Potencial antifúngico, antioxidante e inibidor da produção de aflatoxina por extratos fenólicos de Chlorella sp. e Spirulina platensis

Abstract

A contaminação fúngica acarreta alterações na qualidade nutricional e no valor econômico de produtos alimentícios podendo causar danos patológicos em plantas, animais e humanos. A identificação da atividade antioxidante, antifúngica e antimicotoxinas, em extratos de microalgas com propriedade de inibir a multiplicação de fungos e subseqüente produção de micotoxinas abre a perspectiva de empregar substâncias mais eficientes e com maior ação específica contra estes microorganismos. Entre os compostos com propriedades inibidoras de radicais livres, de crescimento fúngico e produção de micotoxinas, destacam-se os compostos fenólicos, que podem inibir a atividade metabólica microbiana, dificultando a atividade de enzimas. Neste estudo foram avaliados o poder de inibição de multiplicação fúngica de Rhizopus oryzae e Aspergillus flavus pelos extratos fenólicos de Chlorella sp. e Spirulina platensis, bem como sua atividade antioxidante, e a atividade antimicotoxinas da última microalga contra Aspergillus flavus. O conteúdo de fenóis totais foi em média 1000 µgfenóis/g Spirulina platensis e 600 µgfenóis/g Chlorella sp., sendo que o acido gálico e o cafeíco foram identificados como compostos majoritários na Spirulina platensis. As determinações de glicosamina (parede celular) e ergosterol (membrana celular) mostraram-se bons indicativos do desenvolvimento microbiano permitindo uma boa estimativa da inibição dele. O extrato fenólico de Spirulina platensis apresentou capacidade de inibir cerca de 50% a formação da parede e da membrana celular para ambos os fungos estudados e de 100% a produção de aflatoxina B1 até o 10º dia de cultivo do Aspergillus flavus. Além disso, o extrato metanólico de Spirulina platensis inativou 53,5% o DPPH reativo, limitou o escurecimento enzimático ocasionado pela peroxidase em 55% e inibiu a peroxidação lipídica em 46% após 14 dias de armazenamento sob luz. Estes resultados mostram que a ação antifúngica, antimicotoxinas e antioxidante está naturalmente presente em alguns tecidos microbianos e que encontrar a forma de extraí-los e aplicá-los como conservantes alimentícios é muito promissor para substituição aos antifúngicos e outros conservantes químicos.

The fungal contamination leads to changes in nutritional quality and economic value of food may cause pathological damage in plants, animals and humans. The identification of antioxidant, antifungal and antimicotoxin in extracts of microalgae with property to inhibit the growth of fungi and subsequent mycotoxin production opens up the prospect of using substances more efficient and more specific action against these microrganism. Among the compounds with free radical inhibiting properties of fungal growth and production of mycotoxins, stand out phenolic compounds which can inhibit the metabolic activity of microbial enzyme activity difficult. This study evaluated the power of inhibiting the multiplication of fungal Rhizopus oryzae and Aspergillus flavus by phenolic extracts of Chlorella sp. and Spirulina platensis, as well as its antioxidant activity and the activity of the last antimicotoxin microalgae against Aspergillus flavus. The content of phenolics averaged 1000 μgfenóis/g Spirulina platensis and 600 μgfenóis/g Chlorella sp., and gallic acid and caffeic been identified as major compounds in Spirulina platensis. Measurements of glucosamine (cell wall) and ergosterol (membrane) showed to be good indicators of microbial growth allowing a good estimate of inhibiting it. The extract phenolic Spirulina platensis showed a significant ability to inhibit about 50% the formation of the wall and cell membrane for both fungi studied and 100% the production of aflatoxin B1 until the 10th day of cultivation of Aspergillus flavus. In addition, the methanol extract of Spirulina platensis inactivated 53.5% the DPPH reactive, limited the enzymatic browning caused by peroxidase in 55% and inhibited lipid peroxidation by 46% after 14 days of storage under light. These results show that the antifungal, and antioxidant antimicotoxin is naturally present in some microbial tissues and find a way to extract them and apply them as food preservatives is very promising for replacing the antifungal preservatives and other chemicals.

