Aplicação de óleos essenciais em embalagens bioativas para o controle do bolor azul (Penicilium expansum) em frutos de maça

Abstract

O bolor azul causado por P. expansum é a principal doença no póscolheitade maçãs, resultando na perda da qualidade e quantidade dosfrutos armazenados. Os óleos essenciais (OEs) podem ser utilizados parao manejo do bolor azul desde que métodos de encapsulamento e deaplicação sejam utilizados. Este trabalho objetivou avaliar o efeito dosOEs: anis estrelado (Illicium verum), árvore-chá (Melaleuca alternifolia),e palmarosa (Cymbopogon martinii) no desenvolvimento do fitopatógenoe da doença, visando a proteção dos frutos de maçã cv. Fuji, além deelucidar os mecanismos de ação pelo qual os OEs atuam, e encapsular edesenvolver uma embalagem bioativa capaz de controlar o bolor azul. Invitro, a germinação dos esporos de P. expansum foi completamenteinibida quando os OEs foram utilizados à concentração de 250 ppm, após4 horas de fumigação e contato. Observou-se um aumento linear naliberação de espécies reativas de ácido tiobarbitúrico (ATB), e noextravasamento de DNA, glicose e proteínas solúveis g de micélio após aexposição deste por até 6 horas. Tais resultados corroboraram os obtidospor ensaios de fluorescência, onde se evidenciaram danos dos OEsassociados à membrana plasmática do fungo sem, por outro lado, afetarsua parede celular ou gerar espécies reativas de oxigênio intracelulares.Quando aplicados em caixas contendo maçãs, a volatilização dos óleosessenciais não promoveu controle significativo do bolor azul. Com isto, osOEs foram encapsulados em ß-ciclodextrinas (ß-CD), o processo deencapsulamento otimizado visando o aumento de sua atividadeantimicrobiana, e avaliada a liberação controlada dos OEs ao meio. Oscomplexos de inclusão (ICs) formados entre as ß-CD e os OEs foramcaracterizados físico-quimicamente, e a liberação dos OEs a partir das ß-CD mensurada em diferentes condições de temperatura e umidade. Os ICsobtidos foram associados às embalagens feitas de PET, visando aobtenção de uma embalagem bioativa. Os ICs apresentaram alto potencialantimicrobiano, inibindo o desenvolvimento in vitro de colônias de P.expansum. Quando associados às embalagens, observou-se um atraso nocrescimento e o desenvolvimento do fungo nos frutos de maçã, criandouma atmosfera inadequada pela liberação dos OEs ao ambiente,diminuindo a senescência dos frutos de maçã a partir do etileno e de suarespiração. Nas características físico-químicas dos frutos, os OEspromoveram a manutenção da massa, dos teores de sólidos solúveis, daacidez titulável e pH, além da firmeza de polpa das maçãs, observando-sevalores próximos àqueles encontrados no início do experimento ou nosfrutos utilizados como testemunhas. Os resultados deste trabalhodemonstram pela primeira vez a eficiência dos OEs selecionados emcontrolar o bolor azul, a partir de danos ocasionados à membranaplasmática, sendo capazes de promover a manutenção das característicasfisico-químicas dos frutos. Ademais, as embalagens bioativas associadasaos ICs apresentados neste estudo demonstram a possibilidade de seutilizar comercialmente este sistema contra diversos patógenos.

Abstract : The blue mold caused by P. expansum is the major disease in apple'spostharvest, resulting in the loss of quality, and quantity of the storedfruits. Essential oils (OEs) can be used to handle blue mold if differentmethods such encapsulation and different packages are used. Theobjective of this work was to evaluate the effects of the OEs of staranise, melaleuca and palmarosa on the development of thephytopathogen and the disease, aiming to protect the apples from cv.Fuji against the blue mold, elucidating the mechanisms of action bywhich OEs could act against it, and also to encapsulate and develop abioactive package capable of controlling the blue mold. In vitro, thegermination of P. expansum spores was completely inhibited when theOEs were used at 250 ppm, after 4 hours of fumigation and contact.There was an increase in the release of reactive thiobarbituric acid(ATB) species, and also the extravasation of DNA, glucose and proteinsfrom the mycelium after the fungus was exposed to the OEs for up to 6hours. These results corroborated those obtained by fluorescence assays,in which the OEs damage were associated with the damages on theplasma membrane of the fungus, without affecting its cell wall orgenerating intracellular reactive oxygen species. In situ, the OEs did notpresent relevant antimicrobial effects against the fungus. Thus, the OEswere encapsulated in ß-cyclodextrins (ß-CD), the encapsulation processoptimized aiming to increasing their antimicrobial activity and evaluatedthe controlled release of OEs to the medium. The formed inclusioncomplexes (ICs) were physicochemical characterized, and the release ofOEs from the ß-CD measured under different temperature and humidityconditions. The obtained ICs were associated to the package made fromPET, and a bioactive package was developed. The ICs presented highantimicrobial potential, inhibiting the development of P. expansumcolonies in vitro. When the bioactive packages were used in situ, theydelayed the growth and development of the fungus on the fruits, creatingan inappropriate atmosphere by releasing the OEs to the environment,reducing the fruits senescence by decreasing the ethylene concentrationand the apple's respiration. Regarding the physical-chemicalcharacteristics of the fruits, the OEs maintained their mass, solublesolids contents, titratable acidity and pH, besides their firmness,observing values close to those found at the beginning of the experimentor in the fruits used as control. The results of this work demonstrate forthe first time the efficiency of the OEs selected in blue mold control,due to damages caused to the plasma membrane, being able to promotethe maintenance of the physical-chemical characteristics of the fruits. Inaddition, the bioactive packages associated to ICs demonstrate thecommercial usage of this system against several pathogens.