ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA DE ACEITE
DE PIMIENTA GORDA (PIMIENTA DIOICA L.
MERRIL) PARA EL CONTROL DE BACTERIAS
PATÓGENAS: EVALUACIÓN IN VITRO E IN
SILICO
ANTIMICROBIAL ACTIVITY OF PEPPER OIL (PIMIENTA
DIOICA L. MERRIL) FOR THE CONTROL OF PATHOGENIC
BACTERIA: IN VITRO AND IN SILICO EVALUATION
Diana Gómez Flores
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
Alfredo Salvador Castro Díaz
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
Laura Maryoris Aguilar Veloz
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
José Arturo Olguín Rojas
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
Manuel González Pérez
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
pág. 7795
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i2.17499
Actividad antimicrobiana de aceite de pimienta gorda (Pimienta dioica L.
Merril) para el control de bacterias patógenas: evaluación in vitro e in silico
Diana Gómez Flores1
dianagomezfloresutt@gmail.com
https://orcid.org/0000-0001-5840-8998
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Alfredo Salvador Castro Díaz
castrodiaz2450@gmail.com
https://orcid.org/0000-0001-7814-0116
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Laura Maryoris Aguilar Veloz
lauraguilarveloz@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-2059-8586
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
José Arturo Olguín Rojas
j.a.olguin.rojas@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-5280-1043
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Manuel González Pérez
m.gonzalez.perez@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-8700-2866
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
RESUMEN
La pimienta gorda (Pimienta dioica L. Merrill) es una fuente de aceite esencial de pimienta (AEP), con
Eugenol como su componente dominante. Este estudio fue diseñado para evaluar la actividad
antibacteriana del AEP contra cepas bacterianas patógenas de Escherichia coli y Salmonella sp. El AEP
se obtuvo por hidrodestilación de pimienta gorda. La actividad antimicrobiana se determinó utilizando
el método de difusión de sonido con concentraciones de AEP de 25, 50, 75 y 100 %, con eugenol
comercial (96 %) como control. Las bacterias se sembraron en placas y se incubaron a 35 ± 2 °C durante
48 h. Se realizó un estudio de simulación in silico de eugenol y fosfatidilcolina, un componente de la
membrana celular de bacterias Gram-negativas, utilizando cálculos cuánticos. La actividad más alta se
observó con 75% de AEP para E. coli (8,3 ± 0,2 mm) y 100% para Salmonella sp. (15,1 ± 0,2 mm). Se
demostró la interacción molecular entre el eugenol y la fosfatidilcolina, lo que explica el efecto
antimicrobiano del aceite de pimienta gorda. Estos hallazgos sugieren que el AEP podría ser una
herramienta potencial para controlar las bacterias patógenas en la industria alimentaria, y se necesitan
más investigaciones para evaluar su impacto sensorial en los alimentos y sus aplicaciones prácticas en
la seguridad alimentaria.
Palabras clave: eugenol, e. coli, salmonella sp, coeficiente de transferencia de electrones
1 Autor principal
Correspondencia: dianagomezfloresutt@gmail.com
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i2.17499
Actividad antimicrobiana de aceite de pimienta gorda (Pimienta dioica L.
Merril) para el control de bacterias patógenas: evaluación in vitro e in silico
Diana Gómez Flores1
dianagomezfloresutt@gmail.com
https://orcid.org/0000-0001-5840-8998
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Alfredo Salvador Castro Díaz
castrodiaz2450@gmail.com
https://orcid.org/0000-0001-7814-0116
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Laura Maryoris Aguilar Veloz
lauraguilarveloz@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-2059-8586
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
José Arturo Olguín Rojas
j.a.olguin.rojas@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-5280-1043
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
Manuel González Pérez
m.gonzalez.perez@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-8700-2866
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
México
RESUMEN
La pimienta gorda (Pimienta dioica L. Merrill) es una fuente de aceite esencial de pimienta (AEP), con
Eugenol como su componente dominante. Este estudio fue diseñado para evaluar la actividad
antibacteriana del AEP contra cepas bacterianas patógenas de Escherichia coli y Salmonella sp. El AEP
se obtuvo por hidrodestilación de pimienta gorda. La actividad antimicrobiana se determinó utilizando
el método de difusión de sonido con concentraciones de AEP de 25, 50, 75 y 100 %, con eugenol
comercial (96 %) como control. Las bacterias se sembraron en placas y se incubaron a 35 ± 2 °C durante
48 h. Se realizó un estudio de simulación in silico de eugenol y fosfatidilcolina, un componente de la
membrana celular de bacterias Gram-negativas, utilizando cálculos cuánticos. La actividad más alta se
observó con 75% de AEP para E. coli (8,3 ± 0,2 mm) y 100% para Salmonella sp. (15,1 ± 0,2 mm). Se
demostró la interacción molecular entre el eugenol y la fosfatidilcolina, lo que explica el efecto
antimicrobiano del aceite de pimienta gorda. Estos hallazgos sugieren que el AEP podría ser una
herramienta potencial para controlar las bacterias patógenas en la industria alimentaria, y se necesitan
más investigaciones para evaluar su impacto sensorial en los alimentos y sus aplicaciones prácticas en
la seguridad alimentaria.
