Bioactividad del aceite esencial de Ocimum micranthum Willd, recolectado en el departamento de Bolívar, Colombia

Bioactivity of essential oil from Ocimum micranthum Willd collected from Bolivar department, Colombia

Dra. Beatriz Eugenia Jaramillo C,^I MSc. Edisson Duarte R,^I MSc. Wilman Delgado^II

^I Grupo de Investigaciones Agroquímicas, Programa de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Cartagena, Campus de Zaragocilla, Cartagena, Colombia.
^II Laboratorio de Productos Naturales Vegetales, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Ciudad Universitaria, Bogotá, Colombia.

RESUMEN

Introducción: Ocimum micranthum Willd, es una planta herbácea, perteneciente a la familia de las Lamiáceas, originaria de las regiones tropicales y subtropicales de América, cultivada con fines medicinales y/o ornamentales. La infusión de esta planta es usada para enfermedades de tipo gastrointestinal como úlceras, gastritis, fiebre intestinal, inflamación; disentería, vómito, dolor de estómago y vermífugo.
Objetivos: determinar la composición química volátil del aceite esencial de Ocimum micranthum Willd y evaluar in vitro las actividades antifúngica, repelente, insecticida y antioxidante.
Métodos : el aceite esencial (AE) fue obtenido de hojas frescas de O. micranthum por hidrodestilación, la composición química volátil fue determinada mediante cromatografía de gases acoplada a detector de espectrometría de masas (GC-MS). El ensayo de actividad fumigante (insecticida) del AE se realizó sobre Sitophilus zeamais. La actividad antifúngica sobre el hongo fitopatógeno ( Fusarium oxysporumf. sp. Dianthi), la actividad repelente contra el Tribolium castaneum Herbst y la capacidad antioxidante se efectuóa través del ensayo de decoloración del radical DPPH.
Resultados: el compuesto mayoritario encontrado en el AE de O. micranthum fue el eugenol (60,37 %), seguido de eucaliptol (12,09 %), cis b-terpineol (4,25 %) y a-terpineol (4,43 %), a-cadineno (1,27 %). El AE de O. micranthum fue activo contra F. oxysporum con un porcentaje de inhibición micelar de 98,8 % a 176,5 µL de AE/L aire, leído a las 72 horas; y un porcentaje de mortalidad contra S. zeamais de 66,7 % a 500 µL de AE/L de aire, después de 24 horas de exposición. La actividad repelente fue de 92,5 % y 93,3 % a las 2 y 4 horas de exposición, respectivamente. El porcentaje de inhibición del radical DPPH^• fue de 93,92 %.
Conclusiones: El aceite esencial de O. micranthum mostró una significativa actividad fungicida, repelente y fumigante, por lo cual puede llegar a ser una alternativa en reemplazo de fungicidas e insecticidas sintéticos.

Palabras clave: Ocimun micranthum, aceite esencial, antifúngicos, insecticidas, antioxidante, cromatografía de gases.

ABSTRACT

Key words: Ocimum micranthum, essential oil, antifungal, insecticide, antioxidant, gas chromatography.

INTRODUCCIÓN

La planta Ocimum micranthum Willd, conocida comúnmente como albahaca de monte, albahaca cimarrona, albahaca de gallina y albahaca silvestre, pertenece a la familia Lamiaceae y se encuentra ampliamente distribuida en América tropical, es nativa y común en tierras templadas, su altura varía entre los 30 - 60 cm¹. En medicina popular se utiliza para infecciones catarrales y bronquiales, también es usada como calmante, estomáquica, diurética y carminativa. Se le han reportado usos para el dolor de oídos, cabeza, muelas, vientre; calentura, regulador menstrual, mal de orín, diabetes, dolor de pecho, flujo, vómitos, cólicos y lombrices.^1,2 El fruto sirve para curar la nube de los ojos.³

Por lo tanto, el propósito de este estudio fue determinar la composición química volátil del AE de O. micranthum Willd y evaluar su bioactividad contra el Sitophilus zeamais, sobre el hongo fitopatógeno (Fusarium oxysporumf. sp. Dianthi), la actividad repelente usando el gorgojo de la harina Tribolium castaneum Herbst. También determinar su capacidad antioxidante usando el ensayo de decoloración del radical DPPH.

MÉTODOS

Material vegetal

Las hojas frescas de O. micranthum, fueron recolectadas en la ciudad de Cartagena de Indias, departamento de Bolívar, Colombia. La identificación taxonómica se llevó a cabo en el Instituto de Biología de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, de la Universidad de Antioquia, los pliegos testigo de cada planta quedaron depositados como muestra permanente en el Herbario Universidad de Antioquia (HUA); O. micranthum. (Nombre común: albahaca de monte) HUA 167359. La clasificación de las plantas fue realizada por el Dr. Francisco J. Roldán Palacios.

Hidrodestilación (HD)

Análisis cromatográfico

Insectos

Para los experimentos se utilizaron adultos de Sitophilus zeamais M. (Coleóptera: Curculionidae), los cuales se mantuvieron sobre un sustrato de granos de maíz. Los cultivos de insectos se mantuvieron en la oscuridad a 25 ± 1 °C y 70 ± 5 % de humedad relativa.

