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Post-harvest diseases can be a huge problem for the tropical fruit sector. These fruits are generally consumed in natura; thus, their integrity and appearance directly affect commercialization and consumer desire. Anthracnose is caused by fungi of the genus Colletotrichum and affects tropical fruits, resulting in lesions that impair their appearance and consumption. Antifungals generally used to treat anthracnose can be harmful to human health, as well as to the environment. Therefore, essential oils (EO) have been investigated as natural biofungicides, successfully controlling anthracnose symptoms. The hydrophobicity, high volatility, and oxidative instability of essential oils limit their direct application; hence, these oils must be stabilized before food application. Distinct delivery systems have already been proposed to protect/stabilize EOs, and nanotechnology has recently reshaped the food application limits of EOs. This review presents robust data regarding nanotechnology application and EO antifungal properties, providing new perspectives to further improve the results already achieved in the treatment of anthracnose. Additionally, it evaluates the current scenario involving the application of EO directly or incorporated in films and coatings for anthracnose treatment in tropical fruits, which is of great importance, especially for those fruits intended for exportation that may have a prolonged shelf life.
- anthracnose
- Colletotrichum
- essential oil
- nanoemulsions
- films
- coatings
1. Introdução
A antracnose é uma doença pós-colheita grave que afeta várias frutas tropicais e subtropicais, como banana, manga, mamão e abacate [ 1 ]. A infecção é causada por fungos do gênero Colletotrichum , principalmente na fase de floração dos frutos, permanecendo latente até o desenvolvimento após a colheita e estendendo-se durante o armazenamento. A infecção pode causar aspecto visual indesejável, acelerar o amadurecimento dos frutos e, em estágios mais avançados, levar ao apodrecimento dos frutos. Esses sintomas prejudicam a comercialização e exportação das frutas, inibindo a venda e o consumo [ 2 , 3 ].
Além dos impactos econômicos e frutíferos, o gênero Colletotrichum pode representar um risco para a saúde humana, pois as espécies C. atramentum , C. graminicola , C. dematium e C. gloeosporioides foram relatadas como causadoras de ceratomiose. C. truncatum foi erroneamente associado a cinco casos de infecções oftálmicas originalmente causadas por C. dematium [ 4 ]. Esse estudo revelou, na época, a importância do uso de métodos moleculares para identificar as espécies. Recentemente, a espécie C. chlorophyti foi considerada responsável por ceratite micótica em um homem de 82 anos [ 5 ].
Fungicidas sintéticos como tiabendazol e imazalil são os principais tratamentos utilizados no manejo de frutas para minimizar os efeitos da infecção [ 1 , 3]. No entanto, vários fitopatógenos são resistentes ao tiabendazol. Os fungicidas podem ser prejudiciais à saúde humana, pois o acúmulo nos tecidos pode gerar hepatotoxicidade, toxicidade da glândula adrenal, carcinogenicidade/mutagenicidade, nefrotoxicidade e distúrbios metabólicos. Além disso, podem causar danos ao meio ambiente e afetar a biodiversidade. Do ponto de vista do mercado de alimentos, os consumidores estão se tornando avessos à presença de aditivos sintéticos. Assim, faz-se necessária a busca por tratamentos eficazes, seguros e naturais que não afetem a saúde do consumidor ou o meio ambiente e, quando possível, não promovam alteração nas propriedades sensoriais dos alimentos [ 6 , 7 ].
Nesse cenário, fungicidas naturais estão sendo aplicados como ferramenta de controle microbiológico e, portanto, de doenças pós-colheita. O uso de óleos essenciais para prevenir a propagação da infecção tem sido estudado como uma opção de fungicida natural. Andrade e Vieira [ 8 ], por exemplo, estudaram o efeito do anis ( Pimpinella anisum ), tea tree ( Melaleuca alternifolia ), capim-limão ( Cymbopogon citratus ), hortelã ( Mentha piperita ), alecrim ( Rosmarinus officinalis ) e canela ( Cinnamomum zeylanicum) por meio de testes in vivo (aplicação direta) e in vitro para avaliar a germinação dos conídios. Os autores notaram um efeito fungitóxico e fungistático da maioria dos óleos usados em diferentes concentrações. Outro estudo demonstrou por meio de testes in vitro o potencial uso do óleo essencial de canela ( Cinnamomum zeylanicum ou Cinnamomum verum ) no crescimento micelial e na geminação de esporos de C. acutatum isolado de kiwi. Neste estudo, o óleo de canela mostrou efeitos fungistáticos e fungicidas em concentrações de 0,175 µL/mL e 0,2 µL/mL, respectivamente [ 9 ].
