Nesse estudo, utilizamos a oleoresina de capsaicina, extraído da pimenta Malagueta (Capsicum frutensens) e da pimenta Dedo-de-moça (Capsicum baccatum), para a preservação de amostras de madeira contra o ataque do fungo Paecilomyces variotti. Os preservantes naturais foram aplicados em corpos de prova de madeiras do gênero Pinus sp. e Hymenae sp. (Jatobá) com as dimensões 5,0 x 3,0 x 1,0 (cm). A seguir, esses corpos de prova foram expostos ao fungo para o acompanhamento do seu desenvolvimento. As análises mostraram que o preservante natural retardou o crescimento do fungo, sendo a oleoresina de capsaicina extraído da pimenta Malagueta a mais eficiente se comparada à oleoresina extraída da pimenta Dedo-de-moça e ao óleo de linhaça. A partir da medida de ângulo de contato observou-se que o preservante de oleoresina da pimenta Malagueta proporcionava uma maior molhabilidade para as duas espécies de madeiras. A técnica de FTIR-ATR indicou que os preservantes não modificaram a estrutura das madeiras e a análise de raios X revelou que o desenvolvimento do fungo provocou uma perda de estabilidade e periodicidade nas estruturas das madeiras. Através do teste de proporção utilizado para a análise do desenvolvimento do fungo, comprovou-se estatisticamente que o seu crescimento foi menor para as amostras com os preservantes das pimentas. Pelo MEV foi possível visualizar as estrutura de hifas do fungo sobre a madeira. E a perda de massa para ambas as espécies de madeiras foram menores quando foram utilizados os preservantes, sendo o Pinus a espécie que sofreu maior degradação. / In this study, were used the oleoresin capsaicin, extracted from Capsicum frutensens and Capsicum baccatum, for the preservation of wood samples against the attack of the Paecilomyces variotti fungus. The natural preservatives were applied to Pinus sp. and Hymenaea sp. (Jatobá) specimens with the dimensions 5.0 x 3.0 x 1.0 (cm). Subsequently, these specimens were exposed to fungus and their development was monitored. . Analyses showed that the natural preservative slowed the growth of the fungus. Action of the oleoresin capsaicin extracted from Chilli pepper is the most efficient when compared to pepper oleoresin extracted from Capsicum frutensens and Capsicum baccatum and also with the linseed oil. The contact angle measured showed that the preservative of Oleoresin Chilli Pepper offered a higher wettability for both wood species. FTIR-ATR technique indicated that the preservatives did not change wood structure and X-ray analysis revealed that the development of the fungus caused a loss of stability and periodicity in the wood structures. At proportion test to analyze the development of the fungus, it was shown statistically that their growth was lower for the samples with preservatives peppers. It was possible to visualize the hyphae structure by scanning electronic microscopy technique. Mass loss of both wood specie was lower when preservative was used, and Pine species was more degraded.

Nesse estudo, utilizamos a oleoresina de capsaicina, extraído da pimenta Malagueta (Capsicum frutensens) e da pimenta Dedo-de-moça (Capsicum baccatum), para a preservação de amostras de madeira contra o ataque do fungo Paecilomyces variotti. Os preservantes naturais foram aplicados em corpos de prova de madeiras do gênero Pinus sp. e Hymenae sp. (Jatobá) com as dimensões 5,0 x 3,0 x 1,0 (cm). A seguir, esses corpos de prova foram expostos ao fungo para o acompanhamento do seu desenvolvimento. As análises mostraram que o preservante natural retardou o crescimento do fungo, sendo a oleoresina de capsaicina extraído da pimenta Malagueta a mais eficiente se comparada à oleoresina extraída da pimenta Dedo-de-moça e ao óleo de linhaça. A partir da medida de ângulo de contato observou-se que o preservante de oleoresina da pimenta Malagueta proporcionava uma maior molhabilidade para as duas espécies de madeiras. A técnica de FTIR-ATR indicou que os preservantes não modificaram a estrutura das madeiras e a análise de raios X revelou que o desenvolvimento do fungo provocou uma perda de estabilidade e periodicidade nas estruturas das madeiras. Através do teste de proporção