Palabras clave: eugenol, e. coli, salmonella sp, coeficiente de transferencia de electrones
1 Autor principal
Correspondencia: dianagomezfloresutt@gmail.com
pág. 7796
Antimicrobial activity of pepper oil (Pimienta dioica L. Merril) for the
control of pathogenic bacteria: in vitro and in silico evaluation
ABSTRACT
Allspice (Pimienta dioica L. Merrill) is a source of essential oil (EO), with eugenol as its dominant
component. This study was designed to assess the antibacterial activity of EO against pathogenic
bacterial strains of Escherichia coli and Salmonella sp. The EO was obtained by hydrodistillation of
allspice. The antimicrobial activity was determined using the sound diffusion method with 25, 50, 75,
and 100 % EO concentrations, with commercial eugenol (96 %) as a control. The bacteria were streaked
on plates and incubated at 35 ± 2 °C for 48 h. An in-silico simulation study of eugenol and
phosphatidylcholine, a component of the cell membrane of Gram-negative bacteria, was performed
using quantum calculations. The highest activity was observed with 75% of AEP for E. coli (8.3 ± 0.2
mm) and 100% for Salmonella sp. (15.1 ± 0.2 mm). The molecular interaction between eugenol and
phosphatidylcholine was demonstrated, explaining the antimicrobial effect of allspice oil. These
findings suggest that EO could be a potential tool for controlling pathogenic bacteria in the food
industry, with further research needed to evaluate its sensory impact on foods and its practical
applications in food safety.
Keywords: allspice, pepper essential oil, eugenol
Artículo recibido 12 febrero 2025
Aceptado para publicación: 15 marzo 2025
Antimicrobial activity of pepper oil (Pimienta dioica L. Merril) for the
control of pathogenic bacteria: in vitro and in silico evaluation
ABSTRACT
Allspice (Pimienta dioica L. Merrill) is a source of essential oil (EO), with eugenol as its dominant
component. This study was designed to assess the antibacterial activity of EO against pathogenic
bacterial strains of Escherichia coli and Salmonella sp. The EO was obtained by hydrodistillation of
allspice. The antimicrobial activity was determined using the sound diffusion method with 25, 50, 75,
and 100 % EO concentrations, with commercial eugenol (96 %) as a control. The bacteria were streaked
on plates and incubated at 35 ± 2 °C for 48 h. An in-silico simulation study of eugenol and
phosphatidylcholine, a component of the cell membrane of Gram-negative bacteria, was performed
using quantum calculations. The highest activity was observed with 75% of AEP for E. coli (8.3 ± 0.2
mm) and 100% for Salmonella sp. (15.1 ± 0.2 mm). The molecular interaction between eugenol and
phosphatidylcholine was demonstrated, explaining the antimicrobial effect of allspice oil. These
findings suggest that EO could be a potential tool for controlling pathogenic bacteria in the food
industry, with further research needed to evaluate its sensory impact on foods and its practical
applications in food safety.
Keywords: allspice, pepper essential oil, eugenol
Artículo recibido 12 febrero 2025
Aceptado para publicación: 15 marzo 2025
pág. 7797
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el uso de antimicrobianos naturales, como aceites y extractos ricos en eugenol, puede
constituir una alternativa para favorecer la conservación de los alimentos. Actualmente, la resistencia a
los antimicrobianos representa un desafío crítico para la salud global. Este término engloba la capacidad
de diversos microorganismos (bacterias, virus, parásitos y hongos) para resistir la acción de los
medicamentos diseñados para controlarlos, incluidos antibacterianos, antivirales, antiparasitarios y
antifúngicos. Estos microorganismos resistentes a la mayoría de los antimicrobianos utilizados se
conocen como microorganismos ultra-resistentes (Organización Mundial de la Salud, 2017). En este
sentido, se da prioridad al estudio de compuestos que inhiben las bacterias ultra-resistentes,
especialmente peligrosas en instalaciones de la cadena alimentaria, hospitales, hogares de ancianos, etc.
Estas bacterias incluyen algunas enterobacterias, como Escherichia coli, Klebsiella, Serratia y Proteus,
así como Acinetobacter y Pseudomonas. Estas son bacterias que pueden causar infecciones graves y a
menudo fatales, debido a que han adquirido resistencia a una gran cantidad de antibióticos, como
carbapenémicos y cefalosporinas de tercera y cuarta generación (OMS, 2017; Serra, 2017).
Considerando esta realidad, se han elaborado algunas directrices para mitigar los efectos de las
enfermedades ultra-resistentes (OMS, 2017). Entre ellas, se incluye el desarrollo de inversiones
sostenibles en productos diagnósticos, vacunas protectoras y nuevos antimicrobianos (OMS, 2017).
Países como México tienen la ventaja de contar con una gran biodiversidad para llevar a cabo trabajos
de investigación enfocados en desarrollar compuestos antimicrobianos naturales.
En este sentido, P. dioica, conocida comúnmente como pimienta gorda, es una especie con reconocidas
propiedades antimicrobianas. Pertenece a la familia Myrtaceae, originaria de Mesoamérica y el Caribe.
En México, se encuentra principalmente en las regiones oriental y sureste, particularmente en áreas
como Veracruz y la Sierra Norte de Puebla, donde crece de forma silvestre en bosques tropicales.
Aunque tradicionalmente se utiliza como especia culinaria, en las comunidades indígenas totonacas de
la Sierra Norte de Puebla, P. dioica también es valorada por sus propiedades medicinales, destacando
su importancia cultural y económica en estas regiones (Barco, 1998; Macía, 1998).
El fruto seco de P. dioica se utiliza principalmente como especie, pero su aceite esencial ha sido
reconocido por sus propiedades antimicrobianas, particularmente contra una variedad de patógenos
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el uso de antimicrobianos naturales, como aceites y extractos ricos en eugenol, puede
constituir una alternativa para favorecer la conservación de los alimentos. Actualmente, la resistencia a
los antimicrobianos representa un desafío crítico para la salud global. Este término engloba la capacidad
de diversos microorganismos (bacterias, virus, parásitos y hongos) para resistir la acción de los
medicamentos diseñados para controlarlos, incluidos antibacterianos, antivirales, antiparasitarios y
antifúngicos. Estos microorganismos resistentes a la mayoría de los antimicrobianos utilizados se
conocen como microorganismos ultra-resistentes (Organización Mundial de la Salud, 2017). En este
sentido, se da prioridad al estudio de compuestos que inhiben las bacterias ultra-resistentes,
especialmente peligrosas en instalaciones de la cadena alimentaria, hospitales, hogares de ancianos, etc.