Actividad fumigante volátil

Toxicidad volátil

El AE se aplicó en dosis de 500, 350, 250, 150 y 50 µL de AE/L de aire sobre discos de papel de filtro de 2 cm de diámetro colocados en el interior de un vial de cristal de 4 mL de volumen, colocado a su vez en el interior de otro vial de mayor tamaño (15 mL), tapado con tapón de rosca, junto con 10 insectos de S. zeamais. El control se realizó de la misma manera pero sin la aplicación de aceites esenciales.¹³ El ensayo se hizo bajo condiciones controladas de temperatura y humedad (25 ± 1 °C and 70 ± 5 % r.h.) y se efectuó por triplicado.

Con los resultados obtenidos se calculó el porciento de mortalidad para cada concentración de acuerdo con la siguiente fórmula:

Se utilizaron placas de PDA (potato dextrosa agar) de acuerdo con la metodología descrita por Prieto et al.¹³

Montaje del ensayo : se esterilizó el material y el medio gelificado en cajas de Petri.

Se cortaron discos del micelio del hongo con ayuda de pitillos, y se ubicaron en el centro de las cajas de Petri.

a. Los discos de papel filtro se colocaron a 2 cm del disco de micelio, para esto se tuvo en cuenta lo siguiente:

-Para la dosis mayor, correspondiente a 15 µL de aceite (176,5 µL AE/L aire) se ubicaron 3 papeles de filtro formando un triángulo. Se aplicaron 5 µL en cada disco.

-Dosis de 10 µL de AE (117,7 µL AE/L aire) y 7 µL de AE (82,4 µL AE/L aire) se colocaron 2 papeles de filtro.

-Dosis de 2 µL (58,8 µL AE/L aire) y 5 µL de aceite (23,5 µL AE/L aire) se ubicó sólo 1 papel de filtro.

b. Se aplicó el AE sobre los papeles de filtro.

c. Para el control se dejó una caja de Petri con el micelio y papeles de filtro pero no se aplicó ninguna sustancia sobre los papeles.

e. Pasadas las 72 horas se midió el diámetro del micelio, haciendo dos medidas: una de arriba a abajo y otra de izquierda a derecha.

f. Para determinar el porciento de inhibición de crecimiento miceliar se comparó el diámetro de crecimiento del control con los de los ejemplares tratados, empleando la siguiente fórmula:

% ICM = 100 - ((100 x dT)/dC)

ICM = inhibición de crecimiento miceliar

dT = Diámetro del tratamiento

dC = Diámetro del control

Actividad repelente

Fue medida la actividad repelente utilizando la técnica de área de preferencia.^14,15 Para realizar el ensayo se colocaron un total de 20 insectos adultos de T. castaneum Herbts en el interior de una caja de Petri con papel filtro cortado a la mitad, resultando dos áreas de trabajo, una tratada con volúmenes iguales de diferentes concentraciones de AE disuelto en acetona (0,00002, 0,0002, 0,002, 0,02 y 0,2 μL/cm ²), y la otra con acetona únicamente. Para identificar el área tratada con el aceite del área no tratada, fue colocado un punto en el centro de una de las mitades del papel filtro, luego de esto, se contaron los organismos presentes en cada mitad del papel filtro después de dos y cuatro horas de exposición.

Análisis estadístico

Los datos se presentan como la media ± error estándar. La significación estadística fue determinada por los test de Duncan y Tukey. El análisis de varianza determinó si los resultados obtenidos para los ensayos de actividad antifúngica e insecticidas son estadísticamente diferentes. La significación estadística se fijó en p < 0,05.

Evaluación de la actividad antioxidante

La actividad antioxidante se evaluó como una medida de la capacidad de atrapar radicales, al hacer reaccionar el radical DPPH^• (1,1-difenil-2-picril- hidracilo) con vitamina C (sustancia patrón) y los posibles agentes antioxidantes (aceite esencial). El procedimiento desarrollado se describe a continuación.¹⁶

Se tomaron alícuotas (0,71, 0,57, 0,43, 0,28 y 0,14 mL) de una solución metanólica de DPPH^• al 1,37 mM a las cuales se adicionó metanol, para obtener concentraciones de 0,25, 0,20, 0,15, 0,10 y 0,05 mM respectivamente. La reacción se realizó empleando 3,9 mL de estas soluciones de DPPH^• y adicionando 0,1 mL de aceites esenciales los cuales se sometieron a un período de incubación en la oscuridad durante 90 minutos, luego se leyó la absorbancia a 517 nm en un espectrofotómetro UV - VIS. La actividad antioxidante se expresa como porcentaje de inhibición lo cual corresponde a la cantidad de radical DPPH^• neutralizado por los aceites esenciales, de acuerdo a la siguiente fórmula:

RESULTADOS

El rendimiento de AE de obtenido por hidrodestilación fue de 0,5 %. La tabla 1 muestra los principales componentes hallados en el AE. Fueron identificados 30 metabolitos secundarios en concentraciones superiores al 0,1 %. El compuesto mayoritario encontrado fue eugenol (60,37 %), identificado por comparación de su espectro de masas con el del compuesto patrón. Además de Eucaliptol (12,09 %), cis-b-terpineol, (4,25 %) a- terpineol (4,43 %), cis-ocimeno (1,17 %), a-cariofileno (1,12 %), a-selineno (1,15 %), a-cadineno (1,27 %).

a. Número del pico en la figura 1.

b. Índices de Kováts determinados experimentalmente en Columna HP-5.

c. Promedio de tres extracciones ± ts/√n (n = 4, 95 % confidencia).

