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Segurança Alimentar : nanopartículas e nisina para combater a Listéria.

Conforme os trabalhos de Robert Scharff, professor de ciência de alimentos na Universidade Estadual de Ohio (EUA), as intoxicações alimentares nos Estados Unidos são responsáveis, a cada ano, por aproximadamente 76 milhões de casos de toxinfecções, por 325.000 casos de hospitalizações e por mais de 5.000 mortes [1]. Os gastos relativos aos tratamentos dessas doenças se elevam a mais de 152 bilhões de dólares por ano. As despesas ligadas às toxinfecções, desencadeadas por Listéria, se elevam a 8,8 bilhões de dólares e ficam em terceiro lugar atrás daquelas devidas à Campylobacter (18,8 bilhões) e à Salmonela (14,6 bilhões).

A Listéria é um patógeno de origem alimentar, potencialmente letal, encontrada em derivados do leite e no leite (especialmente crus), em carnes e legumes. Trabalhos recentes se voltam para a utilização das nanotecnologias para melhorar a eficácia dos compostos antimicrobianos empregados na conservação dos produtos alimentares. Uma equipe de pesquisa da Universidade de Purdue, Indiana (EUA), desenvolveu uma nanopartícula que pode conter e liberar um agente antimicrobiano, a nisina, com o objetivo de aumentar o tempo de vida dos alimentos susceptíveis de serem contaminados por Listeria monocytogenes. Os resultados dos trabalhos realizados, especialmente pelos professores Arun Bhunia e Yuan Yao, foram publicados no Journal of Controlled Release. O Departamento de Agricultura dos Estados Unidos e a National Science Foundation financiaram as pesquisas.




Listeria monocytogenes.

Créditos: Marlerblog.



A nisina é uma bacteriocina, de natureza proteica, produzida por bactérias, que apresenta propriedades bactericidas ou bacteriostáticas. Enquanto aditivo alimentar, a nisina tem o código E234. É um polipeptídeo constituído de 34 aminoácidos e produzido pela bactéria Lactococcus lactis ssp. lactis. Seu espectro de ação é relativamente estreito e age essencialmente sobre as bactérias Gram-positivas. A nisina possui um duplo modo de ação antimicrobiana: ela se liga ao lipídio II, depois inibe a síntese da parede celular e forma poros em nível da membrana citoplásmica. Os lipídeos II são precursores da ancoragem da parede celular na membrana que são essenciais à biossíntese da parede bacteriana. A nisina é um composto largamente distribuído e utilizado nas indústrias há vários anos, mas apresenta o problema de ser rapidamente esgotado nos sistemas alimentares. Este fenômeno pode ser causado por difusão física, adsorção ou/e degradação química.

Os cientistas desenvolveram nanopartículas à base de fitoglicogênio (PG) proveniente do mutante su1 do milho, como transportador de nisina. O objetivo é minimizar as perdas de peptídeo durante a conservação dos produtos alimentares e, por outro lado, permitir uma liberação eficaz em presença de bactérias. Para isto, Yuan Yao conseguiu alterar a superfície do PG, submetendo-o a uma beta-amilólise. Em seguida, substituiu grupos succinato (carregados negativamente) ou octenil succinato (carregados negativamente e hidrófobos). Isto permitiu a ele obter várias formas de nanopartícula podendo absorver e estabilizar a nisina (carregada positivamente) graças à ligações de baixa energia tipo eletrostáticas e hidrófobas.

Com o objetivo de avaliar a eficácia dos derivados de PG utilizados como transportadores de nisina, os pesquisadores recorreram aos seguintes métodos: ultrafiltrações por centrifugação, medida do potencial zeta dos derivados de PG e dosagem biológica para medir a atividade inibidora da nisina contra L. monocytogenes. Todas as abordagens indicam que a concentração de nisina fixada é favorável quando de um alto grau de substituição (DS), presença de um grupo característico octenil hidrófobo e de beta-amilólise sobre as nanopartículas de PG.

Para avaliar a eficácia da nisina a longo prazo, preparações contendo nisina e derivados de PG foram carregadas em um modelo de ágar BHI (Brain Heart Infusion) imitando o esgotamento da nisina na superfície dos alimentos. As atividades inibidoras residuais das preparações contra L. monocitogenes foram, a seguir, acompanhadas durante 21 dias a uma temperatura de incubação de 4oC. Os resultados evidenciaram que todos os derivados de PG permitiram uma manutenção prolongada da atividade da nisina e uma maior retenção estava associada a fortes graus de substituição, beta-amilólise e octenil succinato.

Segundo Arun Bhunia, estas nanopartículas revelam ser vetores melhorados para liberar as propriedades antimicrobianas da nisina numa situação de um uso longo. Em vista de aplicações práticas, Yuan Yao considera que uma solução contendo as nanopartículas e nisina livre (permitindo um equilíbrio entre as duas formas de nisina) poderia ser vaporizada sobre os alimentos ou incluída nas embalagens.

A equipe de pesquisa doravante prossegue seus trabalhos com outros peptídeos antimicrobianos alimentares e nanoestruturas para Listéria e igualmente outros patógenos alimentares como E. coli O157:H7 e as salmonelas.

Estes novos avanços na área das nanotecnologias aplicadas às ciências de alimentos fazem uma vez mais emergir a questão da segurança ligada à utilização desses compostos. Tais questões são cada vez mais discutidas na comunidade científica americana e no interior das organizações internacionais como testemunham as discussões relativas aos riscos colocados pelos nanomateriais quando da conferência Week of Nano, acontecida em outubro de 2010 na Rice University, no Texas, e as conclusões do workshop da OCDE, que teve lugar em Paris em julho.

Purdue University (Tradução - MIA)..

[1] Foodborne Illness Statistics - 30/04/2009 - U.S. Food and Drug Administration (FDA).


Nota do Scientific Editor: o artigo que deu origem a esta notícia, de título:"Designing carbohydrate nanoparticles for prolonged efficacy of antimicrobial peptide", de autoria de Lin Bi, Lei Yang, Ganesan Narsimhan, Arun K. Bhunia e Yuan Yao, foi publicado on-line na revista Journal of Controlled Release, dezembro 2010, DOI:10.1016/j.jconrel.2010.11.024.


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