Determination of Antimicrobial, Antibiofilm, Antioxidant Activity and Phenolic Profile of Alyssum filiforme Plant

Abstract

Bacteria are gaining resistance to antibiotics and their derivatives day by day, and this is becoming a global problem. It is thought that this global problem can be prevented due to the antioxidant and antimicrobial activities of the secondary metabolites (phenolic compounds, etc.) found in plants. In this context, various studies have been carried out. Resistance to antibiotics and their derivatives can be overcome by identifying components that act as antioxidants, antimicrobials, and anti-biofilms from plant sources. Alyssum filiforme is a member of the Brassicacea family, which is rich in B vitamins and magnesium. Alyssum filiforme is an endemic species with the potential to be evaluated in this context. In this study, the antimicrobial, anti-biofilm, antioxidant, and phenolic profile of the endemic Alyssum filiforme species was determined by RP-HPLC-PDA. Minimum Inhibition Concentration (MIC) and Minimum Bactericidal Concentration (MBC) methods were applied for the antimicrobial activity of the obtained extract, and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazil (DPPH) radical scavenging activity and iron reducing antioxidant power (FRAP) were used to determine the antioxidant activity. To observe the effectiveness in preventing biofilm formation, the crystal violet bonding method was used, and positive results were obtained in all bacteria. FRAP and DPPH results were determined as 13.070 μmol FeSO4.7H2O/g and SC50 5.190 mg/ml, respectively. As a result of the obtained phenolic analysis, it was found that the plant is rich in caffeic acid and chrysin. In the light of the results obtained, Alyssum filiforme is thought to be a valuable species in terms of health

Keywords

• antioxidant
• phenolic compound
• Alyssum filiforme
• antibiyofilm
• antibacterial

Alyssum filiforme Bitkisinin Antimikrobiyal, Antibiyofilm, Antioksidan Aktivitesinin ve Fenolik Profilinin Belirlenmesi

Abstract

Bakteriler antibiyotiklere ve türevlerine karşı günden güne direnç kazanmaktadır ve bu küresel bir sorun haline gelmektedir. Bitkilerde bulunan sekonder metabolitlerin (fenolik bileşikler, flavonoidler, alkoloidler gibi) antioksidan ve antimikrobiyal gibi çeşitli aktiviteleri sebebiyle bu küresel sorunun önüne geçilebileceği düşünülmektedir. Bu kapsamda çeşitli çalışmalar yapılmış ve halen de yapılmaktadır. Bitkisel kaynaklardan antioksidan, antimikrobiyal ve anti-biyofilm gibi etki gösteren bileşenlerin belirlenmesi ile antibiyotik ve türevlerine karşı oluşan direnç aşılabilir. B vitamini ve magnezyum açısından zengin olan Brassicacea ailesinin bir üyesi de Alyssum filiforme türüdür. Alyssum filiforme bu kapsamda değerlendirilebilecek potansiyele sahip bir endemik türdür. Bu çalışmada; endemik olarak yetişen türün antimikrobiyal, anti-biyofilm, antioksidan ve RP-HPLC-PDA ile fenolik profili belirlendi. Elde edilen ekstre antimikrobiyal aktivite için Minimum İnhibisyon Konsantrasyonu (MIC) ve Minimum Bakterisidal Konsantrasyonu (MBC) yöntemleri uygulandı, antioksidan aktiviteyi belirlemek için ise 2,2-difenil-1-pikrilhidrazil (DPPH) radikalini temizleme aktivitesi ve demir indirgeme antioksidan güç (FRAP) metodları kullanıldı. Biyofilm oluşumunu önlemedeki etkinliği gözlemleyebilmek için kristal viyole bağlama yöntemi kullanıldı. Tüm bakterilerde olumlu sonuçlar elde edildi. FRAP ve DPPH sonuçları sırasıyla 13.070 μmol FeSO4.7H2O/g ve SC50 5.190 mg/ml olarak belirlendi. Elde edilen fenolik analiz sonucunda bitkinin kafeik asit ve krisin yönünden zengin olduğu bulundu. Elde edilen sonuçlar ışığında Alyssum filiforme türünün sağlık açısından değerli bir tür olduğu düşünülmektedir.

