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Publication
Multifaceted biological activities of culinary herbs and spices extracts on alzheimer´s disease prevention, focusing on in vitro and in silico molecular docking simulations
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.86 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
Culinary herbs and spices are commonly used worldwide, valued not only for flavor
and odor but also for their medicinal and therapeutic benefits. These ingredients are
composed of a broad spectrum of secondary bioactive metabolites, including
polyphenols, terpenoids, and phytosterols, among others, which are involved in plant
defenses against biotic or abiotic stresses, and also exhibit health-protecting or disease preventing effects associated to anticarcinogenic, anti-inflammatory, antioxidant, and
cognitive-enhancing properties. This study aimed to establish the volatile fingerprint of
culinary herbs (lemon verbena, chives, basil, sage, coriander, and parsley) and spices
(curcuma, nutmeg, cumin, black pepper, Jamaica pepper, and juniper berry) using
headspace solid-phase microextraction combined with gas chromatography-mass
spectrometry (HS-SPME/GC-MS). The predominant volatile organic metabolites
(VOMs) identified were subjected to in silico molecular docking simulations of anti Alzheimer (e.g., acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE)),
antioxidants (e.g., monoamine oxidase B (MAO-B), inducible nitric oxide synthase
(iNOS)), and anti-inflammatory receptors (e.g., 5-lipoxygenase (5-LOX),
cyclooxygenase-2 (COX-2)). The culinary herb and spice extracts were also subjected to
in vitro assays to evaluate their potential as antioxidant (DPPH, ABTS, and ORAC) and
anti-inflammatory (% protein denaturation) agents. A total of 121 VOMs were identified
in the culinary herbs and spices, with the predominant chemical families being
monoterpenoids (48.3%), sesquiterpenoids (14.0%), esters (11.9%), and carbonyl
compounds (8.8%). In silico molecular docking simulations revealed that cuminaldehyde,
β-caryophyllene, γ-curcumene, germacrene D, and τ-cadinol exhibited the strongest
inhibitory activities against the selected receptors (AChE, BChE, MAO-B, 5-LOX, and
COX-2). Among the extracts, Jamaica pepper showed the highest antioxidant and anti inflammatory activities, while lemon verbena exhibited the lowest antioxidant and anti inflammatory activities
As ervas culinárias e as especiarias são comummente utilizadas em todo o mundo, valorizadas não só pelo seu sabor, mas também pelos seus benefícios medicinais e terapêuticos. Estes ingredientes são compostos por um largo espetro de metabolitos secundários, incluindo polifenóis, terpenóides e fitoesteróis, entre outros, que estão envolvidos nas defesas das plantas contra stresses bióticos ou abióticos, e também exibem efeitos protetores de saúde ou preventivos de doenças associados a propriedades anticarcinogénicas, anti-inflamatórias, antioxidantes e de melhoria cognitiva. Este estudo teve como objetivo estabelecer perfil volátil de ervas culinárias (lúcia-lima, cebolinho, manjericão, salva, coentros e salsa) e especiarias (curcuma, noz-moscada, cominhos, pimenta preta, pimenta da Jamaica e bagas de zimbro) utilizando a microextração em fase sólida em modo espaço de cabeça combinada com a cromatografia em fase gasosa e espetrometria de massa (HS-SPME/GC-MS). Os metabolitos orgânicos voláteis (VOMs) predominantes identificados foram submetidos a simulações de docking in silico de recetores anti-Alzheimer (i.e., acetilcolinesterase (AChE), butirilcolinesterase (BChE)), antioxidantes (i.e., monoamina oxidase B (MAO-B), óxido nítrico sintase induzível (iNOS)) e recetores anti-inflamatórios (i.e., 5-lipoxigenase (5-LOX), ciclo-oxigenase-2 (COX-2)). Os extratos de ervas culinárias e especiarias foram também submetidos a ensaios in vitro para avaliar o seu potencial como agentes antioxidantes (DPPH, ABTS e ORAC) e anti-inflamatórios (% de desnaturação proteica). 121 VOMs foram identificados nas ervas culinárias e especiarias, sendo as famílias químicas predominantes os monoterpenóides (48,3%), sesquiterpenóides (14,0%), ésteres (11,9%) e compostos carbonílicos (8,8%). As simulações de docking in silico revelaram que o cuminaldeído, o β-cariofileno, o γ-curcumeno, o germacreno D e o τ-cadinol apresentaram as atividades inibitórias mais fortes contra os recetores selecionados (AChE, BChE, MAO-B, 5-LOX e COX-2). Entre os extratos, a pimenta da Jamaica apresentou as atividades antioxidantes e anti-inflamatórias mais elevadas, enquanto a lúcia-lima apresentou as atividades antioxidantes e anti-inflamatórias mais baixas.
As ervas culinárias e as especiarias são comummente utilizadas em todo o mundo, valorizadas não só pelo seu sabor, mas também pelos seus benefícios medicinais e terapêuticos. Estes ingredientes são compostos por um largo espetro de metabolitos secundários, incluindo polifenóis, terpenóides e fitoesteróis, entre outros, que estão envolvidos nas defesas das plantas contra stresses bióticos ou abióticos, e também exibem efeitos protetores de saúde ou preventivos de doenças associados a propriedades anticarcinogénicas, anti-inflamatórias, antioxidantes e de melhoria cognitiva. Este estudo teve como objetivo estabelecer perfil volátil de ervas culinárias (lúcia-lima, cebolinho, manjericão, salva, coentros e salsa) e especiarias (curcuma, noz-moscada, cominhos, pimenta preta, pimenta da Jamaica e bagas de zimbro) utilizando a microextração em fase sólida em modo espaço de cabeça combinada com a cromatografia em fase gasosa e espetrometria de massa (HS-SPME/GC-MS). Os metabolitos orgânicos voláteis (VOMs) predominantes identificados foram submetidos a simulações de docking in silico de recetores anti-Alzheimer (i.e., acetilcolinesterase (AChE), butirilcolinesterase (BChE)), antioxidantes (i.e., monoamina oxidase B (MAO-B), óxido nítrico sintase induzível (iNOS)) e recetores anti-inflamatórios (i.e., 5-lipoxigenase (5-LOX), ciclo-oxigenase-2 (COX-2)). Os extratos de ervas culinárias e especiarias foram também submetidos a ensaios in vitro para avaliar o seu potencial como agentes antioxidantes (DPPH, ABTS e ORAC) e anti-inflamatórios (% de desnaturação proteica). 121 VOMs foram identificados nas ervas culinárias e especiarias, sendo as famílias químicas predominantes os monoterpenóides (48,3%), sesquiterpenóides (14,0%), ésteres (11,9%) e compostos carbonílicos (8,8%). As simulações de docking in silico revelaram que o cuminaldeído, o β-cariofileno, o γ-curcumeno, o germacreno D e o τ-cadinol apresentaram as atividades inibitórias mais fortes contra os recetores selecionados (AChE, BChE, MAO-B, 5-LOX e COX-2). Entre os extratos, a pimenta da Jamaica apresentou as atividades antioxidantes e anti-inflamatórias mais elevadas, enquanto a lúcia-lima apresentou as atividades antioxidantes e anti-inflamatórias mais baixas.
Description
Keywords
Culinary herbs Spices HS-SPME/GC-MS Antioxidant Anti-inflammatory Anti-Alzheimer Ervas culinárias Especiarias Antioxidante Anti-inflamatório Applied Biochemistry . Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia