O EFEITO DA APLICAÇÃO DE DIFERENTES ÓLEOS
ESSENCIAIS NA INATIVAÇÃO DE BACTÉRIAS
DETERIORANTES E PATOGÊNICAS EM PRODUTOS
CÁRNEOS: UMA META-ANÁLISE
Badia
1, V.; Milkievicz
1, T.; Longhi
2, D.A.; Oliveira
3, M.S.; Galvão
1, A.C.; Robazza
1, W.S.
1-Departamento de Engenharia de Alimentos e Engenharia Química – Universidade do Estado de Santa Catarina, CEP: 89870-000 – Pinhalzinho – SC – Brasil, Telefone: 55 (49) 2049-9593 – Fax: 55 (49) 2049-9593 – e-mail: (wrobazzi@yahoo.com.br)
2-Departamento de Engenharia de Alimentos – Universidade Federal do Paraná, CEP: 86900-000 – Jandaia do Sul – PR – Brasil.
3-Departamento de Tecnologia e Ciência dos Alimentos – Universidade Federal de Santa Maria, CEP: 97105-900 – Santa Maria – RS – Brasil.
RESUMO – Óleos essenciais são compostos naturais que apresentam potenciais efeitos contra bactérias. Seu uso recente na indústria de alimentos está sendo impulsionado pela crescente demanda dos consumidores por produtos naturais e microbiologicamente seguros. Este estudo teve como objetivo avaliar a influência da aplicação de diferentes óleos essenciais em produtos à base de carne na inativação de algumas bactérias patogênicas e deteriorantes. Para realização desta tarefa, foi realizado um estudo meta-analítico englobando 422 conjuntos de dados selecionados de 70 estudos publicados para examinar a redução logarítmica obtida após o uso dos óleos essenciais em diferentes produtos à base de carne. Foram avaliados dois modelos de meta-regressão. Entre os óleos essenciais, o alecrim mostrou maior atividade antibacteriana contra Pseudomonas spp., enquanto a canela e o cravo foram mais eficazes para inativar Escherichia coli e o orégano exibiu atividade antibacteriana contra
Salmonella spp.. Os resultados obtidos no presente estudo podem ser utilizados como guias úteis para
compreender a eficácia dos óleos essenciais para a segurança microbiológica dos produtos à base de carne.
ABSTRACT – Essential oils are natural compounds with potential antagonistic effects against bacteria. Their recent use in the food industry has been driven by the growing demand of the consumers for natural and microbiologically safe products. This study aimed to evaluate the influence of the application of different essential oils in meat products on the inactivation of some pathogenic and spoilage bacteria. To accomplish this task, a meta-analytic study was carried out on 422 datasets selected from 70 published studies to evaluate the logarithmic reduction obtained after the addition of the essential oils in different meat products. There were evaluated two meta-regression models. Among the essential oils, rosemary showed more antibacterial activity against Pseudomonas spp., while cinnamon and clove were more effective to inactivate Escherichia coli and oregano exhibited antibacterial activity against Salmonella spp.. The results obtained in the present study can be used as useful guides for understanding the effectiveness of essential oils for microbial safety of meat products. PALAVRAS-CHAVE: óleos essenciais; atividade bactericida; produtos cárneos; meta-análise. KEYWORDS: essential oils; antibacterial activity; meat products; meta-analysis.
1. INTRODUÇÃO
Os produtos cárneos são altamente susceptíveis à deterioração da qualidade devido à sua rica composição nutricional. Este evento pode ocorrer devido a alterações químicas e microbianas causadas por bactérias deteriorantes e patogênicas (Burt, 2004). Segundo Dave e Ghaly (2011), níveis significativos de deterioração da carne e dos produtos à base de carne ocorrem todos os anos em diferentes estágios da cadeia de produção, incluindo a preparação, armazenamento e distribuição. Estes fenômenos são causados por micro-organismos deteriorantes incluindo bactérias como, Pseudomonas
ssp., Acinetobacter, Brochothrix thermosphacta, bácterias ácido-lácticas e Enterobacterias. Além disso,
estes produtos estão sujeitos à ação de bactérias patogênicas como Salmonella spp., Campylobacter
jejuni, Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes e Clostridium spp. e Staphylococcus aureus.
