Chemical profile, stability and fungicide activity of oil-in-water nanoemulsion (O / A) incorporated with Ba-har essential oil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X63881

Keywords:

Pepper, Fungicide, Nanoemulsion

Abstract

The increase in strains resistant to conventional antifungals means that there is a need for studies related to alternative therapeutic practices, such as medicinal plants. This study aims to evaluate the chemical profile and fungicidal activity of the nanoemulsion of the essential oil obtained from Ba-har (Syrian pepper). The phytochemical profile of the plant material was performed based on the methodology of Matos (2009). For extraction of essential oil, 100g of plant material was used, with the isolation of essential oil by the hydrodistillation technique conducted at 100 °C / 3h. To quantify the total phenolics present in the OE, the Folin-Ciocalteu method was used. For the total flavonoids, the AlCl3 complexation method was used. The oil-in-water nanoemulsion was formulated by the low-energy method of phase inversion using essential oil, non-ionic surfactant and water, and the obtained nanoemulsion was subjected to thermodynamic stability tests. The essential oils and stable nanoemulsions were subjected to evaluation of the fungicidal action against strains of Aspergillus niger (ATCC 6275), Colletotrichum gloeosporioides (ATCC 96723) and Penicilium chrysogenum (ATCC 10106). The fungicidal activity was performed according to CLSI (2020) using the Broth Dilution method to obtain the Minimum Inhibitory Concentration (MIC) and sowing on agar for Minimum Fungicidal Concentration (CFM). The results obtained for the total phenolic content were quantified at 348.3 mg EAT g-1 and 346.21 mg EQ g-1 for flavonoids. Ba-har essential oil was more efficient in inhibiting A. niger, as it presented the lowest MIC (200 µg mL-1), followed by P. chrysogenum (250 µg mL-1) and later by C. gloeosporioides (300 µg mL-1). The identification of the secondary metabolites present in Ba-har was quite considerable, since they are responsible for the biological properties, thus inspiring the continuity of studies related to its biological activities. As for the total phenolic content and flavonoids present in the essential oil, they indicated the important antioxidant potential. The fungicidal potential of Ba-har oil showed strong inhibition and mortality, however the nanoemulsion product with the essential oil incorporated showed a more efficient action against the pathogenic fungi tested,

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Maria Giullia Alves Carneiro Felizardo, Laboratório de Pesquisa e Aplicação de Óleos essenciais; Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA

Graduação em Química Industrial (UFMA)

Ana Patrícia Matos Pereira, Laboratório de Pesquisa e Aplicação de Óleos essenciais; Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA

Mestrado em Saúde e Ambiente (PPGSA/UFMA): Biotecnologia aplicada à saúde.

Thaylanna Pinto de Lima, Laboratório de Pesquisa e Aplicação de Óleos essenciais; Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA

Graduação em Química Industrial (UFMA)

Thayane Lopes de Sousa, Laboratório de Pesquisa e Aplicação de Óleos essenciais; Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA

Graduação em Química Industrial (UFMA)

Cassiano Vasques Frota Guterres, Laboratório de Pesquisa e Aplicação de Óleos essenciais; Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA

Graduação em Química (UFMA)

João Pedro Mesquita Oliveira, Laboratório de Pesquisa e Aplicação de Óleos essenciais; Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA

Graduação em Química Industrial (UFMA)

Thércia Gabrielle Teixeira Martins, Laboratório de Pesquisa e Aplicação de Óleos essenciais; Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA

Graduação em Química Industrial (UFMA)

Victor Elias Mouchrek Filho, Laboratório de Pesquisa e Aplicação de Óleos essenciais; Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA

Doutorado em Química (USP)

Gustavo Oliveira Everton, Laboratório de Pesquisa e Aplicação de Óleos essenciais; Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA

Mestrado em Saúde e Ambiente (PPGSA/UFMA): Biotecnologia aplicada à saúde.

References

ABREU, M. Y.; AGUILERA, V. A. A influência da língua árabe no português brasileiro: a contribuição dos escravos africanos e da imigração libanesa. Entretextos, v. 10, n. 2, 2010.

AHMAD, A. et al. Quantification of total phenol, flavonoid content and pharmacognostical evaluation including HPTLC fingerprinting for the standardization of Piper nigrum Linn fruits. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, v. 5, n. 2, p. 101-107, 2015.

AHMAD, N. et al. Influence of nonionic branched-chain alkyl glycosides on a model nano-emulsion for drug delivery systems. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, v. 115, p. 267-274, 2014.

ALIGIANNIS, N. et al. Composition and antimicrobial activity of the essential oils of two Origanum species. Journal of agricultural and food chemistry, v. 49, n. 9, p. 4168-4170, 2001.

ALY, S. E. et al. Assessment of antimycotoxigenic and antioxidant activity of star anise (Illicium verum) in vitro. Journal of the saudi society of agricultural sciences, v. 15, n. 1, p. 20-27, 2016.

ANDRADE, K. S. et al. Extração e microencapsulamento de extratos de interesse biológico provenientes de pimenta-do-reino (Piper nigrum L.) e de pimenta rosa (Schinus terebinthifolius R.). 2015.

ANDRÉ, W. P. P. et al. Óleos essenciais e seus compostos bioativos no controle de nematoides gastrintestinais de pequenos ruminantes. Acta Scientiae Veterinariae, v. 46, n. 1522, p. 1-14, 2018.

ARAÚJO, G. S. et al. Levantamento etnobotânico de espécies vegetais utilizadas na odontologia no recôncavo baiano. SANARE-Revista de Políticas Públicas, v. 17, n. 1, 2018.

ARAÚJO, L. L. N. Prospecção fitoquímica da espécie Justicia pectoralis Jacq. var. stenophylla Leonard pertencente à família Acanthaceae. Revista Eletrônica de Ciências Humanas, Saúde e Tecnologia, v. 3, n. 2, p. 4-14, 2014.

ARAÚJO, L. F. et al. Plantas Medicinais no Controle de Fungos Patogênicos Humanos. 2018.

BARBOSA, H. M. et al. Abordagem fitoquímica de metabólitos secundários em Solanum acanthodes (Solanaceae) Hook. South American Journal of Basic Education, Technical and Technological, v. 4, n. 1, 2017.

BARTNIK, M.; FACEY, P. C. Glycosides. In: Pharmacognosy. Academic Press, 2017. p. 101-161.

BESSA, N. G. F. et al. Prospecção fitoquímica preliminar de plantas nativas do cerrado de uso popular medicinal pela comunidade rural do assentamento vale verde-Tocantins. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v. 15, n. 4, 2013, p. 692-707.

BRASIL. Ministério da Saúde. Gabinete do Ministro. Portaria nº 2.488, de 21 de outubro de 2011. Aprova a Política Nacional de Atenção Básica, estabelecendo a revisão de diretrizes e normas para a organização da atenção básica, para a Estratégia Saúde da Família (ESF) e o Programa de Agentes Comunitários de Saúde (PACS). Diário Oficial da União, seção 1, nº 204, 24 de outubro de 2011, p. 48-55.

CHUESIANG, P. et al. Antimicrobial activity and chemical stability of cinnamon oil in oil-in-water nanoemulsions fabricated using the phase inversion temperature method. LWT, v. 110, p. 190-196, 2019.

CIDRES, E. S. S. A. Óleo essencial das folhas e fruto do eucalipto: avaliação da atividade antimicrobiana e da atividade antioxidante. 2018. Tese de Doutorado.

CLSI (2020). Performance standards for antimicrobial disk susceptibility tests. Clinical and laboratory standards institute. Approved Standard 30 Edition, 32.

COELHO, A. M. S. P. et al. Atividade antimicrobiana de Bixa orellana L.(Urucum). Lecta-USF, p. 47-54, 2003.