Keywords

• Alyssum filiforme
• antibiyofilm
• antioksidan
• fenolik bileşikler
• antibakteriyel

References

1. Akarca, G., & Tomar, O. (2019). Afyonkarahisar ili çevresinde yetişen ve halk tarafından tüketilen bazı yabani bitkilerin antioksidan ve antimikrobiyal etkileri. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (15), 259-268. Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/662824
2. Altundağ, Ş., & Aslım, B. (2005). Kekiğin bazı bitki patojeni bakteriler üzerine antimikrobiyal etki-si. Orlab On-Line Mikrobiyoloji Dergisi, 3(7), 12-14. Erişim adresi: http://eskisite.mikrobiyoloji.org/pdfler/702050702.pdf
3. Andarwulan, N., Fardiaz, D., Wattimena, G. A., & Shetty, K., (1999). Antioxidant activity associated with lipid and phenolic mobilization during seed germination of Pangium edule Reinw. Journal of Agri-cultural and Food Chemistry, 47: 3158-3163. Erişim adresi: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jf981287a
4. Arslan, A. (2019). Anadolu florasına ait bazı Alyssum L. türlerinin polen, tohum, meyve morfolojileri ve antimikrobiyal, antibiyofilm aktivitesinin incelenmesi (Master's thesis, Bartın Üniversitesi). Erişim adresi: https://acikerisim.bartin.edu.tr/bitstream/handle/11772/1873/adnan%20arslan.pdf?sequence=1
5. Avşar, C., Keskin, H., & Berber, İ. (2016). Hastane infeksiyonlarından izole edilen mikroorganizmalara karşı bazı bitki ekstraktlarının antimikrobiyal aktivitesi. Int. J. Pure Appl. Sci, 2(1), 22-29. Erişim ad-resi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/ijpas/issue/24478/259426
6. Balasundram, N., Sundram, K., & Samman, S., (2006). Phenolic compounds in plants and agri-industrial by-products: Antioxidant activity, occurence, and potential uses. Food Chemistry, 99:191-203. Eri-şim adresi: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0308814605006242
7. Bazargani, M. M., & Rohloff, J. (2016). Antibiofilm activity of essential oils and plant extracts against Staphylococcus aureus and Escherichia coli biofilms. Food control, 61, 156-164.). Erişim adresi: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956713515302152?via%3Dihub
8. Benzeie, I.F.F., Strain, J.J. (1996). The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of ‘‘antioxi-dant power”: The FRAP assay. Journal Analytical of Biochemistry, 239, 70-76. Erişim adresi: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8660627/

