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

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

1.        Oliveira IM, Pereira LAG. O FLUXO DO COMÉRCIO INTERNACIONAL DE FRUTAS NO BRASIL: ANÁLISE DOS ANOS 2000 A 2017. OKARA: Geografia em debate [Internet]. 20 de fevereiro de 2019 [citado 3 de junho de 2023];173–93. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/339613409_O_FLUXO_DO_COMERCIO_INTERNACIONAL_DE_FRUTAS_NO_BRASIL_ANALISE_DOS_ANOS_2000_A_2017

2.        Muniz J, Molina AR, Muniz J. Physalis: Panorama produtivo e econômico no Brasil. Hortic Bras [Internet]. 2015 [citado 3 de junho de 2023];33(2):00–00. Disponível em: https://www.scielo.br/j/hb/a/cBsng9ScdytCSXFr4Gy3BQg/?lang=pt

3.        Sousa AM de. Análise do comportamento dos preços das principais frutas e hortaliças-fruto comercializados na CEASA-CE. 2015 [citado 3 de junho de 2023]; Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/36607

4.        Harati JB, Tanaka ). Estudo da secagem do resíduo do limão tahiti (Citrus latifólia Tanaka). 3 de maio de 2021 [citado 3 de junho de 2023]; Disponível em: http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/handle/1/25764

5.        Souza CD de. Análise da pesquisa científica no setor citrícola a partir de indicadores bibliométricos. 21 de junho de 2013 [citado 3 de junho de 2023]; Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/1119

6.        Perumal AB, Huang L, Nambiar RB, He Y, Li X, Sellamuthu PS. Application of essential oils in packaging films for the preservation of fruits and vegetables: A review. Food Chem. 1^o de maio de 2022;375:131810.

7.        Jafarzadeh S, Mohammadi Nafchi A, Salehabadi A, Oladzad-abbasabadi N, Jafari SM. Application of bio-nanocomposite films and edible coatings for extending the shelf life of fresh fruits and vegetables. Adv Colloid Interface Sci. 1^o de maio de 2021;291:102405.

8.        Weber L, Bartek L, Brancoli P, Sjölund A, Eriksson M. Climate change impact of food distribution: The case of reverse logistics for bread in Sweden. Sustain Prod Consum. 1^o de março de 2023;36:386–96.

9.        Wan C, Kahramanoǧlu I, Okatan V. Application of plant natural products for the management of postharvest diseases in fruits. Folia Horticulturae. 1^o de junho de 2021;33(1):203–15.

10.      Zacarias L, Cronje PJR, Palou L. Postharvest technology of citrus fruits. The Genus Citrus. 1^o de janeiro de 2020;421–46.

11.      Dey K, Mohata S, Banerjee R. Covalent Organic Frameworks and Supramolecular Nano-Synthesis. ACS Nano [Internet]. 24 de agosto de 2021 [citado 3 de junho de 2023];15(8):12723–40. Disponível em: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.1c05194

12.      Bhat MP, Kumar RS, Rudrappa M, Basavarajappa DS, Swamy PS, Almansour AI, et al. Bio-inspired silver nanoparticles from Artocarpus lakoocha fruit extract and evaluation of their antibacterial activity and anticancer activity on human prostate cancer cell line. Applied Nanoscience (Switzerland) [Internet]. 1^o de abril de 2022 [citado 3 de junho de 2023];13(4):3041–51. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s13204-022-02381-1

13.      Mountrichas G, Pispas S. Novel double hydrophilic block copolymers based on poly(p-hydroxystyrene) derivatives and polyethylene oxide. J Polym Sci A Polym Chem. 15 de dezembro de 2007;45(24):5790–9.

14.      Oliveira Junior EN, El Gueddari NE, Moerschbacher BM, Franco TT. Growth rate inhibition of phytopathogenic fungi by characterized chitosans. Brazilian Journal of Microbiology [Internet]. abril de 2012 [citado 3 de junho de 2023];43(2):800–9. Disponível em: https://www.scielo.br/j/bjm/a/kwLjsBtCmNFn57NZdkk4LbC/abstract/?lang=en

15.      Sahraei Khosh Gardesh A, Badii F, Hashemi M, Ardakani AY, Maftoonazad N, Gorji AM. Effect of nanochitosan based coating on climacteric behavior and postharvest shelf-life extension of apple cv. Golab Kohanz. LWT. 1^o de julho de 2016;70:33–40.

16.      Ribeiro C, Vicente AA, Teixeira JA, Miranda C. Optimization of edible coating composition to retard strawberry fruit senescence. Postharvest Biol Technol. 1^o de abril de 2007;44(1):63–70.

17.      Kittur FS, Saroja N, Habibunnisa, Tharanathan RN. Polysaccharide-based composite coating formulations for shelf-life extension of fresh banana and mango. European Food Research and Technology [Internet]. 5 de março de 2001 [citado 3 de junho de 2023];213(4–5):306–11. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s002170100363

18.       Eshghi S, Hashemi M, Mohammadi A, Badii F, Mohammadhoseini Z, Ahmadi K. Effect of Nanochitosan-Based Coating With and Without Copper Loaded on Physicochemical and Bioactive Components of Fresh Strawberry Fruit (Fragaria x ananassa Duchesne) During Storage. Food Bioproc Tech [Internet]. 26 de fevereiro de 2014 [citado 3 de junho de 2023];7(8):2397–409. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s11947-014-1281-2