Development of Syzygium aromaticum (L.) essential oil encapsulates by ionic gelification and evaluation of antioxidant activity

Desenvolvimento de encapsulados de óleo essencial de Syzygium aromaticum (L.) por gelificação iônica e avaliação da atividade antioxidante

Autores

DOI:

https://doi.org/10.53660/CLM-3306-24H24

Palavras-chave:

Encapsulation, Clove essential oil, Freeze-drying, Ionic gelation, Alginate

Resumo

The objective of this work was to develop a product capable of protecting Syzygium aromaticum (clove) essential oil against high volatility. Clove oil (CEO) was encapsulated in alginate by ionic gelation with subsequent freeze-drying. Characterization was carried out by GC/MS, TGA/DSC and antioxidant (DPPH), and total phenol (Folin-Ciocalteau) analysis. Eugenol was the majority (81.5%) and the encapsulation efficiency varied between 14.0%+0.96 (F1: 1.0% alginate) and 9.8%+0.35 (F2: 2.0% alginate) in wet encapsulates, and 23.5%+0.14 (LF1: 1.0% alginate) and 16.9%+0.16 (LF2: 2.0% alginate) in freeze-dried encapsulates. The total phenol content reached 714.8+0.97 EAG g-1 in LF1, with strong inhibition of the DPPH radical (71.4%). Freeze-drying provided a higher percentage of active ingredients per gram of encapsulated and it was possible to identify high thermal stability in LF1 (mass loss: 81.8%; 258.9 °C) compared to wet encapsulates (mass loss: 86.5%; 65.8°C). The use of the lowest concentration of alginate seems to have been favorable. In this way, the accessible technology used allows preserving the content and properties of the CEO, offering a basis for new encapsulated research.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Naianny Mergulhão, Universidade Federal de Alagoas

Doutoranda da Rede Nordeste de Biotecnologia (RENORBIO/UFAL). Farmacêutica (2017) e Mestre (2019) em Ciências Farmacêuticas pela Universidade Federal de Alagoas (PPGCF/UFAL). Especialista em Farmacologia Clínica e Farmácia Clínica com ênfase em Prescrição Farmacêutica (IBRAS). Professora e palestrante na área da saúde. Possui experiência em encapsular produtos naturais, com destaque para extrato de própolis vermelha, óleo essencial de Mentha piperita e óleo essencial de Syzygium Aromatum. Tem interesse na área de tecnologia farmacêutica e encapsulamento de substâncias por gelificação iônica, liofilização e spray-dryer.

 

Laisa Carolina Bulhões, Universidade Federal de Alagoas

Doutoranda da Rede Nordeste de Biotecnologia (RENORBIO/UFAL). Farmacêutica (2020) e Mestre (2023) em Ciências Farmacêuticas pela Universidade Federal de Alagoas (PPGCF/UFAL). Realizou monitoria em Farmacotécnica I em 2018-2019 no Instituto de Ciências Farmacêuticas/UFAL.

 

Valdemir Silva, Faculdade Estácio de Alagoas

Doutor pela Rede Nordeste de Biotecnologia (RENORBIO/UFAL). É formado em Farmácia e mestre em Ciências Farmacêuticas pela Universidade Federal de Alagoas (UFAL). Monitorou Fisiologia e Biofísica em 2014 no Instituto de Ciências Biológicas e da Saúde-ICBS/UFAL e monitorou Tecnologia Farmacêutica na Escola de Enfermagem e Farmácia (ESENFAR) em 2016. Membro do grupo de Pesquisa, Tecnologia e Controle de Qualidade de Medicamentos e Alimentação – ICF/UFAL. Foi aluno do Programa de Intercâmbio Institucional de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação-PIBITI/UFAL no Laboratório de Tecnologia e Controle de Medicamentos (LABTCOM), localizado no ICF/UFAL.

 

Ilza Fernanda Rodrigues, Universidade Federal de Alagoas

Doutorado em andamento pelo Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (RENORBIO). Farmacêutica formado pela Universidade Federal de Alagoas (UFAL) em 2017. Mestre pelo Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Ciências Farmacêuticas/UFAL (2019). Especialista em Farmacologia e Farmácia Clínica com ênfase em Prescrição Farmacêutica/IBRAS (2021). Especialista em Terapia Floral de Bach. Técnico em Química Industrial formado pelo Instituto Federal de Alagoas (2010).