A aplicação direta de OEs na superfície do fruto torna-se um desafio, devido à volatilidade dos OEs [ 10 ]. Assim, é comum a aplicação de óleos essenciais em formulações de revestimentos poliméricos para frutas, visando aumentar sua vida útil. No entanto, a alta hidrofobicidade dessas substâncias dificulta a obtenção de uma dispersão e espalhabilidade homogênea em toda a superfície da fruta quando ela é simplesmente adicionada à formulação do revestimento.
Um sistema de entrega projetado para proteger e entregar os compostos desejados na hora e no lugar certo é uma alternativa viável para superar os desafios do uso de óleos essenciais em frutas. Nesse sentido, a aplicação de OEs na forma de emulsões é uma estratégia para melhorar sua dispersibilidade e homogeneidade. Emulsões são sistemas nos quais dois líquidos imiscíveis são homogeneizados para formar uma mistura de gotículas esféricas (fase dispersa) em um líquido circundante (fase contínua). Os óleos essenciais são geralmente incorporados em revestimentos na forma de emulsões de óleo em água (o/a). Dependendo da concentração, as emulsões convencionais de OE podem gerar alterações na cor e no sabor da fruta, além de levar à degradação do OE quando expostas a condições ambientais extremas (temperatura, pH, oxigênio, luz e umidade) [ 11]. Outra desvantagem é a rápida liberação de compostos voláteis, o que pode prejudicar sua ação biológica na conservação dos frutos [ 12 ].
Ao lidar com óleos essenciais para revestimento ou formulação de filme, as nanoemulsões têm recebido atenção substancial nos últimos anos devido às suas propriedades físico-químicas e funcionais. As nanoemulsões são emulsões com raio de gota variando entre 10 e 100 nm, que são mais resistentes à coalescência e à separação de fases quando comparadas às emulsões convencionais. O tamanho da gota está diretamente relacionado à cor das nanoemulsões, que pode variar de transparente a levemente turva [ 13 , 14 ]. Nanoemulsões de óleos essenciais aplicadas em sistemas para prolongar a vida de prateleira de alimentos podem melhorar a funcionalidade dos OEs por aumentar a área de superfície das gotículas de óleo e, consequentemente, a área de contato entre os princípios ativos e o alimento, possibilitando o uso de doses menores de óleos essenciais.13 , 15 ]. Além disso, gotículas de óleo em nanoescala são capazes de se difundir facilmente na membrana celular do microrganismo e desorganizar sua organização, promovendo vazamento do conteúdo interno celular e morte celular, o que melhora consideravelmente a capacidade antimicrobiana.
2. Antracnose em Frutos Tropicais
2.1. Dados Econômicos
Frutas tropicais e subtropicais são amplamente consumidas em todo o mundo; portanto, a qualidade e diversidade dessas frutas devem ser preservadas. Os três principais países produtores de frutas tropicais são China, Índia e Brasil. O Brasil, apesar de ser responsável pela terceira maior produção de frutas do mundo, tem uma pequena representatividade nos patamares mundiais de exportação de frutas. Apenas cerca de três por cento de sua produção de frutas foi exportada em 2021. O não fortalecimento de acordos internacionais que possuem padrões rígidos de comercialização é o principal fator que contribui para os baixos níveis de exportação. A fruticultura comercial exige cada vez mais profissionalismo e regulamentação específica, e a contaminação fúngica pode afetar diretamente esse sistema comercial. O baixo volume exportado está relacionado, entre outras causas, à perda de qualidade durante o armazenamento e transporte, o que pode resultar na não aceitação das frutas pelos países importadores. Muitas dessas frutas tropicais e subtropicais são suscetíveis à contaminação por espécies deColletotrichum [ 16 , 17 ].