Estas bacterias incluyen algunas enterobacterias, como Escherichia coli, Klebsiella, Serratia y Proteus,
así como Acinetobacter y Pseudomonas. Estas son bacterias que pueden causar infecciones graves y a
menudo fatales, debido a que han adquirido resistencia a una gran cantidad de antibióticos, como
carbapenémicos y cefalosporinas de tercera y cuarta generación (OMS, 2017; Serra, 2017).
Considerando esta realidad, se han elaborado algunas directrices para mitigar los efectos de las
enfermedades ultra-resistentes (OMS, 2017). Entre ellas, se incluye el desarrollo de inversiones
sostenibles en productos diagnósticos, vacunas protectoras y nuevos antimicrobianos (OMS, 2017).
Países como México tienen la ventaja de contar con una gran biodiversidad para llevar a cabo trabajos
de investigación enfocados en desarrollar compuestos antimicrobianos naturales.
En este sentido, P. dioica, conocida comúnmente como pimienta gorda, es una especie con reconocidas
propiedades antimicrobianas. Pertenece a la familia Myrtaceae, originaria de Mesoamérica y el Caribe.
En México, se encuentra principalmente en las regiones oriental y sureste, particularmente en áreas
como Veracruz y la Sierra Norte de Puebla, donde crece de forma silvestre en bosques tropicales.
Aunque tradicionalmente se utiliza como especia culinaria, en las comunidades indígenas totonacas de
la Sierra Norte de Puebla, P. dioica también es valorada por sus propiedades medicinales, destacando
su importancia cultural y económica en estas regiones (Barco, 1998; Macía, 1998).
El fruto seco de P. dioica se utiliza principalmente como especie, pero su aceite esencial ha sido
reconocido por sus propiedades antimicrobianas, particularmente contra una variedad de patógenos
pág. 7798
bacterianos y fúngicos. El AEP contiene compuestos bioactivos como el eugenol, (38.2 a 46.5%) que
ha demostrado exhibir una actividad antimicrobiana significativa (Du et al., 2009; Lorenzo-Leal et al.,
2019). En estudios previos se ha demostrado la efectividad del AEP contra patógenos comunes
transmitidos por alimentos, como Listeria monocytogenes y S. Typhimurium. Esto sugiere su potencial
como conservante natural de alimentos, capaz de prevenir el crecimiento microbiano sin contacto directo
(Milenković et al., 2020).
El eugenol, como uno de los principales principios activos del AEP, actúa alterando las membranas
celulares microbianas e inhibiendo funciones celulares esenciales (Andrade et al., 2023; Kim et al.,
2016). Esta capacidad para interferir procesos celulares fundamentales subraya el potencial del AEP no
solo como un agente de conservación de alimentos, sino también como una prometedora alternativa
frente al creciente problema de la resistencia a los antimicrobianos. Por lo tanto, el objetivo del presente
trabajo es evaluar la actividad antibacteriana del aceite esencial de P. dioica, enfocándose en su
efectividad contra cepas patógenas de E. coli y Salmonella sp.
METODOLOGÍA
Materiales y reactivos
La pimienta utilizada fue cultivada en el municipio de Cuetzalan, Puebla, donada por la Sociedad “Flor
de Cuatro Aromas”. Para el proceso de extracción se utilizó agua destilada y ciclohexano (Golden bell,
México). Los medios de cultivo, caldo y agar nutritivo fueron adquiridos en Bioxon, México. Un
estándar de eugenol comercial (96 %) marca Mirafill del laboratorio Faprodmir fue utilizado como
referencia.
Obtención del aceite esencial de pimienta
Los extractos de pimienta se obtuvieron por hidrodestilación, de acuerdo con lo reportado por Osorio-
Ruiz et al., 2022. 50 g de pimienta molida se colocaron en un sistema de destilación, se utilizó agua a
temperatura de ebullición (~97°C) durante 90 minutos. Se realizó una purificación parcial del hidrolato
con ciclohexano en una proporción 1:5 soluto: solvente y carbonato de sodio anhidro.
Evaluación in vitro de actividad antimicrobiana de aceite de pimienta gorda
Inicialmente las bacterias de E.coli y Salmonella sp. se reactivaron colocando 1 μL de la cepa aislada
en un tubo con 10 mL de caldo nutritivo y caldo lactosado, respectivamente. Los microorganismos
bacterianos y fúngicos. El AEP contiene compuestos bioactivos como el eugenol, (38.2 a 46.5%) que
ha demostrado exhibir una actividad antimicrobiana significativa (Du et al., 2009; Lorenzo-Leal et al.,
2019). En estudios previos se ha demostrado la efectividad del AEP contra patógenos comunes
transmitidos por alimentos, como Listeria monocytogenes y S. Typhimurium. Esto sugiere su potencial
como conservante natural de alimentos, capaz de prevenir el crecimiento microbiano sin contacto directo
(Milenković et al., 2020).
El eugenol, como uno de los principales principios activos del AEP, actúa alterando las membranas
celulares microbianas e inhibiendo funciones celulares esenciales (Andrade et al., 2023; Kim et al.,
2016). Esta capacidad para interferir procesos celulares fundamentales subraya el potencial del AEP no
solo como un agente de conservación de alimentos, sino también como una prometedora alternativa
frente al creciente problema de la resistencia a los antimicrobianos. Por lo tanto, el objetivo del presente
trabajo es evaluar la actividad antibacteriana del aceite esencial de P. dioica, enfocándose en su
efectividad contra cepas patógenas de E. coli y Salmonella sp.
