BR102017018474A2

BR102017018474A2 - PRODUCTION AND APPLICATION OF INCORPORATED CHITOSAN COATING OF CYMBOPOGON CITRATUS (D. C.) STAPF., AS A POST-HARVEST TECHNOLOGY IN FRUITS

Info

Publication number: BR102017018474A2
Application number: BR102017018474-9A
Authority: BR
Inventors: Evandro Leite De Souza; Priscila Dinah Lima Oliveira; Kataryne Árabe Rimá De Oliveira; Ana Julia Alves Aguiar Athayde; Lúcia Raquel Ramos Berger; Marcos Paz Saraiva Câmara
Original assignee: Universidade Federal Da Paraiba
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2019-03-19

Abstract

a presente invenção tem aplicação na área de tecnologia de preservação de produtos hortifrutícolas e refere-se ao desenvolvimento de um revestimento composto da combinação do polímero quitosana e do óleo essencial de cymbopogon citratus (d. c.) stapf. para uso na conservação póscolheita de frutos in natura. a aplicação do revestimento objetiva promover o controle no desenvolvimento de fungos fitopatógenos pós-colheita nestes produtos, bem como manter as suas características de qualidade (físicoquímicas e sensoriais) ao longo do armazenamento em temperatura ambiente ou refrigerado e apresentar-se como uma alternativa ao uso de fungicidas sintéticos na fase pós-colheita nestes produtos.The present invention has application in the field of vegetable preservation technology and relates to the development of a coating composed of the combination of chitosan polymer and cymbopogon citratus (d. c.) stapf essential oil. for use in postharvest conservation of fresh fruits. The application of the coating aims to promote control in the development of postharvest phytopathogenic fungi in these products, as well as maintain their quality characteristics (physicochemical and sensory) throughout storage at room temperature or refrigerated and present as an alternative to use. post-harvest synthetic fungicides in these products.

Description

[001] A presente invenção tem aplicação na área de tecnologia de preservação de produtos hortifrutícolas e refere-se ao desenvolvimento de um revestimento composto da combinação do polímero quitosana e do óleo essencial de Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. para uso na conservação póscolheita de frutos in natura. O uso do revestimento objetiva promover o controle do desenvolvimento de fungos patógenos pós-colheita em frutos, bem como manter as características de qualidade (físico-químicas e sensoriais) destes produtos ao longo do armazenamento em temperatura ambiente ou de refrigeração e apresentar-se como uma alternativa ao uso de fungicidas sintéticos na fase pós-colheita nestes produtos.[001] The present invention has application in the area of preservation technology of horticultural products and refers to the development of a coating composed of the combination of the chitosan polymer and the essential oil of Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. for use in post-harvest conservation of fresh fruits. The use of the coating aims to promote the control of the development of post-harvest pathogenic fungi in fruits, as well as to maintain the quality characteristics (physical-chemical and sensory) of these products during storage at room temperature or refrigeration and present themselves as an alternative to the use of synthetic fungicides in the post-harvest phase in these products.

[002] A busca por uma alimentação mais saudável tem propiciado um aumento do consumo de frutos e vegetais nas últimas décadas. No entanto, diversas desordens podem acometer frutos durante seu desenvolvimento e maturação, especialmente na fase de pós-colheita, incluindo efeitos fisiológicos, químicos, físicos, danos mecânicos e desenvolvimento de patógenos que causam podridão, com destaque para à ação de fungos fitopatogênicos. A colonização do fruto por estes agentes frequentemente resulta na ocorrência de doenças superficiais e de infecção dos tecidos, que comprometem a sua aparência, qualidade e aceitação pelos consumidores, resultando em elevados prejuízos durante o processamento e comercialização.[002] The search for a healthier diet has led to an increase in the consumption of fruits and vegetables in recent decades. However, several disorders can affect fruits during their development and maturation, especially in the post-harvest phase, including physiological, chemical, physical effects, mechanical damage and the development of pathogens that cause rot, with emphasis on the action of phytopathogenic fungi. The colonization of the fruit by these agents often results in the occurrence of superficial diseases and tissue infection, which compromise its appearance, quality and acceptance by consumers, resulting in high losses during processing and commercialization.

