Constituants Volatils De Cistanche Tubulosa Et Leurs Potentiels Antioxydants Et Antimicrobiens

Contact : Tinatina.xiang@wecistanche.com

Arafa Musa 1.2*, Khaled F.El-Massry3.4, Ahmed H.ElL-Ghorab34, Amr

Farouk◎4, Hazim M.Ali3, Mohamed A Abdelgawad⑤5.6,

Ibrahim A.Naguib◎7 et Ehab M. Mostafa◎1,2

Département de pharmacognosie, Faculté de pharmacie, Université de Jouf, Sakaka, Aljouf72341, arabe saoudien

Department of Pharmacognosy, Faculty of Pharmacy, Al-Azhar University, Cairo, 1137I, Egypt Chemistry Department, College of Science, Jouf University, Sakaka, Aljouf 72341, Saudi Arabia 'Flavour and Aroma Department, National Research Center, Dokki, Giza, Egypt

Département de chimie pharmaceutique, Collège de pharmacie, Université de Jouf, Sakaka, Aljouf 72341, Arabie saoudite

Département de chimie organique pharmaceutique, Faculté de pharmacie, Université Beni-Suef, Beni-Surf 62514, Egypte

'Département de chimie pharmaceutique, Collège de pharmacie, Université de Taif, POBox 11099, Taif 21944, Arabie saoudite

(Reçu le 02 novembre 2020; révisé le 13 décembre 2020; accepté le 19 décembre 2020)

Résumé: Les constituants volatils hydrodistillés deCistanche tubulosa(communément appelé Desert Ginseng) ont fait l'objet d'études chimiques et biologiques. Sur la base des temps de rétention et de la fragmentation de masse du chromatogramme GC-MS obtenu, 106 composants individuels qui représentent ≈ 99,29 % des constituants volatils totaux ont été identifiés. Les principaux composés (66,57 % de la composition totale) ont été identifiés comme étant l'hexanal (15,98 %), l'acétate de trans-sabinyle (12,22 %), l'alloaromadendrène (9,30 %), l'acide nonanoïque (6,66 %). butanoate (6,09 %), valéranone (5,25 %), (E, E)- -farnésène (3,18 %), -pinène (3,06 %), isovalérate de linalol (3,03 %) et -humulène (1,8 %). Estimation de laactivité antioxydanted'OE a montré un effet prometteur à une concentration de 80 ug/mL, il a exercé une inhibition de 62,40,863,29 et 62,72 % par rapport au TBHO qui a montré 78,62. 77,56 et 79,23 % d'inhibition en utilisant DPPH, ABTS et -carotène/acide linoléique, respectivement. Laactivité antioxydanteétait prononcée à 80 ug/mL que les autres concentrations. Les constituants volatils ont montré une activité inhibitrice contre les bactéries gram-positives allant de 2,23 mg/1{{10}}0 mL (pour Staphylococcus aureus) et 15,68 mg/100 mL (pour Bacillus cereus) par rapport à la ciprofloxacine qui a montré une activité inhibitrice de 0,185 et 0,182 mg/100 ml, respectivement. De plus, la CMI des volatils vis-à-vis des bactéries à Gram négatif varie de 18,35 (Escherichia coli) à 31,61 mg/100 mL (Klebsiella pneumonia) par rapport à la ciprofloxacine avec 0,184 à 0,188 mg/mL respectivement. De plus, l'activité antifongique contre le candida Albicans était plutôt prometteuse (4,36 mg/mL).

Mots clés: Cistanche tubulosa; constituants volatils; antioxydant; antimicrobien; Orobanchacées.,