 

Irinaldo Basílio Júnior, Universidade Federal de Alagoas

Possui graduação em Farmácia pela Universidade Federal da Paraíba (2001), mestrado em Produtos Bioativos Naturais e Sintéticos pela Universidade Federal da Paraíba (2004) e doutorado em Produtos Bioativos Naturais e Sintéticos pela Universidade Federal da Paraíba (2009). Atualmente é Professor Associado II do Instituto de Ciências Farmacêuticas da Universidade Federal de Alagoas. É revisor da Revista Brasileira de Farmacognosia e do Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. Tem experiência na Indústria Farmacêutica, com ênfase em Tecnologia Farmacêutica de formas farmacêuticas sólidas e semissólidas, bem como estudos de estabilidade e Bioequivalência.

João Araújo Júnior, Universidade Federal de Alagoas

Possui graduação em Farmácia pela Universidade Federal da Paraíba (1994), mestrado em Produtos Bioativos Naturais e Sintéticos pela Universidade Federal da Paraíba (1996); Doutorado em Química de Produtos Naturais pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2001). Possui pós-doutorado em Química Medicinal pela Faculté de Pharmacie, Université Louis Pasteur, em Estrasburgo (França). Atualmente é professor associado da Universidade Federal de Alagoas. Tem experiência na área de Química, com ênfase em Química Medicinal, Química de Produtos Naturais, modificações estruturais de princípios bioativos e farmacologia, atuando principalmente nos seguintes temas: inflamação e antiinflamatórios; doenças negligenciadas; câncer e medicamentos antineoplásicos, hipertensão e diabetes.

Referências

AGUIAR, V. S. et al. Nanocápsulas de Óleo Essencial à Base de Polímero Biodegradável: síntese e caracterização. Journal of Innovation and Science: research and application, v.2, n.1, p.13, 2022.

ALFIKRI, F.N. et al. Quality, and Antioxidant Activity of Clove (Syzygiumaromaticum L.) Bud Oil at the Different Phenological Stages in Young and Mature Trees. Scientifica. v.2020, p.1-6, 2020.

AL-ZEREINI et al. Antibacterial, antioxidant, and cytotoxic activities of Syzygium aromaticum (L.) Merr. & Perry essential oil with identification of its chemical constituents. Z. Naturforsch C. J. Biosci., v.78, n.3-4, p.105-112, 2022.

BABAOGLU, H.C. et al. Encapsulation of clove essential oil in hydroxypropyl beta-cyclodextrin for characterization,controlled release, and antioxidant activity. Food Processing and Preservation, v. 41, p.1-8, 2017.

BAKER, B. P.; GRANT, J. A.“Eugenol Profile” Active Ingredient Eligible for Minimum Risk Pesticide Use. Integrated pest management program, v.1, n.1, p.1-15, 2017.

BARAKAT, H. Composition, Antioxidant, Antibacterial Activities and Mode of Action of Clove (Syzygium aromaticum L.) Buds Essential Oil. British Journal of Applied Science & Technology, v.4, n.13, p.1934-1951, 2014.

BENAVIDES, S. et al. Development of alginate microspheres containing thyme essential oil using ionic gelation. Food Chem., v.204, n.1, p.77-83, 2016.

BIERNASIUK, A.; BAJ, T.; MALM, A. Clove Essential Oil and Its Main Constituent, Eugenol, as Potential Natural Antifungals against Candida spp. Alone or in Combination with Other Antimycotics Due to Synergistic Interactions, Molecules, v.28, n.1, p.215, 2023.

CHAN, L.W.; LEE, H.Y.; HENG, P.W.S. Production of alginate microspheres by internal gelation using an emulsification method. International Journal of Pharmaceutics, v.242, n.1, p.259-262, 2002.

CORTÉS-ROJAS, D. F.; SOUZA, C. R. F.; OLIVEIRA, W. P. Clove (Syzygium aromaticum): a precious spice. Asian Pac J Trop Biomed, n.4, p.90, 2014.

