Chemical characterization and bioactivity of commercial essential oils obtained from Portuguese logging residues and thinnings

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ruas, Ana Margarida Trindade
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/54218
Resumo: Tese de mestrado, Biologia dos Recursos Vegetais, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2022
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spelling Chemical characterization and bioactivity of commercial essential oils obtained from Portuguese logging residues and thinningsÓleos EssenciaisHidrolatosAntioxidanteAntimicrobianoAvaliação sensorialTeses de mestrado - 2022Departamento de Biologia VegetalTese de mestrado, Biologia dos Recursos Vegetais, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2022Nowadays, the demand of cosmetics with sustainable and natural origin ingredients is a common practice in the cosmetic industry. Essential oils (EOs) and hydrolates are natural sources of biologically active ingredients because of their chemical composition and broad application. In this study, national producers (mainland Portugal and Azores archipelago) EOs (11) and hydrolates (7) obtained from forest logging and thinning of Eucalyptus globulus, Pinus pinaster, Pinus pinea and Cryptomeria japonica, were chemically evaluated, and their bioactivity and sensorial properties were assessed. EOs and hydrolates volatiles (HVs) were analyzed by gas chromatography and gas chromatography mass spectrometry. 1,8-Cineole was E. globulus EOs and HVs dominant compound, while α- and β-pinene dominated P. pinaster EOs. Limonene and α-pinene were predominant in P. pinea and C. japonica EOs, respectively. P. pinaster and C. japonica HVs were dominated by α-terpineol and terpinene-4-ol, respectively. Antioxidant activity was determined by radical scavenging ability of 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), oxygen radical absorbance capacity (ORAC) and intracellular ROS measurement. C. japonica EO showed the highest antioxidant activity, whereas one of E. globulus EOs showed the lowest activity. Antimicrobial activity was evaluated by the microdilution plate method determining the minimum inhibitory concentration for Staphylococcus aureus ATCC 6538, Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, Bacillus subtilis ATCC 6633, Escherichia coli TCC 8739, Candida albicans ATCC 10231 and Aspergillus brasiliensis ATCC 16404. Eucalyptus EOs showed the greatest efficacy against the selected strains while C. japonica EO had no antimicrobial activity against these strains. P. pinea EO had similar efficacy against B. subtilis ATCC 6633 as two of E. globulus EOs. Sensory double-blind evaluation, approved by the local Ethical Committee, was performed in human volunteers. A structured questionnaire was used to collect data about the perception and applicability of different emulsions perfumed with 0.5% of EOs. C. japonica emulsion, which has a fresh and earthy odour, was chosen as the most pleasant by 60% of the volunteers, followed by P. pinea emulsion odour with 53%. C. japonica emulsion was also the one chosen for improving the sense of well-being. Overall, 19% of the volunteers selected C. japonica and P. pinea emulsions as their favorite ones. The studied EOs and Hds showed relevant antioxidant activity and promising antimicrobial activity. Moreover, they address the demand for sustainable and responsibly sourced odour accepted by consumers.Atualmente, o interesse por cosméticos com ingredientes de origem sustentável e natural é uma realidade na indústria cosmética. Os óleos essenciais (OEs) e hidrolatos (Hds) são fontes naturais de ingredientes biologicamente ativos devido à sua composição química e ampla aplicação. Neste trabalho, os onze OEs e sete Hds de produção nacional (Portugal Continental e do arquipélago dos Açores), obtidos de sobrantes de operações de desbaste e corte de Eucalyptus globulus Labill, Pinus pinaster Aiton, Pinus pinea L. e Cryptomeria japonica D. Don, foram analisados quimicamente e avaliados quanto a bioatividade e propriedades sensoriais. Os