[003] A principal estratégia utilizada para o controle de infecções fúngicas em frutos é a aplicação de agentes fungicidas sintéticos nos períodos pré e pós-colheita. Porém, o uso desses agentes tem gerado preocupação devido aos potenciais efeitos nocivos sobre a saúde humana e meio ambiente, relacionados a consideráveis graus de toxicidade e geração de resíduos. Além disso, a aplicação indiscriminada e excessiva desses fungicidas em culturas tem sido uma das principais causas para o desenvolvimento de populações de[003] The main strategy used to control fungal infections in fruits is the application of synthetic fungicidal agents in the pre and post-harvest periods. However, the use of these agents has generated concern due to the potential harmful effects on human health and the environment, related to considerable degrees of toxicity and waste generation. Furthermore, the indiscriminate and excessive application of these fungicides in crops has been a major cause for the development of populations of

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2/5 fungos fitopatégenos resistentes. Estes aspectos têm impulsionado a realização de pesquisas para a busca por agentes naturais com potencialidade fungitóxica que possam ser empregados de forma segura como alternativa ao uso dos fungicidas sintéticos.2/5 resistant phyto-strategic fungi. These aspects have driven research to search for natural agents with fungitoxic potential that can be used safely as an alternative to the use of synthetic fungicides.

[004] A aplicação de revestimentos comestíveis tem emergido como tecnologia alternativa para proteção dos frutos frente a fatores externos e consequente extensão da sua vida de prateleira. Dentre os compostos utilizados na produção de revestimentos comestíveis, uma maior atenção tem sido dada ao desenvolvimento e aplicação de revestimentos a base de quitosana em combinação com óleos essenciais como tecnologia pós-colheita para conservação de frutos frescos.[004] The application of edible coatings has emerged as an alternative technology for protecting fruits against external factors and the consequent extension of their shelf life. Among the compounds used in the production of edible coatings, greater attention has been given to the development and application of chitosan-based coatings in combination with essential oils as a post-harvest technology for the conservation of fresh fruits.

[005] A quitosana é um polissacárido biodegradável, não tóxico, obtido da desacetilação alcalina da quitina, consistindo em unidades de 2-amino-2desoxi-D-glicose e 2-acetamido-2-desoxi-D-glicose, unidas por ligações β (1—>4). A extração de quitosana pode ser feita de diferentes invertebrados, a exemplo do exoesqueleto de crustáceos (principal fonte comercial) ou da biomassa proveniente da parede celular de fungos. Esse polímero apresenta propriedade de formação de gel em meio ácido, o que possibilita a sua aplicação como revestimento para superfícies de frutos e vegetais. Quando a dispersão de quitosana é aplicada sobre estes produtos, ocorre formação de filmes protetores comestíveis, invisíveis, com aderência suficiente para não serem facilmente removidos no manuseio, e não conferem modificações no sabor e odor do produto. Ainda, pode atuar como uma barreira à perda de umidade e como proteção à colonização e infecção por parte de microrganismos, caracterizando sua propriedade antimicrobiana. A eficácia da aplicação de revestimentos de quitosana para controle de fungos fitopatogênicos e extensão da vida de prateleira, com a manutenção da qualidade pós-colheita de frutos, vem sendo abordada pela literatura especializada.[005] Chitosan is a biodegradable, non-toxic polysaccharide, obtained from the alkaline deacetylation of chitin, consisting of units of 2-amino-2deoxy-D-glucose and 2-acetamido-2-deoxy-D-glucose, linked by β bonds (1—> 4). Chitosan can be extracted from different invertebrates, such as the crustacean exoskeleton (main commercial source) or the biomass from the fungal cell wall. This polymer has a gel-forming property in an acidic medium, which allows its application as a coating for fruit and vegetable surfaces. When the dispersion of chitosan is applied on these products, edible protective films are formed, invisible, with sufficient adherence to not be easily removed during handling, and do not confer changes in the taste and odor of the product. Still, it can act as a barrier to moisture loss and as protection to colonization and infection by microorganisms, characterizing its antimicrobial property. The effectiveness of the application of chitosan coatings to control phytopathogenic fungi and extend the shelf life, with the maintenance of post-harvest quality of fruits, has been addressed by the specialized literature.