FARIAS, P.K.S. et al. Antioxidant activity of essential oils from condiment plants and their effect on lactic cultures and pathogenic bacteria. Cienc. Rural, v.49, n.1, p.2-17, 2019.

GOMES, P. R. B. et al. Caracterização química e citotoxicidade do óleo essencial do cravo-da-índia (Syzygium aromaticum). Rev colomb cienc quim farm, v.47, n.1, 2018.

GULCIN, I.; ALWASEL, S. H. DPPH Radical Scavenging Assay. Processes, v.11, n.1, p. 2248, 2023.

HADIDI, M. et al. Chitosan nanoparticles loaded with clove essential oil: Characterization, antioxidant and antibacterial activities. Carbohydrate Polymers, v.142, n.1, p.172-180, 2020.

HAY, I. D. et al. Microbial alginate production, modification, and its applications. Microb Biotechnol, v.6, n.1, p.637, 2013.

HEKMATPANAH, A. et al. Efficacy of Syzygium aromaticum essential oil on the growth and enzymatic activity of pathogenic Candida albicans strains. Curr Med Mycol, v.8, p.12, 2022.

HOSSEINI, S. M. et al. Incorporation of essential oil in alginate microparticles by multiple emulsion/ionic gelation process. Int J Biol Macromol, v.62, n.1, p.582, 2013.

JOHARI, A.; KHAN, M. H. Ava Evaluation of the Antioxidant Activity of Essential Oils of Some Indian Medicinal Plants by DPPH, FRAP and ABTS assay. Journal of Pharmaceutical Negative Results, v.13, n.6, p.1-6, 2022.

KACANIOVÁ, M. et al. Chemical Composition, In Vitro and In Situ Antimicrobial and Antibiofilm Activities of Syzygium aromaticum (Clove) Essential Oil. Plants, v.10, n.10, p.2185, 2021.

KAUR, K; KAUSHAL, S.; RANI, R. Chemical composition, antioxidant and antifungal potential of clove (Syzygium aromaticum) essential oil, its major compound and its derivatives. Journal of Essential Oil Bearing Plants, v.22, n.5, p.1195-1217, 2019.

KHEAWFU, K. et al. Nanoemulsion: A suitable nondelivery system of clove oil for anesthetizing Nile tilapia. Drug Discovery Therapeutics, v.11, n.1, p.181-185, 2017.

LIM, D. Y.; LEE, J.; LEE, G. J. Nano-encapsulation of a combination of clove oil and thymol and their application in fresh-cut apples and raw minced beef. Food Control, v.148, n.1, p.109683, 2023.

MOEMENBELLAH-FARD, M. D. et al. Antibacterial and leishmanicidal activities of Syzygium aromaticum essential oil versus its major ingredient, eugenol. Flavour and Fragrance Journal, v.00, p.1-7, 2020.

NARANJO-DURÁN, A.M. et al. Modified-release of encapsulated bioactive compounds from annatto seeds produced by optimized ionic gelation techniques. Scientific Reports, v.11, n.1, p.1317, 2021.

NIKOUI, V. et al. The anti-inflammatory and antipyretic effects of clove oil in healthy dogs after surgery. Pharma Nutrition., v.5, n.1, p.52- 57, 2017.

OLIVEIRA, R.A. et al. Constituintes químicos voláteis de especiarias ricas em eugenol. Rev Bras Farmacogn., v.19, n.3, p.771-775, 2009.

ÖZDIKICIERLER, O.; ERGONUL, P. G. Chapter 30 - Encapsulation of clove (Syzygium aromaticum) essential oil. In: HASSANIEN, M. F. R. Clove (Syzygium aromaticum). Chemistry, Functionality and Applications, Ed. Academic Press; 1ª edição, p.517-530, 2022.

PARREIDT, T. S.; MÜLLER K.; SCHMID, M. Alginate-Based Edible Films and Coatings for Food Packaging Applications. Foods, v.7, n.1, p.170, 2018.

