Pesquisa
Subprodutos de Malpighia emarginata e Euterpe edulis como fonte sustentável de compostos bioativos para conservação de alimentos
Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Jorcilene dos Santos Silva
Orientador: Suelen Pereira Ruiz Herrig
Defendido em: 24/02/2026
Resumo
As doenças de transmissão hídrica e alimentar representam um grave problema de saúde pública, o que reforça a necessidade do uso de conservantes nos alimentos. Os conservantes sintéticos podem causar riscos à saúde, impulsionando a busca por alternativas naturais seguras, especialmente oriundas de subprodutos agroindustriais ricos em compostos bioativos. Além disso, a valorização desses subprodutos contribui para o cumprimento dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS), principalmente os n° 2 (agricultura sustentável, n° 3 (saúde e bem-estar), n° 9 (indústria, inovação e infraestrutura) e n° 12 (consumo e produção responsáveis). Este trabalho está dividido em 2 capítulos: o Capítulo I teve como objetivo avaliar a composição química, atividade antioxidante, antibacteriana e sinergismo com nitrito de sódio dos extratos de subprodutos de Malpighia emarginata obtidos por extração assistida por ultrasson e maceração. Os extratos foram obtidos na proporção 1:10 (m/v) por maceração (MC) e extração assistida por ultrassom (US), empregando etanol a 34% e 70% como solvente para ambos. Os extratos foram caracterizados quanto à composição fitoquímica por cromatografia líquida de ultra-alta eficiência acoplada à espectrometria de massas em tandem (UHPLC-MS/MS), teor de fenóis totais, flavonoides totais e atividade antioxidante pelos métodos de sequestro do radical livre 2,2 difenil-1-picrilhidrazil (DPPH), poder de redução do ferro (FRAP) e método do radical ABTS• + (2,2’azinobis-(3ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid). A atividade antibacteriana foi avaliada contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas de origem alimentar, por microdiluição em caldo para determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM) e Concentração Bactericida Mínima (CBM). O potencial sinérgico dos extratos US34 e MC34 associados ao nitrito de sódio foi avaliado pelo método Checkerboard em Staphylococcus aureus e Salmonella enterica Typhi. Foram identificados 23 compostos, predominantemente ácidos fenólicos, aldeídos fenólicos e flavonoides. O extrato US34 apresentou maiores teores de fenóis totais (141,5 ± 4,29 μg EAG/mg) e flavonoides (135,41 ± 3,21 μg EQ/mg). Todos os extratos exibiram atividade antibacteriana, com CIM variando de 4,8 a 40 mg/mL. As combinações com nitrito de sódio demonstraram efeito sinérgico, com valores de Índice de concentração fracional inibitório (FIC) entre 0,17 e 0,50. Conclui-se que os extratos etanólicos do subproduto de M. emarginata apresentam relevante potencial bioativo e atividade antibacteriana, evidenciando sua viabilidade como conservante natural em alimentos, isoladamente ou em associação com nitrito de sódio. Capítulo II teve como objetivo avaliar o potencial antibacteriano do extrato do subproduto de Euterpe edulis Martius e sua aplicação como indicador de pH em filmes para embalagens alimentícias. Os extratos foram obtidos com etanol 50% e 70% sob diferentes rotações (80, 130 e 180 rpm), sendo os extratos nomeados de T1 (etanol 50% e 80 rpm), T2 (etanol 50% e 130 rpm), T3 (etanol 50% e 180 rpm) e T4 (etanol 70% e 180 rpm), e testados frente a bactérias Gram-positivas e Gram-negativas de origem alimentar. Os extratos T2 e T4 foram avaliados sobre seu potencial sinérgico com nitrito de sódio em S. aureus e S. enterica Typhi. O extrato T2 foi caracterizado quanto à composição fitoquímica por UHPLC-MS/MS e posteriormente foi incorporado em filmes à base de alginato de sódio e gelatina nas concentrações 0,00%, 0,25%, 0,50% e 1,00%. Os filmes foram submetidos a análise do seu potencial indicador de pH e de Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Todos extratos apresentaram atividade antibacteriana, com CIM entre 10 e 40 mg/mL, destacando-se o extrato T2 (etanol 50% e 130 rpm), que exibiu menor CIM (10 mg/mL) e efeito sinérgico com o nitrito de sódio, reduzindo a CIM de ambos. A análise fitoquímica do T2 revelou predominância de ácidos fenólicos, especialmente ácido protocatecuico, p-hidroxibenzoico e resorcílico. Filmes de alginato e gelatina incorporados com o extrato T2 nas proporções demonstraram capacidade de mudança de cor conforme o pH, variando de vermelho em meio ácido a verde em meio alcalino. Por meio da análise de FTIR observou-se que os filmes tiveram sua matriz química preservada após a incorporação do extrato. Conclui-se que o extrato possui potencial para aplicação como agente antibacteriano e indicador de pH em embalagens inteligentes para alimentos. De forma geral, conclui-se que os extratos de subprodutos de M. emarginata e. edulis M. possuem potencial para serem utilizados de forma isolada ou em combinação com o nitrito de sódio na conservação de alimentos e como indicador de pH em filmes inteligentes, respectivamente.
