Alla scoperta degli oli essenziali

Caratteristiche degli degli oli essenziali

Gli oli essenziali (OE) sono metaboliti secondari prodotti dalle piante che conferiscono ad un esse un odore o sapore distintivo. Le principali famiglie di piante che producono tali oli essenziali sono: Laminaceae, Rutaceae, Myrtaceae, Poaceae, Cupressaceae, Piperaceae e Asteraceae. Gli OE sono un componente essenziale del sistema di difesa della piante, infatti, essi hanno la funzione non solo di proteggerle dagli agenti patogeni ma anche di svolgere un’attività repellente contro gli erbivori che si nutrono di esse. 

Gli oli essenziali dal punto di vista chimico sono complesse miscele contenenti composti organici volatili (VOCs) che variano considerevolmente dal punto di vista quantitativo, qualitativo e della composizione. Tale variabilità non dipende solo dalla specie di appartenenza della pianta da cui vengono ricavati ma anche dalle condizioni climatiche e del suolo, durante la coltivazione della pianta, e dalla tecnica di estrazione dell’OE. Le zone anatomiche della pianta da cui possono essere estratti sono: foglie, frutti, germogli, ramoscelli, semi, corteccia e radici

Gli OE si presentano allo stato liquido, sono insolubili in acqua e di densità inferiore ad essa quindi sono solubili in solventi organici. Essi sono formati da quattro classi principali di composti chimici: isoprenoidi o terpeni, fenilpropanoidi, polichetidi e lipidi e infine derivati degli aminoacidi

Le proprietà degli oli essenziali

All’interno del mercato globale, gli oli essenziali possiedono un grande potenziale economico non solo per il loro aroma, ma anche per le loro svariate proprietà: 

  • Antimicrobica
  • Antivirale
  • Antiinfiammatoria
  • Antiossidante
  • Asettica
  • Repellente 

A queste attività si sommano effetti sul sistema nervoso centrale come riduzione dell’ansia, trattamento della depressione e dell’insonnia. 

L’attività degli degli oli essenziali sui batteri

L’attività antibatterica degli OE non è la medesima per tutti i batteri, ma varia in base al microrganismo; in generale i batteri Gram-positivi risultano più sensibili agli oli essenziali rispetto ai Gram-negativi. Questo fenomeno si basa sulla loro diversa struttura, in quanto i Gram-negativi possiedono una membrana esterna complessa che limita la diffusione delle componenti idrofobiche, assente nei Gram-positivi. 

Gli OE, essendo composti lipofili, penetrano facilmente la membrana batterica causando un’alterazione della fluidità e aumento della permeabilità di membrana con rilascio all’esterno di materiale intracellulare, l’inibizione dell’up-take dei nutrienti e l’alterazione del funzionamento delle pompe protoniche con deplezione di ATP. Oltre ad agire a livello superficiale, gli OE penetrano all’interno della cellula e ne causano la perdita dell’omeostasi in quanto interferiscono con diverse vie biochimiche importanti ed alterano la comunicazione cellulare tramite quorum sensing

Effetti degli oli essenziali sulla cellula batterica
Figura 1 – Effetti degli oli essenziali sulla cellula batterica

Gli OE sulla secrezione delle tossine batteriche

Un ulteriore effetto degli OE nei confronti dei batteri è l’inibizione della secrezione di tossine, come nel caso dell’estratto di chiodo di garofano che è risultato essere in grado di inibire la produzione di verotossina da parte di Escherichia coli enteroemorragico (EHEC) O157:H7. 

Per gli OE di cannella, chiodo di garofano, timo, origano e rosmarino è stata dimostrata una forte attività antibatterica nei confronti di Salmonella typhi, Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa

È stato dimostrato che gli OE di chiodo di garofano, cannella, pimento e rosmarino contrastano il deterioramento della carne da parte di microrganismi patogeni.

In Pseudomonas aeruginosa l’OE di cannella provoca un’alterazione della morfologia cellulare con perdita di turgidità e collasso della cellula. 

Gli OE e le attività antifungine

Gli OE non possiedono solo attività antibatterica, ma anche antifungina. Essi agiscono sulla membrana citoplasmatica e sulla catena di trasporto degli elettroni a livello mitocondriale. Da tali fenomeni ne consegue una alterazione del contenuto dei lipidi, acidi nucleici e proteine. L’altro meccanismo d’azione proposto è che si verifichi una depolarizzazione della membrana mitocondriale, con una diminuzione del potenziale di membrana, riduzione del pH e conseguente morte della cellula fungina. Tra i funghi patogeni che risentono dell’azione degli OE in modo significativo si trovano: Candida albicans, Candida tropicalis, Saccaromyces cerevisae, Aspergillus parasiticus e Fusarium moliniforme

Gli Oli essenziali nel fenomeno dell’antibiotico resistenza dei batteri

È interessante valutare le interazioni delle componenti del fitocomplesso dell’OE, tra di loro e con altre molecole, come gli antibiotici, in modo da ipotizzare un possibile sinergismo per il trattamento delle infezioni causate da patogeni multi-resistenti e quindi contrastare il fenomeno dell’antibiotico resistenza. L’attività antimicrobica potrebbe rilevarsi una prospettiva interessante anche nell’industria alimentare e cosmetica al fine di ostacolare la degradazione microbica e aumentare la shelf life del prodotto, mantenendo un profilo di sicurezza maggiore rispetto alle sostanze chimiche sintetiche. 

