AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE ANTIMICROBIANA E
ALELOPÁTICA DE BORRA DE CAFÉ
L.F.S. Silva
1, E. Biondo
2, E.M.Kolchinski
3, E. Bach
4, A. Brandelli
5, V. Sant’Anna
61 – Área da Vida e Meio Ambiente – Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, Unidade de Encantado, Rua Alegrete, 821 – CEP:95960-000 – Encantado – RS – Brasil, Telefone: (55-51) 3751-3376 – e-mail: luisf-17@hotmail.com
2 – Área da Vida e Meio Ambiente – Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, Unidade de Encantado, Rua Alegrete, 821 – CEP:95960-000 – Encantado – RS – Brasil, Telefone: (55-51) 3751-3376 – e-mail: elaine-biondo@uergs.edu.br
3 – Área da Vida e Meio Ambiente – Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, Unidade de Encantado, Rua Alegrete, 821 – CEP:95960-000 – Encantado – RS – Brasil, Telefone: (55-51) 3751-3376 – e-mail: eliane-kolchinski@uergs.edu.br
4 – Departamento de Ciência de Alimentos – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Bento Gonçalves, 9500 – CEP: 91501-970 - Porto Alegre – RS – Brasil, Telefone: (55-51) 3308-6249 – e-mail: evebach@hotmail.com
5 – Departamento de Ciência de Alimentos – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Bento Gonçalves, 9500 – CEP: 91501-970 - Porto Alegre – RS – Brasil, Telefone: (55-51) 3308-6249 – e-mail: abrand@ufrgs.br
6 – Área da Vida e Meio Ambiente – Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, Unidade de Encantado, Rua Alegrete, 821 – CEP:95960-000 – Encantado – RS – Brasil, Telefone: (55-51) 3751-3376 – e-mail: voltaire-santanna@uergs.edu.br
RESUMO – Compostos bioativos extraídos de borra de café (Coffea arabica L.) apresentam potencial de ser utilizados para a conservação de alimentos. O objetivo deste trabalho é avaliar a atividade antimicrobiana e herbicida de extrato aquoso de borra de café na razão 1/10 (massa de resíduo/volume de água). Os resultados mostram que o extrato não inibiu o crescimento dos fungos fitopatogênicos ou bactérias testadas. Os resultados mostram também que o extrato apresenta atividade alelopática ao inibir a germinação de sementes de feijão, reduzindo os parâmetros de germinação de sementes e índice de velocidade de germinação. Assim, os resultados mostram que o extrato aquoso de borra de café apresenta potencial para ser utilizado como herbicida natural em cultivos orgânicos.
ABSTRACT – Bioactive compounds extracted coffee (Coffea arabica L.) grounds have potential to be used for food preservation. The objective of this study is to evaluate the antimicrobial activity and herbicide aqueous extract of coffee grounds in the ratio 1/10 (mass of waste / water volume). The results show that the extract did not inhibit the growth of phytopathogenic fungi or bacteria tested. The results also show that the extract has allelopathic activity by inhibiting the bean seed germination, reducing seed germination parameters and the germination speed index. Thus, the results show that the aqueous extract of coffee grounds has the potential to be used as a natural organic crop herbicide.
PALAVRAS-CHAVE: borra de café, atividade antimicrobiana, atividade alelopática.
KEYWORDS: coffee ground, antimicrobial activity, allelopatic activiy.
1. INTRODUÇÃO
Borra de café (Coffea arabica L.) é um resíduo gerado a partir da produção de café solúvel, café passado e café expresso, o qual é amplamente produzido em âmbito industrial e doméstico no Brasil. Este
sub-produto, assim como o produto inicial, apresenta compostos com atividade antioxidante, compostos fenólicos e cafeína que não são extraídos completamente durante a produção de café passado e café expresso (Mussatto et al., 2011). Café possui diversos alcalóides, tais como cafeína, teobromina, teofilina e paraxantina, além dos ácidos clorogênico, ferúlico, cumárico, cafêico e vanílico (Chou e Waller, 1980; Waller et al., 1986), que apresentam atividades biológicas importantes como atividade antioxidante e atividade alelopática (Da Rosa et al., 2006; Andrade, 2011). Considerando que no processo de fabricação de café solúvel ou de café expresso, concentrações compostos fenólicos e cafeína remanescem nos sólidos resultantes (Mussatto et al., 2011; Bravo et al., 2013), há fortes indicativos extrato de borra de café apresenta grande potencial de ser utilizada em aplicações de cultivos orgânicos como antimicrobiano e herbicida natural.
