Pesquisa
Potencial antibacteriano do extrato de Humulus lupulus L. no controle de agentes etiológicos de mastite.
Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Fabiana Pereira Alves da Silva
Orientador: Maria Graciela Iecher Faria
Defendido em: 23/02/2026
Resumo
A resistência bacteriana representa uma emergência global e impõe desafios críticos à saúde humana e animal. Nas áreas de produção, como pecuária leiteira, a mastite bovina é um fator crucial para o uso de antibióticos que levam ao surgimento de patógenos resistentes, gerando uma demanda por alternativas de combate eficazes e sustentáveis. Neste contexto, a investigação de agentes bioativos naturais, como o Humulus lupulus L. (lúpulo), oferece um caminho promissor devido a sua composição rica em ácidos amargos, ácidos fenólicos e flavonoides apontados em estudos como agentes antimicrobianos. Este estudo teve como objetivo analisar a eficácia da atividade antimicrobiana dos extratos etanólicos das folhas e cones de quatro variedades de lúpulo (Cascade, Columbus, Comet e Nugget) e legitimar o potencial de ação contra isolados clínicos de patógenos associados à mastite. Os extratos foram obtidos através da técnica de maceração dinâmica com esgotamento de solvente e calculado o rendimento. Para a identificação química foi utilizada a cromatografia líquida de ultra-eficiência, acoplada à espectrometria de massa em tandem, visando identificar os principais compostos fenólicos e ácidos orgânicos do lúpulo. A atividade antimicrobiana foi determinada pelo método de microdiluição em caldo, determinando a concentração inibitória mínima (CIM) e a concentração bactericida mínima (CBM). Foram utilizadas oito cepas ATCCs para os testes e cepas de isolados clínicos de mastite bovina, como Staphylococcus spp. e isolados gram-negativos. Todos os ensaios foram realizados em triplicatas e submetidos a análise estatística (ANOVA). Os resultados apresentam uma atividade seletiva contra o grupo gram-positivo. O melhor desempenho do extrato foi da variedade Columbus, alcançando o valor de CIM de 0,04 mg/mL frente a cepa de S. aureus ATCC 29213. A atividade bactericida (CBM) também foi evidenciada, para variedade Cascade atingindo o valor de 0,02 mg/mL para P. aeruginosa ATCC 15442 (gram-negativa). O resultado merece destaque por acentuar o mecanismo de ação diverso ou a presença de compostos bioativos capazes de ultrapassar a membrana externa das bactérias gram-negativas. Para os isolados de mastite, os testes revelaram que a variedade Cascade manteve a superioridade, inibindo o crescimento de Staphylococcus spp. com CIM de 0,04 mg/mL e CBM de 0,08 mg/mL, ressaltando a importância clínica do extrato dessa variedade. A suscetibilidade elevada para os isolados gram-positivos pode estar relacionada com a ação dos ácidos amargos do lúpulo sobre a parede celular bacteriana, composta por peptidoglicanos e estrutura mais simples. Os extratos etanólicos de lúpulo possuem potencial antimicrobiano e bactericida validado pelos testes in vitro, essencialmente contra patógenos gram-positivos mais prevalentes na etiologia da mastite.
Palavras-chave
Ácidos Amargos. Resistência Antimicrobiana. Lúpulo. Bacilos Gram- Negativos. Pecuária.
Title
Antibacterial potential of Humulus lupulus L. extract in the control of etiological agents of mastitis.
Abstract
Antimicrobial resistance represents a global emergency and poses critical challenges to human and animal health. In production sectors such as dairy farming, bovine mastitis is a key factor driving the use of antibiotics, which leads to the emergence of resistant pathogens, creating a need for effective and sustainable alternatives. In this context, research into natural bioactive agents, such as Humulus lupulus L. (hops), offers a promising avenue due to its rich composition of bitter acids, phenolic acids, and flavonoids, which have been identified in studies as antimicrobial agents. The objective of this study was to analyze the efficacy of the antimicrobial activity of ethanolic extracts from the leaves and cones of four hop varieties (Cascade, Columbus, Comet, and Nugget) and to validate their potential for action against clinical isolates of pathogens associated with mastitis. The extracts were obtained using the dynamic maceration technique with solvent exhaustion, and the yield was calculated. For chemical identification, ultra-high- performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry was used to identify the main phenolic compounds and organic acids in the hops. Antimicrobial activity was determined using the broth microdilution method, measuring the minimum inhibitory concentration (MIC) and the minimum bactericidal concentration (MBC). Eight ATCC strains were used for the tests, along with clinical isolates of bovine mastitis, such as Staphylococcus spp. and gram-negative isolates. All assays were performed in triplicate and subjected to statistical analysis (ANOVA). The results show selective activity against the gram-positive group. The best performance of the extract was observed in the Columbus variety, reaching an MIC value of 0.04 mg/mL against the S. aureus ATCC 29213 strain. Bactericidal activity was also observed, with the Cascade variety reaching a value of 0.02 mg/mL against P. aeruginosa ATCC 15442 (gram- negative). This result is noteworthy as it highlights a distinct mechanism of action or the presence of bioactive compounds capable of penetrating the outer membrane of gram- negative bacteria. For mastitis isolates, the tests revealed that the Cascade variety maintained its superiority, inhibiting the growth of Staphylococcus spp. with an MIC of 0.04 mg/mL and a MBC of 0.08 mg/mL, highlighting the clinical importance of the extract from this variety. The high susceptibility of gram-positive isolates may be related to the action of hop bitter acids on the bacterial cell wall, which is composed of peptidoglycans and has a simpler structure. Ethanolic extracts of hops possess antimicrobial and bactericidal properties that have been validated by in vitro tests, primarily against the gram-positive pathogens most commonly associated with mastitis
Keywords
Bitter acids. Antimicrobial resistance. Hops. Gram-negative bacilli. Livestock farming.