Advances in Clinical and Experimental Medicine

Adv Clin Exp Med
Impact Factor (IF) – 1.227
Index Copernicus (ICV 2018) – 157.72
MNiSW – 40
Average rejection rate – 84.38%
ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download PDF

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2008, vol. 17, nr 3, May-June, p. 275–283

Publication type: original article

Language: English

Creative Commons BY-NC-ND 3.0 Open Access

Antiradical and Antimicrobial Activity of Extracts Obtained from Plant Raw Materials

Przeciwwolnorodnikowa i przeciwdrobnoustrojowa aktywność wyciągów otrzymanych z wybranych surowców roślinnych

Zbigniew Sroka1,, Roman Franiczek2,

1 Department of Pharmacognosy, Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław, Poland

2 Department of Microbiology, Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław, Poland

Abstract

Background. Thirty−six extracts were obtained from nine plant raw materials and investigated for phenolic compound content, antiradical activity, and antimicrobial activity.
Objectives. The aim of this study was to investigate the antiradical activity of plant raw materials and extracts from these plants with a new method based on using defined antiradical activity units and to study the antimicrobial activities of these extracts.
Material and Methods. Methanol water (1:1) extract was obtained from the plant raw materials. Part of the extract was concentrated to dryness under reduced pressure (extract WA). Methanol was evaporated from the remaining extract and the precipitate separated (extract WD). An aqueous solution was extracted with ethyl acetate after precipitate separation. The ethyl acetate extract and aqueous solution remaining after ethyl acetate extraction was concentrated to dryness under reduced pressure to obtain extracts WB and WC, respectively. The dry extracts (WA, WB, WC, and WD) were investigated for antiradical activity (DPPH radical method) and for antimicrobial activity (disk−diffusion). A method of presenting antiradical activity in defined activity units is proposed. The amounts of phenolic compounds were measured with reagent containing phosphotungustic acid.
Results. The highest antiradical activity was measured for the extracts from oak bark, common bistort rhizome, and silverweed herb and the lowest for those from black cumin seed, ginseng root, and Siberian ginseng root. The strongest antibacterial activity (MIC) was observed for extracts from oak bark. The extract from black cumin seed also exhibited antifungal activity.
Conclusion. Raw materials such as oak bark, silverweed herb, and common bistort rhizome exhibited the strongest antiradical features. Among investigated raw materials only oak bark exhibited an interesting antimicrobial activity against bacterial as well as fungal strains. The use of antiradical activity units is convenient for estimating the yield of extraction of substances with antiradical activity.

Streszczenie

Wprowadzenie. Z dziewięciu surowców roślinnych otrzymano 36 wyciągów, które badano pod względem zawartości związków fenolowych, aktywności przeciwwolnorodnikowej i przeciwdrobnoustrojowej.
Cel pracy. Określenie przeciwwolnorodnikowych właściwości surowców roślinnych i wyciągów otrzymanych z tych roślin za pomocą nowej metody polegającej na użyciu zdefiniowanych jednostek aktywności przeciwwolnorodnikowej oraz badanie przeciwdrobnoustrojowej aktywności tych wyciągów.
Materiał i metody. Z wybranych surowców roślinnych otrzymano wyciąg mentolowo−wodny (1:1). Część wyciągu zagęszczono do sucha pod zmniejszonym ciśnieniem (wyciąg WA). Z pozostałego wyciągu odparowano metanol, a następnie oddzielono osad (wyciąg WD). Roztwór wodny, po oddzieleniu osadu, poddano ekstrakcji octanem etylu. Wyciąg octanowy i roztwór wodny, pozostały po ekstrakcji octanem etylu, zagęszczono do sucha pod zmniejszonym ciśnieniem uzyskując odpowiednio wyciągi WB i WC. Suche wyciągi (WA, WB, WC i WD) badano w kierunku aktywności przeciwwolnorodnikowej (w obecności rodnika DPPH•) oraz w kierunku aktywności przeciwdrobnoustrojowej (metodą krążkowo−dyfuzyjną). Zaproponowano nowy sposób prezentacji aktywności przeciwwolnorodnikowej w postaci zdefiniowanych jednostek aktywności. Zawartość związków fenolowych oznaczono, używając odczynnika zawierającego kwas fosforowolframowy.
Wyniki. Najwyższą aktywność przeciwwolnorodnikową oznaczono dla wyciągów z kory dębu, kłącza wężownika i ziela srebrnika, najniższą natomiast obserwowano dla wyciągów z nasion czarnuszki siewnej, korzenia żeńszenia i korzenia eleuterokoka. Najsilniejszą aktywność przeciwdrobnoustrojową (MIC) zaobserwowano dla wyciągów z kory dębu. Wyciąg otrzymany z nasion czarnuszki siewnej wykazywał ponadto aktywność przeciwgrzybiczą.
Wnioski. Surowce, takie jak kora dębu, ziele srebrnika, kłącze wężownika, wykazywały najsilniejsze właściwości przeciwwolnorodnikowe. Wśród badanych surowców tylko kora dębu wykazywała interesujące właściwości przeciwdrobnoustrjowe wobec szczepów bakterii i grzybów. Użycie jednostki przeciwwolnorodnikowej jest wygodne w oznaczaniu wydajności ekstrakcji substancji o aktywności przeciwwolnorodnikowej.