9. Can, Z., & Baltas, N. (2016). Bioactivity and enzyme inhibition properties of Stevia rebaudiana. Current Enzyme Inhibition, 12(2), 188-194. Erişim adresi: https://www.ingentaconnect.com/content/ben/cei/2016/00000012/00000002/art00014
10. Demir, T., Akpınar, Ö., Haki, K., & Güngör, H. (2019). Nar (Punica granatum L.) kabuğunun in vitro antidiyabetik, antienflamatuar, sitotoksik, antioksidan ve antimikrobiyal aktivitesi. Akademik Gıda, 17(1), 61-71. Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/en/pub/akademik-gida/article/544647
11. Demirbaş, Ş. (2021). Lilium candidum L. ekstraktları üzerinde antioksidan, histo-biyokimyasal ve içerik aydın-latma çalışmaları (Yüksek lisans tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
12. Durmaz, H., Hülül, M., & Celık, H. (2018). Meyan (Glycyrrhiza glabra L.) Bitkisinin Antibakteriyel ve Antioksidan Aktiviteleri. Harran Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 7, 37-41. Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/en/pub/huvfd/issue/41493/501426
13. Düzgüner, V., & Erbil, N. (2020). Ardahan Yöresinde Yetişen Kılıç Otu Bitkisinin (Hypericum perfora-tum) Antimikrobiyal ve Antioksidan Etkilerinin Araştırılması. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 7(1), 27-31. Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/en/pub/turkjans/article/679896
14. Ucar E., Köse, E. O., Özyiğit, Y., & Turgut, K. (2015). Bazı tıbbi ve aromatik bitkilerde esansiyel yağların antimikrobiyal aktivitelerinin belirlenmesi. Ziraat Fakültesi Dergisi, 10(2), 118-124. Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/308658
15. Faydaoğlu, E., & Sürücüoğlu, M. (2013). Tıbbi Ve Aromatik Bitkilerin Antimikrobiyal, Antioksidan Akti-viteleri Ve Kullanım Olanakları. Erzincan üniversitesi fen bilimleri enstitüsü dergisi, 6(2), 233-265. Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/en/pub/erzifbed/issue/6027/80707
16. Baran, F. M. (2019). Prunus avium kiraz yaprağı özütü ile gümüş nanopartikül (AgNP) sentezi ve antimik-robiyal etkisinin incelenmesi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 10(1), 221-227. Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/en/pub/dumf/article/487255
17. Fukumoto, L.R. ; Mazza G. (2000). Assessing antioxidant and prooxidant activities of phenolic compo-unds. Journal of Agricultural Food Chemistry, 48, 3597–3604. Erişim adresi: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jf000220w
18. Haşimi, N., Kızıl, S., & Tolan, V. (2015). Rezene ve adaçayı uçucu yağlarının antimikrobiyal aktivitesi üzerine bir araştırma. Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, 5(2), 227-235. Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/313360
19. Khalil, E. A., Afifi, F. U., & Al-Hussaini, M. (2007). Evaluation of the wound healing effect of some Jor-danian traditional medicinal plants formulated in Pluronic F127 using mice (Mus musculus). Journal of ethnopharmacology, 109(1), 104-112. Erişim adresi: https://doi.org/10.1016/j.jep.2006.07.010
20. Kırca, A., Bilişli, A., Demirel, N. N., Turhan, H., & Arslan, E. (2007). Çanakkale florasındaki bazı tıbbi ve aromatik bitkilerin antioksidan ve antimikrobiyal aktiviteleri. Tübitak Proje, (104). Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/erzifbed/issue/6027/80707
21. Kot, B., Wicha J, Piechota M, Wolska K, Gruzewska A, (2015). Antibiofilm activity of transcinnamal-dehyde, p-coumaric, and ferulic acids on uropathogenic Escherichia coli. Turkish Journal of Medical Sciences, 45(4), 919-924. Erişim adresi: https://journals.tubitak.gov.tr/medical/abstract.htm?id=16533
22. Kumar, B., Vijayakumar, M., Govindarajan, R., & Pushpangadan, P. (2007). Ethnopharmacological appro-aches to wound healing—exploring medicinal plants of India. Journal of ethnopharmacology, 114(2), 103-113. Erişim adresi: https://doi.org/10.1016/j.jep.2007.08.010
23. Matejczyk M, Świsłocka R, Golonko A, Lewandowski W, Hawrylik E, (2018). Cytotoxic, genotoxic and antimicrobial activity of caffeic and rosmarinic acids and their lithium, sodium and potassium salts as potential anticancer compounds. Advances in Medical Sciences, 63(1), 14-21. Erişim adresi: https://doi.org/10.1016/j.advms.2017.07.003
