Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761
Atividade antibacteriana e antioxidante dos extratos aquosos das folhas e
dos rizomas de zingiber officinale roscoe cultivadas no horto medicinal da
unipar
Antibacterial and antioxidant activity of water extracts of zingiber
officinale roscoe leaves and rhizomas cultivated in unipar's medical court
DOI:10.34117/bjdv5n10-088
Recebimento dos originais: 19/09/2019 Aceitação para publicação: 08/10/2019
Mauro Fernandes Aparecido Jardim
Mestre em Plantas Medicinais e Fitoterápicos na Atenção Básica, UNIPAR-PR Instituição: Universidade Paranaense - Unipar-Umuarama-PR
Endereço: Praça Mascarenhas de Moraes, s/n, Centro, Umuarama, PR CEP: 87502-100, Brasil.
E-mail: maurojardim.mj@gmail.com Luciana Cristina Ochôa Furlan
Mestre em Plantas Medicinais e Fitoterápicos na Atenção Básica, UNIPAR-PR Instituição: Universidade Paranaense - Unipar-Umuarama-PR
Endereço: Praça Mascarenhas de Moraes, s/n, Centro, Umuarama, PR CEP: 87502-100, Brasil.
E-mail: luciana.o.furlan@edu.unipar.br Isabela dos Santos Carvalho
Doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Ciência Animal com Ênfase em Produtos Bioativos, UNIPAR-PR
Instituição: Universidade Paranaense - Unipar-Umuarama-PR Endereço: Praça Mascarenhas de Moraes, s/n, Centro, Umuarama, PR
CEP: 87502-100, Brasil.
E-mail: isabela_carvalhoXD@hotmail.com Lidiane Nunes Barbosa
Doutora em Biologia Geral e Aplicada - Biomoléculas: Estrutura e função, Universidade Estadual Paulista-Unesp campus de Botucatu, SP
Instituição: Programa de Pós-Graduação em Ciência Animal com Ênfase em Produtos Bioativos, Universidade Paranaense - Unipar-Umuarama-PR
Endereço: Praça Mascarenhas de Moraes, s/n, Centro, Umuarama, PR CEP: 87502-100, Brasil.
E-mail: lidianebarbosa@prof.unipar.br Luciana Kazue Otutumi
Doutora em Zootecnia - Nutrição de não-ruminantes, Universidade Estadual de Maringá – UEM-PR.
Instituição: Programa de Pós-Graduação em Ciência Animal com Ênfase em Produtos Bioativos, Universidade Paranaense - Unipar-Umuarama-PR
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 Endereço: Praça Mascarenhas de Moraes, s/n, Centro, Umuarama, PR
CEP: 87502-100, Brasil. E-mail: otutumi@prof.unipar.br
Ezilda Jacomassi
Doutora em Ciências Biológicas - Botânica: Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita (UNESP), Botucatu-SP
Instituição: Mestrado Profissional de Plantas Medicinais e Fitoterápicos na Atenção Básica Universidade Paranaense - Unipar-Umuarama-PR
Endereço: Praça Mascarenhas de Moraes, s/n, Centro, Umuarama, PR CEP: 87502-100, Brasil.
E-mail: ezilda@prof.unipar.br Ricardo de Melo Germano
Doutor em Biologia das Interações Orgânicas - Universidade Estadual de Maringá, UEM-PR
Instituição: Universidade Paranaense - Unipar-Umuarama-PR
Endereço: Programa de Pós-Graduação em Ciência Animal com Ênfase em Produtos Bioativos e Mestrado Profissional de Plantas Medicinais e Fitoterápicos na Atenção Básica
Praça Mascarenhas de Moraes, s/n, Centro, Umuarama, PR CEP: 87502-100, Brasil.
E-mail: germano@prof.unipar.br Andréia Assunção Soares
Doutora em Ciências Biológicas - Biologia Celular e Molecular: Universidade Estadual de Maringá, UEM-PR
Instituição: Programa de Pós-Graduação em Ciência Animal com Ênfase em Produtos Bioativos e Mestrado Profissional de Plantas Medicinais e Fitoterápicos na Atenção Básica
Universidade Paranaense - Unipar-Umuarama-PR
Endereço: Praça Mascarenhas de Moraes, s/n, Centro, Umuarama, PR CEP: 87502-100, Brasil.
E-mail: andreia.assuncao@prof.unipar.br RESUMO
Zingiberaceae é a maior família da ordem Zingiberales com 53 gêneros e mais de 1200 espécies e possui um alto nível de compostos de interesse medicinal, e dentre as espécies mais conhecida desta família destaca-se o Zingiber officinale Roscoe, conhecido popularmente como gengibre. Os gengibres são reconhecidos como seguros pela American Food and Drug Administration (FDA) e não possuem efeitos colaterais quando consumidos em quantidades moderadas, e pesquisas demonstram que além dos rizomas, as folhas e as flores de algumas espécies de gengibres possuem um potencial medicinal. Muitos estudos têm demonstrado que os compostos bioativos dos gengibres podem ser um excelente antimicrobiano contra diversos patógenos, especialmente para bactérias Gram-negativas e Gram-positivas. Dessa forma, o presente estudo teve como objetivo avaliar a atividade antibacteriana e a atividade antioxidante dos extratos aquosos das folhas e rizomas da espécie Zingiber officinale Roscoe cultivadas no Horto Medicinal da Unipar. O material botânico foi obtido do Horto Medicinal - UNIPAR campus Umuarama-PR, tendo como coordenadas geográficas S23°45”44,9” e W53°16”17,5” localizado na cidade de Umuarama, região noroeste do PR e encontra-se depositado no
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Herbário do Horto Medicinal da UNIPAR, sob o número 163. As amostras pulverizadas (pó) de rizomas e folhas da espécie de Zingiber officinale Roscoe foram submetidas às extrações aquosas (infusão - chá) e os filtrados foram liofilizados. A determinação de compostos fenólicos totais e as atividades antioxidantes DPPH e FRAP foram realizadas nos extratos aquosos de rizomas e folhas de Z. officinale. A atividade antibacteriana (CIM) dos extratos aquosos de rizomas e folhas de Z. officinale foi realizada com os isolados de Escherichia coli oriundas de amostras de fezes humanas. Os resultados das atividades antioxidantes DPPH e FRAP foram mais efetivas nos extratos aquosos das folhas de Z. officinale, sugerindo a relação direta com os níveis elevados de compostos fenólicos totais. Os resultados desta pesquisa demonstraram o efeito bacteriostático dos extratos aquosos das folhas e sobremaneira dos rizomas de gengibre frente a isolados de E. coli oriundas de amostras de fezes humanas. Esses resultados sugerem além da utilização dos rizomas, a utilização das folhas de Z. officinale para os chás (infuso) como um potencial medicinal.
Palavras-chave: compostos fenólicos, CIM, DPPH, FRAP, gengibre. ABSTRACT
Zingiberaceae is the largest family of the order Zingiberales with 53 genera and over 1200 species and has a high level of compounds of medicinal interest, and among the best known species of this family stands out Zingiber officinale Roscoe, popularly known as ginger. Gingers are recognized as safe by the American Food and Drug Administration (FDA) and have no side effects when consumed in moderate amounts, and research shows that in addition to rhizomes, the leaves and flowers of some gingers have medicinal potential. Many studies have shown that bioactive gingival compounds can be an excellent antimicrobial against many pathogens, especially for Gram-negative and Gram-positive bacteria. Thus, the present study aimed to evaluate the antibacterial activity and antioxidant activity of aqueous extracts of leaves and rhizomes of Zingiber officinale Roscoe species cultivated in the Unipar Medicinal Garden. The botanical material was obtained from the Medicinal Garden - UNIPAR campus Umuarama-PR, having as geographic coordinates S23 ° 45 ”44.9” and W53 ° 16 ”17.5” located in the city of Umuarama, northwest region of PR and is deposited in the Herbarium of the Medicinal Garden of UNIPAR, under number 163. The powdered samples of rhizomes and leaves of Zingiber officinale Roscoe species were subjected to aqueous extractions (tea infusion) and the filtrates were lyophilized. The determination of total phenolic compounds and the antioxidant activities DPPH and FRAP were performed in aqueous extracts of rhizomes and leaves of Z. officinale. The antibacterial activity (MIC) of aqueous extracts of rhizomes and leaves of Z. officinale was performed with Escherichia coli isolates from human fecal samples. The results of DPPH and FRAP antioxidant activities were more effective in aqueous extracts of Z. officinale leaves, suggesting a direct relationship with the high levels of total phenolic compounds. The results of this research demonstrated the bacteriostatic effect of aqueous extracts of leaves and especially of ginger rhizomes against isolates of E. coli from human feces samples. These results suggest besides the use of rhizomes, the use of Z. officinale leaves for teas (infused) as a medicinal potential.