Para prolongar o período de armazenamento refrigerado, que é o método mais comum usado para preservar carne fresca e produtos à base de carne, muitos aditivos sintéticos são comumente utilizados. Entretanto, estes aditivos foram apontados como sendo responsáveis por algumas propriedades carcinogênicas e tóxicas caso sejam consumidos em grandes quantidades por um período longo de tempo. Por essa razão, tem sido observada uma crescente procura por parte dos consumidores por produtos mais saudáveis, o que aumentou a demanda por aditivos alimentares naturais (Abdollahzadeh et al., 2014).
Óleos essenciais são extratos aromáticos e voláteis obtidos a partir de materiais de plantas aromáticas e medicinais, incluindo flores, brotos, raízes, cascas e folhas. Estes compostos possuem uma grande capacidade antimicrobiana que está diretamente relacionada à sua composição química. Neste contexto, merecem destaque os compostos fenólicos totais, os quais são responsáveis pela ação antimicrobiana e antioxidante quando aplicados em matrizes alimentares, diminuindo o crescimento e a sobrevivência de bactérias deteriorantes e patogênicas (Gyawali e Ibrahim, 2014).
A meta-análise é definida como uma análise estatística de um conjunto de estudos analíticos e o objetivo principal é integrar os resultados de uma grande quantidade de estudos primários de forma a explicar e sumarizar os resultados de diferentes trabalhos. Ela permite que sejam obtidas novas conclusões com resultados de estudos que representam procedimentos de coleta de dados provenientes de diferentes tipos de amostras, com o intuito de reduzir a heterogeneidade ou variabilidade de estudos (DerSimonian e Laird, 1986; Gonzales-Barron et al., 2013).
Conforme já mencionado, os óleos essenciais são compostos naturais que apresentam potenciais efeitos inibidores contra bactérias deteriorantes e patogênicas (Asbahani et al., 2015). Entretanto, devido à heterogeneidade dos resultados de obtidos nos diferentes trabalhos encontrados na literatura, este estudo meta-analítico teve como objetivo avaliar a influência da aplicação de diferentes óleos essenciais (canela, orégano, alecrim, cravo e tomilho) em produtos à base de carne na inativação de bactérias patogênicos (Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Enterobacterias e Escherichia coli) e bactérias deteriorantes (bácterias ácido-lácticas e Pseudomonas spp.).
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Coleta de Dados
Para a realização deste estudo meta-analítico, um total de 422 conjuntos de dados selecionados de 70 estudos publicados em revistas científicas através da busca eletrônica dos termos sensíveis pertinentes ao assunto como, por exemplo, “Salmonella”, “Carne”, “Óleos essenciais”, “Inativação”, “Efeito antibacteriano” nas bases de bancos bibliográficos da PubMed, Science Direct e Scopus. Em seguida, com o auxílio, do software de recuperação de dados GetData v. 2.26 (Graph Digitizer, 2013), os dados foram extraídos dos artigos selecionados com o intuito de quantificar a redução logarítmica obtida após o uso de diferentes concentrações de óleos essenciais (canela, orégano, alecrim, cravo e
tomilho). Foram consideradas tanto bactérias patogênicas (Salmonella spp., Listeria monocytogenes,
Enterobacterias e Escherichia coli), quanto bactérias deteriorantes (bactérias ácido-lácticas e Pseudomonas spp.) em carne e diferentes produtos à base de carne.
2.2 Modelos da Meta-análise
Para análise dos modelos de regressão utilizou-se o pacote glmulti disponível no software R v.
3.3.3 (R Core Team, 2012). Este pacote efetua a comparação automática de todos os modelos possíveis
de regressão linear generalizada, encontrando assim os melhores modelos em termos do critério de informação de Akaike (AIC) (Akaike, 1974) e critério de informação Bayesiano (BIC) (Schwarz, 1988). Estes índices avaliam a performance de ajuste de um dado modelo junto aos dados experimentais e são descritos pelas Equação (1) e Equação (2), respectivamente:
AIC = -2 log (Lp) + 2 [( p + 1) + 1] (1)
onde Lp é o logaritmo do máximo da função de verossimilhança do modelo, p é o número de parâmetros a serem estimados pelo modelo.