utilizado para a análise do desenvolvimento do fungo, comprovou-se estatisticamente que o seu crescimento foi menor para as amostras com os preservantes das pimentas. Pelo MEV foi possível visualizar as estrutura de hifas do fungo sobre a madeira. E a perda de massa para ambas as espécies de madeiras foram menores quando foram utilizados os preservantes, sendo o Pinus a espécie que sofreu maior degradação. / In this study, were used the oleoresin capsaicin, extracted from Capsicum frutensens and Capsicum baccatum, for the preservation of wood samples against the attack of the Paecilomyces variotti fungus. The natural preservatives were applied to Pinus sp. and Hymenaea sp. (Jatobá) specimens with the dimensions 5.0 x 3.0 x 1.0 (cm). Subsequently, these specimens were exposed to fungus and their development was monitored. . Analyses showed that the natural preservative slowed the growth of the fungus. Action of the oleoresin capsaicin extracted from Chilli pepper is the most efficient when compared to pepper oleoresin extracted from Capsicum frutensens and Capsicum baccatum and also with the linseed oil. The contact angle measured showed that the preservative of Oleoresin Chilli Pepper offered a higher wettability for both wood species. FTIR-ATR technique indicated that the preservatives did not change wood structure and X-ray analysis revealed that the development of the fungus caused a loss of stability and periodicity in the wood structures. At proportion test to analyze the development of the fungus, it was shown statistically that their growth was lower for the samples with preservatives peppers. It was possible to visualize the hyphae structure by scanning electronic microscopy technique. Mass loss of both wood specie was lower when preservative was used, and Pine species was more degraded.

Cette thèse de doctorat a été réalisée dans le cadre du projet NATUBAVAL visant à découvrir de nouveaux conservateurs naturels pour l’industrie cosmétique, à partir de plantes issues d’un des hotspots mondiaux de biodiversité : le bassin méditerranéen. Dix-sept extraits ont ainsi été obtenus et évalués quant à leurs propriétés antimicrobiennes contre Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Aspergillus brasiliensis et Candida albicans, ainsi que leur capacité antioxydante. Santolina chamaecyparissus a démontré des propriétés remarquables, et a été sélectionnée pour une étude plus approfondie. Une approche par fractionnement bioguidé a permis l’isolement du composé majoritaire de la fraction la plus active, également identifié comme actif : un spirokétal énol connu de la famille des polyacétylènes. Une optimisation de l’extrait brut d’intérêt a alors été entreprise dans le but de maximiser son activité et de faire face au challenge d’une transposition industrielle et de son incorporation dans un produit cosmétique. En définitive, cette étude introduit une stratégie de développement d’un ingrédient naturel pouvant potentiellement être utilisé comme une alternative aux conservateurs de synthèse dans les produits cosmétiques. / This PhD thesis is part of the NATUBAVAL project that aims at discovering new natural preservatives for the cosmetics industry, issued from one of the world’s biodiversity hotspots: the Mediterranean Basin. Seventeen plant extracts were obtained and screened for their antimicrobial properties against Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Aspergillus brasiliensis and Candida albicans and their antioxidant capacity. Santolina chamaecyparissus extract was found to present superior properties and selected for further investigation. A bioguided fractionation permitted to isolate the major compound of the most active fraction, that was identified as the active compound, a known spiroketal enol from the polyacetylenes family. An optimization of the crude extract of interest was then performed in order to maximize its activity and to face the challenge of an industrial scale-up and its incorporation in a cosmetic formulation. Finally, this study introduces a natural ingredient development strategy that might potentially be used as an alternative to synthetic preservatives in cosmetics.

