Atividades biológicas do óleo essencial de Curcuma zedoaria

Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Herika Line Marko de Oliveira
Orientador: Zilda Cristiani Gazim
Defendido em: 23/02/2019

Resumo

O óleo essencial (OE) extraído dos rizomas da espécie Curcuma zedoaria, foram coletados no período de dormência (inverno) e brotação das gemas (verão), com o objetivo de obter OE em duas fases do ciclo vegetativo desta espécie. O OE foi obtido pelo processo de hidrodestilação (2h). O rendimento (%) do OE foi calculado através da relação entre a massa (g) dos rizomas secos e a massa (g) do óleo essencial obtido por meio de cinco destilações; e os resultados indicaram na dormência 0,61a± 0,07 (%) e na brotação 0,55a ± 0,08 (%) não havendo diferença de rendimento nos períodos avaliados. A densidade absoluta dos OEs foi obtida por capilaridade, através da razão (m/v) do OE, apresentando 1,00± 0,01a (g mL-1) para dormência e 1,02±0,05a (g mL-1) para a brotação também não diferindo estatisticamente. O índice de refração foi determinado por refratometria à temperatura de 20°C, indicando 1,5025a (dormência) e 1,4983b (brotação) evidenciando haver diferença neste parâmetro entre os OEs dos dois períodos. A identificação química foi por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG/EM). De forma complementar foi também realizada a análise exploratória multivariada, determinando a análise de componentes principais (ACP), utilizando o programa Statistica version 10. A representação da projeção das classes químicas dos OEs nos dois períodos avaliados, indicou os sesquiterpenos oxigenados como classe majoritária. A projeção dos majoritários químicos dos OEs apresentou três compostos com um distanciamento maior do fluxo de massa: epicurzerenone; 1,8-cineol e β-elemene que encontram-se em maior quantidade no OE da dormência, quando comparado à brotação. Os bioensaios sobre as larvas e pupas de Aedes aegypti e larvas do Rhipicephalus (Boophilus) microplus foram realizados pelo teste de imersão larval nas concentrações dos OEs que variaram de 500,00 a 0,003 mg mL-1 (v/v). A determinação das concentrações letais (CLs) foram determinadas pela análise de probitos (ED 50 Plus versão 1.0). Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e as diferenças entre as médias foram determinadas pelo teste de Tukey (p ≤ 0,05). Os resultados sobre as larvas e pupas de A. aegypti indicaram uma CL99,9 de (0,01 e 1,38 mg mL-1) para o OE da dormência, e (0,08 e 2,63 mg mL-1) para o OE do período de brotação, respectivamente. O provável mecanismo de ação dos OEs nos dois períodos foi determinado pelo método autobiográfico avaliando o potencial inibitório sobre a enzima acetilcolinesterase indicando maior inibição da enzima do OE no período de dormência (0,039 mg mL-1), quando comparado ao OE de brotação (0,156 mg mL-1). Os OEs (dormência e brotação) apresentaram atividade larvicida sobre o Rhipicephalus (Boophilus) microplus com (CL99,9 10.67a ± 0.49 e CL99,9 11,93b ± 0.20 mg mL-1), respectivamente, indicando maior efetividade do OE (dormência). As larvas do R. (B.) microplus foram avaliadas também no estágio de vida livre ex situ encontrando uma eficiência de mortalidade das larvas de 90,31% (OE dormência) e 89,33% (OE brotação). Também foi realizado o fracionamento do OE nos períodos de dormência e brotação por cromatografia em coluna (CC). Quatro frações obtidas a partir do OE da dormência: FR1D: Cis-β-farnesene e β-cubebene (11,90; 10,96%); FR2D: β-elemene e Cis-β-farnesene (45,49; 9,29%); FR3D: Borneol e Spathulenol (22,34; 18,20%) e FR4D: α-terpineol e Isocurcumenol (27,58; 17,66%) e seis frações obtidas do OE de brotação: FR1B: β-elemene e Cis-β-farnesene (33,28;16,13%); FR2B: Curzerene e β-elemene (77,18; 7,44%); FR3B: Curzerene (95,93%); FR4B: Epicurzerenone, 1,8- cineol e Camphor (39,50; 26,21; 15,21%); FR5B: Epicurzerenone, 1,8-cineol e Camphor ( 50,26; 22,96; 15,39%) e FR6B: Velleral e Isoborneol (46,84; 20,90%) destacaram-se quanto ao potencial antioxidante pelos métodos de sequestro dos radicais livres do radical 2,2 difenil-1-picrilhidrazil (DPPH), pelo sistema de co-oxidação β-caroteno/ácido linoléico e através do método de redução do ferro (FRAP). Dos três métodos avaliados para a atividade antioxidante, o sistema de co oxidação β-caroteno/ácido linoleico foi o que mostrou maior potencial nas concentrações que variaram de 0,25 a 1,0 mg mL-1, destacando as frações obtidas do óleo essencial no período de brotação e dormência: FR1B, FR2B, FR3B e FR2D com inibição de oxidação em 1,0 mg mL-1 de 133,67; 121,36; 121,61% e 133,58%, respectivamente. O alto potencial antioxidante encontrado pelo sistema de co oxidação β-caroteno/ácido linoléico bem como a ação bioinseticida sobre as larvas do A. aegypti e carrapato bovino indicam a versatilidade deste óleo para o desenvolvimento de produtos antioxidantes e inseticidas.