Keywords: phenolic compounds, MIC, DPPH, FRAP, ginger. 1 INTRODUÇÃO
Os vegetais e seus sub-produtos são usados pelo homem de diferentes maneiras, e principalmente como alimento e especiarias. As especiarias (desidratada e/ou in natura) são
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 os agentes que proporcionam sabor aos alimentos, e podem ser provenientes de raízes, sementes, folhas, flores, caules (rizomas) ou outras partes das plantas (IORA, et al., 2015; RAJSEKHAR et al., 2012; RIBEIRO et al., 2015).
Zingiberaceae é a maior família da ordem Zingiberales com 53 gêneros e mais de 1200 espécies e possui um alto nível de compostos de interesse medicinal (KRESS et al., 2002). Uma das características marcantes da família Zingiberaceae é a ocorrência de caule do tipo rizoma, isto é, tipo de caule subterrâneo que se desenvolve horizontalmente no solo, com propriedades aromáticas, sendo amplamente utilizado em muitos países Asiáticos (CHEN et al., 2008; SABOO et al., 2014). Esta família tem recebido muita atenção, uma vez que diversas espécies produzem muitos compostos bioativos que são úteis em alimentos tais como ervas e especiarias; aromatizantes e temperos; e nas indústrias farmacêuticas e de cosméticos (CHEN et al., 2008; CHAN; WONG, 2015; SOARES et al., 2018).
Dentre as espécies mais conhecida desta família destaca-se o Zingiber officinale Roscoe, conhecido popularmente como gengibre, com origem na Ásia, sendo a Índia atualmente a maior produtora (CHAN; WONG, 2015). No entanto, é amplamente cultivado em países tropicais e subtropicais, para o uso na forma de especiarias, condimentos e medicinal, cuja parte mais utilizada da planta é o rizoma (KAUSHIK; GOYAL, 2011; SUHAD et al., 2012; RAJSEKHAR et al., 2012).
Estudos recentes reportam as propriedades medicinais de várias espécies de gengibres, tais como, atividade antioxidante, antimicrobiana, anti-inflamatória e analgésica (SOARES et al., 2018; HASAN, 2012; RAJSEKHAR et al., 2012). Essas informações sobre os gengibres são de grande importância, pois podem colaborar na produção de produtos farmacêuticos, no aproveitamento econômico e terapêutico possibilitando uma melhoria na qualidade de vida (GUPTA; SHARMA, 2014).
Os gengibres são reconhecidos como seguros pela American Food and Drug Administration (FDA) e não possuem efeitos colaterais quando consumidos em quantidades moderadas (AZIZI et al. 2015; SPINELLA; MARCELLO, 2001). Pesquisas demonstram que além dos rizomas, as folhas e as flores de algumas espécies de gengibres possuem um potencial medicinal (CHAN et al., 2011; AZIZI et al. 2015; SOARES, et al., 2018;)
Antimicrobianos de origens naturais encontrados em plantas medicinais podem atuar contra infecções causadas por microrganismos. Nos últimos anos, a atenção para as plantas medicinais e especiarias têm sido de grande interesse no que se refere ao potencial medicinal (VORAVUTHIKUNCHAI, 2007). Os compostos bioativos isolados de várias partes de
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 espécies vegetais são um impulso para novas pesquisas científicas nas áreas da bioquímica, farmácia e medicina visando novos medicamentos terapêuticos alternativos (GHOSH; RANGAN, 2013).
Muitos estudos têm demonstrado que os compostos bioativos dos gengibres podem ser um excelente antimicrobiano contra diversos patógenos, especialmente para bactérias Gram-negativas e Gram-positivas (VORAVUTHIKUNCHAI, 2007; SOARES, et al., 2018; GUPTA; SHARMA; 2014; SUHAD et al., 2012).
De acordo com Rahmani, Shabrmi e Aly (2014), são necessárias pesquisas in vitro e in vivo para avaliar a eficácia dos extratos dos gengibres e compreender o seu papel na modulação das vias biológicas e moleculares, possibilitando assim, novas estratégias terapêuticas. Dessa forma, o presente estudo teve como objetivo avaliar a atividade antibacteriana e a atividade antioxidante dos extratos aquosos das folhas e rizomas da espécie Zingiber officinale Roscoe cultivadas no Horto medicinal da Unipar.