METODOLOGÍA
Materiales y reactivos
La pimienta utilizada fue cultivada en el municipio de Cuetzalan, Puebla, donada por la Sociedad “Flor
de Cuatro Aromas”. Para el proceso de extracción se utilizó agua destilada y ciclohexano (Golden bell,
México). Los medios de cultivo, caldo y agar nutritivo fueron adquiridos en Bioxon, México. Un
estándar de eugenol comercial (96 %) marca Mirafill del laboratorio Faprodmir fue utilizado como
referencia.
Obtención del aceite esencial de pimienta
Los extractos de pimienta se obtuvieron por hidrodestilación, de acuerdo con lo reportado por Osorio-
Ruiz et al., 2022. 50 g de pimienta molida se colocaron en un sistema de destilación, se utilizó agua a
temperatura de ebullición (~97°C) durante 90 minutos. Se realizó una purificación parcial del hidrolato
con ciclohexano en una proporción 1:5 soluto: solvente y carbonato de sodio anhidro.
Evaluación in vitro de actividad antimicrobiana de aceite de pimienta gorda
Inicialmente las bacterias de E.coli y Salmonella sp. se reactivaron colocando 1 μL de la cepa aislada
en un tubo con 10 mL de caldo nutritivo y caldo lactosado, respectivamente. Los microorganismos
pág. 7799
fueron colocados en una incubadora a 35 ± 2 °C por un periodo de 48 h. Para la determinación del efecto
antimicrobiano de AEP se utilizó el método de difusión en pozos. Se evaluaron distintas concentraciones
de AEP a 25, 50, 75 y 100 %. Una unidad estándar de bacterias activadas (10 μL) fueron inoculadas en
placa mediante la técnica de siembra por estría. Las cajas fueron incubadas a 35 ± 2 °C una vez
inoculadas. El periodo de incubación de las cajas fue de 48 h. En calidad de testigo se usó eugenol
comercial (96 %). El diámetro del halo de inhibición del crecimiento bacteriano fue cuantificado
mediante el software ImageJ.
Análisis estadístico
Los resultados experimentales se expresaron como media ± desviación estándar. El análisis estadístico
se realizó mediante un análisis de varianza (ANOVA), utilizando el software estadístico Minitab 16
(State College, PA, EE. UU.). Las diferencias se consideraron estadísticamente significativas cuando el
valor de probabilidad fue menor al 5 % (p < 0.05).
Evaluación in silico de la interacción de eugenol con fosfatidilcolina
Para el estudio se eligió a la molécula de fosfatidilcolina, teniendo en cuenta su condición representativa
de los fosfolípidos presentes en las membranas de bacterias Gram negativas (Wang et al., 2021). La
interacción molecular se evaluó mediante la metodología de Ahuactzin-Pérez (2018), mediante la
determinación del coeficiente de transferencia de electrones (CTE). Según esta teoría, el CTE se calcula
en radios de Bohr (a°), utilizando las ecuaciones 1, 2 y 3. 𝐵𝑃 es la diferencia absoluta entre los valores
de HOMO y LUMO o la energía requerida por un electrón o nube electrónica para pasar de una molécula
a otra, mientras que PE se define como la diferencia absoluta de potencial electrostático de cada polo,
en relación con la interacción entre las moléculas.
Las propiedades moleculares y las características cuánticas se determinaron utilizando el simulador
Hyperchem (Hypercube, Inc., FL, EE. UU.). Para el cálculo de las propiedades energéticas de las
moléculas (HOMO, LUMO, densidad electrónica) se utilizó el método semiempírico PM3 (SE-PM3).
La optimización geométrica de las moléculas fue realizada por el método de Polak Ribiere.
𝐵𝑃 = |𝐻𝑂𝑀𝑂 – 𝐿𝑈𝑀𝑂 | (Ec.
1)
𝑃𝐸 = | (𝛿−) − (𝛿+) |
fueron colocados en una incubadora a 35 ± 2 °C por un periodo de 48 h. Para la determinación del efecto
antimicrobiano de AEP se utilizó el método de difusión en pozos. Se evaluaron distintas concentraciones
de AEP a 25, 50, 75 y 100 %. Una unidad estándar de bacterias activadas (10 μL) fueron inoculadas en
placa mediante la técnica de siembra por estría. Las cajas fueron incubadas a 35 ± 2 °C una vez
inoculadas. El periodo de incubación de las cajas fue de 48 h. En calidad de testigo se usó eugenol
comercial (96 %). El diámetro del halo de inhibición del crecimiento bacteriano fue cuantificado
mediante el software ImageJ.
Análisis estadístico
Los resultados experimentales se expresaron como media ± desviación estándar. El análisis estadístico
se realizó mediante un análisis de varianza (ANOVA), utilizando el software estadístico Minitab 16
(State College, PA, EE. UU.). Las diferencias se consideraron estadísticamente significativas cuando el
valor de probabilidad fue menor al 5 % (p < 0.05).
Evaluación in silico de la interacción de eugenol con fosfatidilcolina
Para el estudio se eligió a la molécula de fosfatidilcolina, teniendo en cuenta su condición representativa
de los fosfolípidos presentes en las membranas de bacterias Gram negativas (Wang et al., 2021). La
interacción molecular se evaluó mediante la metodología de Ahuactzin-Pérez (2018), mediante la
determinación del coeficiente de transferencia de electrones (CTE). Según esta teoría, el CTE se calcula
en radios de Bohr (a°), utilizando las ecuaciones 1, 2 y 3. 𝐵𝑃 es la diferencia absoluta entre los valores
de HOMO y LUMO o la energía requerida por un electrón o nube electrónica para pasar de una molécula
a otra, mientras que PE se define como la diferencia absoluta de potencial electrostático de cada polo,
en relación con la interacción entre las moléculas.