DHIMAN, R.; AGGARWAL, N. K. Preservative Efficacy of Illicium verum Hook in Fruit Juices. 2019.

De Lima, T. C. P., de Almeida, A. F., de Oliveira, E. C. P., Carrera Silva Júnior, J. O., Ribeiro Costa, R. M., Pena Matos, A., & Fonseca Gomes, M. R. Desenvolvimento de nanogel de copaifera reticulata sobre a lesão muscular em ratos usando fonoforese. Saúde e Pesquisa, 13(1),2020.

DE MEIRA, N. V. B. Combinação de compostos de óleos essenciais e ácidos fenólicos contra Escherichia coli O157: H7 in vitro e na produção de salame. 2017.

DEMUNER, A. J. et al. Seasonal variation in the chemical composition and antimicrobial activity of volatile oils of three species of Leptospermum (Myrtaceae) grown in Brazil. Molecules, v. 16, n. 2, 2011, p. 1181-1191.

DOWLD, L.E. Spectrophotometric determination of quercetin. Analytical Chemistry, v. 31, n. 7, p.1184-1187, 1959.

EVERTON, G. O. et al. Caracterização química, atividade antimicrobiana e toxicidade dos óleos essenciais da Pimenta dioica L. e Citrus sinensis L. Osbeck. Research, Society and Development, v. 9, n. 7, p. e803974842-e803974842, 2020.

EL-MAATI, M. F. Abo et al. Phenolic extracts of clove (Syzygium aromaticum) with novel antioxidant and antibacterial activities. European Journal of Integrative Medicine, v. 8, n. 4, p. 494-504, 2016.

EFING, A. C.; ORTIGARA, R. J. Produtos nanotecnológicos e a proteção dos consumidores. Prisma Jurídico, v. 16, n. 2, p. 287-313, 2017.

FERREIRA, C. A. Estudo fitoquímico e ensaios da atividade antioxidante dos extratos de Acosmium dasycarpum (Vogel) yakovlev (Fabaceae) e Croton antisyphiliticus Mart.(Euphorbiaceae). 2020.

FERREIRA, L. A. Q. et al. Garrafadas: uma abordagem analítica. 2018.

FREDERICE, R.; FERREIRA, A.P.G.; GEHLEN, M.H. Molecular Fluorescence in Silica Particles Doped with Quercetin-Al3+ Complexes. Journal of Brazilian Chemical Society, v. 21, n. 7, p. 1213-1217, 2010.

GADELHA, C. S. et al. Utilização de medicamentos fitoterápicos e plantas medicinais em diferentes segmentos da sociedade. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, v. 10, n. 3, p. 32, 2015.

GALINDO, M. V. et al. Atividade antimicrobiana e antioxidante de filmes comestíveis de gelatina e quitosana adicionados de óleos essenciais. Segurança Alimentar e Nutricional, v. 26, p. e019008-e019008, 2019.

GUIMARÃES, C. C. et al. Atividade antimicrobiana in vitro do extrato aquoso e do óleo essencial do alecrim (Rosmarinus officinalis L.) e do cravo-da-índia (Caryophyllus aromaticus L.) frente a cepas de Staphylococcus aureus e Escherichia coli. Revista Brasileira de Biociências, v. 15, n. 2, 2017.

HADJAB, P. D. Alimentação, memória e identidades árabes no Brasil. 2014.

HARBORNE, A. J. Phytochemical methods a guide to modern techniques of plant analysis. springer science & business media, 1998.

KLOSS, L. C. Identificação de classes de metabólitos secundários do extrato etanólico de Piper umbellatum L(Piperaceae). 2016.

Kubitschek–KM, A. R. J., & Zero, J. M. Development of jojoba oil (Simmondsia chinensis (Link) CK Schneid.) based nanoemulsions. Lat. Am. J. Pharm, 33(3), 2014, 459-63.