2 MATERIAL E MÉTODOS 2.1 MATERIAL BOTÂNICO
O material botânicofoi obtido do Horto Medicinal - UNIPAR campus Umuarama-PR, tendo como coordenadas geográficas S23°45”44,9” e W53°16”17,5” localizado na cidade de Umuarama, região noroeste do PRe encontra-se depositado no Herbário do Horto Medicinal do Campus 2 da UNIPAR, sob o número 163.
Os rizomas e as folhas da espécie de Zingiber officinale Roscoe foram coletados no período matutino em abril de 2017. O processo de secagem foi realizado em estufa de circulação forçada: 35oC por 20 dias (folhas) e 40oC por 20 dias (rizomas). Após a secagem, as amostram foram submetidas à pulverização até a obtenção de pó e foram acondicionadas em saco duplo, de polietileno na parte interna e de papel Kraft na parte externa, em temperatura ambiente até o momento da extração dos compostos bioativos (extrato bruto).
2.2 OBTENÇÃO EXTRATO BRUTO
As amostras pulverizadas (pó) de rizomas e folhas da espécie de Zingiber officinale foram submetidas às extrações aquosas de acordo com o método descrito por Otunola et al. (2014) com algumas modificações. Foram adicionados 40 g do pó de cada amostra em 800 mL (5% p/v) em água destilada fervente (95 -100oC) sob agitação por 10 minutos. Os filtrados
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 foram liofilizados por 48 horas e armazenados em frascos de vidros protegidos com papel alumínio, herméticos no freezer (- 20oC), para posteriores análises.
2.3 DETERMINAÇÃO DOS COMPOSTOS FENÓLICOS TOTAIS
A concentração dos compostos fenólicos totais dos extratos aquosos (folhas e rizomas) foi determinada pelo método de Folin-Ciocalteu (SINGLENTON; ROSSI, 1965), sendo o ácido gálico utilizado como referência. Os resultados foram expressos em mg/mL de equivalentes de ácido gálico (AG).
3 ATIVIDADE ANTIOXIDANTE IN VITRO DO EXTRATO BRUTO 3.1 ENSAIO DPPH
A atividade sequestrante do radical livre 1,1 difenil 2 picril-hidrazil (DPPH) foi realizada de acordo com as metodologias de Thaipong et al. (2006) e Choi et al. (2006). A atividade sequestrante foi expressa como % de eficiência do sequestro dos radicais livres, conforme fórmula: % = (1 – Aamostra/ Acontrole) x 100. O antioxidante sintético butil-hidroxi-tolueno -
BHT (0,2 mg/mL) foi utilizado como controle positivo. Os resultados foram expressos como EC50 (menor concentração do extrato que expressa 50% de atividade antioxidante – mg/mL),
sendo os valores EC50 obtidos por interpolação da análise de regressão linear.
3.2 ENSAIO FRAP
O ensaio FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power) foi realizado de acordo com os autores Benzie e Strain (1996) e Pulido, Bravo e Saura-Calixto (2000). O padrão utilizado foi o Trolox® (Sigma) e os resultados foram expressos em nmols equivantes Trolox/mg extrato.
4 ATIVIDADE ANTIBACTERIANA 4.1 MICRORGANISMOS
Foram utilizadas amostras humanas oriundas de cultura de fezes isoladas em estudo anterior e armazenadas na bacterioteca da Universidade Paranaense - UNIPAR. Essas amostras de fezes foram coletadas em 2013 de funcionários de um abatedouro de aves da região noroeste do Paraná, após aprovação pelo Comitê de Ética (CAAE) de 15/11/2012 sob o protocolo nº 151877/2012.
Dessa forma as bactérias coletadas, isoladas e caracterizadas anteriormente e mantidas congeladas (-20ºC) até o momento do experimento, foram avaliadas quanto à pureza e
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 viabilidade. As bactérias foram identificadas como Escherichia coli, utilizando-se o kit para identificação de bactérias do gênero Enterobacterales da NewProv.
4.2 PREPARO DO INÓCULO
Previamente aos ensaios, as bactérias foram plaqueadas em ágar MacConkey e incubadas a 37ºC por 24 horas. Após o crescimento, foi preparada uma suspensão bacteriana com concentração de 1,5 x 108 UFC/mL de acordo com a escala 0,5 de Mc Farland em meio Brain Heart Infusion (BHI). Em seguida, foi realizada uma diluição obtendo uma concentração final de 106 UFC/mL utilizados nos ensaios (Bona et al., 2014).
4.3 DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO INIBITÓRIA MÍNIMA (CIM)
A avaliação da atividade antibacteriana e a determinação da CIM forma realizadas de acordo com a metodologia de microdiluição segundo a norma da National Commitee for Clinical Laboratory Standadrs (CLSI, 2012).