Key words

antiradical activity, antimicrobial activity, plant extracts, plant phenolics

Słowa kluczowe

aktywność przeciwwolnorodnikowa, aktywność przeciwdrobnoustrojowa, wyciągi roślinne, fenole roślinne

References (29)

  1. Valko M, Leibfritz D, Moncol J, Cronon MTD, Mazur M, Telser J: Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int J Biochem Cell Biol 2007, 39, 44–84.
  2. Niki E, Yoshida Y, Saito Y, Noguchi N: Lipid peroxidation: Mechanisms, inhibition, and biological effects. Biochem Biophys Res Commun 2005, 338, 668–676.
  3. Tseng CF, Mao SJT: Analysis of antioxidants as a therapeutic agent for atherosclerosis. Curr Pharm Anal 2006, 2, 369–384.
  4. Rapava EA, Akhylediani MV, Emukhvari MG: Modern view on biochemistry of atherosclerosis. Georgian Med News 2006, 133, 124–128.
  5. Valavanidis A: Ultraviolet radiation and skin cancer implication of free radical reactions and reactive oxygen species in skin carcinogenesis. Rev Clin Pharmacol Pharmacokinet 1994, 8, 101–117.
  6. Besler HT, Comoglu S: Lipoprotein oxidation, plasma total antioxidant capacity and homocysteine level in patients with multiple sclerosis. Nutr Neurosci 2003, 6, 189–196.
  7. Onyango IG, Khand SM: Oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and stress signaling in Alzheimer’s disease. Curr Alzheimer Res 2006, 3, 339–349.
  8. Kar P, Laight D, Shaw KM, Cummings MH: Flavonoid−rich grapeseed extracts: A new approach in high cardiovascular risk patients? Int J Clin Pract 2006, 60, 1484–1492.
  9. Sroka Z: Antioxidant and antiradical properties of plant phenolics. Z Naturforsch C 2005, 60c, 833–843.
  10. Luis JC, Valdes F, Martin R, Carmona AJ, and Diaz JG: DPPH radical scavenging activity of two flavonol glycosides from Aconitum napellus sp. Lusitanicum. Fitoterapia 2006, 77, 469–471.
  11. Tsimogiannis DI, Oreopoulou V: Free radical scavenging and antioxidant activity of 5,7,3’,4’−hydroxy−substituted flavonoids. Innov Food Sci Emerg 2004, 5, 523–528.
  12. Sroka Z, Cisowski W: Hydrogen peroxide scavenging, antioxidant and anti−radical activity of some phenolic acids. Food Chem Toxicol 2003, 41, 753–758.
  13. Al−Fatimi M, Wurster M, Schroeder G, Lindequist U: Antioxidant, antimicrobial and cytotoxic activities of selected medicinal plants from Yemen. J Ethnopharmacol 2007, 111, 657–666.
  14. Kloucek P, Svobodova B, Polesny Z, Langrova I, Smrcek S, Kokoska L: Antimicrobial activity of some medicinal barks used in Peruvian Amazon. J Ethnopharmacol 2007, 111, 427–429.
  15. Latha LY, Sasidharan S, Zuraini Z, Suryani, Shirley L, Sangetha S, Davaselvi M: Antimicrobial activities and toxicity of crude extract of the Psophocarpus tetragonolobus pods. Afr J Trad C AM 2007, 4, 59–63.
  16. Asres K, Mazumder A, Bucar F: Antibacterial and antifungal activities of extracts of Combretum molle. Ethiop Med J 2006, 44, 269–277.
  17. Barile E, Bonanomi G, Antignani V, Zolfaghari B, Sajjadi SE, Scala F, Lanzotti V: Saponins from Allium minutiflorum with antifungal activity. Phytochemistry 2007, 68, 596–603.
  18. Brand−Williams W, Cuvelier ME, Berset C: Use of free radical method to evaluate antioxidant activity. Lebensm−Wiss Technol 1995, 28, 25–30.
  19. Singleton VL, Rossi JA Jr.: Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic−phosphotungustic acid reagents. Am J Enol Viticult 1965, 16, 144–153.
  20. Ingolfsdottir K, Hjalmardottir MA, Sigurdsson A, Gudjonsdottir GA, Brynjolfsdottir A, Steingrrimsson O: In vitro susceptibility of Helicobacter pylori to protolichesterinic acid from lichen Cetraria islandica. Antimicrob Agents Chemother 1997, 41, 215–217.
  21. Schimmer O, Lindenbaum M: Tannins with antimutagenic properties in the herb of Alchemilla species and Potentilla anserina. Planta Med 1995, 61, 141–145.
  22. So Young C, Yong Soo K, Chang Min K: Chemical constituents from Polygonum bistorta rhizomes. Korean J Pharmacognosy 2000, 31, 426–429.
  23. Rice−Evans CA, Miller JM, Paganga G: Structure−antioxidant activity relationship of flavonoids and phenolic acids. Free Radic Biol Med 1996, 20, 933–956.
  24. Pick E, Keisari Y: A simple colorimetric method for the measurement of hydrogen peroxide produced by cells in culture. J Immunol Methods 1980, 38, 161–170.
  25. Buege JA, Aust SD: Microsomal lipid peroxidation. Methods Enzymol 1978, 52C, 302–310.
  26. Chaillou LL, Nazareno MA: New method to determine antioxidant activity of polyphenols. J Agric Food Chem 2006, 54, 8397–8402.
  27. Popov I, Lewin G: Photochemiluminescent detection of antiradical activity. VII. Comparison with a modified method of thermo−initiated free radical generation with chemiluminescent detection. Luminescence 2005, 20, 321–325.
  28. Andrensek S, Simonovska B, Vovk I, Fyhrquist P, Vuorela H, Vuorela P: Antimicrobial and antioxidative enrichment of oak (Quercus robur) bark by rotation planar extraction using ExtraChrom. Int J Food Microbiol 2004, 92, 181–187.
  29. Morsi NM: Antimicrobial effect of crude extracts of Nigella sativa on multiple antibiotic−resistant bacteria. Acta Microbiol Pol 2000, 49, 63–74.