L’attività antivirale degli OE

Più recente è lo studio dell’attività antivirale degli OE. È stato ipotizzato che essi possano andare ad interferire con l’envelope dei virioni, la sintesi delle proteine virali, l’inibizione dell’espressione dei geni precoci, la glicosilazione delle proteine virali e l’inibizione della replicazione dei virus ostacolando la DNA polimerasi. L’attività antivirale degli OE è stata dimostrata su virus a DNA e RNA come: virus herpes simplex tipo 1 (HSV-1) e tipo 2 (HSV-2), virus dengue tipo 2, virus Junin, poliovirus e rhinovirus. 

Azioni antiossidante ed antiinfiammatoria

Le azioni antiossidante e antiinfiammatoria degli OE si basano sul fatto che i composti organici contengono atomi di carbonio coniugati con doppi legami e gruppi idrossilici come donatori di idrogeno, che inibiscono i radicali liberi e minimizzano lo stress ossidativo che potrebbe innescare il processo infiammatorio. Al fine di prevenire le infezioni correlate ad interventi chirurgici e all’inserimento di dispositivi medici, sono stati condotti studi per valutare l’attività degli OE come stimolatori della penetrazione degli antisettici. Infine, gli OE sono considerati un’alternativa naturale contro gli artropodi rispetto ai repellenti di origine sintetica, come DEET, grazie ad un buon profilo di sicurezza e tossicità per l’uomo e l’ambiente. 

L’impiego degli OE da migliaia di anni nella cucina e medicina tradizionale insieme alle loro numerose proprietà testimoniano che possiedono un grande potenziale per l’applicazione in ambito farmaceutico, alimentare, agro-chimico e cosmetico. Ulteriori studi e ricerche permetterano di comprendere i loro meccanismi d’azione e indirizzare il loro possibile impiego. 

Fonti

  • Wińska, K., W. Mączka, J. Łyczko, M. Grabarczyk, A. Czubaszek and A. Szumny (2019). “Essential Oils as Antimicrobial Agents-Myth or Real Alternative?” Molecules 24(11).
  • Dajic Stevanovic, Z., E. Sieniawska, K. Glowniak, N. Obradovic and I. Pajic-Lijakovic (2020). “Natural Macromolecules as Carriers for Essential Oils: From Extraction to Biomedical Application.” Front Bioeng Biotechnol 8: 563.
  • El Asbahani, A., K. Miladi, W. Badri, M. Sala, E. H. Aït Addi, H. Casabianca, A. El Mousadik, D. Hartmann, A. Jilale, F. N. Renaud and A. Elaissari (2015). “Essential oils: from extraction to encapsulation.” Int J Pharm 483(1-2): 220-243.
  • Bassolé, I. H. And H. R. Juliani (2012). “Essential oils in combination and their antimicrobial properties.” Molecules 17(4): 3989-4006.
  • Ramsey, J. T., B. C. Shropshire, T. R. Nagy, K. D. Chambers, Y. Li and K. S. Korach (2020). “Essential Oils and Health.” Yale J Biol Med 93(2): 291-305.
  • Swamy, M. K., M. S. Akhtar and U. R. Sinniah (2016). “Antimicrobial Properties of Plant Essential Oils against Human Pathogens and Their Mode of Action: An Updated Review.” Evid Based Complement Alternat Med 2016: 3012462.

Altre fonti

  • Diniz do Nascimento, L., A. A. B. Moraes, K. S. D. Costa, J. M. Pereira Galúcio, P. S. Taube, C. M. L. Costa, J. Neves Cruz, E. H. de Aguiar Andrade and L. J. G. Faria (2020). “Bioactive Natural Compounds and Antioxidant Activity of Essential Oils from Spice Plants: New Findings and Potential Applications.” Biomolecules 10(7).
  • Solórzano-Santos, F. and M. G. Miranda-Novales (2012). “Essential oils from aromatic herbs as antimicrobial agents.” Curr Opin Biotechnol 23(2): 136-141.
  • Sarakagami Y., Kaikoh S. and Yokoyama H. (2000). “Inhibitory Effect of Clove Extract on Vero-Toxin Production by Enterohemorrhagic Escherichia coil O 157: H7”. Biocontrol Science 5(1): 47-49.
  • Elcocks, E. R., P. T. N. Spencer-Phillips and E. C. Adukwu (2020). “Rapid bactericidal effect of cinnamon bark essential oil against Pseudomonas aeruginosa.” J Appl Microbiol 128(4): 1025-1037. – link
Foto dell'autore

Francesco Centorrino

Sono Francesco Centorrino, creatore ed amministratore di Microbiologia Italia, primo sito di divulgazione microbiologica in Italia. Sono laureato in biologia e molto appassionato di tecnologia, cinema, scienza e fantascienza. Sono Siciliano ma vivo e lavoro in Basilicata come analista di laboratorio microbiologico presso una nota azienda farmaceutica. Ho creato il portale di Microbiologia Italia per condividere conoscenza ed informazioni a chiunque fosse interessato a questa bellissima scienza. Potete trovare tutti i miei contatti al seguente link: https://linktr.ee/fcentorrino.

Scopri di più da Microbiologia Italia

Abbonati ora per continuare a leggere e avere accesso all'archivio completo.

Continue reading