No entanto, à medida que o tempo avançou, diferenças significativas puderam ser observadas entre os grupos. Notavelmente, os limões tratados com nanoquitosana mostraram uma conservação mais acentuada em comparação com os demais. A coloração da casca nesses limões permaneceu mais vibrante e menos propensa a alterações indesejáveis, como escurecimento ou perda de brilho.

Os valores do índice de cor (IC) foram apresentados na Tabela 1, utilizando a Equação 1. Esse índice pode variar aproximadamente de -20 a +20, onde valores mais positivos indicam um fruto mais amarelo e valores mais negativos indicam um fruto mais verde, refletindo diferentes estágios de maturação do fruto, de acordo com o estudo de Jimenez-Cuesta et al. (1983). No dia 10, foi observada uma diferença significativa entre os grupos, em que o grupo com nanorevestimento apresentou um IC menor (-19,67 % ± 5,01). Isso indica que, nessa etapa do experimento, os frutos tratados com nanorevestimento exibiram uma coloração mais verde em comparação aos demais grupos analisados.

A perda de massa (PM) está diretamente relacionada ao estado de maturação do fruto e sua deterioração, como evidenciado na Tabela 3. Conforme os dias de teste avançam, observa-se um aumento na perda de massa. O grupo com nanorevestimento apresenta uma menor porcentagem de perda de massa de 16,65 % ± 6,41, enquanto o grupo sem revestimento exibe uma perda maior de 21,19 % ± 4,17 e apenas com o a goma guar apresentou uma perda de 18,60 ± 5,10.

Esses resultados indicam que a aplicação do nanorevestimento nos frutos foi eficaz em reduzir a perda de massa em comparação com o grupo com revestimento convencional. Essas informações reforçam a capacidade do nanorevestimento em retardar o processo de deterioração e perda de massa dos frutos, contribuindo para a conservação e prolongamento da vida útil deles.

Esses resultados estão de acordo com o estudo de pesquisa realizado por (15), no qual foi observado que revestimentos de nanoquitosana foram capazes de reduzir significativamente a perda de água em maçãs durante o armazenamento, alcançando uma redução de até 59%. Os revestimentos à base de quitosana têm sido amplamente empregados como uma abordagem eficaz para preservar o teor de água em diversas frutas, incluindo morangos (16), bananas e mangas (17). No entanto, ao reduzir o tamanho das partículas de quitosana para a escala nano, é possível melhorar ainda mais as propriedades e funcionalidades desse material, permitindo seu uso em concentrações mais baixas, conforme evidenciado por Eshghi et al., (2014). Essa abordagem de nanoquitosana oferece novas perspectivas promissoras para o desenvolvimento de embalagens ativas com propriedades de conservação aprimoradas para frutos cítricos e outros produtos perecíveis.

CONCLUSÕES

As análises realizadas neste estudo destacaram que o revestimento com nanoestrutura de quitosana proporcionou um aumento na vida útil pós-colheita do limão Tahiti. Os parâmetros de perda de massa e índice de cor foram particularmente significativos e perceptíveis, demonstrando que o revestimento com nanoestrutura de quitosana incorporada à Goma Guar foi eficaz em prolongar a vida útil do limão Tahiti em comparação ao grupo controle durante os 20 dias de teste.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a FAPEMIG, CAPES, CNPq e UFSJ pelo investimento concedido a este artigo. Seu apoio financeiro foi fundamental para a realização desta pesquisa.

REFERÊNCIAS

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