As perdas de frutas estão relacionadas à diminuição da quantidade de alimentos disponíveis para consumo humano nas fases de produção, pós-colheita, armazenamento e transporte. Segundo a FAO [ 18 ], 14% dos alimentos do mundo são perdidos após a colheita e antes de chegarem ao varejo. Udayanga et al. [ 19] relataram que grande parte das frutas cultivadas em países da região asiática se perde devido ao manuseio inadequado, transporte ineficiente e contaminação por fungos e bactérias. A comercialização e exportação dessas frutas dependem do cumprimento de rígidos padrões fitossanitários impostos pelos países desenvolvidos, o que impacta no comércio agrícola dos países em desenvolvimento (grandes produtores de frutas tropicais). A antracnose é uma doença capaz de causar impactos econômicos; portanto, investimentos tecnológicos são importantes para prevenir os danos causados por essa doença.
2.2. O processo infeccioso de frutas tropicais por Colletotrichum
O processo de contaminação de frutas sadias é favorecido pelos fatores ambientais das regiões tropicais. As causas são diversas e variam de acordo com a região e o tipo de produção. Geralmente, altas temperaturas (cerca de 27 °C) e umidade (cerca de 80%) afetam fortemente o desenvolvimento da antracnose em frutas tropicais. Períodos prolongados de chuva em regiões tropicais juntamente com altas temperaturas favorecem a progressão da doença. A umidade constante na superfície da folha estimula o processo infeccioso e o crescimento de fungos. No caso das frutas, a maioria se perde devido à contaminação durante o processo de produção e amadurecimento [ 17]. O controle dos fatores ambientais é um ponto importante a ser considerado no processo de pós-colheita e armazenamento. As doenças pós-colheita são uma das principais causas de perdas de frutas e hortaliças no mundo. Nesse sentido, a antracnose torna-se uma grande preocupação para os produtores, pois o fungo associado a essa doença tem causado perdas em muitas espécies de manga, mamão, abacate, banana, caju, carambola, goiaba, maracujá e outras frutas [ 17 , 20 ] .
A antracnose é uma doença caracterizada pelo aparecimento de sintomas principalmente durante o amadurecimento dos frutos, ou seja, no período pós-colheita, em espécies climatéricas. Folhas mortas e galhos ou frutos infectados podem ser uma fonte de contaminação, e a infecção pode ocorrer em qualquer estágio entre a frutificação e a colheita. Os conidiósporos, estruturas germinativas de fungos, podem ser dispersos pelo vento ou pela água. Quando dispersos, podem aderir à superfície dos frutos e germinar em pouco tempo. Logo depois, produzem o tubo germinativo, que penetra na cutícula do fruto. Após a penetração, as hifas podem colonizar a parede do fruto. As lesões epidérmicas iniciais são pequenas e circulares, de coloração marrom-escura ou, em alguns casos, negras. Pequenas lesões circulares ficam encharcadas de água, parecendo mais profundas do que a superfície do fruto. Podem aumentar de tamanho com a idade, e o centro de uma mancha mais velha torna-se enegrecido e desenvolve massas gelatinosas de esporos rosa ou laranja. Em poucos dias, com o aumento de tamanho durante o amadurecimento, as lesões apresentam pontos iniciais de necrose, levando à perda dos frutos.Figura 1 ) [ 19 , 21 ].
Figura 1. Esquema da visão microscópica ( A ) e macroscópica ( B ) do desenvolvimento da doença antracnose.
2.3. O estilo de vida do Colletotrichum e sua relação com os sintomas da antracnose
A relação entre fungos e plantas é altamente complexa, pois depende de mudanças relacionadas às diferentes fases da vida da planta, bem como do desenvolvimento fisiológico, resistência do hospedeiro, do ambiente e dos genes associados à doença [ 22 ]. O gênero Colletotrichum é formado por um grupo de importantes fitopatógenos que causam grandes perdas de frutas, hortaliças, cereais, gramíneas e plantas ornamentais em regiões tropicais [ 19 ]. Não existe um padrão estabelecido para o estilo de vida das diferentes espécies e grupos que compõem o gênero Colletotrichum , dificultando o controle das doenças por eles causadas [ 23 ].
