Scientific and Technological Prospection of Caffeine's Biotechnological Potential as a Larvicide and Nematicide Agent

Authors

DOI:

https://doi.org/10.9771/cp.v14i3.36566

Keywords:

Natural Products, Alkaloid, Biopesticide.

Abstract

Currently, the use of chemical pesticides in agricultural crops has become more and more frequent. Caffeine is a molecule of the most consumed psychoactive molecules worldwide; however, little is known about the applications it has in the agricultural scenario. Thus, the present research aimed to explore the use of caffeine as a biopesticide, on national and international bases of articles and patents. For this, the scientific and technological search, with keywords and specific combinations, took place on the following bases: SciELO, PubMed, INPI, EPO, LATIPAT, USPTO, and WIPO. In general, the results revealed that little had been explored about caffeine's nematicidal and larvicidal biological activities. Thus, we concluded that new studies with caffeine, aimed at controlling natural enemies of agricultural crops, are promising for the development of new agricultural technologies.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biography

Elenice Monte Alvarenga, Federal Institute of Education, Science and Technology of Piauí, Cocal, PI, Brazil

Bachelor and Licentiate in Biological Sciences (2009) and Master in Cellular and Structural Biology (2011) from the State University of Campinas, she has research experience in the area of ​​Cell Biology. He is a professor at the Federal Institute of Education, Science and Technology of Piauí (IFPI), where he also develops activities related to environmental and pedagogical themes. Currently, as a doctoral student of the Postgraduate Program in Biotechnology (RENORBIO) she works in the prospection of compounds with potential biological activity in specific models and in the elucidation of their mechanisms of action on membrane receptors. Link to Lattes Curriculum: http://lattes.cnpq.br/0136169116886107

References

ALASMARI, F. Caffeine induces neurobehavioral effects through modulatingneurotransmitters. Saudi Pharmaceutical Journal, [s.l.], v. 28, p. 445-451, 2020.

AMECA, G. M. et al. Composição química e capacidade antioxidante da polpa do café. Ciênc. Agrotec, [s.l.], v. 42, n. 3, p. 307-313, 2018.

ANDRADE, A. M.; BATISTA, J. R.; SANTOS, M. S. Substrato Agrícola para a Produção de Mudas para Jardim. Cadernos de Prospecção, Salvador, v. 6, n. 1, p. 91-96, 2013.

ARCY, A. R.; SILVA, M.; CUNHA, T. L. Testes ecotoxicológicos de diferentes formulações do bioinseticida produzido na UNIVILLE submetidas ao teste de prateleira. Eng. Sanit. Ambient, [s.l.], v. 19, n. 4, p. 435-440, 2014.

BRENELLI, E.; SOUZA, G. A extração de cafeína em bebidas estimulantes: uma nova abordagem para um experimento clássico em química orgânica. Química Nova, [s.l.], v. 26, n. 1, p. 136-138, 2003.

CAMARGO, M. C. R.; TOLEDO, M. C. F. Teor de cafeína em cafés brasileiros. Food Science and Technology, [s.l.], v. 18, n. 4, p. 421-424, 1998.

CARLOS, B. H.; ANGULO, M. G. Insecticidal and Nematicidal Contributions of Mexican Flora in the Search for Safer Biopesticides. Molecules, [s.l.], v. 24, n. 5, p. 01-31 2019.

COSTA, E. L. N. et al. Efeitos, aplicações e limitações de extratos de plantas inseticidas. Acta Biologica Leopoldensia, [s.l.], v. 26, n. 2, p. 173-85, 2004.

DIAS, J. R. M. et al. O uso de Agrotóxicos na Agricultura e suas Consequências Toxicológicas e Ambientais. Agropecuária Científica no Seminário, [s.l.], v. 7, n. 2, 2011.

EL-SALAMOUNY, S. et al. Tea, Coffee, and Cocoa as Ultraviolet Radiation Protectants for the Beet Armyworm Nucleopolyhedrovirus. Journal of Economic Entomology, [s.l.], v. 102, n. 5, p. 1.766-1.773, 2009.

EPO – EUROPEAN PATENT OFFICE. Anti-nematode peptides and methods of use thereof. 2013. Disponível em: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/047598427/publication/US2013031667A1?q=pn%3DUS2013031667A1. Acesso em: 4 jan. 2021.

EPO – EUROPEAN PATENT OFFICE. Methods and Compositions for Transdermal Delivery of Caffeine in the Form of Solutions or Suspensions. 2014. Disponível em: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/051488542/publication/US2014256749A1?q=pn%3DUS2014256749A1. Acesso em: 4 jan. 2021.