1. Introduction

Cistanche tubulosa, famille des Orobanchacées, est une plante parasite vivace, poussant dans les zones arides d'Asie et d'Afrique, elle a été détectée en Chine, en Inde, au Japon, en Arabie Saoudite (désert de Sakaka, Aljouf, Arabie Saoudite)[1]. Il possède divers noms communs dans la médecine chinoise comme Desert Hyacinth, Desert ginseng et Rou Cong Rong, la tige est succulente et charnue avec une forte teneur en eau [1-6]. Cistanche connaît les constituants volatils et non volatils qui peuvent inclure les lignanes, les glycosides phényléthanoïdes, les oligo- et polysaccharides, les alcaloïdes et les iridoïdes. En raison de la grande diversité du contenu phytochimique et des activités biologiques, Cistanche a acquis une grande valeur médicinale dans les médecines populaires et traditionnelles chinoises. Par conséquent, il a été utilisé comme aphrodisiaque en cas d'impuissance et d'infertilité, laxatif dans la constipation sénile, et s'est avéré avoir des effets neuroprotecteurs, en particulier dans le cas de la maladie d'Alzheimer. Parkinson et dépression, anti-âge, anti-néoplasique, anti-agrégation plaquettaire, antifongique et antibactérien, hépatoprotecteur, immunostimulant,antioxydant, soutien rénal et antitumoral dans le carcinome colorectal de l'œsophage [1, 7-13]. Il est également utilisé dans le traitement de la psychroalgie des genoux et du dos, l'amélioration de l'immunité et des activités cognitives et comme antidépresseur [14-17]. Il a été trouvé pour avoir un effet hypocholestérolémiant comme rapporté par Shimoda et al [18]. L'étude de la littérature a déclaré l'utilisation sûre de Cistanche en tant que plante non toxique à long terme [19]. Bien que C.tubulosa ait été réputé pour ses hautes valeurs médicinales, en particulier dans la médecine traditionnelle chinoise, dont les constituants volatils ont été peu étudiés et leurs compositions chimiques n'ont pas été entièrement caractérisées. L'enquête précédente a révélé la caractérisation de 38 composants de l'huile essentielle de C. salsa, 25 composés de l'huile de C. deserticola, avec les trois principaux composants connus sous le nom de méthyle 14-pentadécanoate de méthyle (13,60 %) palmitate d'éthyle (12,40 %), et 2,5,6-triméthyloléthane (7,61 %). L'enquête a également révélé l'identification de 21 composés uniquement à partir de l'huile volatile C, tubulosa [1,20-22]. De plus, l'activité biologique des constituants volatils n'a pas été entièrement étudiée. Par conséquent, notre objectif est d'identifier les compositions chimiques des constituants volatils des fleurs de C.tubulosa et d'estimer leurantioxydantetantimicrobienActivités.

2. Matériels et méthodes

2.1.Matériel végétal

Cistanche tubulosa(Schenk) Crochet. f.(Orobanchaceae) a été collecté en mars 2019 dans le désert de Sakaka, Aljouf, Arabie Saoudite. L'identification de la plante a été faite par M. Hamdan Al-Hassan, M.Sc. (Camel and Range Research Center), Aljouf, KSA. Un spécimen de référence (59-CPJU) a été archivé dans l'herbier du Département de Pharmacognosie, Faculté de Pharmacie, Université de Jouf.

2.2. Extraction des constituants volatils

Les fleurs de C.tubulosa ont été récoltées le 2019 mars, soigneusement lavées à l'eau courante, et les constituants volatils ont été extraits par la méthode standard d'hydro-distillation avec un appareil Clevenger. Des fleurs fraîches de 500 g ont été coupées en petits morceaux et soumises à une hydro-distillation pendant 5 heures jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de rendement. les distillats ont été séparés de la phase aqueuse par une ampoule à décanter d'un volume de 500 mL. Le NaCl a été utilisé pour expulser le reste des constituants volatils de la couche aqueuse par le mécanisme de relargage. La phase aqueuse a été secouée plusieurs fois avec du CHC pour obtenir tous les distillats. Les extraits combinés ont ensuite été filtrés à travers un papier filtre Whatman (n° 40) après avoir été passés sur du Na2SO anhydre, pour la déshydratation. Le produit a été calculé comme 0,36 % de volatils totaux. Les constituants obtenus étaient un liquide jaune pâle avec une odeur agréable. Il a été emballé dans une bouteille opaque, propre et hermétiquement fermée et conservé dans l'obscurité à 4 degrés pour analyse.