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2018-08-13T19:13:59Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_garcia_marcelle_oliveira.pdf: 1055386 bytes, checksum: 1f647fb5a10c4cf0687a2319f62ebb9b (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-08-16T19:38:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_garcia_marcelle_oliveira.pdf: 1055386 bytes, checksum: 1f647fb5a10c4cf0687a2319f62ebb9b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:38:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_garcia_marcelle_oliveira.pdf: 1055386 bytes, checksum: 1f647fb5a10c4cf0687a2319f62ebb9b (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / As doenças transmitidas por alimentos são um grande problema de saúde pública. Nos últimos anos, estudos têm sido realizados com frutas nativas do Brasil e direcionados à descoberta de novos agentes antimicrobianos, provenientes de plantas, para que possam ser utilizados como antimicrobianos naturais por apresentarem compostos bioativos na sua composição. O objetivo deste estudo foi caracterizar quimicamente, avaliar e comparar a atividade antimicrobiana de óleos essenciais e extratos metanólicos de Psidium cattleianum S. (araçá) e Eugenia uniflora L. (pitanga) contra cepas padrão e isolados provenientes de alimentos cárneos de Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Salmonella spp. e Listeria monocytogenes. Através da cromatografia gasosa acoplada a espectrofotometria realizada para os óleos essenciais foi identificado 21 compostos para P. cattleianum S., sendo o beta-cariofileno (20,40%) o principal e 14 constituintes para E. uniflora L. com o elixeno (24,47%) como majoritário. Já na caracterização química dos extratos utilizando cromatografia por HPLC-UV encontraram como ácidos fenólicos 2,95mg.g- 1 de ácido gálico (E. uniflora L.) e 2,08mg.g-1 de ácido cafeico (P. cattleianum S.). Na determinação de compostos fenólicos totais, os resultados mostraram 1,72mg.g-1 de fenóis totais para o extrato de E. uniflora L. e 7,1mg.g-1 para P. cattleianum S.. A análise do perfil de sensibilidade das cepas e isolados mostrou que os isolados e cepa padrão de Salmonella apresentaram 100% de sensibilidade a pelo menos 4 antimicrobianos (estreptomicina, gentamicina, norfloxacina e levofloxacina), os isolados e a cepa padrão de S. aureus apresentaram 100% de sensibilidade frente a norfloxacina, ciprofloxacina e gentamicina; a cepa padrão e os isolados de E. coli foram sensíveis a onze dos dezesseis antimicrobianos avaliados; e a cepa e os isolados de Listeria apresentaram 100% de sensibilidade a cloranfenicol, gentamicina, trimetoprima e levofloxacina. Foram realizadas análises microbiológicas: potencial antimicrobiano, concentração inibitória mínima (CIM) e concentração bactericida mínima (CBM), sendo que nos testes o óleo essencial de E. uniflora L. foi utilizado em concentrações variando entre 270mg.mL-1 a 1,6mg.mL- 1, P. cattleianum entre 291,3mg.mL-1 a 1,7mg.mL-1. Já para os extratos, o extrato metanólico de E. uniflora L. variando entre 251,7mg.mL-1 a 1,5mg.mL-1 e o de P. cattleianum S. entre 244,4mg.mL-1 a 1,4mg.mL-1. Os resultados mostraram que as concentrações de CIM de 107,8mg.mL-1 para o extrato de E. uniflora L., de 244,4mg.mL-1 para o extrato de P. cattleianum S., 291,3 mg.mL-1 para o óleo essencial de P. cattleianum S. e 54 mg.mL-1 para o óleo de E. uniflora L. foram as concentrações que garantiram a inibição de todos os micro-organismos testados. O óleo essencial de E. uniflora L. foi o mais eficaz para inibir o crescimento de bactérias de importância alimentar, pois apresentou a concentração de 54mg.mL-1 como a menor concentração suficiente para inibir todas as bactérias testadas e 270mg.mL-1 para eliminá-las / Foodborne diseases are a major public health problem. In the last years, studies have been carried out with Brazilian native fruits and directed to the discovery of new antimicrobial agents from plants, so that they can be used as natural antimicrobials because they present bioactive compounds in their composition. The objective of this study was to characterize chemically, evaluate and compare the antimicrobial activity of essential oils and methanolic extracts of Psidium cattleianum S. (araçá) and Eugenia uniflora L. (pitanga) against standard strains and isolated strains of Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Salmonella spp. and Listeria monocytogenes. Gas chromatography coupled to spectrophotometry was performed for the essential oils 21 compounds were identified for P. cattleianum S., with betacaryophyllene (20,40%) being the main constituent and 14 constituents for E. uniflora L., with elixene (24,47%) as the majority. In the chemical characterization of the extracts using HPLC-UV chromatography, were found as phenolic acids, 2.95 mg.g-1 of gallic acid (E. uniflora L.) and 2.08 mg.g-1 of caffeic acid (P. cattleianum S.). In the determination of total phenolic compounds, the results showed 1.72mg.g-1 of total phenols for the extract of E. uniflora L. and 7.1mg.g-1 for P. cattleianum S.. Analysis of the sensitivity profile of strains and isolates showed that the isolates and standard strain of Salmonella showed 100% sensitivity