Use of Curcuma longa in cosmetics: extraction of curcuminoid pigments, development of formulations, and in vitro skin permeation studies

Curcuma longa is a ginger family aromatic herb (Zingiberaceae) whose rhizomes contain curcuminoid pigments, including curcumin, a compound known for its anti-inflammatory effects. The objective of this study was to obtain curcuminoid-rich extracts, develop topical formulations thereof, and assess the stability and skin permeation of these formulations. Curcuma longa extracts were obtained and used to develop formulations. Skin permeation studies were conducted in a modified Franz diffusion cell system, and skin retention of curcuminoid pigments was quantified in pig ear membrane. Prepared urea-containing gel-cream formulations were unstable, whereas all others had satisfactory stability and pseudoplastic rheological behavior. The amount of curcuminoid pigments recovered from the receptor solution was negligible. The skin concentration of curcuminoid pigments retained was positive (>20 µg/g of skin, mostly in the stratum corneum), considering the low skin permeability of curcumin. We conclude that development of topical formulations containing curcumin or Curcuma longa extract is feasible, as long as adjuvants are added to improve preservation and durability. The formulations developed in this study enabled penetration of curcumin limited to the superficial layers of the skin and then possibly without a risk of systemic action, thus permitting local use as a topical anti-inflammatory.

Curcuma longa é uma erva aromática, pertencente à família Zingiberaceae e seus rizomas contêm pigmentos curcuminoides, dentre eles a curcumina, conhecida por seu efeito anti-inflamatório. O objetivo deste trabalho foi obter extratos ricos nestes pigmentos, desenvolver e avaliar a estabilidade de formulações tópicas e realizar o estudo da penetração cutânea. Extratos de Curcuma longa foram obtidos e utilizados no desenvolvimento de formulações. A penetração e retenção cutâneas de pigmentos curcuminoides foi avaliada em pele de orelha de porco, utilizando célula de difusão de Franz modificada. As formulações de gel creme preparadas que continham ureia foram instáveis e as demais apresentaram estabilidade satisfatória e comportamento reológico pseudoplástico. A quantidade de pigmentos curcuminoides encontrada na solução receptora foi insignificante, enquanto que a quantidade retida na pele foi superior a 20 µg/g de pele. Concluiu-se como possível o desenvolvimento de formulações tópicas contendo curcumina ou extrato de Curcuma longa, conciliando a adição de adjuvantes para a preservação e maior durabilidade da mesma. As formulações promoveram a penetração da curcumina limitada às camadas superiores da pele, possivelmente sem o risco de ocorrência de ação sistêmica sendo possível a sua utilização para ação local com atividade anti-inflamatória.

Atividade antimicrobiana in vitro do rizoma em pó, dos pigmentos curcuminóides e dos óleos e dos essenciais da Curcuma longa L. / In vitro antimicrobial activity of the ground rhizome, curcuminoid pigments and essential oil of Curcuma longa L.

Este trabalho teve como objetivo avaliar a atividade antimicrobiana da cúrcuma em pó, da curcumina disponível no comércio, dos pigmentos curcuminóides purificados e dos óleos essenciais da cúrcuma. As amostras foram analisadas quanto aos teores de pigmentos curcuminóides por cromatografia líquida de alta eficiência. O óleo essencial foi também analisado quanto à densidade, índice de refração e perfil das substâncias voláteis por cromatografia gasosa e detector de ionização de chamas. A atividade antimicrobiana in vitro foi determinada pelo método de difusão em ágar com discos de papel estéreis, impregnados com os extratos, sendo os diâmetros dos halos de inibição medidos com paquímetro. Os extratos etanólicos da cúrcuma, da curcumina comercial, e dos pigmentos curcumina e desmetoxicurcumina não inibiram o crescimento de Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Salmonella choleraesuis, Escherichia coli, Aspergillus niger, Saccharomyces cerevisiae, e Candida albicans. Apenas o extrato etanólico da bisdesmetoxicurcumina apresentou atividade antimicrobiana em relação ao B. subtilis. O óleo essencial da cúrcuma apresentou atividade antimicrobiana para o B. subtilis, S. choleraesuis, E. coli, A. niger e S. cerevisiae, sendo que essa atividade aumentou em função do aumento da concentração. Os halos de inibição, obtidos com o óleo essencial, foram significativos, quando comparados aos respectivos antibióticos tradicionais, cloranfenicol e anfotericina, indicando ser o óleo essencial da cúrcuma um agente antimicrobiano em potencial.

The objective of this work was to investigate the antimicrobial activity of ground turmeric, commercially available curcumin, purified curcuminoid pigments and turmeric essential oils. The samples were analyzed for the levels of curcuminoid pigments by high performance liquid chromatography. The essential oil was also analyzed for density, refractive index and profile of volatile compounds by gas chromatography-flame ionization detection. The in vitro antimicrobial activity was determined by the agar diffusion method using sterile disks impregnated with the extracts and the diameters of the inhibition zones were measured using a caliper. The ethanolic extracts of turmeric, commercial curcumin, and the purified pigments curcumin and demethoxycurcumin did not inhibit the growth of Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Salmonella choleraesuis, Escherichia coli, Aspergillus niger, Saccharomyces cerevisiae, and Candida albicans. Only the ethanolic extract of bisdemethoxycurcumin showed in vitro antimicrobial activity on B. subtilis. The essential oil of turmeric inhibited the growth of B. subtilis, S. choleraesuis, E. coli, A. niger and S. cerevisiae. The antimicrobial activity increased with an increase in the concentration of the essential oil. The inhibitory effects on the microorganisms were significant when compared to the respective traditional antibiotics chloranphenicol and anphotericin. This result indicates that the essential oil from turmeric is a potential antimicrobial agent.