Drying, toxicity and antimicrobial potential of Curcuma longa L essential oil
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v9i8.5600Keywords:
Antimicrobial; Curcuma; Toxicity; Rhizomes.Abstract
This study aimed to dry the rhizomes of Curcuma longa L. applying mathematical modeling, determined the antimicrobial activity and toxicity of the essential oil (EO) obtained after the drying process applied. The collected plant material was submitted to convective drying kiln at 45 °C. Mathematical models were applied to represent the drying process and statistical analysis performed using the statistica software 10. The EOs were obtained through the hydrodistillation technique and antimicrobial activity by the Disc Diffusion and Dilution Method in Broth against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Salmonella sp. For the toxicity test, the Artemia salina bioassay was applied. Through the results obtained it was possible to determine that Logarithm's mathematical model was the one that best fit the experimental data. The EO showed bactericidal activity against all microorganisms tested. The toxicity test proved the toxicity of EO with a LC50 greater than 250 mg/L. The results obtained prove the potential required for the application of EO of C. longa rhizomes as antimicrobial, and is still non-toxic to non-target organisms.
References
Akpinar, E. K. (2006). Determination of suitable thin layer drying curve model for some vegetables and fruits. Journal of food engineering, 73(1), 75-84.
Akpolat, M., Uz, Y., & Kizilay, G. (2010). Kanser tedavisinde curcuminin yeri. Yeni Tıp Dergisi; Cilt: 27 Sayı: 3; 142.
Araújo, L. S., Araújo, R. S., Serra, J. L., & Nascimento, A. R. (2015). Composição química e susceptibilidade do óleo essencial de orégano (Origanum vulgare L., família Lamiaceae) frente à cepas de Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Salmonella choleraesuis. Boletim do Centro de Pesquisa de Processamento de Alimentos, 33(1).
Barbosa, L. N., da Silva Probst, I., Andrade, B. F. M. T., Alves, F. C. B., Albano, M., de Souza, M. d. L. R., . . . Júnior, A. F. (2015). In vitro antibacterial and chemical properties of essential oils including native plants from Brazil against pathogenic and resistant bacteria. Journal of oleo science, 64(3), 289-298.
Braga, M. C. (2016). Qualidade de folha de Curcuma Longa L. desidratada obtida com diferentes métodos de secagem.
Camilo, C. J., de Carvalho, N. K. G., Nonato, C. d. F. A., Leite, D. O. D., Dantas, A. R., Pereira, R. C., . . . da Costa, J. G. M. (2020). Chemical composition and in vitro biological activities of the essential oils of the rhizomes of Zingiber officinale Roscoe and Curcuma longa L.(Zingiberaceae)/Composição química e atividades biológicas in vitro dos óleos essenciais dos rizomas de Zingiber officinale Roscoe e Curcuma longa L.(Zingiberaceae). Brazilian Journal of Development, 6(4), 17766-17772.
Carvalho, N. P. B. d., Santos, A. N. d. S., Pinheiro, E. O., & Leal, L. R. d. A. (2016). Potencial antioxidante e antimicrobiano de óleos essenciais de especiarias: uma revisão. Hig. alim., 12-21.
Colegate, S. M., & Molyneux, R. J. (2007). Bioactive natural products: detection, isolation, and structural determination: CRC press.
Dolabela, M. (1997). Triagem in vitro para atividade antitumoral e anti Trypanossoma cruzi de extratos vegetais, produtos naturais e substâncias sintéticas. 1997. 130 p. Dissertação (Mestrado em Farmacologia), Departamento de Fisiologia e ….
Duarte, M. C. T., Leme, E. E., Delarmelina, C., Soares, A. A., Figueira, G. M., & Sartoratto, A. (2007). Activity of essential oils from Brazilian medicinal plants on Escherichia coli. Journal of ethnopharmacology, 111(2), 197-201.
Farias, L., Vasconcelos, V., Carvalho, F., & Sarmento, J. (2011). Avaliação dos modelos logístico bicompartimental e de Gompertz na estimativa da dinâmica de fermentação ruminal in vitro do farelo e da torta de babaçu (Orbignya martiana). Arq. bras. med. vet. zootec, 136-142.