[006] A literatura disponível reporta que revestimentos de quitosana podem ser adicionados de outros componentes possuidores de propriedades[006] The available literature reports that chitosan coatings can be added to other components having properties

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3/5 antimicrobianas, o que possibilita uma possível diminuição das doses necessárias para alcançar os efeitos de proteção pós-colheita desejados em frutos. Com isso, uma atenção tem sido dirigida a incorporação de óleos essenciais aos revestimentos a base de quitosana para potencializar o controle de infecções pós-colheita em frutos, devido à diversidade de constituintes individuais possuidores de propriedades bioativas nestas substâncias.3/5 antimicrobials, which allows for a possible decrease in the doses required to achieve the desired post-harvest protection effects on fruits. With this, attention has been directed to the incorporation of essential oils to chitosan-based coatings to enhance the control of post-harvest infections in fruits, due to the diversity of individual constituents possessing bioactive properties in these substances.

[007] Os óleos essenciais são produtos de forte aroma, que fazem parte de diferentes órgãos de plantas aromáticas como metabólitos secundários. Caracterizam-se como geralmente reconhecidos como seguros (GRAS), e apresentam propriedades flavorizantes, antimicrobianas e antioxidantes. A incorporação de óleos essenciais em dispersões de quitosana é possível devido às propriedades emulsificantes do polímero, formando um revestimento translúcido em decorrência da distribuição homogênea de suas partículas no sistema. A incorporação de óleos essenciais otimiza as concentrações de moléculas ativas do composto na superfície do fruto tratado por maior tempo, além de reduzir a permeabilidade ao vapor de água, diminuindo a ocorrência de desidratação dos frutos durante o armazenamento.[007] Essential oils are products of strong aroma, which are part of different organs of aromatic plants as secondary metabolites. They are characterized as generally recognized as safe (GRAS), and have flavoring, antimicrobial and antioxidant properties. The incorporation of essential oils in chitosan dispersions is possible due to the emulsifying properties of the polymer, forming a translucent coating due to the homogeneous distribution of its particles in the system. The incorporation of essential oils optimizes the concentrations of active compounds of the compound on the surface of the treated fruit for a longer time, in addition to reducing the permeability to water vapor, reducing the occurrence of dehydration of the fruits during storage.

[008] Dentre os diferentes óleos essenciais que têm demostrado expressiva atividade antifúngica, pode-se destacar o óleo essencial de Cymbopogon citratus (DC.) Stapf, espécie vegetal conhecida popularmente como capim-limão ou capim-santo. Esse óleo essencial apresenta como constituintes majoritários o citral e mirceno, que estão relacionados às suas propriedades antifúngicas frente a diferentes fungos patógenos pós-colheita, a saber: Geotrichum citri-aurantii, Rhizopus stolonifer, Penicillium expansum, Colletotrichum asianum, C. fructicola, C. tropicale, C. siamense e C. karstii. Tal efeito inibitório já foi observado em ensaios “in vitro”, bem como quando óleo essencial de Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. foi utilizando na composição de revestimentos a base de quitosana aplicados em diferentes (pêssego, maçã, manga, mamão, goiaba e tomate), sendo observado uma manutenção das características gerais de qualidade físico-químicas e sensoriais dos produtos.[008] Among the different essential oils that have shown significant antifungal activity, we can highlight the essential oil of Cymbopogon citratus (DC.) Stapf, a plant species popularly known as lemongrass or capim-santo. This essential oil has citral and mircene as major constituents, which are related to their antifungal properties against different post-harvest pathogenic fungi, namely: Geotrichum citri-aurantii, Rhizopus stolonifer, Penicillium expansum, Colletotrichum asianum, C. fructicola, C tropicale, C. siamense and C. karstii. Such an inhibitory effect has already been observed in “in vitro” tests, as well as when essential oil of Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. it was used in the composition of coatings based on chitosan applied in different (peach, apple, mango, papaya, guava and tomato), being observed a maintenance of the general characteristics of physical-chemical and sensory quality of the products.

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4/5 [009] Algumas patentes foram descritas com a utilização de revestimento de quitosana. A invenção CN103275358, intitulada “Method for preparing chitosan-based composite preservative film or coating” refere-se a um método para a preparação de um filme ou um revestimento de conservação composto à base de quitosana, pertencente ao campo técnico de preservação de alimentos. O produto descrito sugere a adição de uma solução aquosa de substâncias naturais ativas com funções antioxidantes e antibacterianas, a exemplo dos óleos essenciais, sem especificações.4/5 [009] Some patents have been described with the use of chitosan coating. The invention CN103275358, entitled “Method for preparing chitosan-based composite preservative film or coating” refers to a method for the preparation of a chitosan-based composite film or preservation coating, belonging to the technical field of food preservation. The product described suggests the addition of an aqueous solution of natural active substances with antioxidant and antibacterial functions, like essential oils, without specifications.

