Antioxidant activity of essential oils from condiment plants and their effect on lactic cultures and pathogenic bacteria / Atividade antioxidante do óleo essencial de plantas condimentares e efeito sobre culturas lácticas e bactérias patogênicas

ABSTRACT: Studies about preservative and antioxidant activity of essential oils have been encouraged in recent years, given their importance to food industry. The aim of the current study was to evaluate the antioxidant properties and antimicrobial activity of essential oils deriving from Syzygium aromaticum, Cymbopogon citratus and Lippia alba against lactic and pathogenic bacteria responsible for food-borne diseases. Essential oil antibacterial activity was assessed through disc diffusion and macrodilution tests conducted in a mixed lactic culture of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and Streptococcus thermophilus (YF-L903) and of Escherichia coli (ATCC 8739), Staphylococcus aureus (ATCC 6538), Salmonella enterica (ATCC 6017) strains. Based on the chromatographic analysis results, the essential oils shown to be composed of eugenol (79.41%) which was the prevalent compound in S. aromaticum, geranial (31.89%), neral (24.52%) and β-myrcene (25.37%) in C. citratus, as well as of geranial (33.80%) and neral (25.63%) in L. alba. The observed antibacterial activity confirmed the dose-dependent effect of these three oils on all the assessed bacteria; there was halo inhibition at concentration 20μL mL-1. The essential oil of S. aromaticum presented better antioxidant activity, with IC50 equal to 5.76μg mL-1 and antioxidant activity index of 6.94, and it was considered strong (AAI>2.0) in comparison to the other evaluated oils. This essential oil also presented excellent antioxidant activity at concentrations lower than the one required to inhibit lactic cultures. Based in this outcome, the essential oil from S. aromaticum can be used as preservative agent in processed food whose formulation presents lactic cultures.

RESUMO: A atividade conservante e antioxidante de óleos essenciais são importantes ferramentas para uso na indústria de alimentos e pesquisas são estimuladas na atualidade. O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades antioxidantes e a atividade antimicrobiana de óleos essenciais de Syzygium aromaticum, Cymbopogon citratuse Lippia alba (LA) contra bactérias lácticas e patogênicas com importância em doenças transmitidas por alimentos. A atividade antibacteriana dos óleos foi avaliada por testes de disco-difusão e macrodiluição em caldo, utilizando-se cultura láctica mista de Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus e Streptococcus thermophilus (YF-L903), e Escherichia coli (ATCC 8739), Staphylococcus aureus (ATCC 6538), Salmonella enterica (ATCC 6017). Os compostos dos óleos essenciais foram identificados por cromatografia, mostrando eugenol (79,41%) como composto predominante em S. aromaticum, geranial (31,89%), neral (24,52%) e β-mirceno (25,37%) em C. citratus, e o geranial (33,80%) e neral (25,63%) em L. alba. A atividade antibacteriana confirmou o efeito dose-dependente dos três óleos para todas as bactérias avaliadas, apresentando halos de inibição a partir da concentração de 20μL mL-1. O óleo essencial de S. aromaticum apresentou melhor atividade antioxidante, com IC 50 IC50 (at concentration capable of generating 50% inhibition) igual a 5.76μg mL-1 e índice de atividade antioxidante (AAI) de 6,94, considerado forte (AAI>2,0) em relação aos demais óleos avaliados. O óleo essencial de S. aromaticum apresentou excelente atividade antioxidante em menor concentração que anecessário para inibir a cultura láctica, indicando que este óleo pode ser usado como conservante em alimentos processados contendo culturas lácticas.

Anticancer activity of eugenol is not related to regulation of the oncogenic transcription factor Forkhead Box M1 / Atividade anticarcinogênica do eugenol não se deve à modulação do fator de transcrição oncogênico Forkhead Box M1

Genome-wide gene expression profiling of cancers has consistently identified the FOXM1 as one of the most commonly upregulated genes in cancer cells that plays an essential role in the regulation of a wide spectrum of biological processes, including inhibition of apoptosis. Since the anticancer activity of EUG reported in the literature is related to induction of apoptosis in cancer cells, we hypothesized that there is a correlation between the EUG-induced apoptosis effect and downregulation of FOXM1. A series of experiments were conducted to evaluate the effect of EUG on cellular viability of cancer cells (MTT) and its potential regulatory effect on FOXM1 protein levels (western blots). Our findings confirm the anticancer effect of EUG on different human cancer cell lines as previously reported in the literature (SKBR3 LC50: 318.6; HT29 LC50: 525.5; and HepG2 LC50: 2090.0 µM). However, we demonstrated that EUG does not regulate the FOXM1. The results evidenced the anticancer effect of EUG on three cancer cell lines and showed that the EUG- apoptosis induced effect is not related to regulation of FOXM1 at the protein level. Further studies must be done to provide information on the mechanism of action of this agent.