Las propiedades moleculares y las características cuánticas se determinaron utilizando el simulador
Hyperchem (Hypercube, Inc., FL, EE. UU.). Para el cálculo de las propiedades energéticas de las
moléculas (HOMO, LUMO, densidad electrónica) se utilizó el método semiempírico PM3 (SE-PM3).
La optimización geométrica de las moléculas fue realizada por el método de Polak Ribiere.
𝐵𝑃 = |𝐻𝑂𝑀𝑂 – 𝐿𝑈𝑀𝑂 | (Ec.
1)
𝑃𝐸 = | (𝛿−) − (𝛿+) |
pág. 7800
(Ec.2)
𝐶𝑇𝐸 = 𝐵𝑃/ 𝑃𝐸 (Ec.
3)
Donde 𝐵𝑃: banda prohibida, 𝑃𝐸: potencial electrostático, 𝐶𝑇𝐸: coeficiente de transferencia de
electrones, y 𝛿: densidad electrónica (Ahuactzin-Pérez, 2018).
De igual forma, se evaluó la interacción del eugenol con los principales AAs, de acuerdo a lo reportado
por González-Pérez et al. (2024).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Evaluación in vitro de actividad antimicrobiana de aceite de pimienta gorda
Los aceites esenciales representan una alternativa natural prometedora ante el uso de los antimicrobianos
sintéticos, con un potencial significativo tanto en la industria médica como en la alimentaria. Sin
embargo, es necesario incentivar la investigación para superar las limitaciones actuales de desarrollo de
estos compuestos y aprovechar completamente sus capacidades antimicrobianas (Wińska et al., 2019).
A continuación, se muestran los resultados obtenidos de las pruebas de inhibición de las cepas
bacterianas evaluadas, frente a diferentes concentraciones de AEP (Figura 1).
Figura 1. Actividad antimicrobiana de aceite de pimienta gorda (P. dioica) sobre cepas de E. coli y
Salmonella sp.
En la figura se presenta el efecto de la concentración del AEP sobre la inhibición del crecimiento de las
cepas. A medida que se incrementó la concentración del aceite, se evidenció el efecto inhibitorio del
AEP sobre las bacterias E. coli y Salmonella sp., aunque ambos microorganismos mostraron diferencias
(Ec.2)
𝐶𝑇𝐸 = 𝐵𝑃/ 𝑃𝐸 (Ec.
3)
Donde 𝐵𝑃: banda prohibida, 𝑃𝐸: potencial electrostático, 𝐶𝑇𝐸: coeficiente de transferencia de
electrones, y 𝛿: densidad electrónica (Ahuactzin-Pérez, 2018).
De igual forma, se evaluó la interacción del eugenol con los principales AAs, de acuerdo a lo reportado
por González-Pérez et al. (2024).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Evaluación in vitro de actividad antimicrobiana de aceite de pimienta gorda
Los aceites esenciales representan una alternativa natural prometedora ante el uso de los antimicrobianos
sintéticos, con un potencial significativo tanto en la industria médica como en la alimentaria. Sin
embargo, es necesario incentivar la investigación para superar las limitaciones actuales de desarrollo de
estos compuestos y aprovechar completamente sus capacidades antimicrobianas (Wińska et al., 2019).
A continuación, se muestran los resultados obtenidos de las pruebas de inhibición de las cepas
bacterianas evaluadas, frente a diferentes concentraciones de AEP (Figura 1).
Figura 1. Actividad antimicrobiana de aceite de pimienta gorda (P. dioica) sobre cepas de E. coli y
Salmonella sp.
En la figura se presenta el efecto de la concentración del AEP sobre la inhibición del crecimiento de las
cepas. A medida que se incrementó la concentración del aceite, se evidenció el efecto inhibitorio del
AEP sobre las bacterias E. coli y Salmonella sp., aunque ambos microorganismos mostraron diferencias
pág. 7801
en los perfiles de sensibilidad al AEP. La cepa de E.coli mostró la máxima inhibición a la concentración
de 75 % de AEP, al exhibir un halo de inhibición de 8.3 ± 0.1 mm. Sin embargo, el incremento de la
concentración del aceite hasta 100 % no causó un mayor efecto de inhibición de esta cepa. Este efecto
podría darse por un posible fenómeno de hormesis, dado por un cambio en la respuesta del
microorganismo a valores mayores de concentración del APE, lo que debía ser estudiado más en detalle
en un intervalo más amplio de concentraciones. En el caso de la cepa de Salmonella sp., se mostraron
valores de inhibición de crecimiento de forma creciente, significativamente superiores (p < 0.05) a los
obtenidos con E. coli, para todos los valores de concentración evaluados del aceite, exhibiendo así una
mayor sensibilidad ante el AEP. Varios autores reconocen que el efecto antimicrobiano del AEP es
causado principalmente por el eugenol, el cual presenta actividad bactericida principalmente mediante
la alteración de la membrana celular bacteriana. Su interacción con las moléculas de naturaleza lipídica
provoca un aumento en la permeabilidad, fuga de contenido intracelular y consecuentemente lisis celular
(Jeyakumar & Lawrence, 2020; Aguilar-Veloz et al., 2020).
El incremento de la inhibición del crecimiento bacteriano con el aumento de la concentración del AEP
es una tendencia usual para este tipo de compuestos (Lorenzo-Leal, Palou y López‐Malo, 2019; Andrade
et al., 2023). Sin embargo, por diversos factores microbiológicos y bioquímicos, esta inhibición no sigue
un comportamiento lineal. De acuerdo con Bai et al. (2022) el eugenol puede inhibir enzimas
antioxidantes como la superóxido dismutasa, en Shigella flexneri, promoviendo la acumulación de
especies reactivas de oxígeno. Sin embargo, este proceso puede no ser proporcional al efecto de la
concentración del compuesto, lo que contribuye a la no linealidad de la actividad antimicrobiana. De
igual manera, estos autores reportaron, que a concentraciones elevadas, los sitios de la membrana que
interactúan con el eugenol, pueden saturarse, limitando el efecto inhibitorio adicional (Bai et al., 2022).