OEs, e os respetivos voláteis dos Hds (VHs), obtidos de E. globulus, P. pinaster, P. pinea e C. japonica foram isolados das folhas, agulhas e folhagem das plantas por destilação por arrastamento de vapor, analisados por cromatografia gasosa para a quantificação dos seus componentes, e por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa para a identificação dos compostos. Os OEs isolados são complexas misturas, nas quais foram identificados entre 44 a 49 constituintes no E. globulus, entre 63 a 68 no P. pinaster, 50 no P. pinea e 79 na C. japonica. Nos VHs das amostras de E. globulus foram identificados entre 46 a 58 constituintes, 38 e 42 no P. pinaster e 44 no C. japonica. Monoterpenos oxigenados foi a classe dominante de compostos no OE e nos VHs de E. globulus, 56- 72% e 84-92%, respetivamente. Os hidrocarbonetos monoterpénicos variaram entre 24-43% neste OE e 2-14% nos VHs enquanto que os sesquiterpenos variaram de 0.2 a 6% no OE e os sesquiterpenos oxigenados entre vestigial a 1% nos VHs. Além disto, os monoterpenos oxigenados também foram a classe predominante nos VHs de P. pinaster e C. japonica, 95 e 79%, respetivamente. Os hidrocarbonetos monoterpénicos variaram de vestigial a 4% para os VHs de P. pinaster e nos VHs de C. japonica estiveram presentes em 2%. Sesquiterpenos oxigenados foram identificados nos VHs de P. pinaster e C. japonica em valores vestigiais e de 10%, respetivamente. Além disto, fenilpropanóides estavam presentes em valores vestigiais nos VHs de P. pinaster. Hidrocarbonetos diterpénicos, foram identificados nos VHs de C. japonica (5%). Os OEs de P. pinaster, P. pinea e C. japonica foram, predominantemente, compostos por hidrocarbonetos monoterpénicos (70 a 82%, 88% e 66%, respetivamente). Monoterpenos oxigenados foram identificados em menor concentração, 1-3%, 7% e 6%, respetivamente. Os sesquiterpenos variaram de 0.1 a 23% para o OE de P. pinaster, de 1 a 4% no OE de P. pinea e de 2-8% no OE C. japonica. Diterpenos e fenilpropanóides foram identificados no OE de C. japonica em 17% e em valores vestigiais, respetivamente. 1,8-Cineole, foi o composto dominante no OE e nos VHs de E. globulus, enquanto α- e β-pineno dominaram no OE de P. pinaster. Limoneno e α-pineno foram os principais compostos presentes nos OEs de P. pinea e C. japonica, respetivamente. Nos VHs de P. pinaster e C. japonica, os compostos dominantes foram α-terpineol e terpinen-4-ol, respetivamente. A atividade antioxidante dos OEs e Hds foi determinada utilizando-se a capacidade de eliminação do radical 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH), a capacidade de absorção do radical de oxigénio (ORAC) e a medição intracelular de espécies reativas de Oxigénio (ROS). No ensaio DPPH os OEs apresentaram fraca atividade antioxidante, exceto o de C. japonica que apresentou o menor valor de IC50, seguindo se de uma das amostra de OE de P. pinaster. A atividade antioxidante demonstrada pelo OE de C. japonica pode ser justificada pela presença, em menores quantidades, de compostos antioxidantes como o sabineno, β-mirceno e γ-terpineno. Por outro lado, a atividade antioxidante contra o radical DPPH, apresentada pelo OE de C. japonica, pode dever-se à presença de compostos como o terpinen-4-ol, β pineno e limoneno, conhecidos pelas suas propriedades antioxidantes. Os Hds da C. japonica não apresentaram atividade contra o radical DPPH. A atividade antioxidante contra o radical DPPH, apresentada pela amostra de OE de P. pinaster pode dever-se a uma elevada concentração de β-mirceno, anteriormente descrito como tendo atividade antioxidante. No método do ORAC os OEs apresentaram maior capacidade antioxidante, com ênfase para uma amostra de P. pinaster e para o OE de C. japonica. A atividade antioxidante determinada por esta metodologia foi demonstrada por uma das amostras de OE de P. pinaster o que poderá ser justificado pela presença de compostos antioxidantes, em menores quantidades, como o β-cariofileno. Por outro lado, os Hds demonstraram ter atividade antioxidante, embora menor. Uma das amostras de Hd de E. globulus foi a que apresentou maior capacidade