O estilo de vida desse gênero pode ser amplamente categorizado por algumas características que surgem ao longo do ciclo de vida do fungo. O gênero Colletotrichum pode ser classificado da seguinte forma: (i) necrófitas, quase todas utilizando enzimas líticas ou toxinas para causar a morte celular em alguma fase do processo infeccioso; (ii) endófitos, que habitam células vegetais em processo de simbiose sem causar doença aparente; (iii) espécies quiescentes, cujo fungo permanece em estado de latência ou dormência sem atividade e geralmente se torna ativo no momento pós-colheita; (iv) espécies biotróficas, característica comum no estilo de vida inicial do gênero Colletotrichum, quando o fungo permanece vivo dentro das células, absorvendo ativamente os metabólitos da planta para seu desenvolvimento sem matar as células [ 24 , 25 ].
O estilo de vida complexo do gênero Colletotrichum associado à sua capacidade de mudar de estilo e ao potencial de infectar diferentes espécies hospedeiras são fatores que dificultam o manejo de frutas e hortaliças contaminadas. O estilo de vida desse gênero é altamente regulado por genes específicos e por interações bioquímicas específicas, nas quais ocorre a atividade enzimática e a produção de metabólitos secundários específicos para a interação patógeno-hospedeiro [ 25 ]. Nesse processo, é necessário considerar não apenas os frutos sintomáticos, mas também os assintomáticos, pois ambos podem dispersar o agente infeccioso para outras plantas. O conhecimento do estilo de vida, das diferentes fases de desenvolvimento e dos mecanismos que as espécies de Colletotrichumuso para a progressão da doença é essencial para evitar perdas comerciais e permitir a exportação de frutas e hortaliças.
A estrutura da planta hospedeira é um ponto importante no momento da pré-infecção, pois a presença de cutículas, estômatos e tricomas e a espessura da epiderme podem ser barreiras iniciais ao processo de infecção [ 26 , 27 ]. Geralmente, as infecções por Colletotrichum começam com a germinação de conídios e a formação de estruturas infecciosas especializadas (apressórios) que facilitam a entrada pela cutícula e parede celular [ 28 ]. Entretanto, a espécie C. gloeosporioides, ao infectar folhas de amora-preta, por exemplo, forma vesículas especializadas sobre ou dentro dos estômatos, permitindo que as hifas entrem nas folhas [ 29 ]. Em outro caso, C. orbiculareproduziram um apressório para romper a superfície da planta e fazer com que enzimas líticas digerissem a cutícula e a parede celular, permitindo a adesão dos conídios dessa espécie [ 30 ].
Após a penetração, diferentes espécies podem iniciar um processo hemibiotrófico intracelular ou subcuticular, gerando uma fase biotrófica assintomática sem morte celular. Posteriormente, os fungos podem entrar na fase necrótica, onde hifas secundárias crescem no espaço intracelular e intercelular, que secretam enzimas degradantes da parede, levando à morte celular [ 23 ]. Além desse mecanismo, algumas espécies podem iniciar o processo de infecção necrotrófica intramural subcutânea, onde os fungos crescem sob a cutícula entre as paredes periclinal e anticlinal sem a penetração de protoplastos [ 28 , 31 ]. Infecções causadas por C. gloeosporioidesjá foram relatados como hemibiotróficos intracelulares em goiabeiras, onde vesículas e hifas de infecção foram formadas na célula epidérmica inicialmente infectada [ 32 ].
A interação entre o hospedeiro e o agente microbiológico durante o desenvolvimento da antracnose é complexa e dinâmica. Os diferentes estilos de vida que esse gênero pode adotar tornam ainda mais difícil o tratamento eficaz e econômico dessa doença em frutas tropicais e subtropicais [ 25 ]. As perdas por contaminação podem impactar todo o processo produtivo, levando a prejuízos econômicos [ 33 ]. Os riscos de controle e manejo associados à infecção por Colletotrichum são pontos fundamentais para evitar a dispersão do fungo e a contaminação de outras frutas.
