ISSN 2175-8395

Empresa Brasileira de Pesquisa AgropecuáriaEmbrapa Instrumentação Agropecuária

Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

Rede de Nanotecnologia Aplicada ao AgronegócioAnais do V Workshop 2009

Odílio Benedito Ganido de AssisWilson Tadeu Lopes da Silva

Luiz Henrique Capparelli MattosoEditores

Embrapa Instrumentação AgropecuáriaSão Carlos, SP

2009

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Supervisor editorial: Dr. Victor Bertucci NetoNormalização bibliográfica: Valéria de Fátima CardosoCapa: Manoela Campos e Valentim MonzaneImagem da Capa: Imagem de A..FM de nanofibra de celulose - Rubens Bernardes FilhoEditoração eletrônica: Manoela Campos c Valentim Monzane .

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Anais do V Workshop da rede de nanotecnologia aplicada aoagronegócio 2009 - São Carlos: Embrapa InstrumentaçãoAgropecuaria, 2009.

IrregularISSN: 2175-8395

1. Nanotecnologia - Evento. L Assis, Odílio Benedito Ganido de.n. Silva, Wilson Tadeu Lopes da. Ill. Mattoso, Luiz HenriqueCapparelli. IV. Embrapa Instrumentação Agropecuaria

© Embrapa 2009

Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegocio - Anais do V Workshop

Rede

~"NanOAVALIAÇÃO DA ATIVIDADE ANTIFÚNGICA DEDERIVADOS HIDROSSOLÚVEIS DE QUITO SANA

Fabiana Eiko Shibahara Asano, Douglas de Britto, Odilio Benedito Garrido Assis*

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Projeto Componente: PC3 Plano de Ação: O l.05.l.0 l.03.03

Resumo

Quitosana comercial e sais alquilados quaternários de quitosana foram sintetizados e suas açõesantifúngicas como coberturas sobre superfície de maçãs fatiadas avaliadas. Soluções de esporos dofungo Penicillium expansum foram empregadas como contaminantes. Após 3 dias de estocagem asmaçãs revestidas com quitosana apresentaram média de desenvolvimento de fungos de cerca de19% enquanto as maçãs controles apresentaram médias de 41%. Para as coberturas com saisalquilados quaternários de quitosana os valores medidos foram inferiores a 9%. Para o derivadoN,N,N-trimetilquitosana o meio ácido foi muito favorável ao desenvolvimento do fungo.

Palavras-chave: N,N,N-trimetilquitosana, cobertura antifúngica, filmes comestíveis, maçãsminimamente processadas.

Introdução

Frutos e hortaliças minimamente processadosapresentaram um crescimento significativo nosúltimos anos, tomando-se um segmento de potencialexploração comercial (ASSIS e PESSOA, 2004).Vários países têm apresentado demandasexpressivas por este mercado como a China, Índia eAmérica Latina. Nos EUA esse mercado é bemestabelecido e sua taxa cresce cerca de 15% ao ano, eem escala mundial este mercado apresentapotenciais gerais de crescimento da ordem de 30%ao ano (GORNY, 2005).

No entanto, produtos minimamenteprocessados apresentam uma série de problemas.Durante descascamento, cortes ou mesmotransportes, injúrias são introduzi das nos tecidos eestes passam a se degradar mais rapidamente que ostecidos intactos. As perdas se dão principalmente por

ataques de microrganismos como os fungos, querepresenta a principal causa de perdas pós-colheita.

A quitosana e seus derivados têm sidoamplamente estudados e propostos como material degrande potencial para aplicações comorevestimentos protetores em alimentos. Comoalternativas para superar o fato da limitadasolubilidade da quitosana, a qual é solúvel somenteem soluções diluídas de ácidos, e também como ummeio de tomar sua atividade antimicrobiana maisefetiva, o emprego de derivados hidrossolúveis têmsido propostos, como, por exemplo, os saisquaternários (LEE et aI., 2002; BRITTO e ASSIS,2007).

Assim, este trabalho objetivou avaliar acapacidade antifúngica de derivados quaternários dequitosana contra o fungo Penicillium expansum, queé um dos principais microorganismos infectantes demaçãs.

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Materiais e métodos

A quitosana inicialmente empregada foi deorigem comercial, marca Aldrich, de média massamolar. Os derivados estudados foram obtidos a partirde duas reações básicas: a primeira de alquilaçãocom aldeídos e a segunda de quatemização comdimetilsulfato (DMS), através da qual se obtém o salsolúvel em água, segundo procedimentos adotadospelo grupo (BRITTO &ASSIS, 2007).

Esporos do fungo P expansum foram isoladosde frutas contaminadas e replicados em placa dePetri com o meio de cultura BDA (Batata-Dextrose-Ágar). A partir destes fungos colonizados sobre asplacas prepararam-se as soluções de esporos. Aconcentração dos esporos foi determinadautilizando-se a câmara de Neubauer.

Soluções de quitosana e de seus saisquatemários foram preparadas na concentração de2g1L, dissolvendo-os em 50mL de solução de ácidoacético I% ou água (sais solúveis) sob agitaçãomecânica durante uma noite. A estas soluções foramadicionados 500L da solução de esporos de Pexpansum, fazendo com que todas tivessem a mesmaconcentração final de 1x 106 esporos/mL. Soluçõesde controle também foram preparadas, adicionando-se os esporos ao solvente puro (sem a presença daquitosana ou sais derivados).

