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Silva BN, Cadavez V, Caleja C, Pereira E, Calhelha RC, Molina AK, Finimundy T, Kostić M, Soković M, Teixeira JA, Barros L, Gonzales-Barron U. Chemical profiles and bioactivities of polyphenolic extracts of Lavandula stoechas L., Artemisia dracunculus L. and Ocimum basilicum L. Food Chem 2024; 451:139308. [PMID: 38688095 DOI: 10.1016/j.foodchem.2024.139308] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/12/2023] [Revised: 03/26/2024] [Accepted: 04/07/2024] [Indexed: 05/02/2024]
Abstract
This study assessed the chemical profiles and bioactivities of the infusions, decoctions and hydroethanolic extracts of tarragon, basil and French lavender. The extracts were chemically characterised (HPLC-DAD-ESI/MS) and their bioactivities were evaluated in vitro. All extracts revealed antimicrobial, antifungal and antioxidant properties. French lavender extracts showed higher total phenolic content, regardless of the extraction method used, and antioxidant and antitumour capacities, but no anti-inflammatory action. All basil and two of the tarragon extracts revealed anti-inflammatory power. Thus, tarragon, basil and French lavender extracts may be considered for inclusion in foods, as preservatives or functional ingredients. Nonetheless, further studies must be conducted to evaluate the pharmacokinetic parameters of the bioactive compounds.
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Affiliation(s)
- Beatriz Nunes Silva
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal; Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal; CEB - Centre of Biological Engineering, University of Minho, Campus de Gualtar, 4710-057 Braga, Portugal.
| | - Vasco Cadavez
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal; Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal.
| | - Cristina Caleja
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal; Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal.
| | - Eliana Pereira
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal; Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal.
| | - Ricardo C Calhelha
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal; Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal.
| | - Adriana K Molina
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal; Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal.
| | - Tiane Finimundy
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal; Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal.
| | - Marina Kostić
- Institute for Biological Research "Siniša Stanković"- National Institute of Republic of Serbia, University of Belgrade, Bulevar Despota Stefana 142, 11000 Belgrade, Serbia.
| | - Marina Soković
- Institute for Biological Research "Siniša Stanković"- National Institute of Republic of Serbia, University of Belgrade, Bulevar Despota Stefana 142, 11000 Belgrade, Serbia.
| | - José António Teixeira
- CEB - Centre of Biological Engineering, University of Minho, Campus de Gualtar, 4710-057 Braga, Portugal; LABBELS - Associate Laboratory, 4710-057 Braga, Portugal.
| | - Lillian Barros
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal; Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal.
| | - Ursula Gonzales-Barron
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal; Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal.
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Rodrigues DB, Veríssimo L, Finimundy T, Rodrigues J, Oliveira I, Gonçalves J, Fernandes IP, Barros L, Heleno SA, Calhelha RC. Chemical and Bioactive Screening of Green Polyphenol-Rich Extracts from Chestnut By-Products: An Approach to Guide the Sustainable Production of High-Added Value Ingredients. Foods 2023; 12:2596. [PMID: 37444334 DOI: 10.3390/foods12132596] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/03/2023] [Revised: 06/21/2023] [Accepted: 06/27/2023] [Indexed: 07/15/2023] Open
Abstract
Opportunities for the valorisation of agro-industrial residues of the chestnut (Castanea sativa Mill.) production chain have been fostered with the production of multifunctional polyphenol-rich extracts with the potential to be introduced as natural additives or active components in several products. Nonetheless, it is crucial to explore the feasibility of different extracts from the various by-products for these applications through the exhaustive study of their composition and bioactivities without losing sight of the sustainable character of the process. This work aimed at the screening of the phenolic compound composition and bioactivities of different green extracts of chestnut burs, shells and leaves, as the first step to establish their potential application as natural ingredients, primarily as food preservatives. To this end, maceration (MAC) as a conventional extraction method besides ultrasound and microwave-assisted extractions (UAE and MAE) was employed to obtain the extracts from chestnut by-products using water (W) and hydroethanolic solution (HE) as solvents. Phenolic compounds were analysed by HPLC-DAD-(ESI-)MS/MS; the antioxidant capacity was assessed by colourimetric assays, and the antimicrobial activity was evaluated against several strains of food-borne bacteria and fungi. The leaf extracts obtained by MAC-HE and UAE-HE presented the highest concentration of phenolic compounds (70.92 ± 2.72 and 53.97 ± 2.41 mg.g-1 extract dw, respectively), whereas, for burs and shells, the highest recovery of total phenolic compounds was achieved by using UAE-HE and UAE-W (36.87 ± 1.09 and 23.03 ± 0.26 mg.g-1 extract dw, respectively). Bis-HHDP-glucose isomers, chestanin and gallic acid were among the most abundant compounds. Bur extracts (MAC-HE and UAE-HE) generally presented the highest antioxidant capacity as measured by TBARS, while the best results in DPPH and reducing power assays were found for shell extracts (MAE-W and MAC-HE). Promising antibacterial activity was noticed for the aqueous extracts of burs, leaves and hydroethanolic extracts of shells, with emphasis on the MAE-W extract of burs that showed bactericidal activity against E. cloacae, P. aeruginosa and S. aureus (MBC 5 mg.mL-1). Overall, it can be concluded that chestnut by-products, including burs, shells and leaves, are sources of polyphenolic compounds with significant antioxidant and antimicrobial activities. The choice of extraction method and solvent greatly influenced the composition and bioactivity of the extracts. These findings highlight the potential of chestnut by-products for the development of natural additives, particularly for food preservation, while also emphasizing the importance of sustainable utilization of agricultural waste materials. Further research is warranted to optimize extraction techniques and explore additional applications for these valuable bioactive compounds.
