Extração e caracterização de extratos de Jatropha gossypiifolia L.: avaliação da sua atividade antimicrobiana e antioxidante

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Química e Biológica

Morfoanatomia do fruto, semente e plântulas de Acalypha gracilis (Spreng.) Müll. Arg., Euphorbia cotinifolia L. e Jatropha gossypiifolia L. (Euphorbiaceae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Isolamento e quantificação de flavonóides e abordagem das atividades antioxidante e antimicrobiana de Jatropha gossypiifolia L.

Jatropha gossypiifolia L. (Euphorbiaceae), conhecida no Pará como pião-roxo, é utilizada no tratamento de hemorróidas, queimaduras, dores estomacais, entre outras doenças. Diante da importância do vegetal na região torna-se necessária a sua investigação visando contribuir para o seu aproveitamento no desenvolvimento de fitoterápicos. Para tanto, buscou-se determinar o perfil cromatográfico do extrato etanólico bruto (EEB), por cromatografia de camada delgada (CCD) e por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), o teor de flavonóides totais e dos flavonóides isolados no extrato. Foram realizados também ensaios de atividade antimicrobiana com o EEB e as frações obtidas a partir dele (frações hexânica, clorofórmica, acetato de etila e residual). A atividade antioxidante do extrato e suas frações também foi caracterizada. O material vegetal foi coletado no horto de plantas medicinais da EMBRAPA – Amazônia oriental e com ele preparou-se, por percolação, o EEB; utilizando um evaporador rotativo a baixa pressão, obteve-se o extrato seco que, posteriormente, foi fracionado por partição líquido-líquido sucessivamente com hexano, clorofórmio e acetato de etila. As frações obtidas foram também concentradas a baixa pressão. A fração acetato de etila foi novamente fracionada fornecendo uma fração acetona (FAct-II), uma nova acetato de etila (FA-II), metanólica (FM-II) e resíduo sólido (RS-II). FAct-II foi submetida a cromatografia líquida a média pressão obtendo-se as subfrações Fr SAc1-II e Fr SAc3-II denominadas de Jg1 e Jg2, respectivamente. A prospecção química no extrato e nas frações dos metabólitos foi realizada em triplicata, sendo evidenciada a presença dos seguintes polifenóis: taninos catéquicos e flavonóides. A análise por CCD foi realizada utilizando-se o eluente acetato de etila/ácido fórmico/ácido acético glacial/água (100:11:11:26), sobre gel de sílica de fase normal, sendo observadas zonas com fator de retenção 0,65, 0,72 e 0,77, reativas à solução de FeCl3. O cromatograma por CLAE do EEB apresentou três picos significativos (valores médios de tr: 13,24 min, 15,02 min e 16,00 min) cujos espectros são característicos de flavonóides. No calculo do teor de flavonóides, aplicando-se a média das leituras de absorvância (A: 0,874), chegou-se ao teor de 2,04%. A concentração encontrada para cada substância isolada foi de 340 μg para Jg1 e 406 μg para Jg2 por mililitro da solução de extrato. Quanto às atividades biológicas testadas, FA-I e FR-I inibiram o crescimento de S. aureus e C. albicans como também apresentaram maior potencial antioxidante. Os resultados fornecem parâmetros acerca de polifenóis adequados para o controle de qualidade como marcadores químicos, e teor de destes possíveis marcadores.

Genotoxic potential of the latex from cotton-leaf physicnut (Jatropha gossypiifolia L.)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Atividade antiofídica do decocto das folhas de jatropha gossypiifolia l. frente o veneno de bothrops jararaca