LACERDA, J. R. C. et al. Conhecimento popular sobre plantas medicinais e sua aplicabilidade em três segmentos da sociedade no município de Pombal-PB. Agropecuária Científica no Semiárido, v. 9, n. 1, p. 14-23, 2013.

LEAL, T. T. B. et al. Extrato de Pimenta dioica no controle in vitro de Aspergillus niger, patógeno da cultura do sisal. Magistra, v. 28, n. 2, p. 254-260, 2017.

LUGASI, A. et al. Antioxidant and free radical scavenging properties of squeezed juice from blackradish (Raphanus sativus L. var niger) root. Phytotheraphy Research, v.12, n. 7, p. 502-506, 1998.

LYRA, L. P. S. Desenvolvimento de nanoemulsão de geraniol e óleo essencial da palmarosa (Cymbopogon martinii) e sua ação inibitória sobre linhagens de Cutibacterium acnes. 2019.

MARTINS, T. G. T. et al. Atividade larvicida do óleo essencial de Pimenta dioica Lindl. frente as larvas do mosquito Aedes aegypti. Research, Society and Development, v. 9, n. 8, p. e151985518-e151985518, 2020.

MILLEZI, A. F. et al. Atividade antibacteriana e anti-biofilme de óleo essencial de canela e eugenol. Ciência Rural, v. 49, n. 1, 2019.

MOGHIMI, R. et al. Atividade antibacteriana superior de nanoemulsão de óleo essencial de Timo daenensis contra E. coli. Química alimentar, v. 194, p. 410-415, 2016.

MORAIS, L. A. S. Influência dos fatores abióticos na composição química dos óleos essenciais. In: Embrapa Meio Ambiente-Artigo em anais de congresso (ALICE). Horticultura Brasileira, Brasília, DF, v. 27, n. 2, 2009, p. S3299-S3302.CD-ROM. Suplemento. Trabalho apresentado no 49. Congresso Brasileiro de Olericultura, Águas de Lindóia, SP.

NASCIMENTO, D. A. O. Desenvolvimento, caracterização e atividade antifúngica frente à Glomerella cingulata de nanoemulsões contendo mancozebe e eugenol. 2017.

NEVES, G. Y. S. et al. Avaliação do consumo de alimentos ricos em antioxidantes e do conhecimento sobre os radicais livres por parte dos acadêmicos de ciências biológicas e enfermagem da fafiman. Revista Diálogos & Saberes, v. 10, n. 1, 2016.

OLIVEIRA, A. C. et al. Fontes vegetais naturais de antioxidantes. Química Nova, v. 32, n. 3, p. 689-702, 2009.

PADMAKUMARI, K. P.; SASIDHARAN, I.; SREEKUMAR, M. M. Composition and antioxidant activity of essential oil of pimento (Pimenta dioica (L) Merr.) from Jamaica. Natural Product Research, v. 25, n. 2, p. 152-160, 2011.

PAULA, J. A. M. de et al. Gênero Pimenta: aspectos botânicos, composição química e potencial farmacológico. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v. 12, n. 3, p. 363-379, 2010.

PEREIRA, A. V. et al. Tannins obtained from medicinal plants extracts against pathogens: antimicrobial potential. Battle Against Microb. Pathog. Basic Sci. Technol. Adv. Educ. Programs, p. 228-235, 2015.

PIARU, S. P. et al. Chemical composition, antioxidant and cytotoxicity activities of the essential oils of Myristica fragrans and Morinda citrifolia. Journal of the Science of Food and Agriculture, v. 92, n. 3, p. 593-597, 2012.

PINTO, S. C. B. Hábitos de consumo de plantas aromáticas e medicinais e especiarias em Portugal. 2018. Tese de Doutorado. ISA/UL.

POMBO, J. C. P. et al. Efeito antimicrobiano e sinergístico de óleos essenciais sobre bactérias contaminantes de alimentos. Segurança Alimentar e Nutricional, v. 25, n. 2, p. 108-117, 2018.

RADÜNZ, M. Óleo essencial de cravo-da-índia (Syzygium aromaticum, L.): extração, encapsulação, potencial antimicrobiano e antioxidante. 2017. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Pelotas.

RAMOS, K.; ANDREANI JUNIOR, R.; KOZUSNY-ANDREANI, Dora I. Óleos essenciais e vegetais no controle in vitro de Colletotrichum gloeosporioides. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v. 18, n. 2, p. 605-612, 2016.

REZENDE, F. M. et al. Vias de síntese de metabólitos secundários em plantas. Laboratório de Ensino de Botânica, 2016, p. 93.

RIBEIRO-SANTOS, R. et al. Estudo do óleo essencial de canela (Cinnamomum zeylanicum L.) para potencial utilização em embalagens alimentares ativas. 8ª Reunião Anual PortFIR-Qualidade a Informação Alimentar “Um ingrediente da sua alimentação”, INSA, 30 outubro 2015, 2015.

RIBEIRO-SANTOS, R. et al. Revisiting an ancient spice with medicinal purposes: Cinnamon. Trends in Food Science & Technology, v. 62, p. 154-169, 2017.

ROBBERS, J. E.; SPEEDIE, M. K.; TYLER, V. E. Farmacognosia e Farmacobiotecnologia, 1. ed. São Paulo: Editorial premier, 1997. 372p

ROCHA NETO, Argus Cezar et al. Atividade antifúngica de palmarosa (Cymbopogon martinii), árvore de chá (Melaleuca alternifolia) e anis estelar (Illicium verum) óleos essenciais contra penicillium expansum e seus mecanismos de ação. LWT, v. 105, 2019, p. 385-392.

Rodrigues, E. D. C., Ferreira, A. M., Vilhena, J. C., Almeida, F. B., Cruz, R. A., Florentino, A. C., ... & Fernandes, C. P. Development of a larvicidal nanoemulsion with Copaiba (Copaifera duckei) oleoresin. Revista Brasileira de Farmacognosia, 24(6), 2014, 699-705.

ROJAS, L. et al. Métodos analíticos para la determinación de metabolitos secundarios de plantas. Universidad Machala, Ecuador, 2015.

ROZWALKA, L. C. et al. Extratos, decoctos e óleos essenciais de plantas medicinais e aromáticas na inibição de Glomerella cingulata e Colletotrichum gloeosporioides de frutos de goiaba. Ciência Rural, v. 38, n. 2, p. 301-307, 2008.

SALVIA-TRUJILLO, L. et al. Physicochemical characterization and antimicrobial activity of food-grade emulsions and nanoemulsions incorporating essential oils. Food hydrocolloids, v. 43, p. 547-556, 2015.

SANTORO, G. F. et al. Trypanosoma cruzi: activity of essential oils from Achillea millefolium L., Syzygium aromaticum L. and Ocimum basilicum L. on epimastigotes and trypomastigotes. Experimental parasitology, v. 116, n. 3, p. 283-290, 2007.

SEDIGHI, M. et al. Protective effects of cinnamon bark extract against ischemia–reperfusion injury and arrhythmias in rat. Phytotherapy Research, v. 32, n. 10, p. 1983-1991, 2018.

SEIBERT, J. B. Desenvolvimento de nanoemulsão a partir do óleo essencial de folhas de Cymbopogon densiflorus (Steud.) Stapf.: avaliação da sazonalidade e atividades biológicas. 2015.

Shafiq, S., Shakeel, F., Talegaonkar, S., Ahmad, F. J., Khar, R. K., & Ali, M. Development and bioavailability assessment of ramipril nanoemulsion formulation. European journal of pharmaceutics and biopharmaceutics, 66(2), 2007, 227-243.

SILVA, M. L. C. et al. Compostos fenólicos, carotenóides e atividade antioxidante em produtos vegetais. Semina: Ciências Agrárias, v. 31, n. 3, p. 669-681, 2010.