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Affiliation(s)
- Daniele Bobrowski Rodrigues
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Lavínia Veríssimo
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Tiane Finimundy
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Joana Rodrigues
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Izamara Oliveira
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - João Gonçalves
- Tree Flowers Solutions, Lda, Edificio Brigantia Ecopark, Av. Cidade de Léon, 5300-358 Bragança, Portugal
| | - Isabel P Fernandes
- Tree Flowers Solutions, Lda, Edificio Brigantia Ecopark, Av. Cidade de Léon, 5300-358 Bragança, Portugal
| | - Lillian Barros
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Sandrina A Heleno
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Ricardo C Calhelha
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
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Silva BN, Cadavez V, Caleja C, Pereira E, Calhelha RC, Añibarro-Ortega M, Finimundy T, Kostić M, Soković M, Teixeira JA, Barros L, Gonzales-Barron U. Phytochemical Composition and Bioactive Potential of Melissa officinalis L., Salvia officinalis L. and Mentha spicata L. Extracts. Foods 2023; 12:foods12050947. [PMID: 36900464 PMCID: PMC10000423 DOI: 10.3390/foods12050947] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 3.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/19/2023] [Revised: 02/13/2023] [Accepted: 02/18/2023] [Indexed: 02/25/2023] Open
Abstract
Plants are rich in bioactive phytochemicals that often display medicinal properties. These can play an important role in the production of health-promoting food additives and the replacement of artificial ones. In this sense, this study aimed to characterise the polyphenolic profile and bioactive properties of the decoctions, infusions and hydroethanolic extracts of three plants: lemon balm (Melissa officinalis L.), sage (Salvia officinalis L.) and spearmint (Mentha spicata L.). Total phenolic content ranged from 38.79 mg/g extract to 84.51 mg/g extract, depending on the extract. The main phenolic compound detected in all cases was rosmarinic acid. The results highlighted that some of these extracts may have the ability to prevent food spoilage (due to antibacterial and antifungal effects) and promote health benefits (due to anti-inflammatory and antioxidant capacities) while not displaying toxicity against healthy cells. Furthermore, although no anti-inflammatory capacity was observed from sage extracts, these stood out for often displaying the best outcomes in terms of other bioactivities. Overall, the results of our research provide insight into the potential of plant extracts as a source of active phytochemicals and as natural food additives. They also support the current trends in the food industry of replacing synthetic additives and developing foods with added beneficial health effects beyond basic nutrition.
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Affiliation(s)
- Beatriz Nunes Silva
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- CEB—Centre of Biological Engineering, University of Minho, Campus de Gualtar, 4710-057 Braga, Portugal
- LABBELS—Associate Laboratory, 4710-057 Braga, Portugal
| | - Vasco Cadavez
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Cristina Caleja
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Eliana Pereira
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Ricardo C. Calhelha
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Mikel Añibarro-Ortega
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Tiane Finimundy
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Marina Kostić
- Institute for Biological Research “Siniša Stanković”—National Institute of Republic of Serbia, University of Belgrade, Bulevar Despota Stefana 142, 11000 Belgrade, Serbia
| | - Marina Soković
- Institute for Biological Research “Siniša Stanković”—National Institute of Republic of Serbia, University of Belgrade, Bulevar Despota Stefana 142, 11000 Belgrade, Serbia
| | - José António Teixeira
- CEB—Centre of Biological Engineering, University of Minho, Campus de Gualtar, 4710-057 Braga, Portugal
- LABBELS—Associate Laboratory, 4710-057 Braga, Portugal
| | - Lillian Barros
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
| | - Ursula Gonzales-Barron
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Laboratório Associado para a Sustentabilidade e Tecnologia em Regiões de Montanha (SusTEC), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal
- Correspondence: ; Tel.: +35-12-7330-3325
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Celia JA, Resende O, Carocho M, Finimundy T, de Oliveira KB, Gomes FP, Quequeto WD, Barros L, Junior WNF. Drying kinetics of cinnamon ( Cinnamomum zeylanicum J. Presl) leaves: effects on individual volatile compounds and external color. Journal of Essential Oil Research 2023. [DOI: 10.1080/10412905.2022.2160843] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/05/2023]
Affiliation(s)
- Juliana Aparecida Celia
- Federal Institute of Education, Science and Technology Goiano-Campus of Rio Verde, Rio Verde, Goiás, Brazil
| | - Osvaldo Resende
- Federal Institute of Education, Science and Technology Goiano-Campus of Rio Verde, Rio Verde, Goiás, Brazil
| | - Marcio Carocho
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, Bragança, Portugal
| | - Tiane Finimundy
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, Bragança, Portugal
| | - Kenia Borges de Oliveira
- Federal Institute of Education, Science and Technology Goiano-Campus of Rio Verde, Rio Verde, Goiás, Brazil
| | - Francileni Pompeu Gomes
- Federal Institute of Education, Science and Technology Goiano-Campus of Rio Verde, Rio Verde, Goiás, Brazil
| | - Wellytton Darci Quequeto
- Federal Institute of Education, Science and Technology Goiano-Campus of Rio Verde, Rio Verde, Goiás, Brazil
| | - Lillian Barros
- Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, Bragança, Portugal
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