BIC = -2 log (Lp) + [( p + 1 ) + 1 ] log (n) (2)
onde Lp é o logaritmo do máximo da função de verossimilhança do modelo, p é o número de parâmetros a serem estimados pelo modelo
e n é o número de observações da amostra.
Neste estudo, os modelos avaliados foram: a) um para avaliar a diferença na redução logarítmica entre as bactérias (Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Enterobacterias e Escherichia
coli, bactérias ácido-láticas e Pseudomonas spp.) e b) um para avaliar a diferença na redução logarítmica
média entre os óleos essenciais de (canela, orégano, alecrim, cravo e tomilho). As variáveis incluídas nos modelos meta-analíticos incluíram o tipo de óleo essencial, tipo de bactéria, concentração de óleo essencial, temperatura de armazenamento e tempo de tratamento.
2.3 Análise dos Efeitos através de Forest Plots
A análise dos efeitos das médias das reduções logarítmicas das bactérias (Salmonella spp.,
Listeria monocytogenes, Enterobacterias e Escherichia coli, bácterias ácido-lácticas e Pseudomonas spp.) com a aplicação dos óleos essenciais de (canela, orégano, alecrim, cravo e tomilho) foi verificada
através dos gráficos florestas (forest plot) do pacote forestplot e rmeta do software R, v. 3.3.3 (R Core Team, 2012). O gráfico forest plot é o resultado da representação sistemática quantitativa dos resultados da meta-análise que consiste na utilização dos valores médios do presente estudo e seus intervalos de confiança (95%) por linha, simplificando a visualização dos resultados, de maneira a comparar os efeitos e tratamentos.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.1 Modelos da Meta-análise
Com relação aos modelos de meta-regressão, observou-se que o alecrim mostrou maior atividade antibacteriana contra Pseudomonas spp. apresentando redução de aproximadamente (1,12 log de redução / dia de armazenamento a 4 °C a uma concentração de 1%), enquanto que os óleos essenciais de canela e cravo foram mais eficazes para inativar Escherichia coli aproximadamente (1,69 e 2,28 log de redução / dia de armazenamento a 4 °C a 1% de concentração, respectivamente). Por sua vez, o óleo essencial de orégano exibiu atividade antibacteriana contra Salmonella spp. (cerca de 0,81 log de
redução / dia de armazenamento a 4 °C com uma concentração de 1%) e o óleo essencial de cravo foi, na média, o óleo menos eficaz no que diz respeito à inativação das bactérias estudadas. Com relação às bactérias, Escherichia coli foi principalmente inativada pelos óleos essenciais de canela e tomilho e o grupo de bactérias Pseudomonas spp. foi significativamente afetado pelo óleo essencial de cravo, enquanto que as bactérias ácido-lácticas foram menos afetadas pelos óleos essenciais. Em geral, os resultados mostraram que a redução logarítmica média foi significativamente afetada pelo tempo de tratamento e concentração de óleo essencial (P <0,05).
3.2 Análise dos Efeitos através de Forest Plots
Em geral, observou-se que para os forest plots do efeito dos diferentes óleos essenciais em bactérias patogênicas verificou-se (Figura 1a) que os óleos essenciais de canela e orégano adicionados à 1% afetaram significativamente a bactéria Listeria monocytogenes. No entanto pode-se observar na Figura 1b que o óleo essencial de tomilho foi o que exerceu maior influência sobre o grupo de
Escherichia coli. Para a Figura 1c verifica-se que os óleos essenciais de alecrim e orégano foram os que
mais afetaram o grupo de Salmonella ssp., porém, o óleo essencial de cravo foi o menos eficaz na inativação dos grupos estudados.
Figura 1- Forest plot da média global do efeito da adição de 1% de diferentes óleos essenciais em produtos à base de carne em bactérias patogênicas sob condição de armazenamento a 4 ºC para (a)
Listeria monocytogenes (b) Escherichia coli (c) Salmonella ssp.
Observa-se na Figura 2, que as bactérias deteriorantes foram menos afetadas que as patogênicas em produtos à base de carne após a adição de 1% de óleo essencial. Além disso, nota-se que o óleo essencial de canela foi o menos efetivo na inativação dos três grupos. Por outro lado, segundo as Figuras 2a e 2c, o óleo essencial de cravo foi o que mais afetou a inibição de bactérias do grupo Pseudomonas
ssp. e as bactérias ácido-lácticas. O grupo menos afetado pela adição dos óleos essenciais foi o
constituído pelas Enterobactérias.