No obstante, algunas bacterias pueden activar mecanismos de defensa, como bombas de reflujo o
sistemas de reparación de la membrana, reduciendo la efectividad del eugenol (Ashrafudoulla et al.,
2020). Esta capacidad de adaptación puede contribuir a la disminución de la pendiente en la relación
concentración-inhibición observada para la bacteria de E. coli en la Figura 1.
La diferencia en la sensibilidad entre E. coli y Salmonella sp. al eugenol, sugiere variaciones en sus
mecanismos de resistencia. La sensibilidad de las cepas bacterianas a los antimicrobianos es un
en los perfiles de sensibilidad al AEP. La cepa de E.coli mostró la máxima inhibición a la concentración
de 75 % de AEP, al exhibir un halo de inhibición de 8.3 ± 0.1 mm. Sin embargo, el incremento de la
concentración del aceite hasta 100 % no causó un mayor efecto de inhibición de esta cepa. Este efecto
podría darse por un posible fenómeno de hormesis, dado por un cambio en la respuesta del
microorganismo a valores mayores de concentración del APE, lo que debía ser estudiado más en detalle
en un intervalo más amplio de concentraciones. En el caso de la cepa de Salmonella sp., se mostraron
valores de inhibición de crecimiento de forma creciente, significativamente superiores (p < 0.05) a los
obtenidos con E. coli, para todos los valores de concentración evaluados del aceite, exhibiendo así una
mayor sensibilidad ante el AEP. Varios autores reconocen que el efecto antimicrobiano del AEP es
causado principalmente por el eugenol, el cual presenta actividad bactericida principalmente mediante
la alteración de la membrana celular bacteriana. Su interacción con las moléculas de naturaleza lipídica
provoca un aumento en la permeabilidad, fuga de contenido intracelular y consecuentemente lisis celular
(Jeyakumar & Lawrence, 2020; Aguilar-Veloz et al., 2020).
El incremento de la inhibición del crecimiento bacteriano con el aumento de la concentración del AEP
es una tendencia usual para este tipo de compuestos (Lorenzo-Leal, Palou y López‐Malo, 2019; Andrade
et al., 2023). Sin embargo, por diversos factores microbiológicos y bioquímicos, esta inhibición no sigue
un comportamiento lineal. De acuerdo con Bai et al. (2022) el eugenol puede inhibir enzimas
antioxidantes como la superóxido dismutasa, en Shigella flexneri, promoviendo la acumulación de
especies reactivas de oxígeno. Sin embargo, este proceso puede no ser proporcional al efecto de la
concentración del compuesto, lo que contribuye a la no linealidad de la actividad antimicrobiana. De
igual manera, estos autores reportaron, que a concentraciones elevadas, los sitios de la membrana que
interactúan con el eugenol, pueden saturarse, limitando el efecto inhibitorio adicional (Bai et al., 2022).
No obstante, algunas bacterias pueden activar mecanismos de defensa, como bombas de reflujo o
sistemas de reparación de la membrana, reduciendo la efectividad del eugenol (Ashrafudoulla et al.,
2020). Esta capacidad de adaptación puede contribuir a la disminución de la pendiente en la relación
concentración-inhibición observada para la bacteria de E. coli en la Figura 1.
La diferencia en la sensibilidad entre E. coli y Salmonella sp. al eugenol, sugiere variaciones en sus
mecanismos de resistencia. La sensibilidad de las cepas bacterianas a los antimicrobianos es un
pág. 7802
fenómeno complejo, que depende de la diversidad genómica, además de las condiciones ambientales.
Las mutaciones adaptativas pueden surgir en distintos genes, modificando la sensibilidad de manera
específica en cada cepa. Esto sugiere que el fondo genético de una cepa determina, en gran medida, la
manifestación de los fenotipos de resistencia (Van Opijnen et al., 2016). Este fenómeno varía entre cepas
a causa de las diferencias en la composición de las membranas y los sistemas de flujo (Aguilar-Veloz et
al., 2020).
A continuación, en la tabla 1 se presentan los valores de inhibición de ambas cepas, bajo el efecto del
AEP al 100 % y el eugenol comercial (96 %).
Tabla 1. Comparación de la actividad antimicrobiana del aceite de pimienta gorda (P. dioica) (100 %)
con respecto al eugenol comercial (96 %).
Sustancia Inhibición de E. coli (mm) Inhibición de Salmonella sp. (mm)
Eugenol comercial (96 %) 11.0 ± 0.0 10.2 ± 0.0
APE (100 %) 4.6 ± 0.2* 15.1 ± 0.0*
media ± desviación estándar, *valores estadísticamente diferentes (p < 0.05, n=2).
De acuerdo con la tabla 1, para la bacteria E.coli se mostró un efecto significativamente mayor (p <
0.05) con el eugenol de referencia (96 %) con un halo de inhibición de 11.0 ± 0.0 mm superior al
obtenido con el APE (100 %) (4.6 ± 0.2), que puede estar relacionado con el fenómeno de hormesis
sugerido anteriormente. Por su parte, para Salmonella sp. se observó un valor significativamente
superior (p < 0.05) de actividad antimicrobiana cuando la cepa fue expuesta al APE (100 %), en
comparación al obtenido con el eugenol comercial. Este comportamiento se puede relacionar con la
presencia en el aceite, de otros componentes con actividad antimicrobiana. De hecho, se ha demostrado
que, entre los componentes activos principales presentes en el AEP, además del eugenol se hallan otras
sustancias. Recientemente, Andrade et al. (2023) confirmaron que AEP de pimienta gorda presentó
eugenol (55.52 %), mirceno (22.53 %) y chavicol (5.12 %) como compuestos mayoritarios, y que fue
eficaz contra bacterias Gram-negativas (P. aeruginosa) y Gram-positivas (Staphylococcus aureus). De
igual manera, estos autores detectaron una actividad antimicrobiana significativamente mayor (p < 0.05)
fenómeno complejo, que depende de la diversidad genómica, además de las condiciones ambientales.
