Oilseed crop's waste product yields compounds that protect skin from the sun

Date: May 8, 2018 Source: Oregon State University Summary: Meadowfoam, a native Pacific Northwest plant cultivated as an oilseed crop, has emerged as a potential new source of protection against the sun's harmful effects on the skin.

Meadowfoam, a native Pacific Northwest plant cultivated as an oilseed crop, has emerged as a potential new source of protection against the sun's harmful effects on the skin.

The findings by scientists at Oregon State University are important because nearly 10,000 people a day in the United States are diagnosed with skin cancer, resulting in large part from the DNA damage caused by the ultraviolet radiation the sun emits.

In addition to cancer, prolonged exposure to the sun can lead to the skin's premature aging, visible in the form of sagging and wrinkles.

"There's a highly complex cascade of biochemical reactions that occur as stress responses in the skin attempt to counteract UV-induced damage," said co-corresponding author Gitali Indra, associate professor of pharmaceutical sciences. "We need better ways to block UV exposure and also ways to lessen the damage by limiting detrimental physiological processes."

Meadowfoam, named for the canopy of creamy-white flowers it produces when a crop is in full bloom, contains a class of compounds known as glucosinolates whose derivatives have been shown to have anti-cancer and sunlight-protectant properties.

Indra and colleagues in the OSU College of Pharmacy looked at two derivatives from one such glucosinolate that's found readily in the "seedmeal" left over from meadowfoam oilseed processing; meadowfoam oil has industrial applications and also is used in shampoos and cosmetics.

The scientists set up 3-D facsimiles of human skin reconstructed in culture plates, hit them with ultraviolet B radiation -- the more harmful of the two types to reach the earth from the sun -- and then treated the skin with the meadowfoam derivatives.

Both of the derivatives -- 3-methoxybenzylisothiocyanate and 3-methoxyphenylacetonitrile -- ameliorated the UV damage to the skin cells by:

• prohibiting crosslinking of DNA, thereby preventing cancer-initiating mutations;
• inhibiting two enzymes involved in the breakdown of collagen, skin's primary structural protein;
• causing a reduction in the number of precancerous cells;
• and preventing hyperplasia -- organ or tissue enlargement that's often an early stage in cancer development.

"DNA damage is the precursor to photocarcinogenesis, and these derivatives reduce that damage, which means improved skin health and reduced cancer risk," said Arup Indra, associate professor of pharmaceutical sciences, affiliate investigator at OSU's Linus Pauling Institute and the other co-corresponding author. "The findings show a tremendous potential for utility in skin care products, besides just demonstrating the science on its own."

The 3D skin reconstructions used in the study represent an important research tool, added Gitali Indra.

"It's very important to not use animal models in the testing of cosmetics and skin care products," she said. "People don't like to see animal testing data, especially in Europe, where they'll put a picture of a bunny rabbit on a product so people know animals weren't used in the testing. This is a very good model that we can use to test many kinds of drugs by using different assays."

The skin reconstructions are built from scratch, Arup Indra noted, meaning, for example, pigment-producing cells and immune cells can be added as a study requires.

"We can look at how a compound slowly diffuses and see how it impacts collagen degradation and UV protection," he said. "It's really nice that we can tease apart these different functions."

Because the glucosinolate derivatives inhibit the enzymes needed for the breakdown of collagen, they're effectively acting as anti-aging compounds.

"Most cosmetics just sort of patch things up, cover up the damage, but this actually protects the skin," said co-author Fred Stevens, principal investigator at the Linus Pauling Institute and professor of medicinal chemistry in the College of Pharmacy.

Story Source:

Materials provided by Oregon State University. Original written by Steve Lundeberg. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

Evan L. Carpenter, Mai N. Le, Cristobal L. Miranda, Ralph L. Reed, Jan F. Stevens, Arup K. Indra, and Gitali Indra. Photoprotective Properties of Isothiocyanate and Nitrile Glucosinolate Derivatives from Meadowfoam (Limnanthes alba) against UVB Irradiation in Human Skin Equivalent. Frontiers in Pharmacology, 2018; DOI: 10.3389/fphar.2018.00477

Cite This Page:

MLA

APA

Chicago

Oregon State University. "Oilseed crop's waste product yields compounds that protect skin from the sun." ScienceDaily. ScienceDaily, 8 May 2018. <www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180508102203.htm>.