O procedimento da microdiluição (placa de 96 poços) foi realizado de acordo com as diluições dos extratos aquosos de rizomas e folhas de Z. officinale seguindo as metodologias de Kuete (2010) e Cos et al. (2006) com algumas modificações, e as concentrações de 250; 125; 62,5; 31,25; 15,62; 7,81; 3,90 e 1,95 mg/mL foram testadas para a determinação da CIM. Os ensaios de determinação da concentração inibitória mínima foram realizados em triplicata, incubados a 37oC por 24 horas. Após a incubação, foi adicionado 10 µL do revelador 2,3,5cloreto trifeniltetrazólio (CTT) a 10%, e as microplacas foram novamente incubadas por 30 minutos. Considerou-se como positivas amostras de qualquer tonalidade rósea (ocorrência de crescimento bacteriano). A CIM foi definida como a menor concentração do extrato em mg/mL, capaz de impedir o crescimento bacteriano (BONA et al., 2014; BARBOSA et al., 2014).
4.4 ANÁLISE ESTATÍSTICA
Os resultados foram expressos como média ± erro padrão para cada extrato. Foi utilizado o Teste T de Student utilizando o software Prisma 5.0 ao nível de 5% (p < 0,05) de significância.
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A concentração de compostos fenólicos totais dos extratos aquosos das folhas e dos rizomas de Z. officinale, determinadas usando o reagente de Folin-Ciocalteu, encontram-se na Tabela 1. Os resultados demonstraram que os extratos aquosos das folhas apresentam elevados teores destes compostos (160,86±0,17 µg eq. AG/mg extrato), estatisticamente diferente (p < 0,05) do extrato aquoso dos rizomas (132,018 ±3,31µg eq. AG/mg extrato).
Vários estudos indicam que a atividade antioxidante está relacionada diretamente com o conteúdo de compostos fenólicos totais, que agem principalmente no sequestro de radicais livres (BEAL, 2006; MAJHENIC et al., 2007; SAHOO; SINGHI; NAYAK, 2014).
A extração aquosa realizada nesse estudo pode ter influenciado na concentração de compostos fenólicos totais desses extratos, uma vez que, a água é polar. Beal (2006) destacou que a extração aquosa apresentou uma boa eficiência de extração de compostos fenólicos de rizomas de Z. officinale, especialmente quando comparados aos extratos alcóolicos e acéticos, entretanto, outro estudo demonstrou superioridade do extrato alcoólico quando comparado ao aquoso, devido a maior concentração de polifenóis (SAHOO; SINGHI; NAYAK, 2014).
É notório ressaltar que a extração aquosa (infusão - chá) do gengibre simula a forma de preparo de chá, onde pode ser realizada pelos indivíduos para tratamento e prevenção de algumas doenças, e de acordo com Spinella (2001) e Azizi et al. (2015), os gengibres são reconhecidos como seguros pela American Food and Drug Administration (FDA) e não possuem efeitos colaterais quando consumidos em quantidades moderadas.
As análises de compostos fenólicos totais também podem ser influenciadas por outros fatores, tais como: estrutura química, tamanho das partículas da amostra, tempo de extração, condições de cultivo e armazenamento, bem como, pelo método de análise, seleção de padrões e presença de substâncias interferentes, como gorduras e clorofilas (BEAL, 2006; SHARIFI-RAD et al., 2017), gerando assim uma dificuldade em padronizações e trabalhos comparativos.
O método DPPH baseia-se na redução do radical livre 1,1 difenil 2 picril-hidrazil pelo antioxidante, doador de hidrogênio presente em extratos de plantas, mais especificamente pelos compostos fenólicos, que apresentam a capacidade de doar hidrogênio em virtude de seus radicais intermediários estáveis, que, fazem o impedimento da oxidação de vários substratos oxidantes (SILVA; FERNADES-JÚNIOR, 2010; DALGÊ, 2014). Os resultados foram expressos em EC50, portanto, quanto menor o valor do EC50, maior a atividade
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 Na Tabela 2 encontram-se os resultados da atividade antioxidante pelos métodos DPPH e FRAP. Os extratos aquosos das folhas apresentaram menores valores de EC50 - DPPH
(0,291±0,05 mg/mL) quando comparados com o extrato aquoso dos rizomas (0,846±0,005 mg/mL) de Z. officinale. Esses resultados reforçam o potencial antioxidante dos extratos aquosos das folhas e corrobora com os autores Sahoo; Singhi; Nayak (2014), que relatam a relação do conteúdo de compostos fenólicos totais com a atividade antioxidante.
