Exploring yeast-based microbial interactions: The next frontier in postharvest biocontrol

Resumo

Frutas e vegetais frescos são suscetíveis a uma grande variedade de agentes de deterioração antes e depois da colheita. Entre eles, os fungos são os principais responsáveis pelas deteriorações microbiológicas que levam a perdas economicamente significativas de produtos frescos. Atualmente, os fungicidas sintéticos representam a primeira abordagem para controlar a deterioração pós-colheita de frutas e vegetais em todo o mundo. No entanto, o surgimento de biótipos de patógenos resistentes a fungicidas e a crescente conscientização dos consumidores sobre as implicações para a saúde de produtos químicos perigosos impuseram uma necessidade urgente de reduzir o uso de fungicidas sintéticos no abastecimento alimentar; esse fenômeno fortaleceu a busca por estratégias alternativas de controle biológico que sejam mais eficazes, seguras, não tóxicas, com baixo resíduo, ecologicamente corretas e econômicas. Na última década, o controle biológico com leveduras antagônicas tornou-se uma estratégia promissora para reduzir os compostos químicos durante a pós-colheita de frutas e vegetais, e vários produtos de controle biológico à base de leveduras foram comercializados. O controle biológico é um sistema multipartido que inclui diferentes grupos microbianos (mofo de deterioração, leveduras, bactérias e microrganismos residentes não deteriorantes), frutas, vegetais ou plantas hospedeiras e o meio ambiente. A maioria dos estudos de controle biológico se concentrou nos mecanismos de leveduras e fungos, com pouca consideração pelas interações entre leveduras e bactérias e entre leveduras. A presente revisão se concentrou principalmente nas interações baseadas em leveduras ainda inexploradas e nos mecanismos de ação em sistemas de controle biológico, bem como na importância e nas vantagens do uso de leveduras como agentes de controle biológico, melhorando a eficiência dos antagonistas, o processo de comercialização e os desafios associados, e as perspectivas futuras.

Abstract

Fresh fruits and vegetables are susceptible to a large variety of spoilage agents before and after harvest. Among these, fungi are mostly responsible for the microbiological deteriorations that lead to economically significant losses of fresh produce. Today, synthetic fungicides represent the first approach for controlling postharvest spoilage in fruits and vegetables worldwide. However, the emergence of fungicide-resistant pathogen biotypes and the increasing awareness of consumers toward the health implications of hazardous chemicals imposed an urgent need to reduce the use of synthetic fungicides in the food supply; this phenomenon strengthened the search for alternative biocontrol strategies that are more effective, safer, nontoxic, low-residue, environment friendly, and cost-effective. In the last decade, biocontrol with antagonistic yeasts became a promising strategy to reduce chemical compounds during fruit and vegetable postharvest, and several yeast-based biocontrol products have been commercialized. Biocontrol is a multipartite system that includes different microbial groups (spoilage mold, yeast, bacteria, and nonspoilage resident microorganisms), host fruit, vegetables, or plants, and the environment. The majority of biocontrol studies focused on yeast-mold mechanisms, with little consideration for yeast–bacteria and yeast–yeast interactions. The current review focused mainly on the unexplored yeast-based interactions and the mechanisms of actions in biocontrol systems as well as on the importance and advantages of using yeasts as biocontrol agents, improving antagonist efficiency, the commercialization process and associated challenges, and future perspectives.