Mistura de óleos essenciais revela ação anti-salmonela e antioxidante

https://www.unicamp.br/unicamp/index.php/ju/noticias/2018/04/18/mistura-de-oleos-essenciais-revela-acao-anti-salmonela-e-antioxidante

18.04.2018

Mix de plantas aromáticas é alternativa tanto nas dietas de animais como na elaboração de produtos à base de carne de frango

TEXTO CARMO GALLO NETTO FOTOS ANTONIO SCARPINETTI EDIÇÃO DE IMAGEM LUIS PAULO SILVA

Por ser um alimento altamente perecível, a carne de frango e os produtos dela derivados são comumente passíveis de contaminação por salmonela (cujo nome científico é Salmonella), além de facilmente suscetíveis à perda de qualidade devido ao processo de oxidação lipídica.

A utilização de antibióticos e antioxidantes sintéticos no enfrentamento desses problemas tem sido a prática comum na indústria de alimentação animal e humana. Entretanto, os rigores cada vez maiores das regulamentações internacionais e mesmo nacionais, que proíbem ou restringem a utilização de aditivos sintéticos na produção alimentícia, e a conscientização crescente dos consumidores, em decorrência das mudanças nos contextos socioeconômicos e culturais, têm aumentado progressivamente a demanda por produtos mais naturais e que tendem a oferecer menores riscos à saúde.

Estes fatos têm levado a indústria alimentícia à utilização de componentes alternativos aos sintéticos. Ressalte-se que, no Brasil, que se tornou há mais de dez anos o maior exportador de carne de frango e seu segundo produtor mundial, apenas superado pelos EUA, essa preocupação assume particular importância, principalmente depois de a Operação Carne Fraca ter colocado em questão a seriedade e a competência das grandes empresas exportadoras brasileiras. 

Nesse contexto, as plantas aromáticas e seus óleos essenciais, que possuem pluralidades de atividades, constituem uma possibilidade de uso na ação antimicrobiana e antioxidante tanto nas dietas dos animais como na elaboração de produtos cárneos.

Adriana Nogueira Figueiredo (à esq.), autora do estudo, e Marta Cristina Teixeira Duarte, coordenadora da linha de pesquisa: encapsulamento de óleos essenciais em produtos cárneos rendeu patente

Em trabalho desenvolvido junto à linha de pesquisa mantida pela bióloga Marta Cristina Teixeira Duarte - pesquisadora do CPQBA-Unicamp e professora credenciada junto ao Programa de Pós-Graduação em Ciências de Alimentos da Faculdade de Ciências de Alimentos (FEA) da Universidade - que tem como foco a busca de novos antimicrobianos naturais a partir de plantas medicinais aromáticas, a zootecnista Adriana Nogueira Figueiredo utilizou uma mistura de dois óleos essenciais com o objetivo de obter um produto alternativo aos antibióticos e, portanto, com efeito anti-salmonela, e que também atuasse como antioxidante, propiciando ampliação do tempo de vida útil da carne, quando adicionado à alimentação de frangos.

Em vista das reconhecidas múltiplas funções dos óleos essenciais, a pesquisadora partiu da hipótese de que uma mistura de óleos essenciais provenientes das espécies aromáticas tomilho (Thymus vulgaris) e alfavacão (Ocimum gratissimum) poderiam exercer ação em frangos de corte tanto para o controle da salmonela (atividade antibacteriana) como da oxidação lipídica da carne (atividade antioxidante).

Diante dos bons resultados, a mesma composição de óleos essenciais foi também adicionada na elaboração de almôndegas, em substituição aos antioxidantes sintéticos, produzidas segundo processos industriais a partir das carnes moídas de peito e de sobrecoxa dos animais, cortes selecionados por se distinguirem na quantidade de gordura. A mistura dos óleos essenciais encapsulados nesses produtos cárneos revelou-se verdadeiramente eficaz e esse novo processamento foi patenteado mesmo antes da conclusão do doutorado da pesquisadora.