FARIA, G. Novas alternativas para controle de nematoides é desafio para a pesquisa. 2013. Disponível em: https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/1818006/novas-alternativas-para-controle-de-nematoides-e-desafio-para-a-pesquisa. Acesso em: 7 abr. 2020.

FERREIRA, P. et al. The influence of caffeine and thymol on the survival, growth and reproduction of Subulina octona (Brugüière, 1789) (Mollusca, Subulinidae). Braz. Arco. Biol. Technol., [s.l.], v. 52, n. 4, p. 945-952, 2009.

GUTIÉRREZ, I. E. M. et al. Prospecção Científica e Tecnológica do Gênero Ageratum. Cadernos de Prospecção, Salvador, v. 11, n. 5, p. 1.454-1.470, 2018.

HASHEM, A.; TABASSUM, B.; ALLAN, E. F. A. Bacillus subtilis: A Plant-Growth Promoting Rhizobacterium That Also Impacts Biotic Stress. Saude J. Biol. Sci., [s.l.], v. 26, n. 6, p. 1.291-1.297, 2019.

HASSAN, E.; PRIJONO, D. Plants as a source of biopesticides for pest control: a new perspective. In: GÖKCEKUS, H.; TÜRKER, U.; LaMOREAUX, J. W. (ed.). Survival and sustainability: environmental concerns in the 21st century. Dordrecht: Springer, 2011. p. 1.491-1.508.

INPI – INSTITUTO NACIONAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL. Composição de Carreadores Lipídicos Nanoestruturados Naturais com Intrínseca Ação Anestésica, Bactericida, Antifúngica e Biopesticida. 2020. Disponível em: https://gru.inpi.gov.br/pePI/servlet/PatenteServletController?Action=detail&CodPedido=1510752&SearchParameter=BIOPESTICIDA%20%20%20%20%20%20&Resumo=&Titulo=. Acesso em: 4 jan. 2021.

INPI – INSTITUTO NACIONAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL. Composições, uso de uma composição, método para o combate dos fungos fitopatogênicos e uso dos componentes. 2017. Disponível em: https://gru.inpi.gov.br/pePI/servlet/PatenteServletController?Action=detail&CodPedido=1364978&SearchParameter=BIOPESTICIDA%20%20%20%20%20%20&Resumo=&Titulo=. Acesso em: 4 jan. 2021.

INPI – INSTITUTO NACIONAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL. Método para aprimorar eficácia de alimentação em ruminantes. 2016. Disponível em: https://gru.inpi.gov.br/pePI/servlet/PatenteServletController?Action=detail&CodPedido=1394856&SearchParameter=CAFE%CDNA%20%20%20%20%20%20&Resumo=&Titulo=. Acesso em: 4 jan. 2021.

ITOYAMA, M. M.; BICUDO, H. E. M. C.; CORDEIRO, J. A. Efeitos da cafeína no índice mitótico em Drosophila prosaltans (Diptera). Braz. J. Genet, [s.l.], v. 20, n. 4, 1997.

KIM, S. I. et al. Contact and fumigant activities of aromatic plant extracts and essential oils against Lasioderma serricorne (Coleoptera: Anobiidae). Journal of Stored Products Research, Amsterdam, v. 39, n. 1, p. 11-19, 2003.

LARA, D. M. et al. Capacidade predadora in vitro de fungos nematófagos nativos de Cundinamarca em nematóides gastrointestinais de bovinos. Rev. Med. Vet, [s.l.], n. 31, p. 47-55, 2016.

LARANJA, A. T.; MANZATO, A. J.; BICUDO, H. E. M. C. Efeito da cafeína sobre a mortalidade e oviposição em gerações sucessivas de Aedes aegypti. Rev. Saúde Pública, [s.l.], v. 40, n. 6, p. 1.112-1.117, 2006.

LU, D.; BAIOCCHI, T.; DILLMAN, A. R. Genomics of Entomopathogenic Nematodes and Implications for Pest Control. Trends Parasitol, [s.l.], v. 32, n. 8, p. 588-598, 2016.

MARIA, C. A. B. M.; MOREIRA, R. F. A. Cafeína: revisão sobre métodos de análise. Quím. Nova, [s.l.], v. 30, n. 1, p. 99-105, 2007.

MAZZOLA, M.; FREILICH, S. Prospects for Biological Soilborne Disease Control: Application of Indigenous Versus Synthetic Microbiomes. Phytopatthology, [s.l.], v. 107, n. 3, p. 256-263, 2017.