to at least 4 antimicrobials (streptomycin, gentamicin, norfloxacin and levofloxacin), the isolates and the standard strain of S. aureus presented 100% sensitivity to norfloxacin, ciprofloxacin and gentamicin; the standard strain and E. coli isolates were sensitive to eleven of the sixteen antimicrobials evaluated; and the strain and Listeria isolates showed 100% sensitivity to chloramphenicol, gentamicin, trimethoprim and levofloxacin. Microbiological analyzes were performed: antimicrobial potential, minimum inhibitory concentration (MIC) and minimal bactericidal concentration (MBC), and in the tests the essential oil of E. uniflora L. was used in concentrations varying between 270mg.mL-1 to 1.6mg.mL -1, P. cattleianum S. from 291.3mg.mL-1 to 1.7mg.mL-1. For the extracts, the methanolic extract of E. uniflora L. ranging from 251.7mg.mL-1 to 1.5mg.mL-1 and P. cattleianum S. from 244.4mg.mL-1 to 1, 4mg.mL-1. The results showed that MIC concentrations of 107.8mg.mL-1 for the extract of E. uniflora L., 244.4mg.mL-1 for extract of P. cattleianum S., 291.3mg.mL-1 for P. cattleianum S. essential oil and 54mg.mL-1 for E. uniflora L. oil were the concentrations that ensured the inhibition of all tested microorganisms. The essential oil of E. uniflora L. was the most effective to inhibit the growth of food-grade bacteria, as it presented the concentration of 54mg.mL-1 as the lowest concentration sufficient to inhibit all the bacteria tested and 270mg.mL-1 to eliminate them.

Os produtos cosméticos e farmacêuticos contendo componentes de origem natural têm aumentado significativamente nos últimos anos. Com o objetivo de utilizar esses componentes como conservante em formulações cosméticas, determinou-se a atividade antimicrobiana do extrato bruto de folhas de Rubus rosaefolius Sm. e suas frações. Aquele de melhor desempenho foi avaliado quanto à toxicidade in vitro e seu comportamento em formulações cosméticas (creme, gel e xampu), relacionado à estabilidade, eficácia do sistema conservante e compatibilidade epidérmica. A atividade antimicrobiana foi determinada pelo método de microdiluição e a concentração de 0,2% (p/v) do extrato bruto apresentou melhor desempenho. O teste de toxicidade do extrato bruto foi realizado por meio do método colorimétrico Cell Titer 96®, MTS, em cultura de queratinócitos humanos, constatando-se índice de citotoxicidade (IC50) de 1,0 mg/mL. As formulações cosméticas contendo o extrato foram analisadas quanto à estabilidade e as de melhor desempenho foram submetidas ao teste de eficácia do sistema conservante, de acordo com os procedimentos descritos na CTFA. O sistema conservante mostrou-se efetivo frente à Escherichia coli IAL 2393 (ATCC 10536), a Pseudomonas aeruginosa IAL 1874 (ATCC 9027), ao Staphylococcus aureus IAL 1875 (ATCC 6548), a Burkholderia cepacia IAL 1834 ATCC (17759) e a Candida albicans IAL 1611 (ATCC 10231). Avaliouse a compatibilidade epidérmica das formulações em equivalentes dermo-epidérmicos, sistema tridimensional cultivados na superfície ar-líquido. Os resultados mostraram que houve diferenças na compatibilidade epidérmica dependendo das características dos componentes das formulações. Concluiu-se que o extrato bruto de folhas de Rubus rosaefolius Sm. a 0,2% (p/v) pode ser utilizado como candidato a conservante em formulações cosméticas, sendo estável e apresentar compatibilidade epidérmica. / Cosmetic and pharmaceuticals products contained natural compounds have increased in the last few years. To verify the use of these compounds as preservative in formulations, the antimicrobial activity from the raw extract of the Rubus rosaefolius Sm. leaves and its fractions was determined. The toxicity in vitro and the behavior in cosmetic formulations (gel, emulsion and shampoo), regarding to the stability, effectiveness of the preservative system, and epidermal compatibility were evaluated in the extract, which had the best preservative action. The antimicrobial activity was determined by the micro dilution method, and the 0.2% concentration (w/v) of the raw extract had the best performance. The toxicity of the extract was analyzed by Cell Titer 96® colorimetric; MTS method in human keratinocytes culture, and the index of cytotoxicity (IC 50) found was 1.0 mg/mL. The cosmetic formulations with the raw extract were analyzed regarding to the stability and the best formulations were submitted to preservative challenge test, according to CTFA procedures. The preservative system was effective against Escherichia coli IAL 2393 (ATCC 10536), Pseudomonas aeruginosa IAL 1874 (ATCC 9027), Staphylococcus aureus IAL 1875 (ATCC 6548), Burkholderia cepacia IAL 1834 ATCC (17759), and Candida albicans IAL 1611 (ATCC 10231). The epidermal compatibility of the formulations was verified by skin (dermo-epidermal) equivalent, three-dimensional system, cultivated in the air-liquid surface. The results showed there were differences in the epidermal compatibility depended on the ingredient of formulation. In conclusion, the raw extract from the Rubus rosaefolius Sm leaves 0.2% (w/v) can be used as preservative candidate in the cosmetic formulations analyzed due to stability and it presented epidermal compatibility.