2.3.Chromatographie en phase gazeuse et chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC-MS)

Le modèle 6890 d'un chromatographe en phase gazeuse Agilent fourni avec une colonne capillaire en silice collée HP-5MS de 120 m × 0,25 mm id(df=0.25 um) en phase cimentée (Agilent, Folsom , CA) et un détecteur à ionisation de flamme (FID) ont été appliqués pour l'analyse des extraits volatils. La température du four a été ajustée de 60 à 240 degrés C à 3 degrés C/min et maintenue pendant 50 min. Le rapport d'alimentation en gaz porteur d'hélium linéaire était de 20 cm/sec. La température de l'injecteur et du détecteur était de 250 degrés.

Les constituants volatils ont été analysés par Agilent Technologies modèle 7890B GC interfacé avec le détecteur de masse Agilent 7000D GC/TQ (GC/MS) et l'échantillonneur automatique Agilent 7693A. Ionisation à 70 eV, colonne HP-5MS (120 m x 0,25 mm id). L'ensemble du processus a été mené à des vitesses constantes de 30 cm/s de la phase mobile (He) et à une température constante à 250 degrés C pour l'injecteur et le détecteur. La température du four a été programmée de 60 à 240 degrés à 3 degrés/min et maintenue pendant 50 min.

L'injection concomitante de l'échantillon avec une solution de séries n-hydrocarbures homologues (Cg-C26) dans les mêmes conditions a été effectuée pour déterminer les valeurs des indices de Kovats. L'identification des volatils isolés a été effectuée par correspondance avec les données de la bibliothèque spectrale de masse du NIST, la comparaison des indices de Kovats avec ceux des composants authentiques et avec les données publiées. La détermination quantitative a été effectuée en fonction de l'intégration de la surface des pics.

2.4.Activité antioxydante

2.4.1. Essai de piégeage des radicaux DPPH

Le potentielactivité antioxydantedes constituants volatils obtenus a été évalué par la méthode DPPH standard, la tert-butyl hydroquinone (TBHQ) a été appliquée comme médicament antioxydant standard. La mesure de l'absorption a été effectuée à λmax 517 nm sur un spectrophotomètre UV (HP 8452, UV-VIS), tous les tests ont été effectués en triple et la moyenne des résultats a été calculée [23, 24].

2.4.2. -Test de blanchiment du carotène

La méthode standard -carotène/acide linoléique a été appliquée pour la détermination de l'activité antioxydante des constituants volatils de C. tubulosa comme décrit précédemment, par rapport à l'antioxydant standard tert-butyl hydroquinone (TBHQ). Tous les tests ont été mesurés en triple à λmax470 nm sur 60 minutes à partir de la minute O, et la moyenne des résultats a été calculée [23,24].

2.4.3. Essai de radicaux libres ABTS

L'ABTS [acide 2,2'-azino-bis(3-éthylbenzothiazoline-6-sulfonique) a été appliqué pour la détermination antioxydante des constituants volatils de C. tubulosa comme décrit dans la littérature [25], en comparaison à l'antioxydant standard tert-butyl hydroquinone (TBHQ). Tous les tests ont été mesurés en triple à λax734 nm sur 60 minutes à partir de 0 minute, et la moyenne des résultats a été calculée [26]. L'équation suivante a été appliquée pour calculer l'effet de piégeage des radicaux libres dans toutes les méthodes pourcentage d'inhibition=A (contrôle)-A (test ou standard)/ A (contrôle) × 100, Où, A=Absorbance

2.5. Dosage antimicrobien

2.5.1. Préparation des suspensions microbiennes

Neuf souches de micro-organismes pathogènes considérés comme la principale source de plusieurs maladies et intoxications alimentaires ont été sélectionnées pourantimicrobientest comprenant S. aureus, B. cereus E. fecalis et L. monocytogenes ont été utilisés comme bactéries G plus ve, E. coli, P. aeruginosa, K. pneumonia et Salmonella Typhimurium comme bactéries G-ve. De plus, C. albicans a été utilisé comme souche fongique. La méthode quantitative de la concentration minimale inhibitrice (CMI) a été appliquée pour laantimicrobienestimation des constituants volatils de C. tubulosa. Les suspensions bactériennes et fongiques ont été préparées dans les