Antiophidic activity from decoct of Jatropha gossypiifolia L. leaves against Bothrops jararaca venom. Snakebites are a serious worldwide public health problem. In Latin America, about 90 % of accidents are attributed to snakes from Bothrops genus. Currently, the main available treatment is the antivenom serum therapy, which has some disadvantages such as inability to neutralize local effects, risk of immunological reactions, high cost and difficult access in some regions. In this context, the search for alternative therapies to treat snakebites is relevant. Jatropha gossypiifolia L., a medicinal plant popularly known in Brazil as “pinhão-roxo”, is very used in folk medicine as antiophidic. So, the aim of this study is to evaluate the antiophidic properties of this species against enzymatic and biological activities from Bothrops jararaca snake venom. The aqueous leaf extract of J. gossypiifolia was prepared by decoction. The inhibition studies were performed in vitro, by pre-incubation of a fixed amount of venom with different amounts of extract from J. gossypiifolia for 60 min at 37 °C, and in vivo, through oral or intraperitoneal treatment of animals, in different doses, 60 min before venom injection. The proteolytic activity upon azocasein was efficiently inhibited, indicating inhibitory action upon metalloproteinases (SVMPs) and/or serine proteases (SVSPs). The extract inhibited the fibrinogenolytic activity, which was also confirmed by zymography, where it was possible to observe that the extract preferentially inhibits fibrinogenolytic enzymes of 26 and 28 kDa. The coagulant activity upon fibrinogen and plasma were significantly inhibited, suggesting an inhibitory action upon thrombin-like enzymes (SVTLEs), as well as upon clotting factor activators toxins. The extract prolonged the activated partial thromboplastin time (aPTT), suggesting an inhibitory action toward not only to SVTLEs, but also against endogenous thrombin. The defibrinogenating activity in vivo was efficiently inhibited by the extract on oral route, confirming the previous results. The local hemorrhagic activity was also significantly inhibited by oral route, indicating an inhibitory action upon SVMPs. The phospholipase activity in vitro was not inhibited. Nevertheless, the edematogenic and myotoxic activities were efficiently inhibited, by oral and intraperitoneal route, which may indicate an inhibitory effect of the extract upon Lys49 phospholipase (PLA2) and/ or SVMPs, or also an anti-inflammatory action against endogenous chemical mediators. Regarding the possible action mechanism, was observed that the extract did not presented proteolytic activity, however, presented protein precipitating action. In addition, the extract showed significant antioxidant activity in different models, which could justify, at least partially, the antiophidic activity presented. The metal chelating action presented by extract could be correlated with SVMPs inhibition, once these enzymes are metal-dependent. The phytochemical analysis revealed the presence of sugars, alkaloids, flavonoids, tannins, terpenes and/or steroids and proteins, from which the flavonoids could be pointed as major compounds, based on chromatographic profile obtained by thin layer chromatography (TLC). In conclusion, the results demonstrate that the J. gossypiifolia leaves decoct present potential antiophidic activity, including action upon snakebite local effects, suggesting that this species may be used as a new source of bioactive molecules against bothropic venom.

Mites (Arthropoda: Acari) associated with three species of the genus Jatropha (Euphorbiaceae) in Brazil, with emphasis on Jatropha curcas L.

The physic nut (Jatropha curcas L.) (Euphorbiaceae) has emerged as a new option in cultivation aimed at biodiesel production. In order to provide information that may be useful to further develop management plans for that specific crop, samples of mites were collected from cultured and wild J. curcas plants in various regions of the country and from two other species of the same genus, Jatropha gossypiifolia L. and Jatropha mollissima (Pohl) Baill. in the northeastern region of Brazil. Altogether 31 species belonging to 10 families were recorded. The family Phytoseiidae presented the largest number of species (17). Polyphagotarsonemus latus Banks (Tarsonemidae) was the most abundant species (8,503 specimens). A dichotomous key was prepared to identify all the sampled species. At least four mite species of the samples deserve attention as showing potential for being pests in the crops of J. curcas, Brevipalpus phoenicis, Brevipalpus obovatus, Polyphagotarsonemus latus and Tetranychus bastosi, the latter two often found in great abundance.

Shape and size of jatropha beans (Jatropha curcas L.) during drying at different temperatures

This study was carried out to study the physical properties of the jatropha beans over the drying under six air conditions, based on measurements of roundness, sphericity, volume, superficial area, projected area and surface/volume ratio. Jatropha beans with moisture content around 0.61 (decimal d.b.) were subjected to thin-layer drying in oven with forced-air circulation under six temperature conditions (36, 45, 60, 75, 90 and 105 °C) and relative humidity of 31.7; 19.6; 9.4; 4.8; 2.6 and 1.5% respectively, until reaching the moisture content of 0.11 ± 0.006 (decimal d. b.). The results showed that the necessary time for jatropha beans to reach the moisture content of 0.11 ± 0.006 (decimal d.b.) were 1.5; 2.25; 3.0; 4.75; 6.75 and 12.0 h for the drying temperatures of 105, 90, 75, 60, 45 and 36 °C, respectively; and the reduction in the moisture content as well as the drying conditions promoted changes in the shape and reduced the size of the jatropha beans.