24. Min J, Shen H, Xi W, Wang Q, Yin L, Zhang Y, Wang ZN, (2018). Synergistic anticancer activity of combined use of caffeic acid with paclitaxel enhances apoptosis of non-small-cell lung cancer H1299 cells in vivo and in vitro. Cellular Physiology and Biochemistry, 48(4), 1433-1442. Erişim adresi: https://www.karger.com/Article/Abstract/492253
25. Molyneux, P. (2004). The use of the stable free radical diphenylpicrylhydrazyl (DPPH) for estimating anti-oxidant activity. Songklanakarin Journal of Science and Technology, 26, 211–219. Erişim adresi: https://www.researchgate.net/publication/237620105_The_use_of_the_stable_radical_Diphenylpicrylhydrazyl_DPPH_for_estimating_antioxidant_activity
26. Moure, A., Cruz, J. M., Franco, D., Domı́nguez, J. M., Sineiro, J., Domı́nguez, H., ... & Parajó, J. C. (2001). Natural antioxidants from residual sources. Food chemistry, 72(2), 145-171. Erişim adresi: https://doi.org/10.1016/S0308-8146(00)00223-5
27. Özay, C. (2015). Ege Bölgesindeki bazı Alyssum L. taksonlarının biyolojik aktivitelerinin incelenmesi ve aktif bileşenlerinin karakterizasyonu (Doktora tezi).
28. Rakhimzhanova, A., Kılınçarslan, Ö., & Mammadov, R. (2018). Stellaria media ekstraktlarının antioksidan aktivitesinin belirlenmesi ve fenolik bileşenlerinin karakterizasyonu. Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8(2), 165-173. Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/en/pub/ordubtd/issue/42031/505984
29. Samarghandian, S., Afshari, J. T., & Davoodi, S. (2011). Chrysin reduces proliferation and induces apopto-sis in the human prostate cancer cell line pc-3. Clinics, 66(6), 1073-1079. Erişim adresi: https://www.scielo.br/j/clin/a/KKS4gNtfLkMdT9RZzbwRkJF/?format=pdf&lang=en
30. Shan, B., Cai, Y., Brooks, J.D. and Corke, H. (2007). The In vitro antibacterial activity of dietary spice and medicinal herb extracts. International Journal of Food Microbiology. 117: 112-119. Erişim adresi: https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2007.03.003
31. Singleton V.L. ve Rossi J.A., (1965). Colorimetry of Total Phenolics with Phosphomolybdic–Phosphotungstic Acid Reagents, American Journal of Enology and Viticulture, 16, 144-158. Erişim adresi: https://www.ajevonline.org/content/16/3/144.short
32. Singleton V.L., Orthofer R. ve Lamuela-Raventos R.M., (1999). Analysis of Total Phenols and Other Oxi-dation Substrates and Antioxidants by Means of Folin-Ciocalteu Reagent, Methods in Enzymology, 299, 152-178. Erişim adresi: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0076687999990171
33. Taviano, M. F., Filocamo, A., Ragusa, S., Cacciola, F., Dugo, P., Mondello, L., ... & Miceli, N. (2018). Phenolic profile, antioxidant and cytotoxic properties of polar extracts from leaves and flowers of Isa-tis tinctoria L.(Brassicaceae) growing in Sicily. Plant Biosystems-An International Journal Dealing with all Aspects of Plant Biology, 152(4), 795-803. Erişim adresi: https://doi.org/10.1080/11263504.2017.1338629
34. Tomaino, A., Cimino, F., Zimbalatti, V., Venuti, V., Sulfaro, V., De Pasquale, A. and Saija, A. (2005). Influence of heating on antioxidant activity and the chemical comparision of some spice essential oils. Food Chemistry, 89, 549-554. Erişim adresi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2004.03.011
35. Tozyılmaz, V., Bülbül, A. S., & Ceylan, Y. C. (2021). Determination of antimicrobial, antioxidant and antibiofilm activity of some Alyssum L. species in Anatolian flora. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 24(4), 715-724. Erişim adresi: http://dogadergi.ksu.edu.tr/en/download/article-file/1356582
36. Yetgin, A., Şenturan, M., Benek, A., Efe, E., & Canlı, K. (2017). Pterigynandrum filiforme Hedw. türü-nün antimikrobiyal aktivitesinin belirlenmesi. Anatolian Bryology, 3(1), 43-47. Erişim adresi: https://app.trdizin.gov.tr/makale/TXpFMk1qTXpNdz09
37. Yıldız, S., Gürgen, A., & Can, Z. (2017). Kastamonu ilinden toplanan bazı yabani mantarların in vitro koşullar altında biyoaktif özellikleri. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 17(3), 523-530. Erişim adresi: https://app.trdizin.gov.tr/publication/paper/detail/TWpVNU1EVXdNQT09