milieu de bouillon pour chacun (Muller Hinton Sabaroud Dextrose pour les bactéries et les champignons, respectivement). L'incubation de chaque souche avec le milieu approprié a été effectuée pendant 24 h à 37 degrés C pour les bactéries et 28 degrés pour les champignons. Après la période d'incubation et les dilutions en série des suspensions préparées, certaines dilutions ont été sélectionnées selon les normes 0.5 Mc-Farlandscale pour le test. La ciprofloxacine et le fluconazole standard ont été préparés à 100 ug/mL et appliqués respectivement comme médicaments antimicrobiens et antifongiques [28-30].

2.5.2.Méthode de concentration minimale inhibitrice (CMI)

Une méthode quantitative de plaque de dilution de microtitrage a été appliquée, où la méthode de la concentration minimale inhibitrice (MIC) a été appliquée pour l'évaluation de l'activité antimicrobienne des constituants volatils de C. tubulosa, contre certains micro-organismes comme mentionné. Un puits de microplaque {{0}} stérile a été utilisé, où 100 μL des micro-organismes respectifs à des concentrations de （0,5 Mc-Farland, environ 1 × 108 ufc/mL) ont été mélangés séparément avec le distillat obtenu à différentes concentrations ( 100 pour cent, suivi de dilutions en série de deux fois). La ciprofloxacine et le fluconazole ont été appliqués respectivement comme standards antibactériens et antifongiques positifs, tandis que le DMSO a été appliqué comme contrôle négatif. La microplaque avec le contenu mélangé dans chaque puits a été incubée pendant 24 h à ≈37 degrés C pour les bactéries et 28 degrés pour les champignons. Les plaques ont ensuite été visualisées pour toute précipitation de croissance des organismes testés. Toutes les expériences ont été menées en triple et la CMI a été calculée comme la concentration la plus faible qui a inhibé ou entravé la croissance des micro-organismes testés [27].

3. Résultats et discussion

3.1.Analyse des constituants volatils

Dans notre étude, l'hydrodistillation des fleurs de C. tubulosa a produit 0.36 % de distillat jaune pâle, avec

une odeur parfumée aromatique et 106 composants volatils (tableau 1) représentant 99,29% du contenu volatil. Ces composants ont été classés en 5 monoterpènes, 15 sesquiterpènes, 62 composés oxygénés légers représentant les composés du groupe le plus important et 24 composés oxygénés lourds. Les principaux composants des constituants volatils ont été identifiés comme étant l'hexanal (15,98 %), l'acétate de trans-sabinyle (12,22 %), l'alloaromadendrène (9,30 %), l'acide nonanoïque (6,66 %), le butanoate de 3Z-hexényl-2-méthyle (6,09 %). pour cent), valéranone (5,25 pour cent), (E, E)- -farnésène (3,18 pour cent), -pinène (3,06 pour cent), isovalérate de linalol (3,03 pour cent), -humulène (1,8 pour cent), jasminol (1,58 pour cent), 4- hydroxy benzaldéhyde (1,56 pour cent), Geosmin (1,44 pour cent), 3Z-hexényl isobutanoate (1,39 pour cent) et géranyl acétone (1,38 pour cent). Mais dans les résultats d'études de littérature précédentes, qui ont été publiés par Jiang et Tu 2009, seuls 21 composants volatils ont été identifiés dans l'huile essentielle de C. tubulosa, 38 composants ont également été caractérisés à partir de l'huile essentielle de C. salsa, tandis que 25 composés ont été identifiés à partir de l'huile de C. deserticola, avec trois composants majeurs (méthyl { {52}}pentadécanoate de méthyle ;13,60 %, palmitate d'éthyle ;12,40 % et 2,5,6-triméthyloléth ane ; 7,61 % )[22,28]. L'identification des volatils isolés a été effectuée provisoirement en faisant correspondre les données de la bibliothèque de spectres de masse du NIST, confirmée en outre par la comparaison des indices de Kovats avec ceux des composants authentiques ainsi qu'avec les données publiées [29-31]. Il a été constaté que le KI calculé des composés identifiés se situe dans la plage de KI de ceux publiés dans la littérature. Par exemple, le KI calculé et publié pour l'acétate de trans sabinyle (1287& 1273-1289), l'aromadendrène (1444& 1430-1450), la valéranone (1678,1668-1679), l'allo-aromadendrène (1459& {{74 }}), -farnésène(1508& 1505-1520), hexényl-2-butanoate de méthyle (1230& 1210-1231), -humulène(1455& 1452-1570), -pinène (971& {{86 }})[32-36]. Selon les valeurs de KI mentionnées, les composés identifiés étaient cohérents avec ceux rapportés dans la littérature [37-40].