antioxidante, devido provavelmente à presença do limoneno, presente numa maior percentagem quando comparado com as restantes amostras. No ensaio de medição intracelular de ROS, os OEs apresentaram baixa capacidade de redução da percentagem de ROS quando comparados com as amostras de Hds. Contudo, o OE de C. japonica apresentou uma maior atividade antioxidante de redução de % de ROS, comparativamente aos restantes e, por outro lado, uma das amostras de OE de E. globulus foi a que teve a menor atividade. Relativamente aos hidrolatos, o Hd de C. japonica apresentou a melhor capacidade antioxidante provavelmente devido ao seu principal componente, o terpinen-4-ol, que revelou capacidades antioxidantes noutros estudos. Os valores da concentração inibitória mínima (MIC) para os OEs e respetivos Hds permitiu determinar a atividade antimicrobiana pelo método da microdiluição em placa. Utilizaram-se as estirpes de Staphylococcus aureus ATCC 6538, Bacillus subtilis ATCC 6633, Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, Escherichia coli ATCC 8739, Candida albicans ATCC 10231 e Aspergillus brasiliensis ATCC 16404. Em relação às bactérias gram-positivas e negativas, observou-se que o Staphylococcus aureus apresentou uma maior resistência contra a maioria dos OEs; Bacillus subtilis mostrou-se bastante suscetível aos OEs, sobretudo para uma das amostras de E. globulus; Pseudomonas aeruginosa foi extremamente resistente aos OEs e, finalmente, Escherichia coli foi a mais suscetível sobretudo às amostras de OE de E. globulus. As amostras de OE de E. globulus foram mais eficazes contra leveduras, apresentando melhor atividade anti-levedura que P. pinaster e P. pinea. Os OEs não demonstraram atividade antifúngica contra a estirpe Aspergillus brasiliensis. O OE de C. japonica, e uma amostra de OE de P. pinaster, não apresentaram propriedades antimicrobianas, anti-leveduras e antifúngicas contra nenhuma das estirpes selecionadas. Por outro lado, nenhum dos Hds apresentou atividade antimicrobiana. Assim, os OEs de eucalipto apresentaram maior eficácia contra as estirpes selecionadas, enquanto o OE de C. japonica não apresentou atividade antimicrobiana contra essas estirpes. O OE de P. pinea teve eficácia idêntica a dois OEs de E. globulus contra a B. subtilis o que pode estar relacionado com o conteúdo em 1,8-cineol. A avaliação sensorial de emulsões de aplicação cutânea com 0.5% de cada um dos OEs foi realizada em 100 voluntários após aprovação do estudo pelo Comité de Ética local. Um questionário estruturado foi usado para avaliar a perceção e a aplicabilidade de diferentes emulsões perfumadas. A emulsão de C. japonica, caracterizada por apresentar um odor fresco e terroso, foi escolhida como a mais agradável por 60% dos voluntários, seguida da emulsão de P. pinea responsável por 53% das respostas. Por outro lado, a emulsão de E. globulus foi considerada como tendo o odor mais intenso, em comparação com as restantes, e tendo sido identificada como sendo a menos agradável (36%). A emulsão perfumada com C. japonica também foi a escolhida por dar a melhor a sensação de bem-estar. No geral, 19% dos voluntários selecionaram as emulsões contendo OEs de C. japonica e P. pinea como as suas favoritas. Estes resultados estão relacionados com a composição química dos OEs. De uma forma resumida, e perante os resultados obtidos, pode-se concluir que os OEs e Hds avaliados possuem atividade antioxidante relevante e atividade antimicrobiana promissora. Além disto, foram bem aceites pelo painel de voluntários o que permite a sua utilização como ingredientes naturais e sustentáveis em produtos cosméticos.Ribeiro, Helena Margarida, 1960-Figueiredo, Ana Cristina da Silva, 1959-Repositório da Universidade de LisboaRuas, Ana Margarida Trindade2022-08-30T11:50:27Z202220222022-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/54218enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:00:37Zoai:repositorio.ul.pt:10451/54218Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:05:08.751959Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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