Maçãs (cv. Gala, Malus domestica)adquiridas em supermercados locais foramfatiadas ao meio e imersas nas soluções filrnogênicaspor cerca de 30s e escoadas por alguns segundos.Após o escoamento as maçãs foram colocadas numabandeja e deixadas ao ar livre ou em estufa a 25°C e90% de umidade relativa. Lotes de 20 amostras emcada condição foram avaliados. Acompanhou-se aproliferação dos fungos por meio do registrofotográfico diário das superficies ao longo de 7 dias.Essas imagens foram na seqüência analisadas comauxílio do programa ImageJ, onde pôde-se calcular aárea superficial relativa da maçã colonizada pelosfungos (ASSIS et al., 2007).

Resultados e discussão

No primeiro experimento as maçãs foramrevestidas com quitosana não modificada ecomparadas com seu controle. A percentagem daárea superficial da face cortada colonizada pelosfungos após três dias é mostrada na Figura 1.Nota-seclaramente que a quitosana, como descritos naliteratura (ASSIS e PESSOA, 2004), mostrou umaatividade fungicida satisfatória contra o Pexpansum, inibindo seu crescimento, ou seja, comuma ação bacteriostática.

Na Figura 2 temos os mesmos ensaiosrealizados com os sais de quitosana alquilada, queapresentaram resultados superiores, estabelecendofrente ao controle pode-se perceber ação inibitóriabastante satisfatória, o que indica que o tamanho dacadeia alquila é um fator importante na açãofungistática.

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Amostras

Fig. 1. Comparação da área superficial das maçãsrevesti da com solução de quitosana e não revestida

(controle) após três dias.

Os sais alquilados contendo cadeias com 8carbonos (Oct) e 12 carbonos (Dodec) apresentaramresultados superiores ao o sal alquilado com 4carbonos (But). Comparando estes resultados comos dados da Figura 3 vê-se que todos os saisapresentam melhores resultados que a quito sana departida, ou seja, para o fungo gênero P expansum, ossais quatemários alquilados apresentaram açãoinibitória superior ao medido para a quitosana.

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Fig. 2. Comparação da área superficial das maçãsrevestida com soluções de sais quatemários de

quitosana e não revesti da (controle) após 3 e 7 diasem estufa a 25°C.

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Outro derivado da quitosana estudado foi aN,N,N-trimetilquitosana ou TMQ. Este derivadonão sofreu o processo de alquilação, sendo aquitosana submetida diretamente à segunda reação.Na Figura 3 vemos o comportamento do fungo frentea TMQ solubilizada em água e em ácido acético.Percebe-se que tanto o controle em água quanto asolução de TMQ em água apresentam uma 'menorproliferação do fungo, enquanto a solução ácidaapresenta inibição reduzida. Comparada a Figura 1,em que temos os dados da quitosana, vemos que aTMQ apresenta resultados comparáveis aos daquito sana, com valores muito próximos de atividadefungistática. No entanto, este derivado tem avantagem de ser solúvel em água, apresentandoassim uma maior compatibilidade biológica. Nestecaso, a alteração do sabor do fruto minimamenteprocessado revestido com sal solúvel em água éaltamente minimizada.

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Amestras

Fig. 3. Comparação da área superficial das maçãsrevestida com solução de TMQ e não revestida(controle) após 3 e 7 dias em estufa a 25°C, em

meios ácido e neutro.

Conclusões

Aação antifúngica dos derivados de quitosanamostrou resultados positivos, nos quais os saisapresentaram ação inibitória superior ou semelhantea quito sana de partida. Os derivados solúveis emágua possuem ainda a vantagem de serem solúveisem pH neutro, implicando em uma superiorbiocompatibilidade. Ensaios biológicospreliminares para a determinação da mínimaconcentração inibitória estão em andamento e osresultados preliminares apresentados neste evento.

Agradecimentos

FAPESP, CNPQ, FINEPIMCT, FIPAI, EMBRAPA,REDEAGRONANO

Referências

ASSIS, O. B. G; PESSOA, J. D. C. Nota Científica:Preparação de Filmes Finos de Quitosana para usocomo Revestimento Comestível e Inibidor deCrescimento de Fungos sobre Frutas Fatiadas.Brazilian Journal ofFood Technology, Campinas,v.7,n.l,p.17-22,2004.ASSIS, O. B. G; GOUVEA, S. P.; BRITTO, D. Usode metodologia simples por análise de imagenspara acompanhamento da proliferação de fungosem frutos fatia dos. São Carlos, SP: EmbrapaInstrumentaçãoAgropecuária, 2006. 25 p. (EmbrapaInstrumentação Agropecuária. Boletim de Pesquisae Desenvolvimento, 17).BRITTO, D.; ASSIS, O. B. G Synthesis andmechanical properties of quaternary salts ofchitosan-based films for food application.International Journal of BiologicalMacromolecules, Guildford, v. 41, n. 2, p. 198-203,2007.GORNY, J. R. Leveraging innovative fresh-cuttechnologies for competitive advantage. ActaHorticulturae, The Hague, v. 687,p. 141-148,2005.LEE, J.K;UM, H. S.; KIM, J.K Cytotoxic activityof aminoderivatized cationic chitosan derivatives.Bioorganic & Medicinal Chem. Letters, NewYork,v.12,n.20,p.2949-2951,2002.

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