Gonçalves, G. M. S., Barros, P. P., da Silva, G. H., & Fedes, G. R. (2019). The essential oil of Curcuma longa rhizomes as an antimicrobial and its composition by Gas Chromatography/Mass Spectrometry. Revista de Ciências Médicas, 28(1), 1-10.
Goneli, A. (2008). Variação das propriedades físico-mecânicas e da qualidade de mamona (Ricinus communis L.) durante a secagem e o armazenamento. 2008. 186 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal de Viçosa, Viçosa.
Goneli, A., Nasu, A., Gancedo, R., Araújo, W., & Sarath, K. (2014). Cinética de secagem de folhas de erva baleeira (Cordia verbenacea DC.). Revista brasileira de plantas medicinais, 16(2), 434-443.
Goneli, A. L. D., Corrêa, P. C., Magalhães, F. E. d. A., & Baptestini, F. M. (2011). Contração volumétrica e forma dos frutos de mamona durante a secagem. Acta Scientiarum. Agronomy, 33(1), 01-08.
Hayakawa, H., Kobayashi, T., Minaniya, Y., Ito, K., Miyazaki, A., Fukuda, T., & Yamamoto, Y. (2011). Development of a molecular marker to identify a candidate line of turmeric (Curcuma longa L.) with a high curcumin content. American Journal of Plant Sciences, 2(01), 15.
Hossain, M. A., & Ishimine, Y. (2005). Growth, yield and quality of turmeric (Curcuma longa L.) cultivated on dark-red soil, gray soil and red soil in Okinawa, Japan. Plant Production Science, 8(4), 482-486.
Institute, CLSI. (2020). Clinical and Laboratory Standards Institute: performance standards for antimicrobial disk diffusion susceptibility tests 30th. CLSI document M100, 30 th.
Jirovetz, L., Buchbauer, G., Schmidt, E., Stoyanova, A. S., Denkova, Z., Nikolova, R., & Geissler, M. (2007). Purity, antimicrobial activities and olfactoric evaluations of geraniol/nerol and various of their derivatives. Journal of Essential Oil Research, 19(3), 288-291.
Jittanit, W. (2011). Kinetics and temperature dependent moisture diffusivities of pumpkin seeds during drying. Kasetsart journal: natural science, 45(1), 147-158.
Lavens, P., & Sorgeloos, P. (2000). The history, present status and prospects of the availability of Artemia cysts for aquaculture. Aquaculture, 181(3-4), 397-403.
Lj, R. (1938). A simple method of estimating fifty percent end points. Am. J. Hyg., 27, 493-497.
Martinazzo, A. P., Corrêa, P. C., Resende, O., & Melo, E. d. C. (2007). Análise e descrição matemática da cinética de secagem de folhas de capim-limão. Revista Brasileira de Engenharia Agricola e Ambiental, 11(3), 301-306.
Martins, E. A., Lage, E. Z., Goneli, A. L., Hartmann Filho, C. P., & Lopes, J. G. (2015). Drying kinetics of Serjania marginata Casar leaves/Cinetica de secagem de folhas de timbo (Serjania marginata Casar). Revista Brasileira de Engenharia Agricola e Ambiental, 19(3), 238-245.
McLaughlin, J. (1982). Brine shrimp: a convenient general bioassay for active constituents. Planta Med, 45, 31-32.
Mohapatra, D., & Rao, P. S. (2005). A thin layer drying model of parboiled wheat. Journal of food engineering, 66(4), 513-518.
Paula, J. A. M. (2006). Estudo Farmacognóstico da Casca de Pimenta pseudocaryophyllus (GOMES) LR Landrum–Myrtaceae. Revista Eletrônica de Farmácia.
Prasad, S., Gupta, S. C., Tyagi, A. K., & Aggarwal, B. B. (2014). Curcumin, a component of golden spice: from bedside to bench and back. Biotechnology advances, 32(6), 1053-1064.
Prates, M., Reis, R. d., Devilla, I., Faria, R., & Lima Junior, A. (2012). Cinética de secagem de folhas de Solanum lycocarpum A. St.-Hil.(fruta-de-lobo). Revista Brasileira de Plantas Medicinais, 14(3), 514-521.