Nas últimas décadas houve aumento na procura por frutas e verduras orgânicas o que tem impulsionado a busca por novas formas de conservação e cultivo de hortifrutigranjeiros. O uso de antimicrobianos e herbicidas de natureza química tem sido cada vez mais questionado pela população devido a problemas de saúde pública e aspectos ambientais que a aplicação indiscriminada dos mesmos poderá causar (Altieri e Nicholson, 2003). Extratos vegetais já vêm sendo estudados como agentes antimicrobianos e herbicidas, uma vez que matrizes alimentares com concentrações altas de taninos e compostos derivados podem atuar como inibidores de fungos celulóticos, produtores de enzimas extracelulares que degradam as moléculas de celulose, bloqueando ou atrasando a sua ação através da complexação com essas enzimas (Da Rosa et al., 2006; Serrano et al., 2009). A alelopatia é qualquer efeito direto ou indireto que uma planta exerce sobre outra através da produção de compostos químicos liberados no ambiente (Rice, 1984), sendo atualmente utilizados como alternativa ao uso de herbicidas (Waller, 1999).
Há pouca informação na literatura sobre atividade inibitória de extratos de resíduos produzidos pela indústria de alimentos e domicílios sobre a germinação de semente e inibição de fungos e bactérias envolvidas na produção e processamento de alimentos. Assim, o objetivo geral do presente trabalho é avaliar a atividade antibacteriana e antifúngica de extrato aquoso de borra de café e sua eficácia na inibição de germinação de sementes de feijão.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
Borra de café foi obtida em lanchonete local (Encantado, RS) resultante do processo de obtenção de café expresso. O resíduo foi liofilizado e armazenado a -18ºC ao abrigo da luz até sua utilização. A extração de compostos bioativos foi procedida em água destilada fervente por 10 minutos e razão volume de água e borra de café foi de 1:10 (massa/volume).
A atividade alelopática foi avaliada através de testes de germinação e vigor de sementes. Foram avaliados o extrato aquoso de borra de café, utilizando água destilada esterilizada como controle. Os testes foram conduzidos utilizando 4 repetições de 10 de sementes de feijão (utilizadas como semente modelo), dispostas em rolos de papel Germitest umedecidos com o extrato aquoso na proporção de duas vezes e meia o peso do papel (Brasil, 2009). Então, foram acondicionados em sacos de polietileno transparente e transferidos para câmara de germinação a 25ºC por 9 dias. Para avaliar o vigor das sementes após os tratamentos, foram avaliadas a germinação das sementes de feijão, através da porcentagem plantas normais após 9 dias de experimento (Brasil, 2009), primeira contagem (PC), através da porcentagem plantas normais após 5 dias de experimento (Brasil, 2009), índice de velocidade de germinação (IVG) conforme Maguire (1962).
A avaliação da atividade antifúngica foi feita pelo método descrito por Venturoso et al. (2011). Culturas de Bipolaris curvispora, Bipolaris cynodontis, Bipolaris oryzae, Colletotrichum gloeosporioides,
Aspergillus phoenicis, Aspergillus flavus, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum, Monascus purpureus esporuladas foram removidas de placas de petri com meio Ágar Batata Dextrose por meio de
em ágar Batata Dextrose semi-sólido. Alíquotas de 20 L de extrato foram adicionados e as placas mantidas a 30ºC por até 7 dias para verificação de halo de inibição ao redor da gota de extrato.