De acordo com Urrea-Victoria et al. (2016), o ensaio antioxidante FRAP, está baseado na produção do íon Fe2+ a partir da redução do íon Fe3+ presente no complexo 2,4,6-tripiridil-s-triazina (TPTZ). Tal ensaio pode ser empregado em fluidos biológicos e soluções aquosas de compostos isolados e pode ser eficiente na avaliação do potencial antioxidante. O extrato aquoso do rizoma de Z. officinale apresentou maior valor (nmols equivalentes de Trolox/mg de extrato) quando comparado com o extrato aquoso das folhas.
Na literatura, são poucos estudos que evidenciam a ação antioxidante pelo método FRAP, entretanto, ele é utilizado como um método alternativo para avaliar essa capacidade antioxidante. Na tabela 2, o extrato aquoso dos rizomas foi significativamente superior (37,56±0,15 nmols eq. Trolox/mg extrato) quando comparado como extrato aquoso das folhas do Z. officinale (19,36 ± 0,15 nmols eq. Trolox/mg extrato).
Extratos dos rizomas do Z. officinale contêm compostos fenólicos com alta atividade antioxidante. Os compostos antioxidantes são compostos amplamente utilizados para combater os radicais livres, mediar o estresse oxidativo na célula. O teor de fenólicos totais no extrato alcoólico do rizoma seco de gengibre foi 870,1 mg/g de extrato. O extrato exibiu 90,1% de atividade de eliminação de radicais DPPH (radical livre – ensaio in vitro) com a concentração IC50 de 0,64 g/mL extrato. A propriedade antioxidante do gengibre é
extremamente significativa que pode ser utilizado como um agente preventivo contra uma série de doenças (STOILOVA et al., 2007).
Sabe-se que a capacidade antioxidante dos rizomas do Z. officinale é atribuída especialmente pela presença de compostos fenólicos que são estruturas químicas que apresentam hidroxilas e anéis aromáticos, nas formas simples ou de polímeros (ANGELO; JORGE, 2007; DALGÊ, 2014). Sua capacidade antioxidante se deve a presença das hidroxilas em suas moléculas que eliminam os radicais livres pela formação de fenoxil (SOARES, 2002; GUPTA; SHARMA, 2014).
Por meio das análises dos extratos aquosos pelos métodos DPPH e FRAP foram observados que tanto o rizoma quanto as folhas possuem capacidade antioxidante
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 (RAHMANI; AL SHABRMI; ALY, 2014); AHMAD et al., 2015; CHAN; WONG, 2015; SHARIFI-RAD et al., 2017)
Tabela 1: Média ± Erro Padrão das Concentrações dos Compostos Fenólicos Totais dos Extratos Aquosos dos Rizomas e Folhas de Zingiber officinale
Z. officinale Compostos Fenólicos Totais (µg
eq. AG/ mg extrato) Rizoma
Folha
132,018 ± 3,31 a 160,86 ± 0,17 b
(AG) Ácido Gálico – padrão Sigma. Os dados expressam média ± EPM (n = 4). Médias seguidas de letras diferentes na coluna diferem pelo Teste T para amostras independentes ao nível de significância de 5 %.
Tabela 2: Atividade Antioxidante DPPH e FRAP dos Extratos Aquosos dos Rizomas e Folhas de Zingiber
officinale
Z. officinale Rizoma Folha
EC50 DPPH
(mg/mL)
FRAP
(nmols eq. Trolox/mg extrato)
0,846 ± 0,005 a
37,56 ± 0,15 a
0,291 ± 0,05 b
19,36 ± 0,15 b
Os Resultados são expressos como EC50 (menor concentração do extrato que expressa 50% de
atividade antioxidante – (DPPH). Os Resultados são expressos como equivalentes de Trolox/mg extrato de capacidade na redução do ferro – (FRAP). Os dados expressam média ± EPM (n = 2). Médias seguidas de letras diferentes na linha diferem pelo Teste T de Student para amostras independentes ao nível de significância de 5 %.