[010] A invenção CN 1031155973 B, intitulada “Edible film coating liquid used for quick-freezing fruits and vegetables, preparation method of edible film liquid and application of edible film coating liquid”, refere-se à elaboração de dispersão de quitosana e do procedimento para seu uso como revestimento em frutos e vegetais congelados. No entanto, não possui adição de óleos essenciais, nem aplicação antimicrobiana como protetor pós-colheita em produtos hortifrutícolas.[010] The CN 1031155973 B invention, entitled “Edible film coating liquid used for quick-freezing fruits and vegetables, preparation method of edible film liquid and application of edible film coating liquid”, refers to the preparation of dispersion of chitosan and procedure for use as a coating on frozen fruits and vegetables. However, it does not have the addition of essential oils, nor does it have an antimicrobial application as a post-harvest protector in horticultural products.

[011] A invenção ES2309531 (T3), intitulada “Procedimiento para conservar produtos agrícolas frescos y composicion de revestimento para los mismos” diz respeito a um revestimento para produtos agrícolas frescos, compreendido de solução aquosa de 0,2 a 0,3% de quitosana e quitosana modificada, de 0,1 a 1% de adição de ácido orgânico e de 0,02 a 0,1% de um tensioativo. Contudo, a invenção apresentada não corresponde de revestimento incorporado de óleos essenciais.[011] The invention ES2309531 (T3), entitled "Procedure for preserving fresh agricultural products and coating composition for them", concerns a coating for fresh agricultural products, comprised of an aqueous solution of 0.2 to 0.3% chitosan and modified chitosan, from 0.1 to 1% addition of organic acid and from 0.02 to 0.1% of a surfactant. However, the invention presented does not correspond to an embedded coating of essential oils.

[012] A invenção CN106417585 (A), intitulada “Preparation method of edible plant source fresh-cut fruit and vegetable coating film preservative”, refere-se à produção de revestimento composto com extrato de plantas comestíveis frescas adicionados a quitosana. Tal invenção faz referência apenas à atividade antioxidante dos compostos de plantas utilizados, sem destiná-la à utilização para proteção contra doenças pós-colheita.[012] The invention CN106417585 (A), entitled “Preparation method of edible plant source fresh-cut fruit and vegetable coating film preservative”, refers to the production of compound coating with extract of fresh edible plants added to chitosan. Such an invention refers only to the antioxidant activity of the plant compounds used, without destining it for use for protection against post-harvest diseases.

[013] A invenção BR 10 2016 026314 0, intitulada “Revestimento de quitosana incorporado de óleos essenciais de Mentha spp., método de preparação e aplicação como tecnologia pós-colheita em frutos” refere-se ao[013] The invention BR 10 2016 026314 0, entitled “Chitosan coating incorporated with essential oils of Mentha spp., Method of preparation and application as post-harvest technology in fruits” refers to

Petição 870170063447, de 29/08/2017, pág. 11/15Petition 870170063447, of 08/29/2017, p. 11/15

5/5 desenvolvimento de um revestimento composto da combinação de quitosana e óleos essenciais de Mentha spp., para aplicação como tecnologia de conservação pós-colheita em frutos. No entanto ressalta-se que apesar de apresentar a incorporação de óleos essenciais, não inclui o uso do óleo essencial de Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. como ingrediente de formulação do revestimento a ser utilizado como tecnologia pós-colheita em frutos.5/5 development of a coating composed of the combination of chitosan and essential oils of Mentha spp., For application as post-harvest conservation technology in fruits. However, it should be noted that despite the incorporation of essential oils, it does not include the use of the essential oil of Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. as a coating formulation ingredient to be used as post-harvest technology in fruits.

[014] Com isso, a aplicação de revestimento comestíveis a base de quitosana e óleo essencial Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. em frutos apresenta amplo potencial de aplicação como tecnologia conservação de frutos, atendendo os aspectos de segurança alimentar e ambiental, além das demandas correntes do mercado. Na prática, o produto pode ser utilizado mesmo à temperatura ambiente em determinadas condições de estágio de maturação de frutos destinados ao mercado interno ou externo.[014] With this, the application of edible coating based on chitosan and essential oil Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. in fruits it has a wide application potential as fruit conservation technology, meeting the aspects of food and environmental security, in addition to current market demands. In practice, the product can be used even at room temperature under certain conditions of fruit ripening stage intended for the domestic or foreign market.

