Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio Anais do V Workshop 2009

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1 ISSN Empresa Brasileira de Pesquisa Agropeuária Ministério da Agriultura, Peuária e Abasteimento Rede de Nanotenologia Apliada ao Agronegóio Anais do V Workshop 2009 Odílio Benedito Ganido de Assis Wilson Tadeu Lopes da Silva Luiz Henrique Capparelli Mattoso Editores São Carlos, SP 2009

2 Exemplares desta publiação podem ser adquiridos na: Rua XV de Novembro, 1452 Caixa Postal 741 CEP l São Carlos-SP Fone: (16) Fax: (16) sa@npdia.embrap.br Comitê de Publiações da Unidade Presidente: Dr. Luiz Henrique Capparelli Mattoso Membros: Dra. Débora Marondes Bastos Pereira Milori, Dr. João de Mendonça Naime, Dr. Washington Luiz de Barros Melo Valéria de Fátima Cardoso Membro Suplente: Dr. Paulo Sérgio de Paula Herrmann Junior Supervisor editorial: Dr. Vitor Bertui Neto Normalização bibliográfia: Valéria de Fátima Cardoso Capa: Manoela Campos e Valentim Monzane Imagem da Capa: Imagem de A..FM de nanofibra de elulose - Rubens Bernardes Filho Editoração eletrônia: Manoela Campos Valentim Monzane. 1ª edição ia impressão (2009): tiragem 200 Todos os direitos reservados. A reprodução não-autorizada desta publiação, '10 todo ou em parte, onstitui violação dos direitos autorais (Lei no 9.610). CIP-Brasil. Catalogação-na-publiação. Ernbrapa Instrurnentação Agropeuária Anais do V Workshop da rede de nanotenologia apliada ao agronegóio São Carlos: Embrapa Instrumentação Agropeuaria, Irregular ISSN: Nanotenologia - Evento. L Assis, Odílio Benedito Ganido de. n. Silva, Wilson Tadeu Lopes da. Ill. Mattoso, Luiz Henrique Capparelli. IV. Embrapa Instrumentação Agropeuaria Embrapa 2009

3 Rede de Nanotenologia Apliada ao Agronegoio - Anais do V Workshop AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE ANTIFÚNGICA DE DERIVADOS HIDROSSOLÚVEIS DE QUITO SANA Rede ~"NanO Fabiana Eiko Shibahara Asano, Douglas de Britto, Odilio Benedito Garrido Assis* Rua XV de Novembro, 1452, C.P. 741, , São Carlos, SP Tel: (16) , Fax (16) ; *odilio@npdia.embrapa.br Projeto Componente: PC3 Plano de Ação: O l.05.l.0 l Resumo Quitosana omerial e sais alquilados quaternários de quitosana foram sintetizados e suas ações antifúngias omo oberturas sobre superfíie de maçãs fatiadas avaliadas. Soluções de esporos do fungo Peniillium expansum foram empregadas omo ontaminantes. Após 3 dias de estoagem as maçãs revestidas om quitosana apresentaram média de desenvolvimento de fungos de era de 19% enquanto as maçãs ontroles apresentaram médias de 41 %. Para as oberturas om sais alquilados quaternários de quitosana os valores medidos foram inferiores a 9%. Para o derivado N,N,N-trimetilquitosana o meio áido foi muito favorável ao desenvolvimento do fungo. Palavras-have: N,N,N-trimetilquitosana, obertura antifúngia, filmes omestíveis, maçãs minimamente proessadas. Introdução Frutos e hortaliças minimamente proessados apresentaram um resimento signifiativo nos últimos anos, tomando-se um segmento de potenial exploração omerial (ASSIS e PESSOA, 2004). Vários países têm apresentado demandas expressivas por este merado omo a China, Índia e Améria Latina. Nos EUA esse merado é bem estabeleido e sua taxa rese era de 15% ao ano, e em esala mundial este merado apresenta poteniais gerais de resimento da ordem de 30% ao ano (GORNY, 2005). No entanto, produtos minimamente proessados apresentam uma série de problemas. Durante desasamento, ortes ou mesmo transportes, injúrias são introduzi das nos teidos e estes passam a se degradar mais rapidamente que os teidos intatos. As perdas se dão prinipalmente por ataques de mirorganismos omo os fungos, que representa a prinipal ausa de perdas pós-olheita. A quitosana e seus derivados têm sido amplamente estudados e propostos omo material de grande potenial para apliações omo revestimentos protetores em alimentos. Como alternativas para superar o fato da limitada solubilidade da quitosana, a qual é solúvel somente em soluções diluídas de áidos, e também omo um meio de tomar sua atividade antimirobiana mais efetiva, o emprego de derivados hidrossolúveis têm sido propostos, omo, por exemplo, os sais quaternários (LEE et ai., 2002; BRITTO e ASSIS, 2007). Assim, este trabalho objetivou avaliar a apaidade antifúngia de derivados quaternários de quitosana ontra o fungo Peniillium expansum, que é um dos prinipais miroorganismos infetantes de maçãs., São Carlos, 17 e 18 de setembro de

