Hexanal

Antimicrobial Volatiles

As propriedades antimicrobianas do hexanal estão bem documentadas na literatura, que se devem principalmente à sua interação com a membrana citoplasmática microbiana, causando aumento da permeabilidade da membrana e morte celular (Corbo et al., 2000; Gardini et al., 1997; Kubo et al., 2004; Kubo et al., 1999; Lanciotti et al., 2004; Lanciotti et al., 1999; Simons et al., 2000). Outros aldeídos, muitos dos quais ocorrem naturalmente em especiarias e seus óleos essenciais, também são conhecidos por exercerem atividades antimicrobianas úteis para a conservação de alimentos. Por exemplo, o benzaldeído (4), um aldeído aromático constituído por um anel fenil substituto de formilo com um odor característico a amêndoa, é um dos principais constituintes do óleo essencial das amêndoas (Prunus amygdalus) e outras sementes (pêssegos, cerejas, ameixas e damascos) (Butzenlechner et al., 1989; Remaud et al., 1997; Sanchez-Perez et al., 2008). Suas propriedades antimicrobianas têm sido atribuídas à ligação covalente do grupo carbonilo do aldeído aos grupos sulfidrílicos da cisteína em célula microbiana, perturbando o transporte ativo e a fosforilação oxidativa em células microbianas (Hugo, 1967; Morris et al., 1984; Ramos-Nino et al., 1996; Ramos-Nino et al., 1998). O benzaldeído é potente contra os patógenos responsáveis pela deterioração das frutas, como Bacillus subtilis, Serratia marcescens, Acinetobacter calcoacetica, Erwinia carotovora, Escherichia coli, Flavobacterium suaveolens, Monilinia fructicola, Botrytis cinerea e Tyrophagus putrescentiae (Wilson et al., 1987; Deans e Ritchie, 1987; Sung et al., 2006).

Cinnamaldehyde (5) é extraído da casca da Cinnamonum zeylanicum com um aroma único de especiarias de canela (Burt, 2004). O vapor de aldeído exibe propriedades antimicrobianas de amplo espectro contra fungos, bactérias Gram-positivas e -negativas (López et al., 2005, 2007a,b; Rodríguez et al., 2008), incluindo patógenos de origem alimentar, como Bacillus cereus, B. subtilis, E. coli, Listeria monocytogenes e Campylobacter jejuni (Tajkarimi et al., 2010). Interage com a membrana celular microbiana para dispersar a força motriz do próton, causando o vazamento de pequenos íons e a inibição do transporte de glicose e glicólise (Gill e Holley, 2004; Helander et al., 1998). Pesquisadores têm investigado os efeitos antimicrobianos da cinamaldeído em vários produtos alimentícios, tais como Salmonella tennessee em pasta de amendoim (Chen et al., 2015a), E. coli O157:H7 e Salmonella typhi em carne moída (Turgis et al., 2008), microflora em carpa (Mahmoud et al., 2004), Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus e Yersinia enterocolitica em suco de maçã (Yuste e Fung, 2003), e micróbios deteriorantes em suco de melão (Mosqueda-Melgar et al., 2008). As matrizes sólidas investigadas como portadores de cinamaldeído incluem papel impregnado com parafina (Echegoyen e Nerín, 2015), filmes plásticos de elenco (Lopes et al., 2014; Qin et al, 2015), e filmes comestíveis (Balaguer et al., 2013; Zhu et al., 2014).

Thymol (2-isopropil-5-metilfenol) (6) é um componente importante no óleo essencial de tomilho (Thymus capitatus). O volátil pode perturbar as camadas de fosfolípidos das membranas celulares, causando o vazamento do conteúdo celular, bem como interagir com proteínas hidrofóbicas na alteração de suas estruturas (Chavan e Tupe, 2014; Nedorostova et al., 2009; Zheng et al., 2013). Pesquisadores demonstraram que a aplicação de timol na MAP de cerejas doces e uvas de mesa pode reduzir o crescimento de aeróbicos mesófilos, leveduras e fungos durante a armazenagem a frio, além de diminuir a perda de peso, mudanças de cor, perda de firmeza (Serrano et al., 2005; Valverde et al., 2005). Na MAP de camarão cru, o vapor de timol tem demonstrado inibir o crescimento de Salmonella spp., diminuindo a taxa máxima de crescimento em até 71% e o tempo de atraso em 100% (Zhou et al., 2013). Um isômero de timol, carvacrol (5-isopropil-2-metilfenol) (7), encontrado no óleo essencial de erva de orégãos (Origanum vulgare) é outro potente antimicrobiano volátil contra Pseudomonas fluorescens, Erwinia amylovora, e Candida albicans (Zheng et al., 2013). O Carvacrol pode retardar a deterioração das uvas de mesa, kiwis e melão de melada sem afetar substancialmente suas propriedades sensoriais (Martínez-Romero et al., 2007; Roller e Seedhar, 2002). Acredita-se que seu modo de ação seja sua interação com proteínas de membrana celular e enzimas periplasmáticas, perturbando a força motriz do próton de membrana (Hyldgaard et al., 2012). Foram relatadas propriedades antimicrobianas sinergéticas do timol e do carvacrol contra uma série de microorganismos. Por exemplo, os valores de concentração inibitória mínima (MIC) de timol e carvacrol contra P. fluorescens inoculados em caldo de soja triptico (incubado a 37 °C durante 24 h) são relatados como sendo 648 e 167 μg/mL, respectivamente, enquanto os valores de concentração bactericida mínima (MBC) são 1932 e 555 μg/mL, respectivamente. Ao combinar o timol e o carvacrol, os valores de MIC e MBC diminuíram substancialmente para 78 e 156 μg/mL, respectivamente (Zheng et al., 2013). Da mesma forma, outros pesquisadores relataram efeito antimicrobiano sinérgico do timol e carvacrol contra Salmonella typhimurium (Zhou et al., 2013) e Listeria innocua (Garcia-Garcia et al., 2011). Devido aos seus fortes atributos de sabor, as propriedades antimicrobianas sinérgicas do timol e carvacrol, bem como outros potenciais voláteis de óleo essencial, podem ser benéficas para minimizar os possíveis atributos sensoriais indesejáveis através da redução da dosagem necessária para exercer os efeitos antimicrobianos.