Utilização de sementes de Jatropha curcas L. provenientes de Cabo Verde para a produção de biodiesel

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

EVALUATION OF THE MOLLUSCICIDAL POTENTIAL OF HYDROALCOHOLIC EXTRACTS OF Jatropha gossypiifolia Linnaeus, 1753 ON Biomphalaria glabrata (Say, 1818)

The action of extracts from the stem, leaves, and fruit of Jatropha gossypiifolia on Biomphalaria glabrata was studied by analyzing survival, feeding capacity and oviposition ability. The extracts were obtained by macerating the plant parts in 92% ethanol, which were then evaporated until a dry residue was obtained and phytochemically studied. The molluscicidal activity on B. glabrata was investigated using the procedures recommended by WHO (1965). The amount of food ingested and oviposition were measured during each experiment. The extract of leaves from J. gossypiifolia was shown to be a strong molluscicidal agent, causing 100% mortality of B. glabrata, even in the lowest concentration tested, of 25 ppm. Regarding the fruit extract, there was variation in the mortality, depending on the concentration used (100, 75, 50 and 25 ppm). The snails that were in contact with the fruit extract had significant reduction in feeding and number of embryos in comparison to the control. The stem extract did not present molluscicidal activity nor had any influence on the feeding and oviposition abilities of B. glabrata, in the concentrations tested. In conclusion, the extracts of leaves and fruits of J. gossypiifolia investigated in this work show molluscicidal effect and may be sources of useful compounds for the schistosomiasis control.

Avaliação do Potencial de Jatropha Curcas L. para Produção de Biodiesel (Santiago - Cabo Verde)

Este estudo teve como principal objectivo contribuir para a avaliação do potencial da espécie Jatropha curcas L. (purgueira) para a produção de biodiesel na ilha de Santiago – Cabo Verde. Foi efectuada uma caracterização de várias populações de plantas espontâneas ou cultivadas em diferentes regiões ecológicas da ilha de Santiago, bem como de 13 ecótipos existentes no banco de germoplasma do INIDA. Essa caracterização incidiu sobre um conjunto de caracteres morfológicos, produção de frutos e sementes, teor em óleo nas sementes e sua composição em ácidos gordos. As produções de frutos e semente foram muito baixas, com excepção da amostra Chã de Vaca, apresentando as populações espontâneas da ilha produções superiores às do banco. O teor em óleo das sementes variou entre 15,6% e 35%, o que foi inferior ao obtido em anteriores estudos. Verificou-se existir uma correlação entre o peso da semente e o teor em óleo apenas para as populações sub espontâneas/cultivadas. A composição em ácidos gordos não apresentou grandes diferenças face a anteriores trabalhos salientando-se os apreciáveis teores de ácido linolénico e linoleico. As amostras da Loura, Chã de Vacas e 17 do banco de germoplasma têm um perfil em ácidos gordos com maior teor de ácido oleico.

Chemical constituents of methanolic extracts of Jatropha curcas L and effects on Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae)

The biological activity of seven extracts from leaves of different Jatropha curcas L (Euphorbiaceae) accessions was evaluated on Spodoptera frugiperda. Methanol extracts were incorporated into an artificial diet and offered to the larval stage of S. frugiperda. The parameters evaluated were length of larval and pupal stages, mortality of larval and total cycle stage, and weight of pupae. The extracts of the EMB accessions showed the best result for larval mortality at 60.00 and 56.67%, compared with the control, respectively. Hexane partition of the methanol extract of the leaves of PM-14 accessions allowed the identification of phytosterols, phytol and n-alkanols.

Caracterização morfoanatomica e fisiológica de sementes e plântulas de Jatropha curcas L. (Euphorbiaceae)