4 Rede de Nanotenologia Apliada ao Agronegóio - Anais do V Workshop Materiais e métodos A quitosana iniialmente empregada foi de origem omerial, mara Aldrih, de média massa molar. Os derivados estudados foram obtidos a partir de duas reações básias: a primeira de alquilação om aldeídos e a segunda de quatemização om dimetilsulfato (DMS), através da qual se obtém o sal solúvel em água, segundo proedimentos adotados pelo grupo (BRITTO &ASSIS, 2007). Esporos do fungo P expansum foram isolados de frutas ontaminadas e repliados em plaa de Petri om o meio de ultura BDA (Batata-Dextrose- Ágar). A partir destes fungos olonizados sobre as plaas prepararam-se as soluções de esporos. A onentração dos esporos foi determinada utilizando-se a âmara de Neubauer. Soluções de quitosana e de seus sais quatemários foram preparadas na onentração de 2g1L, dissolvendo-os em 50mL de solução de áido aétio I% ou água (sais solúveis) sob agitação meânia durante uma noite. A estas soluções foram adiionados 500L da solução de esporos de P expansum, fazendo om que todas tivessem a mesma onentração final de 1x 10 6 esporos/ml. Soluções de ontrole também foram preparadas, adiionandose os esporos ao solvente puro (sem a presença da quitosana ou sais derivados). Maçãs (v. Gala, Malus domestia) adquiridas em supermerados loais foram fatiadas ao meio e imersas nas soluções filrnogênias por era de 30s e esoadas por alguns segundos. Após o esoamento as maçãs foram oloadas numa bandeja e deixadas ao ar livre ou em estufa a 25 C e 90% de umidade relativa. Lotes de 20 amostras em ada ondição foram avaliados. Aompanhou-se a proliferação dos fungos por meio do registro fotográfio diário das superfiies ao longo de 7 dias. Essas imagens foram na seqüênia analisadas om auxílio do programa ImageJ, onde pôde-se alular a área superfiial relativa da maçã olonizada pelos fungos (ASSIS et al., 2007). Resultados e disussão No primeiro experimento as maçãs foram revestidas om quitosana não modifiada e omparadas om seu ontrole. A perentagem da área superfiial da fae ortada olonizada pelos fungos após três dias é mostrada na Figura 1. Nota-se laramente que a quitosana, omo desritos na literatura (ASSIS e PESSOA, 2004), mostrou uma atividade fungiida satisfatória ontra o P expansum, inibindo seu resimento, ou seja, om uma ação bateriostátia. Na Figura 2 temos os mesmos ensaios realizados om os sais de quitosana alquilada, que apresentaram resultados superiores, estabeleendo frente ao ontrole pode-se pereber ação inibitória bastante satisfatória, o que india que o tamanho da adeia alquila é um fator importante na ação fungistátia. SD 15 11,16" E xperím ento 1 Amostras _Contro.le =J Q uitosan a Fig. 1. Comparação da área superfiial das maçãs revesti da om solução de quitosana e não revestida (ontrole) após três dias. Os sais alquilados ontendo adeias om 8 arbonos (Ot) e 12 arbonos (Dode) apresentaram resultados superiores ao o sal alquilado om 4 arbonos (But). Comparando estes resultados om os dados da Figura 3 vê-se que todos os sais apresentam melhores resultados que a quito sana de partida, ou seja, para o fungo gênero P expansum, os sais quatemários alquilados apresentaram ação inibitória superior ao medido para a quitosana. 30 (I) o zn za 2 ~ o ~ 15 "O ro.1>1 o '-' ro ~.~ E xperim ento 3 Arn estr as Fig. 2. Comparação da área superfiial das maçãs revestida om soluções de sais quatemários de quitosana e não revesti da (ontrole) após 3 e 7 dias em estufa a 25 C., São Carlos, 17 e 18 de setembro de