Diacetyl (2,3-butanedione) (8) é um subproduto metabólico de bactérias lácticas, como as espécies de Lactococcus, Leuconostoc, Lactobacillus e Pediococcus (Šušković et al., 2010) Está naturalmente presente em frutas, leite, produtos lácteos, cerveja, vinhos, café e outros alimentos fermentados (Papagianni, 2012; Shibamoto, 2014). É comumente usado como aditivo alimentar para dar sabor amanteigado (Lanciotti et al., 2003). O dione tem um amplo espectro antimicrobiano contra leveduras, assim como bactérias Gram-positivas e -negativas devido à reação de seu grupo dicarbonil (COCO) com arginina nas enzimas, o que enfraquece as células microbianas (Papagianni, 2012; Ray e Bhunia, 2014). É mais potente em condições ácidas do que em pH neutro (Jay, 1982; Jay e Rios, 1984). Jay (1982) relatou efeitos antagônicos de vários aditivos sobre a eficácia antimicrobiana do diacetilo, que 1% (p/v) acetato apresentou o efeito inibitório mais forte ao diacetilo, seguido por 5% de glicose e 1% de Tween 80. Por outro lado, Lanciotti et al. (2003) relataram que o NaCl aumenta a eficácia do diacetilo, aumentando a sua pressão de vapor através do efeito de “salga”. Estes factores devem ser tidos em conta quando se aplica o diacetil em sistemas alimentares complexos.

Allyl isotiocianato (AITC) (9) é um composto volátil produzido por plantas da família das Cruciferae (por exemplo, rábano, mostarda, couve) quando os seus tecidos são perturbados. No seu estado natural, a AITC é glicosinolada como sinigrina. Quando os tecidos vegetais são perturbados, o glucosinolato é hidrolisado pela mirosinase ligada à parede celular, liberando a AITC, juntamente com D-glucose e íon sulfato (Mari et al., 1993). As propriedades antimicrobianas da AITC têm sido bem demonstradas na literatura (Delaquis e Mazza, 1995; Delaquis e Sholberg, 1997; Kim et al., 2002; Lin et al., 2000a,b; Nadarajah et al., 2005; Nielsen e Rios, 2000; Park et al., 2000). Na fase de vapor, seus valores de MIC contra bactérias, leveduras e moldes são relatados como 34-110, 13-37 e 16-62 ng/mL, respectivamente (Isshiki et al., 1992). Tsunoda relatou que os limites tóxicos da AITC contra cinco fungos na madeira variavam de 3,8 a 118 ppm (Tsunoda, 2000). Em vista de sua potência antimicrobiana de amplo espectro, a AITC continua a ganhar interesses de pesquisa e desenvolvimento (Mari et al., 1993; Kim et al., 2002; Shofran et al., 2006; Winther e Nielsen, 2006; Shin et al., 2010; Wang et al., 2010; Ko et al., 2012; Ugolini et al., 2014; Dai e Lim, 2015; Chen et al., 2015b). Tanto a AITC sintética como a de origem natural são utilizadas para a conservação de alimentos. Nesta última abordagem, os pós de farinha de mostarda seca têm sido usados como fonte natural de AITC, cuja liberação é ativada pela água através da hidrólise de sinigrina mediada por mirosinases (Dai e Lim, 2014, 2015).

O dióxido de cloro (ClO2) (10) vapor é um agente oxidante/antimicrobiano de amplo espectro, potente contra patógenos bacterianos, virais e protozoários. A sua eficácia é geralmente considerada equivalente ou mais forte que o cloro, mas menos que a do ozono em doses maciças (Erickson e Ortega, 2006; Gómez-López et al., 2009). O principal modo de acção de desinfecção pode ser atribuído à sua interacção com o ácido nucleico e/ou estruturas celulares periféricas, levando a uma perturbação da síntese proteica. Acredita-se que a destruição das proteínas da membrana externa que altera a permeabilidade da membrana celular também seja um possível modo de ação (Aieta e Berg, 1986; Benarde et al., 1967; US EPA, 1999). O ClO2 tem sido usado para tratar produtos frescos (Garcia et al., 2003; Gil et al., 2009; Gómez-López et al., 2009; Sapers et al., 2003; Sy et al., 2005). É frequentemente usado como agente higienizante de embalagens, equipamento de processamento de alimentos, ferramentas de fábrica, tratamento de água potável, e assim por diante.