Os produtos cosméticos e farmacêuticos contendo componentes de origem natural têm aumentado significativamente nos últimos anos. Com o objetivo de utilizar esses componentes como conservante em formulações cosméticas, determinou-se a atividade antimicrobiana do extrato bruto de folhas de Rubus rosaefolius Sm. e suas frações. Aquele de melhor desempenho foi avaliado quanto à toxicidade in vitro e seu comportamento em formulações cosméticas (creme, gel e xampu), relacionado à estabilidade, eficácia do sistema conservante e compatibilidade epidérmica. A atividade antimicrobiana foi determinada pelo método de microdiluição e a concentração de 0,2% (p/v) do extrato bruto apresentou melhor desempenho. O teste de toxicidade do extrato bruto foi realizado por meio do método colorimétrico Cell Titer 96®, MTS, em cultura de queratinócitos humanos, constatando-se índice de citotoxicidade (IC50) de 1,0 mg/mL. As formulações cosméticas contendo o extrato foram analisadas quanto à estabilidade e as de melhor desempenho foram submetidas ao teste de eficácia do sistema conservante, de acordo com os procedimentos descritos na CTFA. O sistema conservante mostrou-se efetivo frente à Escherichia coli IAL 2393 (ATCC 10536), a Pseudomonas aeruginosa IAL 1874 (ATCC 9027), ao Staphylococcus aureus IAL 1875 (ATCC 6548), a Burkholderia cepacia IAL 1834 ATCC (17759) e a Candida albicans IAL 1611 (ATCC 10231). Avaliouse a compatibilidade epidérmica das formulações em equivalentes dermo-epidérmicos, sistema tridimensional cultivados na superfície ar-líquido. Os resultados mostraram que houve diferenças na compatibilidade epidérmica dependendo das características dos componentes das formulações. Concluiu-se que o extrato bruto de folhas de Rubus rosaefolius Sm. a 0,2% (p/v) pode ser utilizado como candidato a conservante em formulações cosméticas, sendo estável e apresentar compatibilidade epidérmica. / Cosmetic and pharmaceuticals products contained natural compounds have increased in the last few years. To verify the use of these compounds as preservative in formulations, the antimicrobial activity from the raw extract of the Rubus rosaefolius Sm. leaves and its fractions was determined. The toxicity in vitro and the behavior in cosmetic formulations (gel, emulsion and shampoo), regarding to the stability, effectiveness of the preservative system, and epidermal compatibility were evaluated in the extract, which had the best preservative action. The antimicrobial activity was determined by the micro dilution method, and the 0.2% concentration (w/v) of the raw extract had the best performance. The toxicity of the extract was analyzed by Cell Titer 96® colorimetric; MTS method in human keratinocytes culture, and the index of cytotoxicity (IC 50) found was 1.0 mg/mL. The cosmetic formulations with the raw extract were analyzed regarding to the stability and the best formulations were submitted to preservative challenge test, according to CTFA procedures. The preservative system was effective against Escherichia coli IAL 2393 (ATCC 10536), Pseudomonas aeruginosa IAL 1874 (ATCC 9027), Staphylococcus aureus IAL 1875 (ATCC 6548), Burkholderia cepacia IAL 1834 ATCC (17759), and Candida albicans IAL 1611 (ATCC 10231). The epidermal compatibility of the formulations was verified by skin (dermo-epidermal) equivalent, three-dimensional system, cultivated in the air-liquid surface. The results showed there were differences in the epidermal compatibility depended on the ingredient of formulation. In conclusion, the raw extract from the Rubus rosaefolius Sm leaves 0.2% (w/v) can be used as preservative candidate in the cosmetic formulations analyzed due to stability and it presented epidermal compatibility.