Métodos acurados e confiáveis para a medida da biomassa fúngica são essenciais na quantificação do crescimento fúngico, sendo os mais promissores os que determinam componentes químicos específicos das células fúngicas, tais como a glicosamina (quitina) e o ergosterol. O objetivo deste estudo foi estabelecer correlações entre o desenvolvimento fúngico e componentes celulares de forma a quantificar a biomassa em diferentes estágios de desenvolvimento. O crescimento micelial do Rhizopus oryzae CCT 7560 e do Aspergillus flavus CCT 1217 foi avaliado pela determinação da biomassa seca, de ergosterol e de glicosamina. A correlação obtida foi de 0,9912 entre a biomassa e o conteúdo de glicosamina e de 0,9797 entre a biomassa e o conteúdo de ergosterol para o Rhizopus oryzae, para o Aspergillus flavus foi de 0,9688 entre a biomassa e o conteúdo de glicosamina e de 0,9859 entre a biomassa e o conteúdo de ergosterol, entre a produção de ergosterol e glicosamina foi de 0,9962 para o Aspergillus flavus e de 0,9926 para o Rhizopus oryzae, mostrando que a determinação em conjunto destes dois componentes permite uma quantificação confiável da biomassa fúngica.

Methods for accurate and reliable measure of the fungal biomass is essential in the quantification of fungal growth, and the most promising determining the specific chemical components of fungal cells, such as glucosamine (chitin) and ergosterol. The objective of this study was to establish correlations between fungal growth and cellular components in order to quantify the biomass at different stages of development. The mycelial growth of Rhizopus oryzae CCT 7560 and CCT 1217 Aspergillus flavus was evaluated by determination of dry biomass, ergosterol and glucosamine. The correlation was found between the biomass and 0.9912 glucosamine content between 0.9797 and biomass and ergosterol content to Rhizopus oryzae, to Aspergillus flavus 0.9688 was between biomass and the content of glucosamine and 0.9859 between biomass and ergosterol content, between the production of ergosterol and glucosamine was 0.9962 to 0.9926 and Aspergillus flavus to Rhizopus oryzae, showing that the determination of these two components together allows for reliable quantification fungal biomass.

Os compostos fenólicos vêm sendo estudados pelo seu possível uso na indústria de alimentos como conservadores naturais, também para evitar a contaminação fúngica. Diante disto, o objetivo deste trabalho foi estudar metodologia de extração de compostos fenólicos das microalgas Spirulina platensis e Chlorella sp. e relacionar com a atividade antifúngica testada contra o fungo Rhizopus oryzae. Os compostos fenólicos foram extraídos com metanol e quantificados colorimetricamente com reagente de Folin-Ciocalteau. O método para avaliar a atividade antifúngica empregou a técnica de ágar diluído e quantificação da biomassa fúngica formada pelas determinações de glicosamina e ergosterol. A Spirulina platensis apresentou maior aporte fenólico em relação a Chlorella sp. O Rhizopus oryzae teve seu desenvolvimento inibido em presença de extratos metanólicos de Chlorella sp. e de Spirulina platensis. Houve inibição do conteúdo de ergosterol e glicosamina do Rhizopus oryzae de 20% usando extrato de Chlorella sp. e de 50% usando o extrato de Spirulina platensis. Ficou demonstrada a inibição da produção de parede e membrana celular na biomassa Rhizopus oryzae pelos extratos.

Phenolic compounds have been studied for its possible use in the food industry as a natural conservative, also to avoid fungal contamination. Given this, the aim was to study methods of extraction of phenolic compounds from microalgae Spirulina platensis and Chlorella sp. and relate the antifungal activity tested against the fungus Rhyzopus oryzae. Phenolic compounds were extracted with methanol and quantified colorimetrically with Folin-Ciocalteau. The method to evaluate the antifungal activity employed the technique of agar diluted and quantification of fungal biomass formed by the determination of glucosamine and ergosterol. Spirulina platensis showed a higher phenolic intake in relation to Chlorella sp.. The development Rhyzopus oryzae was inhibited in the presence of methanol extracts of Chlorella sp. and Spirulina platensis, inhibiting an average of 20% content of ergosterol and glucosamine using microalgae extract of the first and second in average 20%. Been shown to inhibit the production of wall and cell membrane in biomass by Rhizopus oryzae extracts.

