Proprietà biologiche
di piante aromatiche
della Sicilia
Antonella Saija
Dipartimento Farmaco-Biologico
Università di Messina
DERIVATI DI PIANTE AROMATICHE
Prodotti vegetali bioattivi :
modificatori di risposte biologiche
agenti antimicrobici
 Aumento della richiesta:
 Tendenza delle scelte verso il naturale
 Modifiche delle abitudini di vita, es. dietetiche
 Ricerca di nuovi farmaci
 Poter garantire un miglior diritto alla salute
 Limitato spettro antibatterico ed effetti collaterali dei principali
antimicrobici in uso
 Aumento della resistenza di microorgamismi prima sensibili
 Emergenza di infezioni precedentemente non comuni
Phytochemicals
Their role in the plant
Study of
their biological and pharmacological profile
Their impact on human health
Plant chemical defence mechanisms
Antioxidant compounds
against physical and chemical agents
Bitter compounds
antifeedant
Surface-coating agents
against fungal attack
Surfactant compounds (Alcohol, Aldehyde and terpenes)
against microbial attack
against herbivore attack
Use of
aromatic plant derivatives
 food
 flavourings, antimicrobial additives, antioxidants
 perfumes
 pharmaceuticals (for their functional properties)
PROPERTIES:
- antioxidant/radical scavenger activities
- antimicrobial activities
Vantaggi
 Si ritrovano in piante e/o loro derivati commestibili
quindi
 La loro sicurezza è dimostrata dai moltissimi anni
di uso e consumo da parte dell’uomo
World Health Organization Guidelines for the
assessment of herbal medicines
 Per i prodotti naturali l’uso prolungato nell’uomo può
comunque rappresentare evidenza della sua sicurezza
FOOD SAFETY
 30% of people in industrialized countries suffer for
a food borne disease each year
 In 2000 at least 2,000,000 people died from
diarrhoeal disease worldwide
 Necessity of new methods of reducing or
eliminating food borne pathogens also in
combination with existing methods
Use of aromatic plants
in foods and diet
 GREEN consumerism , desiring fewer
synthetic food additives and products with a
smaller impact on the environment
 A world-wide reduction in the consumption
of salt in order to reduce the incidence of
cardiovascular diseases
Active packing
 Shelf life extension of packaged foods
(bakery, meat, poultry, seafood, cheese)
 Odor/flavour transfer from packages to
packaged foods
 Es.: Autosterilization of homemade mayonnaise
by acidulants and olive oils
Vantaggi
Agenti multifunzionali
Antiossidanti
Antimicrobici
Surfattanti
Inibitori di fattori di virulenza (es. elastasi e tirosinasi)
Testing methods
 Diffusion methods (agar diffusion, paper disk
assay)
 qualitative results: resistant, intermediate, susceptible
microrganisms
 Dilution methods (agar or broth)
 MIC : minimum concentration able to inhibit growth of a
microrganism after a specified incubation period
 Microatmosphere method (essential oil in vapour
phase)
 Bioautographic methods
TEST LIMITATIONS
 Differences in methods (inoculum volume, growth
phase, culture medium, medium pH, incubation time and
temperature, amount of test substances, agar layer
thickness), test microorganisms and vegetable
materials
 Low water solubility of essential oils
 Emulsifiers (Tween 20, Tween 80 and Triton x 100) and
solvents (ethanol, DMSO)
 Direct action of emulsifiers and solvents on microrganisms
 Micelles formed by non-ionic surfactants
 Generally emulsifiers and solvents decrease the
antimicrobial activity of essential oils
 Tween 80 has been recommended as a neutraliser of
phenolic disinfectants
Mode of antimicrobial action






Degradation of the cell wall
Damage to cytoplasmic membrane
Damage to membrane proteins
Leakage of cell contents
Coagulation of cytoplasm
Depletion of the proton motive force
VANTAGGI e SVANTAGGI
Largo spettro di azione
antimicrobica
 Gram-negativi
 Staphylococcus aureus
 Ceppi antibiotico-resistenti
Interazioni tra i componenti
del materiale vegetale
Synergism and antagonism
between components of
plant metrices
 Minor components are
critical to the activity
between plant components
and food preservatives/
preservation methods
 Low pH, low water activity,
chelators, low oxygen
tension, raised pressure,
mild heat
Vantaggi
Stabilità agli agenti fisici
Riscaldamento (es. cottura)
Esposizione raggi UV (es. prodotti topici)
Gamma-irradiazione (es. sterilizzazione)
Un esempio di progetto di filiera
Materiale esaminato:
Provenienza: DOFATA (CT), CORISSIA e DAAT (PA)
Materiale vegetale: timo, origano, rosmarino, salvia, finocchio, coriandolo
Processazione ed analisi chimica del materiale vegetale: CNR (Valverde, CT) - - estratti con tre solventi a diversa polarità
etanolo (acido rosmarinico)
esano (luteina, beta-carotene)
acetato di etile (flavonoidi, acidi organici, terpeni)
- oli essenziali
Test biologici (Dip. Farmaco-Biologico, ME)
- Valutazione attività antiossidante
SOD-mimetica
UV-protettiva
- Attività antimicrobica
verso S. aureus 6538P, E. coli 25922, C. albicans 10231
Alone di inibizione
MIC
UV-C
UV-IP test
Determinazione dell’MDA come prodotto della perossidazione lipidica
Campioni esaminati
Salvia
Salvia officinalis: piante fornite dall’UO CT nel triennio 2004-2006
11 oli essenziali
72 estratti
Salvia spp. (S. triloba ???) – piante spontanee - 2004
2 campioni di salvia spontanea del territorio di Avola (SR)
Timo : piante provenienti dalla UO PA (2004).