A professora Marta ressalta a importância do trabalho quando se sabe da tendência cada vez maior da substituição de produtos sintéticos antimicrobianos e antioxidantes por produtos naturais na indústria alimentícia. No caso dos antimicrobianos ela lembra o perigo crescente de resistência aos antibióticos pelo seu uso indiscriminado em vários segmentos, o que aponta na necessidade de desenvolvimento de antibióticos cada vez mais potentes.

Ação anti-salmonela

Para verificar a ação anti-salmonela da mistura dos óleos essenciais utilizados, Adriana inoculou em pintinhos, com três dias de vida, salmonelas resistentes coletadas de aves contaminadas. Esses animais foram então divididos em grupos e alimentados durante 21 dias com ração em que foi adicionada a mistura encapsulada dos óleos para facilitar a homogeneização e evitar perdas por volatilização. Cada um dos grupos recebeu ração com uma determinada concentração da blenda para comparação dos resultados inclusive com o grupo de controle, alimentado com ração padrão. Periodicamente animais desses grupos eram abatidos para que pudessem ser obtidas as respectivas curvas de variação das salmonelas através da coleta das excretas e do conteúdo do ceco das aves, parte final do intestino em que estas proliferam. Verificou-se que os óleos essenciais efetivamente diminuíram o crescimento das salmonelas durante o período experimental bem mais do que ocorria na situação de controle, chegando essa diminuição a ser mil vezes menor.

Ação antioxidante

Em vista de a literatura indicar que esses mesmos óleos essenciais também exercem efeito antioxidantes, as pesquisadoras resolveram testá-los no frango durante o seu crescimento e depois do abate até chegar ao consumidor, de modo a abranger toda a cadeia produtiva. Para tanto, à ração das aves foi adicionada a mesma mistura de óleos essenciais encapsulados, fornecida durante 35 dias até o abate. Nesse período mediu-se o efeito antioxidante em dois cortes de frangos: o peito e a sobrecoxa, ou seja, partes com menor e maior quantidade de gordura. Os resultados mostraram que os óleos essenciais retardaram a oxidação lipídica da carne e que seus efeitos foram mais efetivos na sobrecoxa, porção mais rica em lipídios. Os ensaios se estenderam até sete dias depois do abate, período em que a carne comercializada permanece na geladeira. Os resultados foram melhores quando comparados com a adição do antioxidante sintético à ração.

Patenteada ação no prato pronto

Restava testar ainda qual o efeito antioxidante da mesma mistura de óleos essenciais encapsulados, quando utilizada em substituição aos antioxidantes sintéticos, em almôndegas feitas com peito e sobrecoxa de frangos do grupo de controle, ou seja, de aves criadas com ração padrão, sem antioxidantes.

As almôndegas foram preparadas com carne moída de peito e sobrecoxa e temperadas, segundo processos industriais convencionais, e receberam a adição dos óleos encapsulados e foram então avaliados os efeitos protetores nessas almôndegas antes e depois do cozimento. A professora Marta considera os resultados de extrema importância: “A substituição do antioxidante sintético pelo natural é totalmente viável. A mistura encapsulada utilizada tem ação efetiva quando adicionada na alimentação do frango de corte, mas, principalmente na fabricação de produtos cárneos, o que nos levou a patentear o processo”. Embora tenham sido também produzidas almôndegas a partir dos mesmos cortes oriundos de frangos que já tinham recebido a blenda na ração, os efeitos mostraram-se muito superiores quando a mistura é adicionada diretamente à carne processada.

Apesar das ervas utilizadas para a extração dos óleos essenciais serem muito baratas, os processos de extração e encapsulamento os encarecem, e os custos ainda não os fazem competitivos com os antioxidantes sintéticos. “Mas o apelo de produto natural, uma exigência cada vez maior em decorrência do aumento da consciência do consumidor, obriga a indústria alimentícia à oferta de produtos livres de aditivos sintéticos, pressionada inclusive por regulamentações legais progressivamente mais rigorosas e lideradas por países centrais”, afirma Adriana. 

Imagem de capa JU-online