Atividade antimicrobiana de baccharis dracunculifolia dc (alecrim-docampo) combinado com nisina e nanoencapsulado

Abstract

A crescente busca por alimentos naturais e com alto teor de nutrientes, incentiva pesquisas sobre antimicrobianos naturais, como uma forma de conservação de alimentos alternativa aos antimicrobianos sintéticos e a altas temperaturas. Neste estudo, foi investigada a atividade antimicrobiana de bioativos de Baccharis dracunculifolia DC, planta popularmente conhecida como Alecrim-do-campo. Inicialmente, foi avaliada a ação do óleo essencial (OE) e extrato hidroalcóolico (EH) de B. dracunculifolia DC contra 32 cepas de bactérias e 3 cepas de leveduras, através do teste disco-difusão, para selecionar a formulação com maior espectro de ação para os testes subsequentes. O OE e o EH apresentaram atividade antibacteriana, e o OE apresentou maior espectro. Na sequência, o OE foi combinado com nisina, para avaliar seu efeito sinérgico frente a Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus e Salmonella Enteritidis. O sinergismo foi avaliado através da curva de crescimento microbiano em caldo Brain Heart Infusion (BHI) por 24 h a 37 oC. O OE e a nisina tiveram efeito sinérgico sobre todas cepas, por apresentar uma diferença superior a 4 log UFC/mL em relação aos antimicrobianos individuais as 24 h. Por último, foram desenvolvidas nanopartículas de Eudragit® RS100 carregadas de OE (N-OE) pela técnica de nanoprecipitação, seguida pela sua caracterização e avaliação da atividade antimicrobiana. As N-OE, apresentaram tamanho de 151,6 nm, índice de polidispersão (PDI) de 0,08, potencial zeta (ζ) de + 51,7 mV, e eficiência de encapsulação (EE) de 99,4%. A ação antimicrobiana das N-OE e do OE, foi avaliada através da curva de crescimento microbiano, em caldo BHI, leite ultrapasteurizado integral e desnatado a 37 oC por 24 h. No meio sintético, o efeito foi testado contra L. monocytogenes, S. aureus, B. cereus e S. Enteritidis, e observou-se que a ação das N-OE foi mais lenta em relação ao OE, por não ter se detectado nenhuma célula viável na contagem de colônias para todas cepas em 24 h, tendo o OE alcançado o mesmo efeito as 4 h, sugerindo-se uma liberação controlada do OE encapsulado. No leite, a ação foi testada contra L. monocytogenes, onde no integral as N-OE e o OE não demostraram efeito antimicrobiano, enquanto que no leite desnatado as N-OE e o OE apresentaram efeito bacteriostático, e o OE foi o mais ativo, por reduzir a contagem de células em 2 log UFC/mL em relação aos controles em 24 h. A partir dos resultados deste estudo, o B. dracunculifolia DC pode ser considerada uma potencial fonte de antimicrobianos naturais. O sinergismo verificado entre o OE e a nisina permitiria reduzir a concentração do OE quando aplicado em alimento, o que reduziria os seus efeitos organolépticos indesejáveis do OE. A nanoprecipitação permitiu encapsular com sucesso o OE desta planta, devido as ótimas características físico-quimicas, alta eficiência de encapsulação, e a atividade antimicrobiana observada em meio de cultura sugestiva de liberação destas nanopartículas e a sua liberação controlada. No entanto, a redução do efeito antimicrobiano das N-OE observada no leite, sugere-se mais estudos sobre a interação dessas nanoestruturas com os componentes do alimento.

Increased demand for natural and high nutrient content foods, encourages research on natural antimicrobials, as food preservation alternative to both synthetic antimicrobials and use of high temperatures. In this study was investigated the antimicrobial activity of bioactive compounds coming from Baccharis dracunculifolia DC, a plant popularly known as Alecrim-do-campo. Initially, was evaluated the action of B. dracunculifolia DC essential oil (EO) and hydroalcoholic extract (EH) against against 32 strains of bacteria and 3 strains of yeast, using the disc diffusion test, to select the formulation with the greatest spectrum of action for subsequent tests. The EO and EH presented antibacterial activity, and the EO presented larger spectrum. Thus, the EO was combined with nisin to evaluate its synergistic effect against Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus and Salmonella Enteritidis. Synergism was evaluated by the microbial growth curve in Brain Heart Infusion (BHI) broth for 24 h at 37°C. The EO and nisin have shown a synergistic effect up to all the tested strains, presenting a difference greater than 4 log CFU/mL compared to individual antimicrobials at 24 h. Successively, EO-loaded Eudragit® RS100 nanoparticles (N-EO) were developed by the nanoprecipitation technique, followed by characterization and antimicrobial activity evaluation. The N-EO shown size of 151.6 nm, a polydispersity index (PDI) of 0.08, a zeta potential (ζ) of + 51.7 mV, and an encapsulation efficiency (EE) of 99.4%. The antimicrobial action of N-OE and OE was evaluated through the microbial growth curve, in BHI broth, ultra-pasteurized whole milk and skimmed at 37 oC for 24 h. In the synthetic medium, the effect was tested against L. monocytogenes, S. aureus, B. cereus and S. Enteritidis, and it was observed that the action of encapsulated essential oil (N-EO) was slower in comparison to the free essential oil (EO), by no detected viable cell in the colony count for all strains within 24 h, with the EO achieving the same effect at 4 h, suggesting a controlled release of the encapsulated EO. In milk, the action was tested against L. monocytogenes, in the latter medium the N-EO and EO showed no antimicrobial effect in the whole milk, while in the skimmed milk the N-EO and EO showed bacteriostatic effect, highlighting the free EO more active compared to the N-EO, by reducing the cell count around 2 log CFU/mL compared to the controls at 24 h. From the results of this study, B. dracunculifolia DC can be considered a potential source of natural antimicrobials. The synergism between nisin and EO may reduce the concentration of the EO when applied in foods, minimizing organoleptic effects that may be undesirable. Nanoprecipitation has successfully encapsulated the EO of this plant due to its excellent physicochemical characteristics, high encapsulation efficiency, and the antimicrobial activity observed in culture media suggestive of release of these nanoparticles and their controlled release. However, the reduced antimicrobial effect of N-OE observed in milk suggests further studies on the interaction of these nanostructures with food components.