45 oli essenziali
132 estratti
Rosmarino: piante provenienti dalle UO PA (2004)
29 oli essenziali
171 estratti ottenuti da 57 lotti di rosmarino
Origano: piante provenienti dalle UO PA (2004)
52 oli essenziali
171 estratti ottenuti da 57 lotti di piante
Finocchio: piante provenienti dalle UO PA (2004)
11 oli essenziale
Coriandolo: piante provenienti dalle UO PA (2004)
25 oli essenziali
66 estratti
Attività antimicrobica
Oli essenziali
Timo
Ottima attività antimicrobica soprattutto
nei confronti di S. aureus (MIC < a 8
µg/ml) ma anche di E. coli e C. albicans
Origano
Buona attività antimicrobica su tutti e tre
i ceppi e buona attività antiossidante
Rosmarino
Discreta efficacia simile nei confronti di
S. aureus, E. coli e C. albicans (MIC =
62,50 µg/ml)
Coriandolo
Buona attività antimicrobica su E. coli e
C. albicans (MIC pari a 31,25 µg/ml per
tutti i campioni) ma minore su S. aureus
Salvia (provenienza: UO CT)
attività antimicrobica solo verso C.
albicans
Finocchio
Nessuna attività antimicrobica
Estratti
Timo
estratti EtOH nessuna efficacia
antimicrobica
estratti con esano e AcEt discreta attività
su tutti i ceppi patogeni testati.
Origano
Buona attività su E. coli e C. albicans
Scarsa attività su S. aureus
Rosmarino
Tutti e tre le tipologie di estratti hanno
discreta efficacia su S. aureus
Nessuna attività su E. coli e C. albicans
Salvia
2004: Nessuna attività su E. coli e C.
albicans, ma buona attività su S. aureus
degli estratti in esano e AcEt
2005 e 2006: attività antibatterica solo su
E. coli
Coriandolo
Nessuna attività antimicrobica
Oli essenziali
700
Attività antiossidante
LUV-IP test (µg/ml)
600
500
400
300
200
100
n.d.
o
Fi
n
oc
c
hi
lo
nd
o
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C
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o
an
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O
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Sa
lvi
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(P
A)
0
900
Contenuto di polifenoli
*
700
(espressi come ac. gallico)
600
500
400
300
200
100
o
Fi
n
oc
c
hi
lo
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ia
C
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O
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o
(P
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a
A)
0
Sa
Polifenoli (mg/ml)
800
n.d. = non determinabile
120,00
Estratti in acetato di etile
LUV-IP test (µg/ml)
100,00
Attività antiossidante
80,00
60,00
*
40,00
20,00
c. a.
120
or
ia
100
C
LUV-IP tets (µg/ml)
R
Estratti in etanolo
nd
o
Ti
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lo
o
an
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ar
Sa
lvi
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o
a
0,00
80
*
60
40
20
n.d.
n.d.
60
*
40
n.d.
20
o
m
Co
ria
nd
ol
o
* Anni 2004 - 2006
Ti
an
o
O
rig
o
ar
in
Ro
sm
Sa
lvi
a
0
Anni 2004-2005-2006
c.a. campioni assenti
n.d. non determinabili
or
ia
nd
ol
o
C
80
Ti
m
o
ri g
an
o
O
R
Sa
lv
ia
Estratti in esano
100
LUV-IP test (µg/ml)
0
os
m
ar
in
o
120
Estratti in Etanolo
8000
2004
7000
2005
6000
2006
Attività antiossidante di estratti di salvia
2004-2005-2006
5000
4000
3000
2000
2006
2004
T
T
G
C
Estratti in acetato di etile
SA
9000
8000
2004
7000
2005
2006
6000
5000
4000
3000
2000
nd nd nd
nd nd
nd
2004
T
G
C
T
nd
Estratti in esano
SA
9000
8000
7000
2004
6000
2005
5000
2006
4000
3000
2000
nd
2006
2004
T
T
G
C
FC
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T
C
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SA
C
C
T
T
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BC
SA
nd
nd nd
nd
0
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1000
SA
FC
T
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SA
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SA
D
C
T
C
C
BC
T
SA
AC
T
SA
2006
SOD (IC50) µg/ml
nd
0
SA
1000
SA
FC
T
T
SA
EC
SA
D
C
T
C
C
SA
BC
T
T
SA
AC
nd
nd
nd
SOD(IC50) µg/ML
nd
0
SA
1000
SA
SOD (IC50) µg/ml
9000
Salvia lavandulaefolia Vahl.
(Spanish sage)
 Relavant for dementia therapy
 Constituents with anticholinesterase,
antioxidant, anti-inflammatory
oestrogenic and sedative effects
 Only trace amounts of the convulsant
thujone
Constituents present in S. lavandulaefolia and
their putative pharmacological activities.