Estudos do genoma de células tumorais identificaram o FOXM1 como o fator de transcrição mais expresso, desempenhando papel essencial em uma gama de processos biológicos, incluindo a inibição da apoptose celular. A atividade anticarcinogênica do EUG, relatada na literatura, está relacionada à indução de apoptose em células cancerosas, por isso geramos a hipótese de que pode existir correlação entre este efeito indutor de apoptose e a supressão do FOXM1. Um conjunto de experimentos foi realizado com o objetivo de avaliar o efeito do EUG na viabilidade celular (MTT) e o potencial regulatório sobre o nível de proteínas do FOXM1, em células cancerosas (western blots). Nossos resultados corroboram o efeito anticancerígeno do EUG relatado na literatura em diferentes linhagens celulares (SKBR3 LC50: 318.6; HT29 LC50: 525.5; e HepG2 LC50: 2090.0 µM). Entretanto ficou demonstrado que o EUG não interfere no nível proteico do FOXM1. Em nosso estudo demonstramos o efeito citotóxico do EUG em três linhagens celulares de câncer, sendo evidenciado que o efeito indutor de apoptose promovido pelo mesmo não é dependente da regulação do fator de transcrição FOXM1. Estudos mais detalhados serão conduzidos no intuito de esclarecer os mecanismos de ação desde agente anticarcinogênico.

Atividade antifúngica, in vitro, do óleo de café verde / Antifungal activity, in vitro, of the green coffee oil

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do contato direto e da fração volátildo óleo de café verde, testado nas concentrações de 500, 1.000, 1.500 e 2.000 µL L-1, sobre o crescimento micelial e a esporulação dos fungos Penicillium roqueforti e Rhizopus stolonifer. O óleo essencial de cravo-da-índia na concentração de 800 µL L-1 foi utilizado para comparação. Nas concentrações de 1.500 e 2.000 µL L-1, o óleo de café verde em contato direto proporcionou redução da esporulação do fungo R. stolonifer , sendo estatisticamente semelhante ao óleo de cravo-da-índia. Na fração volátil do óleo de café verde, observou-se redução significativa da esporulação de P. roqueforti e R. stolonifer na concentração de 2.000 µL L-1. O óleo de café verde, em contato direto ou por volatilização, reduziu significativamente o crescimento micelial e a esporulação de ambos os fungos em comparação com a testemunha.(AU)

The objective of this study was to evaluate the effect of direct contact and volatile fraction of from green coffee oil, tested at concentrations of 500, 1,000, 1,500 and 2,000 µL L-1, on mycelial growth and sporulation of Penicillium roqueforti and Rhizopus stolonifer . The essential oil of clove at a concentration of 800 µL L-1 was used for comparison. At concentrations of 1,500 and 2,000 µL L-1, the green coffee oil in direct contact caused a reduction of sporulation for R. stolonifer, similar to clove oil. In the volatile fraction of the green coffee oil, there was a significant reduction in sporulation of P. roqueforti and R. stolonifer at a concentration of 2,000 µL L-1. The green coffee oil, in direct contact or by volatilization, significantly reduced the mycelial growth and sporulation of both fungi compared to the control.(AU)

Ação do óleo essencial de Syzygium aromaticum (L.) Merr. & L.M.Perry sobre as hifas de alguns fungos fitopatogênicos / Action of Syzygium aromaticum (L.) Merr. & L.M.Perry essential oil on the hyphae of some phytopathogenic fungi

Atualmente o uso de métodos alternativos para o controle de doenças e pragas na agricultura, visando minimizar os danos ao meio ambiente e à saúde pública é uma prática reconhecida e necessária. Este trabalho objetivou investigar a ação do óleo essencial de Syzygium aromaticum (L.) Merr. & L.M.Perry sobre o crescimento micelial in vitro dos fungos fitopatogênicos Rhizoctonia solani, Fusarium solani, Fusarium oxysporum e Macrophomina phaseolina. A análise por cromatografia gasosa acoplada com espectrometria de massa possibilitou a identificação de eugenol (83,6 por cento), acetato de eugenila (11,6 por cento) e cariofileno (4,2 por cento). A avaliação microscópica dos micélios dos fungos evidenciou diversas alterações morfológicas, como a presença de vacúolos, desorganização dos conteúdos celulares, diminuição na nitidez da parede celular, intensa fragmentação e menor turgência das hifas. O óleo essencial de cravo apresentou atividade fungicida na concentração de 0,15 por cento sobre o crescimento de R. solani, F. oxysporum e F. solani, entretanto não demonstrou essa atividade sobre M. phaseolina. Esses resultados indicam perspectivas favoráveis para posterior uso do óleo de cravo no controle desses fitopatógenos na agricultura.