Las mutaciones adaptativas pueden surgir en distintos genes, modificando la sensibilidad de manera
específica en cada cepa. Esto sugiere que el fondo genético de una cepa determina, en gran medida, la
manifestación de los fenotipos de resistencia (Van Opijnen et al., 2016). Este fenómeno varía entre cepas
a causa de las diferencias en la composición de las membranas y los sistemas de flujo (Aguilar-Veloz et
al., 2020).
A continuación, en la tabla 1 se presentan los valores de inhibición de ambas cepas, bajo el efecto del
AEP al 100 % y el eugenol comercial (96 %).
Tabla 1. Comparación de la actividad antimicrobiana del aceite de pimienta gorda (P. dioica) (100 %)
con respecto al eugenol comercial (96 %).
Sustancia Inhibición de E. coli (mm) Inhibición de Salmonella sp. (mm)
Eugenol comercial (96 %) 11.0 ± 0.0 10.2 ± 0.0
APE (100 %) 4.6 ± 0.2* 15.1 ± 0.0*
media ± desviación estándar, *valores estadísticamente diferentes (p < 0.05, n=2).
De acuerdo con la tabla 1, para la bacteria E.coli se mostró un efecto significativamente mayor (p <
0.05) con el eugenol de referencia (96 %) con un halo de inhibición de 11.0 ± 0.0 mm superior al
obtenido con el APE (100 %) (4.6 ± 0.2), que puede estar relacionado con el fenómeno de hormesis
sugerido anteriormente. Por su parte, para Salmonella sp. se observó un valor significativamente
superior (p < 0.05) de actividad antimicrobiana cuando la cepa fue expuesta al APE (100 %), en
comparación al obtenido con el eugenol comercial. Este comportamiento se puede relacionar con la
presencia en el aceite, de otros componentes con actividad antimicrobiana. De hecho, se ha demostrado
que, entre los componentes activos principales presentes en el AEP, además del eugenol se hallan otras
sustancias. Recientemente, Andrade et al. (2023) confirmaron que AEP de pimienta gorda presentó
eugenol (55.52 %), mirceno (22.53 %) y chavicol (5.12 %) como compuestos mayoritarios, y que fue
eficaz contra bacterias Gram-negativas (P. aeruginosa) y Gram-positivas (Staphylococcus aureus). De
igual manera, estos autores detectaron una actividad antimicrobiana significativamente mayor (p < 0.05)
pág. 7803
del AEP, a la del eugenol y una mayor capacidad antioxidante, que el eugenol (90 % versus 65 %). Estos
resultados demostraron que el efecto del AEP se debe a la acción conjunta de sus componentes.
Anteriormente, Milenković et al. (2020) habían probado la presencia de 20 componentes en el AEP,
fundamentalmente monoterpenos oxigenados. El AEP ha sido implementado en la industria de los
alimentos, tanto por su capacidad antioxidante (Murali et al., 2021; Milenković et al., 2020) y sus
características antimicrobianas (Chaudhari et al., 2020).
Evaluación in silico de la interacción de eugenol con fosfatidilcolina
Los fosfolípidos son componentes fundamentales tanto de la membrana interna como de la lámina
interna de la membrana externa en bacterias Gram-negativas. Además, desempeñan un papel crucial en
la formación de una barrera de doble membrana, lo que impide la entrada de la mayoría de los
antibióticos.
En la Tabla 2 se presentan los resultados obtenidos de la simulación in silico de las moléculas de eugenol
y fosfolípido. Una vez determinados los parámetros energéticos de las moléculas, se utilizaron las
ecuaciones 1-3 para determinar el CTE.
Tabla 2. Caracterización energética de las moléculas de eugenol y fosfolípido.
Compuesto HOMO LUMO 𝛿 - 𝛿 +
Fosfolípido -9.165197 0.1490826 -0.031 0.134
Eugenol -8.857753 0.2994357 -0.094 0.184
HOMO: orbital molecular más alto ocupado. LUMO: orbital molecular más bajo desocupado. 𝛿:
densidad electrónica.
En la Tabla 3 se presentan los CTE de la interacción entre ambas moléculas, de acuerdo con los
resultados, cuando el eugenol actúa como un reductor de la molécula de fosfolípido, se obtiene un CTE
de 39.504, el cual es menor al obtenido cuando el eugenol actúa como oxidante. Por lo anterior, hay una
mayor probabilidad que el eugenol reduzca la molécula de fosfolípido presente en la membrana de las
bacterias, debido a que se requiere menos energía para que este proceso suceda.
del AEP, a la del eugenol y una mayor capacidad antioxidante, que el eugenol (90 % versus 65 %). Estos
resultados demostraron que el efecto del AEP se debe a la acción conjunta de sus componentes.
Anteriormente, Milenković et al. (2020) habían probado la presencia de 20 componentes en el AEP,
fundamentalmente monoterpenos oxigenados. El AEP ha sido implementado en la industria de los
alimentos, tanto por su capacidad antioxidante (Murali et al., 2021; Milenković et al., 2020) y sus
características antimicrobianas (Chaudhari et al., 2020).