Figura 2 - Forest plot da média global do efeito da adição de 1% de diferentes óleos em produtos à base de carne em bactérias deteriorantes sob condição de armazenamento a 4 ºC para (a) Pseudomonas
ssp. (b) Enterobactérias (c) Bactérias ácido-lácticas.
As Figuras 3 e 4 apresentam os forests plos correspondentes à análise realizada para cada óleo essencial. Analisando a Figura 3a nota-se que com a adição de óleo essencial de alecrim o grupo mais afetado foi o de Salmonella ssp.. Por outro lado, o grupo menos afetado foi aquele composto pelas bactérias ácido-lácticas, já o óleo essencial de cravo (Figura 3b) afetou significativamente a redução das bactérias ácido-lácticas. Entretanto, o óleo essencial de canela (Figura 3c) afetou as bactérias Listeria
monocytogenes e Escherichia coli.
Figura 3- Forest plot da média global do efeito da adição de 1% óleo essencial de (a) alecrim, (b) cravo, (c) em produtos à base de carne em bactérias patogênicas e deteriorantes sob condição de armazenamento à 4 ºC.
De acordo com os resultados dos forest plots das Figura 4a e 4b, observa-se que a aplicação de óleo essencial de tomilho afetou a população de Escherichia coli, entretanto, não foi eficiente para a inativação de bactérias ácido-lácticas. Por sua vez, o óleo essencial de orégano foi eficiente na inativação de bactérias do grupo Salmonella ssp. e apresentou menor eficiência na inativação de bactérias ácido-lácticas.
(a) (b) (c)
Figura 4 - Forest plot da média global do efeito da adição de 1% óleo essencial de (a) tomilho e (b) orégano em produtos à base de carne em bactérias patogênicas e deteriorantes sob condição de armazenamento a 4 ºC.
4. CONCLUSÕES
Em geral, observou-se que as bactérias patogênicas foram mais afetadas que as deteriorantes pelos óleos essenciais. A eficiência relativa de cada óleo varia para as bactérias estudadas, sendo que o óleo de canela foi mais eficaz para a inativação de Listeria monocytogenes, o de tomilho para a inativação de Escherichia coli, o de orégano para Salmonella spp. e o de cravo para as bactérias ácido-lácticas. Na média, o óleo essencial de orégano foi o mais efetivo e o de cravo o menos efetivo no que diz respeito a todas as bactérias estudadas. Os resultados obtidos podem ser usados como guias úteis para classificar diferentes óleos essenciais e sua potencial utilização como agentes conservantes naturais de produtos à base de carne.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Akayke, H. A. (1974). A new look at the statistical model identification. IEEE Transactions on
Automatic Control, v. 19(6), p. 716-723.
Asbahani, A., Miladi, K., Badri, W., Sala, M., Addi, E. H. A., Casabianca, H., El Mousadik, A., Hartmann, D., Jilale, A., Renaud, F. N. R.; Elaissari, A. (2015). Essential oils: from extraction to encapsulation. International Journal Pharmaceutics, v. 483, p. 220–243.
Burt, S. (2004). Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foodsea review.
International Journal of Food Microbiology, v. 94, p. 223-253.
Dave, D., Ghaly, A. E. (2011). Meat spoilage mechanisms and preservation techniques: a critical review.
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DerSimonian, R., Laird, N. (1986). Meta-analysis in clinical trials. Controlled Clinical Trials, v. 7, p. 177–188.
Gonzales-Barron, U., Cadavez, V., Sheridan, J. J., Butler F,. (2013). Modelling the effect of chilling on the occurrence of Salmonella on pig carcasses at study, abattoir and batch levels by meta-analysis.
International Journal Food Microbiology, v. 163, p. 101–113.
Gyawali, R., Ibrahim, S. A. (2014). Natural products as antimicrobial agents. Food Control, v. 46, p. 412-429.
Schwarz, G. (1988). Estimating the dimensional of a model. Analysis of Statistics, v. 6(2), p. 461-464.