Santos, J. C., Carvalho Filho, C. D., Barros, T. F., & Guimarães, A. G. (2011). Atividade antimicrobiana in vitro dos óleos essenciais de orégano, alho, cravo e limão sobre bactérias patogênicas isoladas de vôngole. Semina: Ciências Agrárias, 32(4), 1557-1564.
Silva, L., Resende, O., Virgolino, Z., Bessa, J., Morais, W., & Vidal, V. (2015). Drying kinetics and effective diffusivity in jenipapo sheets (Genipa americana L.). Revista Brasileira de Plantas Medicinais, 17(4), 953-963.
Silva, F. T., da Cunha, K. F., Fonseca, L. M., Antunes, M. D., El Halal, S. L. M., Fiorentini, Â. M., . . . Dias, A. R. G. (2018). Action of ginger essential oil (Zingiber officinale) encapsulated in proteins ultrafine fibers on the antimicrobial control in situ. International journal of biological macromolecules, 118, 107-115.
Silva, S., Demuner, A., Barbosa, L., Andrade, N., Nascimento, E., & Pinheiro, A. (2003). Análise dos constituintes químicos e da atividade antimicrobiana do óleo essencial de Melaleuca alternifólia Cheel. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, 6(1), 63-70.
Silva Filho, C. R., Souza, A. G. d., Conceição, M. M. d., Silva, T. G. d., Silva, T., & Ribeiro, A. P. (2009). Avaliação da bioatividade dos extratos de cúrcuma (Curcuma longa L., Zingiberaceae) em Artemia salina e Biomphalaria glabrata. Revista Brasileira de Farmacognosia, 19(4), 919-923.
Silva Santos, C. H., Piccoli, R. H., & Tebaldi, V. M. R. (2017). Atividade antimicrobiana de óleos essenciais e compostos isolados frente aos agentes patogênicos de origem clínica e alimentar. Rev Inst Adolfo Lutz, 76, e1719.
Sivasothy, Y., Chong, W. K., Hamid, A., Eldeen, I. M., Sulaiman, S. F., & Awang, K. (2011). Essential oils of Zingiber officinale var. rubrum Theilade and their antibacterial activities. Food chemistry, 124(2), 514-517.
Soltanian, S. (2007). Protection of gnotobiotic Artemia against Vibrio campbellii using baker’s yeast strains and extracts. Ghent University.
Sousa, F., Martins, J., Rocha, A., Gomes, J., Pessoa, T., & Martins, J. (2015). Predição de modelos sobre a cinética de secagem de folhas de Ziziphus joazeiro Mart. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, 17(2), 195-200.
Sousa, K. A., Resende, O., Chaves, T. H., & Costa, L. M. (2011). Cinética de secagem do nabo forrageiro (Raphanus sativus L.). Revista Ciência Agronômica, 42(4), 883-892.
Tabaldi, L. A., Vieira, M. d. C., Zárate, N. A. H., Silva, L. R. d., Gonçalves, W. L. F., Pilecco, M., . . . Padovan, M. P. (2012). Cover crops and their effects on the biomass yield of Serjania marginata plants. Ciência Rural, 42(4), 614-620.
Tavares, L. B., Souza, M. M. C. D., Silva, J. P., Matos, J. M. D. M., & Junqueira, A. M. R. (2018). Avaliação de Métodos Alternativos de Secagem para Transformação de Plantas Condimentares. Cadernos de Agroecologia, 13(1).
Veloso, R. A., Castro, H. G. d., Cardoso, D. P., Santos, G. R. d., Barbosa, L. C. d. A., & Silva, K. P. d. (2012). Composição e fungitoxicidade do óleo essencial de capim citronela em função da adubação orgânica. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 47(12), 1707-1713.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2020 Everton Holanda Sales, Gustavo Oliveira Everton, Paulo Victor Serra Rosa, Carlos Eduardo Pereira Conceição, Feliciana Santos Pinheiro, Simone Nunes Leal Chagas, Christyann Lima Campos Batista, Liane Batista da Cruz Soares, Ana Maria Almeida Silva Carvalho, Igor Santos da Silva, Victor Elias Mouchrek Filho, Ari Pereira de Araújo Neto
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
1) Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
2) Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
3) Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work.