PASQUALIM, P. et al. Microcápsulas de alginato de cálcio e óleo vegetal pela técnica de gelificação iônica: um estudo da capacidade de encapsulamento e aplicação dermatológica.Visão Acadêmica, v.11, n.1, p.29, 2010.

PÉREZ-ROSÉS, R. et al. Biological and Nonbiological Antioxidant Activity of Some Essential Oils. J. Agric. Química Alimentar, v.64, n.23, p.4716-4724, 2016.

RADÜNZ, M. et al. Antimicrobial and Antioxidant Activity of Unencapsulated and Encapsulated Clove (Syzygium aromaticum, L.) Essential Oil. Food Chemistry, v. 276, p. 180-186, 2018.

REIS, C. P. et al. Review and current status of emulsion/dispersion technology using na internal gelation process for the desing of alginate particles. Journal of Microencapsulation, v.23, n.3, p.245-357, 2006.

SCANDIFFIO, R. et al. Protective Effects of ( E)-β-Caryophyllene (BCP) in Chronic Inflammation. Nutrients, v.12, p.3273, 2020.

SELLES et al. Chemical composition, in-vitro antibacterial and antioxidant activities of Syzygium aromaticum essential oil. Journal of Food Measurement and Characterization, v.14, n.1, p.2352-2358, 2020.

SHAHBAZI, Y. Antioxidant, antibacterial, and antifungal properties of nanoemulsion of clove essential oil. Nanomedicine Res. J., v.4, n.1, p.204-208, 2019.

SILVA, C. G.; KANO, F. S.; ROSA, D. Thermal stability of the PBAT biofilms with cellulose nanostructures/essential oils for active packaging. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry., v.1, n.1, p.22-37,2019.

SILVERIO, G. B. et al. Production and characterizationof alginate microparticles obtained by ionic gelation and electrostatic adsorption of concentratedsoy protein. Food Technol, v.48, n.12, p.1, 2018.

TELES, A. M. et al. GC-MS Characterization of Antibacterial, Antioxidant, and Antitrypanosomal Activity of Syzygium aromaticum Essential Oil and Eugenol. Ecam, v.1, n.12, 2021.

TONNESEN, H. H.; KARLSEN, J. Alginate in Drug Delivery Systems. Drug Development and Industrial Pharmacy, v. 6, n.28, p.621–630, 2002.

VIUDA-MARTOS, M. et al. Antioxidant activity of essential oils of fi ve spice plants widely used in a Mediterranean diet. Flavour Fragr. J., v.25, n.1, p.13-19, 2010.

WOISKY R.G.; SALATINO A. Analysis os propolis: some parameters ond prodecore for chemical fuality control. Journal of Apicultural Research., v.37, n.2, p.99-105, 1998.

XU, Y. et al. Clove essential oil loaded chitosan nanocapsules on quality and shelf-life of blueberries. Int J Biol Macromol, v.249, n.1, p.126091, 2023.

YANG, J.; XIE, Y.; HE, W. Research Progress on Chemical Modification of Alginate: A Review. Carbohydrate Polymers, v.84, n.1, p.33–39, 2011.

ZANUSSO JUNIOR, G. et al. Efficacy of essential oil of Syzygium aromaticum alone and in combination with benznidazole on murine oral infection with Trypanosoma cruzi IV. Experimental Parasitology, v.185, n.1, p92-97, 2018.

ZHANG, Y. et al. Investigation on ionical cross-linking of alginate by monovalent cations to fabrication alginate gel for biomedical application. React Funct Polym, v.183, n.1, p.105484, 2023.

Downloads

Publicado

2024-05-01

Como Citar

Mergulhão, N., Bulhões, L. C., Silva, V. ., Rodrigues, I. F., Basílio Júnior, I., & Araújo Júnior, J. (2024). Development of Syzygium aromaticum (L.) essential oil encapsulates by ionic gelification and evaluation of antioxidant activity: Desenvolvimento de encapsulados de óleo essencial de Syzygium aromaticum (L.) por gelificação iônica e avaliação da atividade antioxidante. Concilium, 24(8), 339–357. https://doi.org/10.53660/CLM-3306-24H24

Edição

v. 24 n. 8 (2024)

Seção

Artigos