6 ATIVIDADE ANTIBACTERIANA
A atividade antimicrobiana dos extratos vegetais é devido a uma variedade de componentes que são essenciais para sobrevivência das plantas. Muitas plantas e especiarias possuem atividade antimicrobiana contra bactérias, fungos e leveduras, atuando provavelmente na desestabilização das paredes celulares e membranas celulares e subsequentemente na morte celular (DAVIDSON; PARISH 2001; TAJKARIMI et al., 2010). De acordo com Denyer; Maillard, (2002) a camada externa das bactérias Gram negativas que está ausente nas bactérias Gram-positivas, consiste em uma membrana externa contendo lipopolissacarídeos (LPS) e uma fina camada de peptideoglicano (parede celular), situado
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 acima da membrana citoplasmática bacteriana. Possivelmente, o mecanismo de resistência aos antibióticos seja essa camada externa, cuja função é a impermeabilidade seletiva. Os LPS da membrana externa são os responsáveis pelo alto nível de invasibilidade de infecção associada com a septicemia e possivelmente, pela alta resistência aos antibióticos disponíveis (ROMANIUK; CEGELSKI, 2015; SILHAVY et al., 2010; TEJADA et al., 2013). Segundo Romaniuk; Cegelski, (2015), Silhavy et al., (2010) a maior resistência das bactérias Gram negativas pode ser devido à complexidade da parede celular deste grupo.
A qualidade antisséptica (agente antimicrobianao) das plantas medicinais e seus extratos são bem reconhecidos, e estudos demonstram que os metabólitos secundários (compostos bioativos) dessas plantas possuem potencial medicinal, farmacêutico e cosmético (RACHANA; VENUGOPALAN, 2014).
As doenças infecciosas representam uma importante causa de morbidade e mortalidade na população em geral. As empresas farmacêuticas têm sido motivadas a desenvolver novas drogas farmacêuticas (origem vegetal), especialmente devido ao surgimento constante de microrganismos resistentes aos antimicrobianos convencionais (SILVA; FERNANDES; JÚNIOR, 2010).
Conforme demonstrado na Tabela 3, a concentração inibitória mínima (CIM) do extrato aquoso das folhas de Z. officinale foi de 250 mg/mL, para todos os isolados de E. coli oriundas de amostras de fezes humanas, e na Tabela 4 está demonstrado a CIM para o extrato aquoso dos rizomas de Z. officinale, onde a CIM variou entre 32,25 e 125 mg/mL, e a maioria dos isolados de E. coli oriundas de amostras de fezes humanas (4/6; 66,7%) apresentou CIM de 62,5 mg/mL.
A semelhança dos resultados encontrados no presente trabalho, Suhad et al. (2012) demonstraram atividade antimicrobiana do extrato aquoso do rizoma Z. officinale na concentração de 0,4mg/mL contra bactérias Gram negativas (Klebsiella pneumoniae e Proteus vulgaris onde os seus resultados foram superiores aqueles encontrados na atividade antimicrobiana de antibióticos convencionais, como o Cloranfenicol e a Gentamicina.
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Tabela 3 - Atividade inibitória do extrato aquoso de folhas de Gengibre (Zinziber officinale Roscoe) frente a isolados de E. coli oriundas de amostras de fezes humanas
Concentração mg/mL
E. coli isolada
amostra 4,5,7 e 12 amostra 21 amostra 16 250 125 62,5 32,25 15,62 7,81 3,9 1,95 - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Crescimento; - Inibição
CIM: Concentração Mínima Inibitória
Abd-Alrahman et al. (2013) avaliaram a composição química e a atividade antibacteriana de vários extratos de gengibre (Zingiber officinale Roscoe), por extração hidro alcoólico a 50%. Neste estudo o extrato foi preparado e avaliado em relação à atividade antimicrobiana contra seis cepas bacterianas (Bacillus subtilis IMG22, Staphylococcus aureus ATCC2491, Proteus vulgaris FMC1, Escherichia coli ATCC25912, Pseudomonas aeruginosa DSM50071, Klebsiella pneumonia FMC5), por meio da determinação da
Tabela 4 - Atividade inibitória do extrato aquoso de rizoma de Gengibre (Zinziber officinale Roscoe) frente a isolados de E. coli oriundas de amostras de fezes humanas
Concentração mg/mL
E. coli isolada
amostra 4,5,7 e 12 amostra 21 amostra 16 250 125 62,5 32,25 15,62 7,81 3,9 1,95 - - + + - + + + + + + + + + + + + + + Crescimento; - Inibição
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 concentração inibitória mínima (CIM). Os resultados revelaram que o extrato hidro alcoólico a 50% inibiu tanto bactérias Gram-positivas e Gram-negativas.