A avaliação da atividade antimicrobiana foi feita pelo método de difusão em ágar (KIMURA et al., 1998). Foram feitas suspensões de Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Clostridium perfringens, Listeria
monocytogenes, Listeria innocua, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella Enteritidis, Escherichia coli, Aeromonas hydrophila, em tubo de ensaio com solução de cloreto de sódio 0,85% (m/v) e 108 UFC mL-1
(unidades formadoras de colônias por mililitro) de cada cultura bacteriana e espalhadas uniformemente sobre ágar Brain Heart Infusion (BHI) com swab estéril. Alíquota de 20 L do extrato foi aplicada sobre o ágar BHI e as placas foram incubadas a 37 °C por 24 horas, sendo a presença de halos indicativa da presença de atividade antimicrobiana.
Os resultados das triplicatas foram analisados através de análise de variância e posterior teste de
Tukey pelo software Statistica 7.0, sendo as diferenças consideradas significativas quando p < 0,05.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados da avaliação da atividade alelopática (Tabela 1) mostram que a utilização de extrato aquoso de borra de café reduziu significativamente (p<0,05) os índices de germinação e de PC de sementes de feijão. Em relação ao IVG, o extrato testado também se mostrou eficaz na redução significativa (p<0,05) do parâmetro.
Tabela 1. Resultados da atividade alelopática de extrato de borra de café sobre o vigor de germinação de semente de feijão. Sendo PC primeira contagem; IVG, índice de velocidade de germinação.
Controle Borra de café Germinação (%) 60,1±4,1a 40,3±1,9b
PC (%) 55,4±2,4a 30,4±4,2 b
IVG 4,1±0,3a 2,0±0,4b
a,b letras sobrescritas diferentes indicam diferença significativa (p<0,05) entre as colunas.
Resultados similares foram observados por Souza et al.(2005) ao analisarem o efeito de extrato aquoso de sálvia, açoita-cavalo e pata-de-vaca sobre a germinação e IVG de sementes de alface, em que houve redução da germinação e IVG. Os mecanismos de efeitos alelopáticos são variados, afetando diferentes processos metabólicos, como respiração, fotossíntese e a divisão e alongamento de células meristemáticas de raízes, sendo que as plantas as vezes são seletivas em suas respostas (Souza et al., 2005; Almeida et al., 2008). Segundo Rice (1984) dependendo da espécie, pode-se observar que uma substância pode estimular o crescimento vegetal em baixas concentrações e inibir em altas concentrações.
Os resultados para a avaliação da atividade anti-fúngica do extrato de borra de café indicam que o extrato não apresenta atividade inibitória contra os fungos testados, uma vez que não houve halo de inibição nos testes in vitro. Mesmo comportamento foi observado nos resultados para a avaliação da atividade anti-bacteriana contra as bactérias Gram-positivas e Gram-negativas testadas. Esses resultados podem ser creditados ao fato de alguns micro-organismos como Aspergillus niger, Penicillium sp. e Escherichia coli podem crescer na presença de taninos e seus monómeros e dímeros, tendo a utilização destes compostos como uma fonte de carbono (Scalbert, 1991).
Pontua-se também que a metodologia utilizada para a obtenção do extrato aquoso de borra de café levou
em consideração a facilidade para reprodução por parte de pequenos agricultores, tornando a
transferência de conhecimento posterior facilitada, o que pode ter acarretado em
condições insuficientes para que fossem extraídos da matriz vegetal concentrações significativas de compostos antimicrobianos para que houvesse a inibição dos micro-organismos testados.4. CONCLUSÃO
Assim, os resultados do presente trabalho mostram que extrato de borra de café não apresenta a capacidade de inibir o crescimento de fungos fitopatogênicos e importantes bactérias relevantes para a segurança dos alimentos. Contudo, o extrato aquoso de borra de café apresentou grande potencial de ser utilizado como herbicida natural, uma vez que apresentou a capacidade de reduzir a germinação de sementes de feijão, assim como seu índice de velocidade de germinação. Assim, os resultados observados neste trabalho mostram que o extrato de borra de café tem potencial de ser utilizado como um herbicida natural em cultivos orgânicos.
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