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do extrato fenólico de Spirulina platensis na produção de componentes estruturais em culturas de Aspergillus flavus, a fim de identificar seu mecanismo de ação sobre a multiplicação fúngica. O extrato metanólico de Spirulina platensis, 1,15 mg compostos fenólicos/g Spirulina platensis, mostrou um efeito antifúngico contra Aspergillus flavus, demonstrado pela inibição da produção de glicosamina em até 56%. Desta forma, pode ser empregado como antifúngico natural para inibir a infecção de alimentos por Aspergillus flavus.

The objective of this study was to evaluate the effect of phenolic extract of Spirulina platensis in the production of structural components in cultures of Aspergillus flavus, in order to identify its action mechanism on fungal multiplication. The Spirulina platensis methanol extracts 1.15 mg phenols/ g Spirulina platensis, showed an antifungal effect against Aspergillus flavus, demonstrated by inhibiting the production of glucosamine by up to 56%. Thus, it can be used as a natural antifungal to inhibit infection by Aspergillus flavus in foods.

Conduziu-se este trabalho, com a proposta de avaliar o conteúdo e o potencial de compostos fenólicos extraídos de duas microalgas, Spirulina platensis e Chlorella sp., utilizando modelos in vitro. Foram determinados o teor de fenólicos totais pelo método de Folin-Ciocalteau utilizando curva de calibração de ácido gálico. A avaliação in vitro do potencial antioxidante foi investigada pelos métodos de captação do radical DPPH, pela inibição do escurecimento enzimático ocasionado pela enzima peroxidase e pela peroxidação lipídica do azeite de oliva. A Spirulina platensis apresentou maior conteúdo de compostos fenólicos (1,1 mgGAE/gmassa seca) em comparação com a Chlorella sp. (0,65 mgGAE/gmassa seca) além de uma maior capacidade sequestrante de radicais livres, inativou 53,5% do DPPH reativo em 120 minutos (CE50 de 70 µg ácido gálico/mL). Este mesmo extrato limitou o escurecimento enzimático ocasionado pela peroxidase em 55% e inibiu a peroxidação lipídica em 46% após 14 dias de armazenamento.

This work was carried out with the purpose of evaluating the content and antioxidant potential of phenolic compounds extracted from two microalgae: Spirulina platensis and Chlorella sp. using in vitro models. It was determined the total phenolic content by Folin-Ciocalteau method using the gallic acid calibration curve. The in vitro antioxidant potential evaluation was investigated by the DPPH radical scavenging methods, enzymatic browning caused by peroxidase inhibition and the olive oil lipid peroxidation. Spirulina platensis showed the highest phenolic content (1.1 mgGAE /g dry mass) compared to Chlorella sp. (0.65 mgGAE /gmass dry) and a higher capacity for scavenging free radicals, the DPPH reagent was inactivated until 53% in 180 minutes (EC50 of 70 mg gallic acid /mL). The same extract limited enzymatic browning caused by peroxidase in 55% and inhibited lipid peroxidation by 46% after storage during 14 days.

O estudo trata da eficácia do extrato fenólico de Spirulina platensis contra o Aspergillus flavus e a produção de aflatoxina. O extrato fenólico de Spirulina platensis teve quantificado os seus componentes individuais, empregando CLAE-UV, sendo que o ácido gálico representou 49,5% e o ácido cafeico 43,3%. O extrato na concentração de 78 µgfenóis/mLextrato inibiu em até 80% o desenvolvimento do Aspergillus flavus impedindo a produção de aflatoxina B1 até o 10º dia de incubação. As conclusões do estudo apontam para a possível exploração de conservantes seguros da Spirulina platensis contra a contaminação de alimentos por Aspergillus flavus.

The study addresses the effectiveness of phenol-water extract of Spirulina platensis and its main component, gallic acid, against Aspergillus flavus and aflatoxin production. The phenol-water extract of Spirulina platensis was quantified about it individual compounds, using HPLC-UV being the gallic acid 49.5% and the caffeic acid 43,3 %. The extract at a concentration of 78 μgphenolic/ mLextract inhibited by 80% the development of Aspergillus flavus and declin it allow aflatoxin B1 production until the as 10th day. The findings point to the possible exploitation of Spirulina platensis safe preservatives against food spoilage by Aspergillus flavus.