Jatropha curcas L., conhecida popularmente como pinhão-manso, é uma espécie encontrada em quase todas as regiões intertropicais do planeta. Possui sementes oleaginosas de importância medicinal e econômica, sendo apontada atualmente como promissora fonte de matéria-prima para a produção de biocombustíveis. Os objetivos deste trabalho consistiram em identificar as diferentes fases do processo de germinação, descrever e ilustrar a morfologia de sementes e plântulas de Jatropha curcas L. e os aspectos anatômicos das sementes, relacionando as mudanças que ocorrem nos tecidos durante as fases de embebição. Para a análise morfológica das sementes e plântulas, observaram-se os detalhes externos e internos. Para o estudo das fases de germinação, foi realizado um ensaio para avaliar o comportamento das sementes durante a embebição; para a análise anatômica, foram preparadas lâminas permanentes com cortes das sementes após 0, 4, 24 e 72 h de embebição. As sementes de Jatropha curcas L. são endospermáticas, elípticas e anátropas com tegumento glabro, possuindo poros e fissuras em sua superfície. Os cotilédones são foliáceos, com formato cordiforme e nervuras trinérvias. A germinação é do tipo fanerocotiledonar, epígea. Anatomicamente, as sementes são albuminosas, sendo o tegumento constituído de células parenquimáticas, vacuoladas e poligonais com feixes vasculares e células esclereficadas. O endosperma é composto por células poliédricas ricas em substâncias de reserva, principalmente lipídios. Durante as fases de germinação, observaram-se alterações no acúmulo de grânulos de amido presentes no endosperma, bem como mudanças na organização dos seus feixes vasculares.

Modelagem matemática e difusividade efetiva das sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas L.) durante a secagem

O presente trabalho teve o objetivo de ajustar diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais da secagem de sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas L.), bem como determinar o coeficiente de difusão efetivo e obter a energia de ativação para a faixa de temperatura utilizada. As sementes de pinhão-manso com teor de água de 0,67 (decimal b.s.) passaram por um período de pré-secagem em ambiente natural para reduzir e homogeneizar o teor de água para 0,30 (decimal b.s.). Em seguida, a secagem foi realizada em secador experimental mantendo-se as temperaturas controladas de 30; 40; 50; 60 e 70 ± 1 ºC e umidades relativas de 55,98; 41,44; 35,35; 26,21 e 13,37 ± 3%, respectivamente. Aos dados experimentais foram ajustados onze modelos matemáticos utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas. Conclui-se que, dentre os modelos analisados, Page e Henderson e Pabis Modificado apresentaram os melhores ajustes aos dados experimentais, sendo o modelo de Page selecionado para a descrição das curvas de secagem do pinhão-manso devido a sua simplicidade; o coeficiente de difusão efetiva aumenta com a elevação da temperatura, apresentando magnitudes entre 3,93x10-10 e 9,19x10-10 m² s-1 para o intervalo de temperatura de 30 a 70 ºC, respectivamente; e a energia de ativação para a difusão líquida do pinhão-manso durante a secagem foi de 15,781 kJ mol-1.

Physiological maturity of seeds and colorimetry of fruits of Jatropha curcas L.

The objective was to relate the coloration of fruits of Jatropha curcas L during the maturation process with morphometric (fruits and seeds) and germinative characteristics (seeds). Fruits were collected at various maturation stages from mast trees located in Eldorado/MS, and six maturation stages were visually classified based on fruit's epicarp color. Epicarp digital colorimetry was used to characterize maturation stages in addition to morphometric variables of length and width of fruits and seeds, as well their water content. For determining the physiological potential it was used germination test, emergence velocity index and first count of germination. Results indicated that seeds of J. curcas should be harvested when fruit epicarp shows a reading equal or smaller than 82, 70 or 65 nm of red, green or blue scales from a digital color analyzer. Seeds of fruits with that colorimetry can be harvested in virtue of the maxim acumululation of dry mass, water content below 38,5% and higher physiological potential.

Floral biology and characterization of seed germination in physic nut (Jatropha curcas L.)

The objective of this study was to characterize morphologically the seed germination and floral biology of Jatropha curcas grown in Viçosa, Minas Gerais state. The floral biology study was made on fresh inflorescences of 20 plants. For the post-seminal development study, the seeds were submitted to laboratory and greenhouse germination test. J. curcas has flowers of both sexes within the same inflorescence, with each inflorescence having an average of 131 flowers, being 120 male and 10.5 female flowers. Low numbers of hermaphrodite flowers were also found, ranging from 0 to 6 flowers per inflorescence. The germination of J. curcas begins on the third day with radicle protrusion in the hilum region. The primary root is cylindrical, thick, glabrous and branches rapidly, with about 4-5 branches three days after protrusion, when the emergence of the secondary roots begins. Seed coat removal occurs around the 8th day, when the endosperm is almost totally degraded and offers no resistance to the cotyledons that expand between the 10th and 12th day. A normal seedling has a long greenish hypocotyl, two cotyledons, a robust primary root and several lateral roots. On the 12th day after sowing, the normal seedling is characterized as phanerocotylar and germination is epigeal.