Andriyani, Budiati, Pudjiraharti, (2015) demonstraram atividade antimicrobiana (método de difusão de disco) dos extratos aquoso e etanólico do rizoma Z. officinale contra bactérias Bacillus subtilis e Escherichia coli InaCC B5.
Os resultados desta pesquisa demonstraram o efeito bacteriostático dos extratos aquosos das folhas e sobremaneira dos rizomas de gengibre frente a isolados de E. coli oriundas de amostras de fezes humanas.
O composto fenólico gingerol do Z. officinale é provavelmente, o responsável pela atividade antimicrobiana. O gingerol é um composto fenólico que em contato com a parede celular promove sua ruptura e consequentemente a perda da permeabilidade celular levando a danos celulares e morte da bactéria (OONMETTA-ARE et al., 2006; POELOENGAN, 2011; SUHAD et al. 2012; HASAN et al., 2012; RAHMANI; SHABRMI; ALY, 2014) .
A atividade antimicrobiana dos extratos metanolícos do rizoma do Z. officinale está relacionada com esses compostos bioativos já supracitados, que podem atacar parede celular e membrana celular, afetando a permeabilidade e interferindo na função celular (transporte de elétrons, nutrientes, síntese de proteínas e ácidos nucléicos e atividade enzimática). Assim, esses compostos bioativos podem ter vários alvos invasivos que podem conduzir à inibição do crescimento microbiano (OONMETTA-ARE et al., 2006; POELOENGAN, 2011; HASAN et al., 2012).
Hasan et al. (2012) também verificou a atividade antibacteriana dos extratos (metanol e hexano) do rizoma do Z. officinale (25-50mg/mL) contra as bactérias Gram negativas (Klebsiella sp, Escherichia coli, Proteus sp, Enterococcus sp) e bactérias Gram positivas (Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis). Esses resultados corroboram com o presente estudo, uma vez que os compostos bioativos podem interferir na integridade da parede celular tanto de bactérias Gram negativas quanto bactérias Gram positivas (SILHAVY et al., 2010; POELOENGAN, 2011).
Segundo Soares et al. (2018) diferentes estudos têm demonstrado a atividade antimicrobiana dos compostos bioativos (compostos fenólicos, gingerol entre outros), porém ainda não estão totalmente esclarecidos os mecanismos de ação desses compostos isolados, sugerindo que diferentes pesquisas com ensaios microbiológicos e clínicos sejam realizadas afim de identificar as atividades destes compostos.
Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 10, p. 18292-18309, sep. 2019 ISSN 2525-8761 A literatura destaca diferentes abordagens sobre a triagem biológica de novos produtos naturais das várias espécies de gengibres (Alpinia galanga e Zingiber officinale, entre outras) e a avaliação de novas propriedades. Muitos estudos têm demonstrado que os compostos bioativos dos gengibres podem ser um excelente antimicrobiano contra diversos patógenos (VORAVUTHIKUNCHAI, 2007) e o gengibre tem sido tradicionalmente explorado por ter uma atividade antibacteriana contra bactérias Gram negativas e positivas (GUPTA; SHARMA; 2014; SUHAD et al., 2012).
Essas informações disponíveis demonstram que antimicrobianos de origem vegetal podem efetivamente reduzir e ou inibir microrganismos patogênicos, e assim podem tornar-se uma boa alternativa aos antimicrobianos convencionais para as aplicações terapêuticas.
7 CONCLUSÃO
Os extratos aquosos de folhas e rizomas de Z. officinale Roscoe apresentaram efeito antioxidante (atividade antioxidante: DPPH e FRAP), e foi mais efetiva nos extratos aquosos de folhas de Z. officinale em relação aos extratos aquosos de rizomas, sugerindo a relação direta com os níveis elevados dos compostos fenólicos totais. Esses resultados sugerem além da utilização dos rizomas, a utilização das folhas para os chás (infuso) como um potencial medicinal.
Os resultados do presente estudo sinalizam um efeito inibitório do extrato aquoso do Zingiber officinale Roscoe, principalmente do rizoma desta planta medicinal, frente a isolados de Escherichia coli, podendo ser utilizado na forma de chás (infusão) e em associação aos antimicrobianos convencionais, o que poderia diminuir a terapêutica de repetição, e também favorecer na redução do surgimento da resistência bacteriana aos antimicrobianos.
AGRADECIMENTOS
O presente trabalho foi realizado com apoio da Diretoria Executiva de Gestão da Pesquisa e Pós-Graduação - DEGPP UNIPAR, e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES).
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