La figura 1 muestra un perfil cromatográfico de metabolitos secundarios volátiles y semivolátiles del AE de O. micranthum.

Actividad antioxidante

Se realizó una comparación con el ácido ascórbico (sustancia antioxidante utilizada como referencia), cuyo porcentaje de inhibición frente al radical DPPH^• fue de 96,5 %, frente a la del AE, el cual fue de 85,0 % (tabla 2).

Actividad repelente

Los resultados de la actividad repelente del AE de O. micranthum son presentados en la Tabla 3. Este aceite presentó la mejor actividad repelente a una concentración de 0,01 μL/cm² a 2 y 4 horas de exposición (92,5 % y 93,3 %, respectivamente).

DISCUSIÓN

Los compuestos mayoritarios encontrados al determinar la composición química volátil del AE de O. micranthum colombiano, recolectado en el departamento de Bolívar, Colombia, fueron similares a los reportados por otros investigadores, Ie, Sachetti y col., reportaron el eugenol como compuesto mayoritario encontrado en el AE de O. micranthun amazónico y del noreste de Brasil.^4,6 Mientras que Rosas y colaboradores encontraron en el AE de O. micranthum recolectado en Pará Brasil, compuestos mayoritarios diferentes como cinamato de metilo-(E) (34,6-56,7 %), carvona (10,4-16,1 %), limoneno (8,1-10,3 %) y linalol (4,1-9,4 %). Los resultados respecto la composición química de los aceites esenciales difieren en el tipo y/o proporción de los compuestos encontrados, esto puede ser debido a las condiciones geobotánicas del medio, al método de cultivo, a la técnica de extracción, estado vegetativo de la especie utilizada, a la época de recolección, entre otras.¹⁷ Un estudio realizado por Rosas y colaboradores en el cual determinaron la variación en la composición química de los aceites esenciales producidos a partir de O. micranthum obtenido de plantas que crecen en el noreste de Brasil, en diferentes etapas de desarrollo y durante todo el día, encontraron una proporción mayor de eugenol en las plantas recolectadas en la mañana (6 a.m), respecto a las de la tarde (6 p.m).¹⁷

Poco se conoce acerca del mecanismo de acción de los repelentes, se cree que interfieren con los receptores olfatorios de atracción hacia la fuente de alimento del insecto. La actividad repelente de una planta se debe principalmente a sus componentes, tales como los fenoles, terpenos o alcaloides; sin embargo, son necesarios futuros estudios para identificar su papel y los diversos mecanismos fisiológicos del insecto involucrados en la atracción hacia el hospedador.⁸

El AE presentó marcada actividad fumigante y antifúngica, esto puede ser atribuido a la presencia de a-terpineno (0,41 %) o la mezcla de este compuesto con otros metabolitos que son tóxicos para el insecto y está presente en el AE, ya que según varias investigaciones, este compuesto ha mostrado 100 % de mortalidad en insectos del género Sitophilus después de 12 horas de exposición.^19-22 Bravo-Luna et al., reportaron una total inhibición del crecimiento micelial de Fusarium moniliforme con eugenol, aldehído cinámico, timol y linalol a dosis de 1000 ppm.²³

La actividad antioxidante de los aceites esenciales puede ser atribuida a diversas razones, como son: la presencia de compuestos fenólicos como el eugenol, timol y carvacrol que aunque están en pequeñas proporciones en el AE pueden ejercer una actividad antioxidante como captadores de radicales.^24,25

El AE de O.micranthum puede ser una alternativa atractiva para el control de enfermedades causadas por Fusarium e insectos.

AGRADECIMIENTOS

A la Universidad de Cartagena y su Grupo de Investigaciones Agroquímicas. Al Dr. Wilman Delgado, Laboratorio de Productos Naturales Vegetales, Universidad Nacional de Colombia. A la Dra. Maritza Villalobos Becerra, QF, Msc; Dr. Francisco J. Roldán Palacios; Irina P. Martelo, Rosa Cuadro y María González.

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Recibido: 31 de mayo de 2013.
Aprobado: 20 de diciembre de 2013.

Dra. Beatriz Eugenia Jaramillo Colorado , Doctora en Química. Programa de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Campus de Zaragocilla, Cartagena, Bolívar, Colombia. Telefax: 57-5-6698180. Correo electrónico: beatrizjaramilloc@yahoo.com bjaramilloc@unicartagena.edu.co