Valorization of secondary metabolites products of some plants belong to Chenopodiaceae growing in the Algerian desert

Abstract

Résumé : فرنسية أو انجلزية

This study investigated six medicinal plants belonging to the Chenopodiaceae family that grow in the Algerian Sahara, including: Anabasis oropediorum Maire, Bassia muricata L, Halocnemum strobilaceum Pall, Salsola tetragona Del, Salsola foetida Del, and Suaeda fruticosa L. In order to evaluate the secondary metabolites of these plants in the pharmaceutical field. These six plants were valued by determining the nutritional value of the aerial part of each plant, and applying quantitative and qualitative analyses, including RP-HPLC analysis of methanolic extracts (70%) of the aerial part. The biological activity was evaluated in vitro by antioxidant, antibacterial, antidiabetic, anti-inflammatory, and sun protection factor (SPF). In addition to testing the cytotoxicity of the extracts H. strobilaceum and S. fruticose. The chemical analysis of the nutritional value showed that the biomass of the aerial part or the six plants is characterized by a high mineral content, as all of them mainly contain calcium. It also contains an important water content, indicating their ability to grow in desert conditions. The plants also contained carbohydrates, lipids, and proteins, with distinct values for each plant. The phytochemical screening revealed that the methanolic extracts of the aerial part of the studied plants qualitatively contain most of the secondary metabolites; alkaloids, coumarins, mucilage, phenols, saponins, and terpenoids. The FT-IR analysis showed the presence of phenolic, aromatic, aliphatic amine, organosulfur compounds, and alkanes. According to the quantitative estimation, it is clear that all plant extracts are rich in saponins and phenolic compounds, as B. muricata extract had the highest content of saponins (22.94±0.10 µg DE/mg), and S. foetida extract had the highest content of total phenols and flavonoids; 67.05±0.23 µg GAE/mg and 35.51±0.92 µg QE/mg, respectively. It also reported that all extracts contain many sections of flavonoid compounds; anthocyanins, flavonols, flavanones, hydrolyzable tannins, and condensed tannins with different values. The extracts of B. muricata and S. foetida were also distinguished by the presence of flavanols, without the rest of the extracts. RP-HPLC analysis revealed rutin as a common compound in all extracts at varying concentrations. Several experiments were conducted on methanolic extracts to study their biological activity. Where it was observed that the methanolic extract of B. muricata recorded greater activity than the rest of the extracts. The inhibitory concentration of 50% of DPPH• free radicals was about 9.86±0.33 µg/mL, while the percentage of lysis of red blood cells was 40% when hemolysis assay at a concentration of 500 µg/mL. In the β-Carotene/linoleic acid, reducing power, and phosphomolybdenum assay, the methanolic extract of S. foetida made the best results. In terms of studying the activity of methanolic extracts in inhibiting bacterial growth, they demonstrated a medium level of antibacterial activity. The results of the three anti-diabetic assays suggest that these plants may be effective as hypoglycemic agents. Whereas, S. foetida extract was the best sunscreen with 21.33±0.03. Through the anti-inflammation assay, B. murticata extract had the highest inhibition of denaturation of inflammatory protein by 62.88 % at 500 µg/ml. The extracts of H. strobilaceum and S. fruticosa had weak cytotoxic activity as the percentage of dead cells (Huh-7 and HepG2 cells) did not exceed 30% at the concentration of 100 μg/mL. Valorisation des métabolites secondaires produits de certaines plantes appartenant aux Chénopodiacées poussant dans le désert algérien Cette étude a été menée sur six plantes médicinales du désert algérien appartenant à la famille des