MENEZES, E. L. A. Inseticidas botânicos: seus princípios ativos, modo de ação e uso agrícola. Seropédica: Embrapa Agrobiologia, 2005. 58p. (Embrapa Agrobiologia. Documentos, 205).

MIZUKAWA, A. et al. Utilização da cafeína como traçador antrópico em rios urbanos. RBRH, [s.l.], v. 24, 2019.

MOSSA, A. T. H. Green Pesticides: Essential Oils as Biopesticides in Insect-pest Management. J. Environ. Sci. Technol., [s.l.], v. 9, n. 5, p. 354-378, 2016.

NUTELS, L. M. et al. Prospecção Tecnológica do “Coffee” e “Green Coffee”: análise de patentes na área alimentícia e área da saúde. Cadernos de Prospecção, Salvador, v. 11, n. 2, p. 596-614, 2018.

PEREIRA, G. F. Otimização do crescimento de células Sf-9 em biorreator visando à produção de biopesticida. 2017. 112f. Dissertação (Mestrado em Ciências) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017.

PETRY, J. F. et al. Inovação e Difusão de Tecnologia na Agricultura de Várzea na Amazônia. Revista de Administração Contemporânea, [s.l.], v. 23, n. 5, p. 619-635, 2019.

PIGNATI, W. Uso de agrotóxicos no Brasil: perspectiva da saúde do trabalhador e ambiental. Rev. Bras. Med. Trab., [s.l.], v. 16, p. 1-44, 2018.

PINTO, N. B. et al. Potencial ovicida e larvicida de Rosmarinus officinalis para controle de nematódeos gastrintestinais de ovinos. Rev. Bras. Parasitol. Vet, [s.l.], v. 28, n. 4, p. 807-811, 2019.

SALAS, R. Z. et al. Atividade anti-helmíntica in vitro de extratos oleosos de Azadirachta indica e extratos aquosos de Nicotiana tabacum em nematóides gastrointestinais de cabras. Rev. Med. Vet, [s.l.], n. 26, p. 25-36, 2013.

SANTOS, A. F. J.; HANNA, S. A. Prospecção Tecnológica de patentes na produção de bioinoculantes e biofertilizantes. Cadernos de Prospecção, Salvador, v. 10, n. 2, p. 300-314, 2017.

SARAIVA, I. Z. et al. Reinventando Modos de Trabalho na Agricultura Mecanizada: desenvolvimento de um novo produto para tratores com aumento da eficiência produtiva e melhoria da qualidade de vida no trabalho. Cadernos de Prospecção, Salvador, v. 11, n. 5, p. 1.672-1.683, 2018.

SIHLER, W. et al. Infectividade in vitro de Spodoptera frugiperda múltiplos nucleopolyhedrovirus a diferentes linhas celulares de insetos. Pesq. Agropec. Bras., [s.l.], v. 53, n. 1, p. 1-9, 2018.

SILVA, R. S. N.; TOIGO, A. M. Os efeitos do uso concomitante de cafeína e creatina nos exercícios físicos. Rev. Aten. Saúde, [s.l.], v. 14, n. 47, p. 89-98, 2016.

SMANT, G.; HELDER, J.; GOVERSE, A. Parallel Adaptations and Common Host Cell Responses Enabling Feeding of Obligate and Facultative Plant Parasitic Nematodes. Plant J., [s.l.], v. 93, n. 4, p. 676-702, 2018.

SOUSA, P. S. A.; RODRIGUES, M. G.; ALVARENGA, E. M. Prospecção Tecnológica, com Ênfase nas Atividades Biológicas Nematicida e Larvicida, do Óleo Essencial do Cravo-da-Índia e do Eugenol. Cadernos de Prospecção, Salvador, v. 13, n. 1, p. 154-170, 2020.

TURNBULL, D. et al. Caffeine and cardiovascular health. Regul Toxicol Pharmacol, [s.l.], v. 89, p. 165-185, 2017.

XAVIER, W. P. et al. Produção de biopesticidas para o controle ecológico de pragas agrícolas em hortas orgânicas. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada, [s.l.], v. 12, n. 4, p. 2808-2813, 2018.

Published

2021-07-01

How to Cite

Sousa, P. S. de A., Rodrigues, M. G., Santos, M. S. dos, Oliveira, W. S. de, Machado, C. da S., Vieira, M. A. de S., Silva, J. O. da, Cardoso, F., & Alvarenga, E. M. (2021). Scientific and Technological Prospection of Caffeine’s Biotechnological Potential as a Larvicide and Nematicide Agent. Cadernos De Prospecção, 14(3), 931. https://doi.org/10.9771/cp.v14i3.36566

Issue

Section

Prospecções Tecnológicas de Assuntos Específicos