Palavras-chave
Acerola. Açaí. Aditivos naturais. Antibacteriano. Sustentabilidade.
Title
By-products of Malpighia emarginata and Euterpe edulis as a sustainable source of bioactive compounds for food preservation
Abstract
Waterborne and foodborne illnesses represent a serious public health problem, reinforcing the need for the use of preservatives in food. Synthetic preservatives can pose health risks, driving the search for safe, natural alternatives, especially those derived from agro-industrial byproducts rich in bioactive compounds. Furthermore, the valorization of these by-products contributes to the fulfillment of the Sustainable Development Goals (SDGs), especially numbers 2 (sustainable agriculture), 3 (health and well-being), 9 (industry, innovation and infrastructure), and 12 (responsible consumption and production). This work is divided into 2 chapters: Chapter I aimed to evaluate the chemical composition, antioxidant and antibacterial activity, and synergism with sodium nitrite of extracts of Malpighia emarginata by-products obtained by ultrasound-assisted extraction and maceration. The extracts were obtained in a 1:10 (w/v) ratio by maceration (MC) and ultrasound-assisted extraction (US), using 34% and 70% ethanol as solvent for both. The extracts were characterized in terms of phytochemical composition by ultra-high performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (UHPLC-MS/MS), total phenol content, total flavonoids and antioxidant activity were assessed using the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging method, the ferric reducing antioxidant power (FRAP) method, and the ABTS•+ (2,2’azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging method. Antibacterial activity was evaluated against foodborne Gram-positive and Gram-negative bacteria by broth microdilution to determine the Minimum Inhibitory Concentration (MIC) and Minimum Bactericidal Concentration (MBC). The synergistic potential of extracts US34 and MC34 associated with sodium nitrite was evaluated using the Checkerboard method in Staphylococcus aureus and Salmonella enterica Typhi. Twenty-three compounds were identified, predominantly phenolic acids, phenolic aldehydes, and flavonoids. Extract US34 showed higher levels of total phenols (141.5 ± 4.29 μg). GAE/mg) and flavonoids (135.41 ± 3.21 μg QE/mg). All extracts exhibited antibacterial activity, with MICs ranging from 4.8 to 40 mg/mL. Combinations with sodium nitrite demonstrated a synergistic effect, with Fractional Inhibitory Concentration Index (FIC) values between 0.17 and 0.50. It is concluded that the ethanolic extracts of the M. emarginata byproduct present relevant bioactive potential and antibacterial activity, demonstrating their viability as a natural food preservative, alone or in combination with sodium nitrite. Chapter II aimed to evaluate the antibacterial potential of the Euterpe edulis Martius byproduct extract and its application as a pH indicator in films for food packaging. The extracts were obtained with 50% and 70% ethanol at different rotations (80, 130, and 180 rpm), and the extracts were named Extracts T1 (50% ethanol, 80 rpm), T2 (50% ethanol, 130 rpm), T3 (50% ethanol, 180 rpm), and T4 (70% ethanol, 180 rpm) were tested against Gram-positive and Gram-negative foodborne bacteria. Extracts T2 and T4 were evaluated for their synergistic potential with sodium nitrite against S. aureus and S. enterica Typhi. Extract T2 was characterized for its phytochemical composition by UHPLC-MS/MS and subsequently incorporated into sodium alginate and gelatin-based films at concentrations of 0.00%, 0.25%, 0.50%, and 1.00%. The films were subjected to analysis of their pH indicator potential and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). All extracts showed antibacterial activity, with MICs between 10 and 40 mg/mL, with extract T1 standing out. T2 (50% ethanol and 130 rpm), which exhibited a lower MIC (10 mg/mL) and a synergistic effect with sodium nitrite, reducing the MIC of both. Phytochemical analysis of T2 revealed a predominance of phenolic acids, especially protocatechuic, p-hydroxybenzoic, and resorcylic acids. Alginate and gelatin films incorporated with the T2 extract in the proportions demonstrated the ability to change color according to pH, varying from red in acidic medium to green in alkaline medium. Through FTIR analysis, it was observed that the films had their chemical matrix preserved after the incorporation of the extract. It is concluded that the extract has potential for application as an antibacterial agent and pH indicator in smart food packaging. In general, it is concluded that the extracts of by-products of M. emarginata and E. edulis M. have potential to be used alone or in combination with sodium nitrite in food preservation and as a pH indicator in smart films, respectively.
Keywords
Acerola. Açaí. Natural additives. Antibacterial. Sustainability