3.2.Résultats du dosage des antioxydants

Des dosages DPPH, ABTS et -carotène ont été appliqués pour étudier l'activité antioxydante des constituants volatils de C. tubulosa, les résultats ont montré une activité antioxydante fiable des volatils testés (tableau 2). L'étude actuelle a indiqué que la capacité de piégeage des constituants volatils de C. tubulosa à diverses concentrations (ug/mL) variait de 26,08 % à 62,40 % pour le test DPPH, tandis que de 25,71 à 63,29 % et de 27,31 à 62,72 % à（{{14 }}) ug/mL pour les systèmes de test ABTS et -carotène, respectivement, par rapport au médicament antioxydant TBHQ standard, qui ont montré 43,15 à 78,62 %, 41,32 à 77,56 % et 42,21 à 79,23 % à (20-80) ug /mL pour les systèmes de test DPPH, ABTS et -carotène, respectivement. L'activité antioxydante prometteuse peut être attribuée à la présence d'un mélange complexe hautement actif dans le distillat tel que l'alloaromadendrène (9,3 %), la valéranone (5,25 %), (E, E) - - Farnesene (3,18 %) et -pinene (3,06 pour cent) qui étaient censés avoir un impact prononcé sur l'activité antioxydante. Selon l'étude de la littérature, l'activité biologique cible des constituants volatils peut être attribuée au mélange existant de composants terpénoïdes et phénoliques, qui sont connus pour avoir des activités antimicrobiennes et antioxydantes et peuvent améliorer ou synergiser les activités cibles [32].

3.3. Résultats du test antimicrobien

La méthode MIC (concentration minimale inhibitrice) a été appliquée pour tester l'activité antimicrobienne des constituants volatils de C. tubulosa contre neuf microorganismes pathogènes d'origine animale. Le distillat a montré une forte activité contre S. aureus avec une CMI de 2,23 mg/100 ml et un effet modéré contre C. Albicans (CMI=4.36 mg/100 ml), tableau 3.

4. Conclusion

Les composants volatils de C. tubulosa ou communément connu sous le nom de ginseng du désert sont composés principalement d'hexanal (15,98 %), d'acétate de trans-sabinyle (12,22 %), d'allo-aromadendrène (9,30 %), d'acide nonanoïque (6,66 %), de 3Z-hexényle -2-butanoate de méthyle (6,09 %), valéranone (5,25 %), (E, E)- -farnésène (3,18 %), -pinène (3,06 %), isovalérate de linalol (3,03 %) et -humulène (1,8 pour cent), qui ont été caractérisés par leurs temps de rétention et le modèle de fragmentation pour chacun, dans le chromatogramme GC-MS, ainsi que la comparaison avec la littérature. Ces composants ont montré des effets antioxydants prometteurs à des concentrations de 80 ug/mL et des résultats comparativement similaires lors de l'utilisation de trois méthodes de dosage. Il a également montré de fortes activités antimicrobiennes et antifongiques contre S. aureus L. monocytogenes et C. Albicans par rapport à la ciprofloxacine et au fluconazole.

Remerciements

Les auteurs remercient le doyen de la recherche scientifique de l'université de Jouf d'avoir financé ce travail par le biais de la subvention de recherche n° (DSR2020-04-453) et le numéro de projet de soutien aux chercheurs de l'université de Taif (TURSP-2020/56), Université de Taif, Taif, Arabie Saoudite.

Conflit d'intérêt

Les auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêts.

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