Chénopodiacées qui sont : Anabasis oropediorum Maire, Basia muricata L, Halocnemum strobilaceum Pall, Salsola tetragona Del, Salsola foetida Del, et Suaeda fruticosa L. Afin d'évaluer le métabolite secondaire des plantes dans le domaine pharmaceutique et semi-pharmaceutique. Ces six plantes ont été valorisées en déterminant la valeur nutritionnelle de la partie aérienne de chaque plante, et en appliquant des analyses quantitatives et qualitatives, dont une analyse RP-HPLC des extraits méthanoliques (70%) de la partie aérienne. L'activité biologique a été évaluée in vitro par antioxydant, antibactérien, antidiabétique, anti-inflammatoire et facteur de protection solaire (SPF). En plus de tester la cytotoxicité des extraits H. strobilaceum et S. fruticose. Les analyses chimiques de la valeur nutritionnelle a montré que la biomasse des parties aériennes des six plantes se caractérise par une forte teneur en minéraux, car toutes contiennent principalement du calcium. Elles contiennent également une importante teneur en eau qui indique sa capacité à résister aux conditions de croissance désertiques. Surtout S. fruticosa, dont la teneur en humidité dépassait 80 %. Elles contiennnent également des glucides, des lipides et des protéines, où chaque type de légume a des valeurs distinctes. Le criblage phytochimique a révélé que les extraits méthanoliques de la partie aérienne des plantes étudiées contiennent qualitativement la plupart des métabolites secondaires; alcaloïdes, coumarines, gommes, phénols, saponines, et terpènes. L'analyse FT-IR a révélé la présence de composés phénoliques, aromatiques, d'amines aliphatiques, de composés organosoufrés, et d'alcanes. Sur le plan quantitatif, le dosage quantitatif a indiqué que tous les extraits de plantes sont riches en saponines et en composés phénoliques, car l'extrait de B. muricata avait la teneur la plus élevée en saponines (22.94±0.10 µg DE/mg) et l'extrait de S. foetida avait la plus haute teneur en phénols et flavonoïdes totaux ; 67.05±0.23 µg GAE/mg et 35.51±0.92 µg QE/mg, respectivement. Il a également signalé que tous les extraits contiennent de nombreuses sections de composés flavonoïdes; anthocyanins, flavonols, flavanones, tanins hydrolysables et tanins condensés avec des valeurs différentes. Les extraits de B. muricata et S. foetida se distinguaient également par la présence de flavanols, sans le reste des extraits. L'analyse RP-HPLC a révélé que la rutine était un composé commun dans tous les extraits à des concentrations variables. Plusieurs expériences ont été menées sur des extraits méthanoliques pour étudier leur activité biologique. Où il a été observé que l'extrait méthanolique de B. muricata an enregistré une plus grande activité que le reste des extraits. La concentration inhibitrice de 50% des radicaux libres DPPH• était d'environ 9.63 ± 0.36 µg/mL, tandis que le taux de lyse des globules rouges était de 40 % lorsque l'hémolyse était testée à une concentration de 500 µg/mL. Dans le test acide β-carotène-linoléique, pouvoir réducteur, et phosphomolybdène, l'extrait méthanolique de S. foetida a donné les meilleurs résultats. Quant à l'étude de l'activité des extraits méthanoliques dans l'inhibition de la croissance des bactéries, ils avaient une activité antibactérienne moyenne. Les trois tests d'activité anti-diabétique ont également donné une bonne prédiction de la possibilité d'utiliser ces plantes comme traitement pour abaisser le taux de glucose dans le sang. Alors que l'extrait de S. foetida était le meilleur écran solaire avec 21.33 ± 0.03. Grâce au test anti-inflammatoire, l'extrait de B. murticata présentait la plus forte inhibition de la dénaturation de la protéine inflammatoire de 62.88 à 500 µg/mL. Les extraits de H. strobilaceum et S. fruticosa ont une faible activité cytotoxique puisque le pourcentage de cellules mortes (cellules Huh-7 et HepG2) ne dépasse pas 30% à la concentration de 100 µg/mL.