Currently, the use of alternative methods to control diseases and pests in agriculture has been a recognized and necessary practice to minimize damages to the environment and public health. This study aimed to investigate the action of clove [Syzygium aromaticum (L.) Merr. & L.M.Perry] essential oil on the in vitro mycelial growth of the phytopathogenic fungi Rhizoctonia solani, Fusarium solani, Fusarium oxysporum and Macrophomina phaseolina. Analysis by gas chromatography-mass spectrometry allowed the identification of eugenol (83.6 percent), eugenyl acetate (11.6 percent) and caryophyllene (4.2 percent). Microscopic evaluation of mycelia showed several morphological changes such as presence of vacuoles, cell content disorganization, decreased cell wall clearness, intense fragmentation and lower turgescence of hyphae. Clove essential oil showed fungicidal activity at 0.15 percent on the growth of R. solani, F. oxysporum and F. solani, but not for M. phaseolina. These results indicate favorable perspectives for future use of clove essential oil to control these phytopathogens in agriculture.

Anti-inflammatory and antinociceptive activities a of eugenol essential oil in experimental animal models / Atividades antiinflamatória e antinociceptiva do eugenol em modelos experimentais em animais

Eugenia caryophyllata, popularmente conhecida como "cravo-da-índia", cresce naturalmente na Indonésia e é cultivada em várias partes do mundo, incluindo o Brasil. O cravo-da-índia é utilizado em culinária, em farmácia, perfumaria e cosméticos. O óleo essencial extraído do cravo-da-índia cujo principal componente é o eugenol tem sido utilizado em odontologia como anti-séptico e analgésico. O objetivo deste estudo foi avaliar as atividades antiinflamatória e antinociceptiva do eugenol de uso odontológico, administrado oralmente, em modelos experimentais in vivo. A atividade antiinflamatória do eugenol foi avaliada através do volume de exsudato e migração leucocitária no teste de pleurisia e do edema de pata de rato induzido pela carragenina. A atividade antinociceptiva foi avaliada através dos testes de contorções induzidas pelo ácido acético e da placa quente. O eugenol (200 e 400 mg/kg) reduziu o volume de exsudato pleural sem interferir na contagem de leucócitos totais presentes na pleura. Na dose de 200 mg/kg, o eugenol inibiu significativamente o edema de pata, 2-4 h após a injeção do agente flogístico. No teste da placa quente, a administração do eugenol (100 mg/kg) mostrou atividade significativa à reação de desconforto-tempo dependente, avaliada como a latência da resposta, inibida pela meperidina. Eugenol na doses de 50, 75 e 100 mg/kg apresentou efeito antinociceptivo significativo no teste de contorções abdominais induzidas pelo ácido acético em comparação com o grupo controle. Os dados obtidos indicam que o eugenol apresenta atividade antiinflamatória e antinociceptiva periférica.

Eugenia caryophyllata, popular name "clove", is grown naturally in Indonesia and cultivated in many parts of the world, including Brazil. Clove is used in cooking, food processing, pharmacy; perfumery, cosmetics and the clove oil (eugenol) have been used in folk medicine for manifold conditions include use in dental care, as an antiseptic and analgesic. The objective of this study was evaluated the anti-inflammatory and antinociceptive activity of eugenol used for dentistry purposes following oral administration in animal models in vivo. The anti-inflammatory activity of eugenol was evaluated by inflammatory exudates volume and leukocytes migration in carrageenan-induced pleurisy and carrageenan-induced paw edema tests in rats. The antinociceptive activity was evaluated using the acetic acid-induced writhing and hot-plate tests in mice. Eugenol (200 and 400 mg/kg) reduced the volume of pleural exudates without changing the total blood leukocyte counts. At dose of 200 mg/kg, eugenol significantly inhibited carrageenan-induced edema, 2-4 h after injection of the flogistic agent. In the hot-plate test, eugenol administration (100 mg/kg) showed unremarkable activity against the time-to-discomfort reaction, recorded as response latency, which is blocked by meperidine. Eugenol at doses of 50, 75 and 100 mg/kg had a significant antinociceptive effect in the test of acetic-acid-induced abdominal writhing, compared to the control animals. The data suggest that eugenol possesses anti-inflammatory and peripheral antinociceptive activities.