SILVA R. L; FERNANDES, P. O. Atividade funcional da pimenta vermelha (capsicum sp-solanacea) e pimenta do reino (piper nigrum-piperaceae). Revista da FAESF, v. 3, n. 3, 2019.

SILVA, Reginara Teixeira et al. Propriedades biológicas da levana de Bacillus subtilis natto e do óleo essencial de canela para aplicação em formulações cosmecêuticas/Biological properties of levan Bacillus subtilis natto and cinnamon essential oil for application in cosmeceutical formulations. Brazilian Journal of Development, v. 6, n. 5, 2020, p. 23009-23024.

SOARES, N. et al. Técnicas de prospecção fitoquímica e sua importância para o estudo de biomoléculas derivadas de plantas. Enciclopédia Biosfera, v. 13, n. 24, 2016.

SOBRAL, A. I. B. Efeito do solvente nas propriedades antioxidantes e no conteúdo em compostos fenólicos de extratos de frutos e folhas de Rubus. 2012. Tese de Doutorado.

Sugumar, S., Clarke, S. K., Nirmala, M. J., Tyagi, B. K., Mukherjee, A., & Chandrasekaran, N. Nanoemulsion of eucalyptus oil and its larvicidal activity against Culex quinquefasciatus. Bulletin of entomological research, 104(3), 2014, 393-402.

SYTAR, O. et al. The involvement of different secondary metabolites in salinity tolerance of crops. In: Salinity Responses and Tolerance in Plants, Volume 2. Springer, Cham, 2018. p. 21-48.

TASLEEM, F. et al. Analgesic and anti-inflammatory activities of Piper nigrum L. Asian Pacific journal of tropical medicine, v. 7, p. S461-S468, 2014.

TSAI, T. H. et al. Clove extract and eugenol suppress inflammatory responses elicited by Propionibacterium acnes in vitro and in vivo. Food and Agricultural Immunology, v. 28, n. 5, p. 916-931, 2017.

WANG, J. et al. Cinnamon oil-loaded composite emulsion hydrogels with antibacterial activity prepared using concentrated emulsion templates. Industrial Crops and Products, v. 112, p. 281-289, 2018.

WOISKI, R. G.; SLATINO, A. Analysis of propolis: some parameters and procedures for chemical quality control. Journal of Apicultural Research, v. 37, n. 2, p. 99-105, 1998.

XU, T. et al. Cinnamon and clove essential oils to improve physical, thermal and antimicrobial properties of chitosan-gum arabic polyelectrolyte complexed films. Carbohydrate polymers, v. 217, p. 116-125, 2019.

YUKUYAMA, M. N. et al. Nanoemulsion: process selection and application in cosmetics–a review. International journal of cosmetic science, v. 38, n. 1, p. 13-24, 2016.

Zhang G, Yuan C, Sun Y. Effect of Selective Encapsulation of Hydroxypropyl-β-cyclodextrin on Components and Antibacterial Properties of Star Anise Essential Oil. Moléculas.2018;23(5):1126. doi: 10,3390/moléculas23051126. 29747430; PMCID: PMC6100027.

ZIANI, K. et al. Influence of surfactant charge on antimicrobial efficacy of surfactant-stabilized thyme oil nanoemulsions. Journal of agricultural and food chemistry, v. 59, n. 11, p. 6247-6255, 2011.

Downloads

Published

2021-06-30

How to Cite

Felizardo, M. G. A. C., Pereira, A. P. M., Lima, T. P. de, Sousa, T. L. de, Guterres, C. V. F., Oliveira, J. P. M., Martins, T. G. T., Mouchrek Filho, V. E., & Everton, G. O. (2021). Chemical profile, stability and fungicide activity of oil-in-water nanoemulsion (O / A) incorporated with Ba-har essential oil. Ciência E Natura, 43, e57. https://doi.org/10.5902/2179460X63881

Most read articles by the same author(s)