Bioatividade da associação de gel e nanopartículas de quitosana na conservação de uvas (Vitis labrusca L.)

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As uvas são frutas economicamente importantes, perecíveis e susceptíveis a deterioração microbiana. O uso de coberturas comestíveis a base de gel de quitosana tem sido estudado na conservação de frutas, devido a sua ação antimicrobiana e baixa toxicidade. Essas propriedades podem ser potencializadas quando a quitosana apresenta-se no formato de nanopartículas. Portanto, o objetivo do trabalho foi avaliar a ação antimicrobiana e potencializadora de cobertura comestível formada da associação de gel e nanopartículas de quitosana na conservação de uvas. As quitosanas fúngicas foram cedidas pela empresa Kitozyme®, (Kiofine® e Kionutrime®) as quais foram obtidas da parede celular do Aspergillus niger. A caracterização das quitosanas foram realizadas para determinação do grau de desacetilação, características estruturais e peso molecular, respectivamente pelas técnicas de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio, Espectroscopia de Infra-vermelho e viscosidade. As nanopartículas foram preparadas pelo método de gelatinização iônica e posteriormente passaram por um tratamento térmico (50ºC/900rpm/30min). Sua caracterização foi feita através das técnicas de Medidas de Espalhamento Dinâmico de Luz e Microscopia Eletrônica de Varredura e Transmissão. O teste de microdiluição foi utilizado para determinar a concentração inibitória mínima (CIM) e bactericida mínima (CBM) das nanopartículas de quitosana, gel de quitosana e gel enriquecido com nanopartículas frente a bactérias patogênicas de origem alimentar. As nanopartículas em diferentes concentrações (CIM/2, CIM, 2CIM) foram misturadas ao gel de quitosana (20mg/ml) para formação das coberturas aplicadas nas uvas. Foram avaliados os aspectos físico-químicos, sensoriais e a bioatividade das uvas (com e sem coberturas) frente à Escherichia coli e Salmonella spp, durante o armazenamento em temperatura ambiente (25ºC – 12 dias) e refrigerada (12º - 24 dias). Foi analisado também a citotoxicidade das coberturas através do teste da Membrana Corioalantoide do ovo de galinha (HET-CAM) fecundado e incubado por um período de 9-10 dias. Para determinar o grau de irritabilidade pelo HET-CAM, foram observadas a presença de vasoconstricção, coagulação e hemorragia, até 5 minutos após a exposição às substâncias testes. As quitosanas Kiofine® e Kionutrime® apresentaram, respectivamente, grau de desacetilação de 89,5% e 86% e peso molecular de 4, 35 x 104g/mol e 4 x 103 g/mol, sendo consideradas de baixo peso molar. As nanopartículas produzidas apresentaram formato esférico e tamanho médio de 101,7nm. As coberturas testes se apresentaram atóxica pelo método do HET-CAM, preservaram a qualidade físico-química e sensorial das frutas e inibiram o crescimento de Salmonella spp. e E. coli em uvas artificialmente infectadas. Os resultados obtidos no estudo demonstraram a efetividade do gel enriquecido com nanopartículas em diferentes concentrações (CIM/2, CIM, 2CIM) em inibir o crescimento de bactérias patogênicas de origem alimentar e prolongar a vida de prateleira de uvas durante o período estudado, tornando-se um alternativa promissora para conservação pós-colheita desse fruto.

The grapes stand out as an economically important fruit, perishable and susceptible to microbial spoilage. The use of edible coatings chitosan gel has been studied in the preservation of fruits, due to its antimicrobial activity and low toxicity. These properties can be potentiated when the chitosan are presented in the format of nanoparticles. Therefore, the objective of this study was to evaluate the antimicrobial action and potentiated of edible coatings formed by the association of chitosan gel and chitosan nanoparticles to the conservation of grapes. The fungal chitosan, Kiofine® and Kionutrime®, were obtained from the cell wall of Aspergillus niger, and were provided by Kitozyme®. The characterizations of chitosan were performed to determine the degree of deacetylation, structural characteristics and molecular weight, respectively by the techniques, Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance, Infra-red spectroscopy and viscosity. The nanoparticles were prepared by ionic gelation method and thereafter underwent a thermal treatment (50 °C / 900rpm / 30min). Its characterization was carried out by Dynamic Light Scattering (DLS) and scanning electron microscopy (SEM) and transmission (TEM). The microdilution test was used to determine the minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal (MBC) of nanoparticles of chitosan, chitosan-gel and gel enriched with nanoparticles against food-borne pathogenic bacteria. Nanoparticles at different concentrations (MIC/2, MIC, 2MIC) were mixed with chitosan gel (20 mg/ml) for the formation of the edible coating applied to grapes. We evaluated the physical and chemical aspects, sensory and grapes (with or without covers) bioactivity against Escherichia coli and Salmonella, during storage at room temperature (25 °C - 12 days) and refrigerated (12ºC - 24 days). It was also examined the cytotoxicity of the edibles by Hen's Egg Test – Chorioallantoic Membrane (HET-CAM) fertilized and incubated for a period of 9-10 days. To determine the degree of irritability by the HET-CAM were observed the presence of lysis, coagulation and bleeding, up to 5 minutes after exposure to the test substances. Chitosan, Kiofine® e Kionutrime® presented, respectively, deacetylation degree of 89.5% and 86% and a molecular weight of 4.35 x 104g/mol and 4 x 103 g/mol, being considered of low molecular weight. The produced nanoparticles have spherical shape and medium size of 101,7nm. The edibles coatings tests are non-toxic by the HET-CAM method, preserved the physicochemical and sensory quality of fruits and inhibited the growth of Salmonella spp. and E. coli in artificially infected grapes. The results obtained in this study demonstrated the effectiveness of the gel enriched with nanoparticles at different concentrations (MIC/2, MIC, 2MIC) to inhibit the growth of pathogenic food-borne bacteria and extend shelf life of grapes, becoming a promising alternative for post-harvest conservation of this fruit.