5 Rede de Nanotenologia Apliada ao Agronegôio - Anais do V Workshop Outro derivado da quitosana estudado foi a N,N,N-trimetilquitosana ou TMQ. Este derivado não sofreu o proesso de alquilação, sendo a quitosana submetida diretamente à segunda reação. Na Figura 3 vemos o omportamento do fungo frente a TMQ solubilizada em água e em áido aétio. Perebe-se que tanto o ontrole em água quanto a solução de TMQ em água apresentam uma 'menor proliferação do fungo, enquanto a solução áida apresenta inibição reduzida. Comparada a Figura 1, em que temos os dados da quitosana, vemos que a TMQ apresenta resultados omparáveis aos da quito sana, om valores muito próximos de atividade fungistátia. No entanto, este derivado tem a vantagem de ser solúvel em água, apresentando assim uma maior ompatibilidade biológia. Neste aso, a alteração do sabor do fruto minimamente proessado revestido om sal solúvel em água é altamente minimizada. t:: ri> o 1aa aa O).a o 6a o..'"p '"N Ia,Q ê o. '-',1$ ~ la,«experimento 6 Agradeimentos FAPESP, CNPQ, FINEPIMCT, FIPAI, EMBRAPA, REDEAGRONANO Referênias ASSIS, O. B. G; PESSOA, J. D. C. Nota Científia: Preparação de Filmes Finos de Quitosana para uso omo Revestimento Comestível e Inibidor de Cresimento de Fungos sobre Frutas Fatiadas. Brazilian Journal offood Tehnology, Campinas, v.7,n.l,p.17-22,2004. ASSIS, O. B. G; GOUVEA, S. P.; BRITTO, D. Uso de metodologia simples por análise de imagens para aompanhamento da proliferação de fungos em frutos fatia dos. São Carlos, SP: Embrapa InstrumentaçãoAgropeuária, p. (Embrapa Instrumentação Agropeuária. Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento, 17). BRITTO, D.; ASSIS, O. B. G Synthesis and mehanial properties of quaternary salts of hitosan-based films for food appliation. International Journal of Biologial Maromoleules, Guildford, v. 41, n. 2, p , GORNY, J. R. Leveraging innovative fresh-ut tehnologies for ompetitive advantage. Ata Hortiulturae, The Hague, v. 687,p ,2005. LEE, J. K;UM, H. S.; KIM, J. K Cytotoxi ativity of aminoderivatized ationi hitosan derivatives. Bioorgani & Mediinal Chem. Letters, New York,v.12,n.20,p ,2002. Amestras Fig. 3. Comparação da área superfiial das maçãs revestida om solução de TMQ e não revestida (ontrole) após 3 e 7 dias em estufa a 25 C, em meios áido e neutro. Conlusões Aação antifúngia dos derivados de quitosana mostrou resultados positivos, nos quais os sais apresentaram ação inibitória superior ou semelhante a quito sana de partida. Os derivados solúveis em água possuem ainda a vantagem de serem solúveis em ph neutro, impliando em uma superior bioompatibilidade. Ensaios biológios preliminares para a determinação da mínima onentração inibitória estão em andamento e os resultados preliminares apresentados neste evento., São Carlos, 17 e 18 de setembro de