3. Tratamentos Convencionais para Prevenção da Antracnose
Frutas tropicais e subtropicais são produzidas para subsistência e distribuição local há muitos anos. Investimentos em tecnologia e melhorias nas condições de transporte e armazenamento possibilitaram a comercialização global dessas frutas. O Hemisfério Sul passou por mudanças significativas em seus processos produtivos para atingir o padrão ideal de exportação de frutas para o Hemisfério Norte [ 34]. No entanto, alguns desafios como a falta de tecnologia e infraestrutura, alta infestação de insetos, crescimento microbiano indesejado, aparecimento de lesões e manchas devido ao manuseio ou transporte inadequado e prevalência de altas temperaturas e umidade ainda dificultam o processo de comercialização. Nesse contexto, a prevenção de doenças pós-colheita é fundamental para manter o comércio de frutas e reduzir perdas.
3.1. Tratamentos Físicos
Durante a fase de pós-colheita, alguns tratamentos físicos e químicos tradicionais podem ser aplicados para controlar os sintomas da antracnose. Alvindia e Acda [ 35 ] avaliaram os efeitos da aplicação de água quente em mangueiras causadoras de antracnose. Neste estudo, o tratamento a 53 °C por 20 min teve efeito significativo na redução da germinação de esporos de Colletotrichum gloeosporioides após 48 h, preservando a qualidade dos frutos. No entanto, a grande quantidade de água utilizada é uma desvantagem desse tipo de tratamento.
Outros tratamentos físicos foram avaliados em estudos recentes. Fischer et ai. [ 36 ] usaram radiação UV-C para controlar sintomas de antracnose e podridão do caule em frutos de abacate inoculados com C. gloeosporioides . As doses aplicadas de radiação UV-C (0,34–0,72 kJ·m −2 ) não foram efetivas em reduzir a ocorrência da doença. Ao contrário, aplicando uma dose maior de radiação (3,0 e 4,0 kJ·m −2 ), Wanasinghe e Damunupola [ 37] suprimiu com sucesso os sintomas de antracnose em tomates. No entanto, esses resultados devem ser avaliados com cautela, pois os autores observaram a presença de compostos antifúngicos na casca do tomate. Além disso, a radiação ainda é vista como um problema para os consumidores. Embora tenha impacto ambiental mínimo, a falta de informações sobre possíveis alterações na alimentação e, consequentemente, os possíveis impactos desse tipo de tratamento na saúde humana continuam sendo as principais barreiras para a aceitação desse método [ 38 ].
3.2. Tratamentos Químicos
Alguns tratamentos químicos são aplicados para reduzir os sintomas da antracnose em frutas, mas a maioria é tóxica ou menos eficiente ao longo do tempo à medida que aumenta a resistência do patógeno. Vieira e cols. [ 39 ] avaliaram a eficácia do tiofanato-metílico, fungicida frequentemente utilizado no controle da Sigatoka-negra, sobre o crescimento de Colletotrichum musae , causador da antracnose em bananas. Seus resultados sugeriram uma potencial resistência de Colletotrichum musae ao tiofanato-metil, levando à ineficácia do tratamento. Tiabendazol apresentou baixo controle do crescimento de Colletotrichum gloeosporioides em mamão, enquanto os fungicidas imazalil, procloraz, propiconazol e tebuconazol apresentaram efeito positivo ao interromper a germinação deEsporos de Colletotrichum gloeosporioides quando aplicado a 50 ppm [ 40 ]. Mesmo com resultados satisfatórios, o uso repetido e continuado desses agrotóxicos pode alterar o equilíbrio dos ecossistemas, aumentar a incidência e severidade de doenças e ainda selecionar isolados resistentes a esses compostos químicos [ 41 ].
Um tratamento bem-sucedido para o controle da antracnose deve considerar os impactos na saúde ambiental. Os recursos devem ser selecionados para manter seu equilíbrio no meio ambiente, evitando o desperdício, sem causar poluição ou danos futuros. Os tratamentos disponíveis para o controle dos sintomas da antracnose ainda enfrentam barreiras, que podem inviabilizá-los ou ineficaz. A utilização de agentes químicos ou físicos para reduzir o crescimento do gênero Colletotrichum deve atender a critérios de segurança e preservação ambiental. Portanto, um número crescente de estudos tem investigado potenciais pesticidas naturais capazes de garantir a integridade das frutas, bem como a segurança e a redução de perdas.
This entry is adapted from the peer-reviewed paper 10.3390/foods12020279
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