Palavras-chave

1,8-cineol, epicurzerenone, curzerene, Rhipicephalus (Boophilus) microplus, Aedes aegypti, zedoaria, co oxidação β-caroteno/ácido linoléico, acetilcolinesterase.

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Title

Biological activities of the essential oil of Curcuma zedoaria (christm.) Roscoe

Abstract

The essential oil (EO) stands out of the extracted species rhizomes of Curcuma zedoaria, which were collected in the dormancy period (winter) and budding buds (summer), with the objective of obtaining OE in two phases of the vegetative cycle of this species. The EO was obtained by the hydrodistillation process (2h). The yield (%) of EO was calculated using the ratio of the mass (g) of the dried rhizomes and the mass (g) essential oil extracted by means of five distillation; the results indicated dormancy 0.61a±0.07 (%) and budding 0.55a±0.08 (%), with no difference in yield in the periods evaluated. The absolute density of EOs was obtained by capillarity, using the ratio (m/v) of EO, presenting 1.00±0.01a (g mL-1) for dormancy and 1.02±0.05a (g mL-1) for budding, also did not differ statistically.The refractive index was determined by refractometry at 20°C, indicating 1.5025a (dormancy) and 1.4983b (budding), showing that there was a difference in this parameter between the EOs of the two periods. The chemical identification was by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS). A multivariate exploratory analysis was also carried out, determining the Principal Component Analysis (PCA) using the program Statistic version 10. The representation of the EO chemical classes projection in the two evaluated periods indicated the oxygenated sesquiterpenes as the majority class. The projection of the chemical majorities of the EOs presented three compounds with a greater distance of the mass flow: epicurzerenone; 1,8 cineole e β-elemene which are found in greater quantity in the EO of dormancy when compared to budding. Bioassays on larvae and pupae of Aedes aegypti and Rhipicephalus (Boophilus) microplus larvae were performed by the larval immersion test in EO concentrations ranging from 500.00 to 0.003 mg mL-1 (v/v). The determination of lethal concentrations (LCs) were determined by probit analysis (ED 50 Plus versão 1.0). Data were subjected to analysis of variance (ANOVA) and the differences between the means were determined by Tukey's test (p ≤ 0,05). The results on larvae and pupae of A. aegypti indicated a LC99.9 of (0.01 and 1.38 mg mL-1) for the EO of dormancy, and (0.08 and 2.63 mg mL-1) for the EO of the budding period, respectively. The mechanism of action of EOs in both periods was determined by the autobiographical method evaluating the inhibitory potential on the enzyme acetylcholinesterase, indicating greater inhibition of the enzyme of the EO in the dormancy period (0.039 mg mL-1), when compared to budding EO (0.156 mg mL-1). The EOs (dormancy and budding) showed larvicidal activity on Rhipicephalus (Boophilus) microplus with (LC99.9 10.67a ± 0.49andLC99.911.93b ± 0.20mg mL-1),respectively,indicating greater EO effectiveness (dormancy). The larvae of R. (B.) microplus were also evaluated in the ex situ free-living stage, finding a larval mortality efficiency of 90.31% (EO dormancy) and 89.33% (EO budding). The EO fractionation was also performed in the dormancy and budding periods by column chromatography (CC). Four fractions obtained from the EO of dormancy: FR1D: Cis-β-farnesene and β-cubebene (11.90; 10.96%); FR2D: β-elemene and Cis-β-farnesene (45.49; 9.29%); FR3D: Borneol and Spathulenol (22.34; 18.20%) and FR4D: α- terpineoland Isocurcumenol (27.58; 17.66%) and six fractions obtained from budding EO : FR1B: β-elemene and Cis-β-farnesene (33.28;16.13%); FR2B: Curzerene andβ-elemene (77.18; 7.44%); FR3B: Curzerene (95.93%); FR4B: Epicurzerenone, 1,8 cineol and Camphor (39.50; 26.21; 15.21%); FR5B: Epicurzerenone, 1,8 cineole and Camphor ( 50.26; 22.96; 15.39%) and FR6B: Velleral andIsoborneol (46.84; 20.90%) they stood out as the antioxidant potential by the methods of sequestration of free radicals of radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), by the β-carotene/linoleic acid co-oxidation system and by the iron reduction method (FRAP). Of the three methods evaluated for antioxidant activity, the β-carotene/linoleic acid co-oxidation system showed the highest potential concentrations ranging from 0.25 to 1.0 mg mL-1, highlighting the fractions obtained from essential oil in the budding and dormancy period: FR1B, FR2B, FR3B and FR2D with inhibition of oxidation in 1.0 mg mL-1 of 133.67; 121.36; 121.61% and 133.58%,respectively.The high antioxidant potential found by the β-carotene/linoleic acid co-oxidation system as well as the bioinsecticidal action on A. aegypti and bovine tick larvae indicate the versatility of this oil for the development of antioxidant products and insecticides.

Keywords

1,8-cineole, epicurzerenone, curzerene, Rhipicephalus (Boophilus) microplus, Aedes aegypti, zedoary,co-oxidation β-carotene/linoleic acid, acetylcholinesterase.