الملخص: أجريت هذه الدراسة على ستة نباتات طبيّة من الصّحراء الجزائريّة تنتمي للعائلة الرّمرامية (Chenopodiaceae) وهي: Anabasis oropediorum Maire, Bassia muricata L, Halocnemum strobilaceum Pall, Salsola tetragona Del, Salsola foetida Del, وSuaeda fruticosa L. وذلك قصد تثمين نواتج أيضها الثانوي في المجال الصيدلاني. تم تثمين هذه النباتات الستة من خلال، تحديد القيمة الغذائية للجزء الهوائي لكل نبات، وتطبيق الإجراءات القياسية والنوعية بما فيها تحليل RP-HPLC للمستخلصات الميثانولية (70%) للجزء الهوائي. كما تم تقييم الفعالية البيولوجية في المختبر عن طريق مضاد الأكسدة، ومضاد البكتيريا، ومضادات السكرى، ومضادات الإلتهابات، وتم تحديد عامل الحماية من أشعة الشمس. بالاضافة الى اختبار السمية الخلوية للمستخلصيين H.strobilaceum وS.fruticose . أظهرت التحاليل الكيميائية للقيمة الغذائية أن الكتلة الحيوية للجزء الهوائي للنباتات الستة تتميز بمحتوى معدني عالٍ، مُميز بوفرة عنصر الكالسيوم. كما تحتوي على منسوب رطوبة مهم يدلّ عن قدرتها على تحمّل ظروف نموها الصحراوية القاسية. كما تحتوي على الكربوهيدرات واللبيدات والبروتينات، حيث لكل نوع نباتي قيم مميزة له. أسفر الفحص الفيتوكيميائي على أن المستخلصات الميثانولية للجزء الهوائي لنباتات المدروسة، نوعيًّا تحتوي على أغلب نواتج الأيض الثانوي؛ قلويدات، وكومارين، وصمغ، وفينولات، وصابونين، وتربينات. وأسفر تحليل FT-IR على وجود كل من مركبات فينولية، وعطرية، وألفاتية ومركبات ذات طبيعة كبريتية وألكانات. أما كميا، فقد أفاد التقدير الكمي أن جميع المستخلصات النباتية غنية بالصابونين والمركبات الفينولات؛ حيث كان لمستخلص B.muricata أعلى محتوى من الصابونين (22.94±0.10 µg DE/mg)، ومستخلص S.foetida كان له أعلى محتوى من الفينولات الكلية والفلافنويدات؛ 67.05±0.23 µg GAE/mg و 35.51±0.92 µg QE/mg على التوالي. وأفاد أيضا أن جميع المسخلصات تحتوي على العديد من أقسام المركبات الفلافنويدية؛ الأنتوسيانين، والفلافونول، والفلافانونات، والتانينات القابلة للإذابة، والتانينات المكثفة بقيم مختلفة. كما تميز مستخلص B.muricata و S.foetida بوجود مركبات الفلافانول دون باقي المستخلصات. وأسفر تحليل RP-HPLC عن وجود الروتين كمركبًا مشتركا في جميع المستخلصات بكميات متفاوتة. أجريت عدة تجارب على المستخلصات الميثانولية لدراسة الفعالية البيولوجية؛ حيث لوحظ أن المستخلص الميثانولي لـ B.muricata سجل أكبر نشاطية مضادة للأكسدة، فقد بلغ التركيز المثبط لـ50% من الجذور الحرة DPPH• حوالي 9.63 µg/mL، بينما بلغت نسبة تحلل كريات الدم الحمراء 40% عند اختبار Anti-hemolysis. أما في اختبارβ-Carotene-linoleic acid و Reducing power و Phosphomolybdenum فقد سجل المستخلص الميثانولي لـ S.foetida أفضل النتائج. أما عن دراسة نشاط المستخلصات الميثانولية في تثبيط نمو البكتيريا، فقد كان لجميع المستخلصات نشاطية مضادة للبكتيريا متوسطة. وأعطت الفحوصات الثلاثة للنّشاط المضاد للسكري تنبؤا جيّدا بإمكانية استخدام هذه النباتات كعلاج لخفض مستوى الغلكوز في الدم. و كان مستخلص S.foetida أفضل عامل حماية من الشمس 21.33±0.03. ومن خلال اختبار مضادات الالتهاب كان لمستخلص B.murticata أعلى تثبيط لتمسخ البروتين الالتهابي بنسبة %62.88 عند التركيز 500 µg/ml. وكان للمستخلصينH.strobilaceum وS.fruticose نشاط سمية خلوية ضعيف تجاه الخلايا Huh-7 و HepG2، حيث لم تتجاوز النسبة المئوية 30٪ للخلايا الميتة عند التركيز 100 µg/mL.