[015] A produção da dispersão composta por quitosana e óleo essencial de Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. que servirá como material para compor o revestimento compreende algumas etapas sequenciais: Preparo das dispersões de quitosana, de média massa molecular, que serão obtidas pela dissolução do polímero (5 mg/mL) em ácido acético (1 mL/100mL) por aproximadamente 6 h a temperatura ambiente sob agitação (120 rpm), com pH ajustado para 5,0 - 5,6. Incorporação da concentração desejada do óleo essencial de C. citratus, seguida da adição de glicerol (2,5 mL/100mL) como agente plastificante; agitação adicional de 18 h à temperatura ambiente; imersão dos frutos, previamente higienizados, na dispersão a base de quitosana e óleo essencial de Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf., com suave agitação durante aproximadamente um dois a cinco minutos; secagem a 25 °C por 120 minutos para a fixação do revestimento.[015] The production of the dispersion composed of chitosan and essential oil of Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. that will serve as material to compose the coating comprises some sequential steps: Preparation of the dispersions of chitosan, of average molecular weight, which will be obtained by dissolving the polymer (5 mg / mL) in acetic acid (1 mL / 100mL) for approximately 6 ha room temperature under agitation (120 rpm), with pH adjusted to 5.0 - 5.6. Incorporation of the desired concentration of the essential oil of C. citratus, followed by the addition of glycerol (2.5 mL / 100mL) as a plasticizer; additional stirring for 18 h at room temperature; immersion of the fruits, previously sanitized, in the dispersion based on chitosan and essential oil of Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf., with gentle agitation for approximately one two to five minutes; drying at 25 ° C for 120 minutes to fix the coating.

Claims

1. “PRODUCTION AND APPLICATION OF CHITOSAN COATING INCORPORATED IN ESSENTIAL OIL FROM Cymbopogon citratus (DC) Stapf., AS POST-HARVEST TECHNOLOGY IN FRUITS” consisting of obtaining a dispersion composed of chitosan and essential oil of Cymbopogon citratus (DC) Stapf . characterized by a dissolution of the chitosan polymer, of average molecular weight, with a degree of deacetylation between 70 to 95% in acetic acid solution with a concentration of 0.1 to 5% (v / v) to obtain the final concentrations of this polymer of 2.5 to 7.5 mg / mL by means of magnetic stirring for 6 to 24 hours, at room temperature (20-30 ° C), with pH adjusted to 5.0 - 5.6.

2. “PRODUCTION AND APPLICATION OF CHITOSAN COATING INCORPORATED WITH ESSENTIAL OIL FROM Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf., AS POST-HARVEST TECHNOLOGY IN FRUITS” characterized by the incorporation of the essential oil of Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf. in the dispersion of chitosan to obtain the final concentrations of essential oil between 0.1 to 20 pL / mL.

3. “PRODUCTION AND APPLICATION OF CHITOSAN COATING INCORPORATED IN ESSENTIAL OIL FROM Cymbopogon citratus (D. C.) Stapf., AS POST-HARVEST TECHNOLOGY IN FRUITS” characterized by the addition of glycerol (2.5 mL / 100mL) as a plasticizing agent for the coating.

4. “PRODUCTION AND APPLICATION OF CHITOSAN COATING INCORPORATED WITH ESSENTIAL OIL FROM Cymbopogon citratus (DC) Stapf., AS POST-HARVEST TECHNOLOGY IN FRUITS”, according to claims 1, 2 and 3 characterized by the immersion of the fruits, previously sanitized , in the dispersion of chitosan and essential oil of Cymbopogon citratus (DC) Stapf. for 2 to 10 minutes.

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5. "PRODUCTION AND APPLICATION OF CHITOSAN COATING INCORPORATED IN ESSENTIAL OIL FROM Cymbopogon citratus (DC) Stapf., AS POST-HARVEST TECHNOLOGY IN FRUITS", according to claims 1, 2, 3 and 4 characterized by drying at room temperature (20-30 ° C) for 60 to 120 minutes.