Evaluación in silico de la interacción de eugenol con fosfatidilcolina
Los fosfolípidos son componentes fundamentales tanto de la membrana interna como de la lámina
interna de la membrana externa en bacterias Gram-negativas. Además, desempeñan un papel crucial en
la formación de una barrera de doble membrana, lo que impide la entrada de la mayoría de los
antibióticos.
En la Tabla 2 se presentan los resultados obtenidos de la simulación in silico de las moléculas de eugenol
y fosfolípido. Una vez determinados los parámetros energéticos de las moléculas, se utilizaron las
ecuaciones 1-3 para determinar el CTE.
Tabla 2. Caracterización energética de las moléculas de eugenol y fosfolípido.
Compuesto HOMO LUMO 𝛿 - 𝛿 +
Fosfolípido -9.165197 0.1490826 -0.031 0.134
Eugenol -8.857753 0.2994357 -0.094 0.184
HOMO: orbital molecular más alto ocupado. LUMO: orbital molecular más bajo desocupado. 𝛿:
densidad electrónica.
En la Tabla 3 se presentan los CTE de la interacción entre ambas moléculas, de acuerdo con los
resultados, cuando el eugenol actúa como un reductor de la molécula de fosfolípido, se obtiene un CTE
de 39.504, el cual es menor al obtenido cuando el eugenol actúa como oxidante. Por lo anterior, hay una
mayor probabilidad que el eugenol reduzca la molécula de fosfolípido presente en la membrana de las
bacterias, debido a que se requiere menos energía para que este proceso suceda.
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Tabla 3. Coeficiente de transferencia de electrones de la interacción óxido-reducción de las moléculas
de eugenol y fosfolípido.
Reductor Oxidante 𝐵𝑔 𝐸𝑃 𝐶𝑇𝐸
Fosfolípido Eugenol 9.465 0.215 44.022
Eugenol Fosfolípido 9.007 0.228 39.504
𝐵𝑔: banda prohibida. 𝐸𝑃: Potencial electrostático. 𝐶𝑇𝐸: Coeficiente de transferencia de electrones.
En la figura 2 se muestran los resultados de las interacciones de los AAs con el Eugenol. En esta gráfica
de diagramas de bigotes y cajas, podemos ver que las interacciones predominantes son oxidativas para
todos. Este fenómeno significa que el Eugenol puede destruir tejidos. En el ser humano que es un macro
sistema, este hecho no es muy significativo, debido a su sistema inmune y reparador de daños. Pero, en
las bacterias el Eugenol por su carácter oxidativo, puede causar su destrucción masiva.
Figura 2. Diagrama de bigotes y cajas de todas las CTE de las interacciones de los AAs con el
Eugenol
CONCLUSIONES
El AEP de pimienta gorda evaluado mostró una acción antimicrobiana sobre cepas de E. coli y
Salmonella sp. La mayor sensibilidad se registró para la bacteria Salmonella sp. a una concentración del
100 %, significativamente superior al resultado logrado con Eugenol comercial (96 %). Estos resultados
sugieren el efecto de otros componentes presentes en el aceite sobre su actividad antimicrobiana. No
obstante, mediante simulación in sílico se demostró la interacción del Eugenol, posible componente
mayoritario del aceite, con los compuestos lipídicos presentes en las membranas de bacterias Gram
Tabla 3. Coeficiente de transferencia de electrones de la interacción óxido-reducción de las moléculas
de eugenol y fosfolípido.
Reductor Oxidante 𝐵𝑔 𝐸𝑃 𝐶𝑇𝐸
Fosfolípido Eugenol 9.465 0.215 44.022
Eugenol Fosfolípido 9.007 0.228 39.504
𝐵𝑔: banda prohibida. 𝐸𝑃: Potencial electrostático. 𝐶𝑇𝐸: Coeficiente de transferencia de electrones.
En la figura 2 se muestran los resultados de las interacciones de los AAs con el Eugenol. En esta gráfica
de diagramas de bigotes y cajas, podemos ver que las interacciones predominantes son oxidativas para
todos. Este fenómeno significa que el Eugenol puede destruir tejidos. En el ser humano que es un macro
sistema, este hecho no es muy significativo, debido a su sistema inmune y reparador de daños. Pero, en
las bacterias el Eugenol por su carácter oxidativo, puede causar su destrucción masiva.
Figura 2. Diagrama de bigotes y cajas de todas las CTE de las interacciones de los AAs con el
Eugenol
CONCLUSIONES
El AEP de pimienta gorda evaluado mostró una acción antimicrobiana sobre cepas de E. coli y
Salmonella sp. La mayor sensibilidad se registró para la bacteria Salmonella sp. a una concentración del
100 %, significativamente superior al resultado logrado con Eugenol comercial (96 %). Estos resultados
sugieren el efecto de otros componentes presentes en el aceite sobre su actividad antimicrobiana. No
obstante, mediante simulación in sílico se demostró la interacción del Eugenol, posible componente
mayoritario del aceite, con los compuestos lipídicos presentes en las membranas de bacterias Gram
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negativas y sus AAs, como mecanismo de acción. La capacidad del Eugenol para controlar patógenos
como E. coli y Salmonella sp. sugiere su posible uso en la industria alimentaria para mejorar la seguridad
de los alimentos. No obstante, debe ser evaluado el efecto del AEP sobre las propiedades sensoriales de
los alimentos a conservar.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Essential oil as a novel plant based antimicrobial against fungal and aflatoxin B1 contamination
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PMid:30421964.
negativas y sus AAs, como mecanismo de acción. La capacidad del Eugenol para controlar patógenos
como E. coli y Salmonella sp. sugiere su posible uso en la industria alimentaria para mejorar la seguridad
de los alimentos. No obstante, debe ser evaluado el efecto del AEP sobre las propiedades sensoriales de
los alimentos a conservar.
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