Phytochemical Studies on Biarum carduchorum and Biarum aleppicum taxa in Turkey

Year 2023, Volume: 13 Issue: 3, 1585 - 1599, 01.09.2023

Yekta Fidan Bağatur , Eyyüp Karaoğul , Hasan Akan

https://doi.org/10.21597/jist.1265156

Abstract

The main purpose of this study is to conduct phytochemical research on Biarum carduchorum (BC) and Biarum aleppicum (BA) taxa and to examine some phytochemical properties of these plants. Within the scope of phytochemical studies, ethanol, hexane and pure water solvents of different polarities were used for the extraction of secondary metabolites in plants. In addition, the leaves, spathe, tuber and spadix parts of the plants were extracted separately. As phytochemical characterization, total phenolic substance content (TPSC), total flavonoid substance (TFS) values and antioxidant properties (percent scavenging due to different concentrations, trolox equivalent free radical residue and IC50 values) were investigated. According to the findings, the total phenolic content of BC and BA extracts was determined at the highest rate in the leaf part with 1373.84 mgGAE/L and 779.14 mgGAE/L, respectively, with ethanol solvent. The lowest value was determined as 251.22 mgGAE/L in ethanol solvent and 111.49 mgGAE/L in hexane solvent in the spadix parts, respectively. In terms of total flavonoid substance (TPSC) data, the highest amount of BA was found in the leaf part as 286.79 mgQE/L with distilled water and 159.08 mgQE/L was found in the spathe part with pure water. The results of the antioxidant properties in terms of IC50 were found at the lowest IC50 values with 0.97 mgQE/L and 0.55 mgQE/L, respectively, in the extract obtained with ethanol solvent in the spathe part of both BC and BA, and they exhibited the highest antioxidant properties with these values. The lowest antioxidative properties were found in the BC sample with 3.9 mg/L IC50 value in the leaf part with hexane solvent, and 5.87 mg/L IC50 value for BA in the tuber part of the plant in hexane solvent. In general, hexane solvent gave low antioxidative values in plant extracts. Ethanol solvent, on the other hand, led to obtaining extracts rich in antioxidants, phenolic and flavonoids.

Keywords

Biarum, Flavonoid, Antioxidant, Phytochemical research, Phenolic

Project Number

(HUBAP Proje no:2014)

Türkiye’ deki Biarum carduchorum ve Biarum aleppicum Taksonları Üzerinde Fitokimyasal Araştırmalar

Abstract

Bu çalışmanın ana amacı, Biarum carduchorum (BC) ve Biarum aleppicum (BA) taksonları üzerinde fitokimyasal araştırmalar yapmak ve bitkilerin bazı fitokimyasal özelliklerini incelemektir. Fitokimyasal çalışmalar kapsamında bitkilerdeki ikincil metaboliktlerin ekstraksiyonu için farklı polaritede etanol, hekzan ve saf su çözücüleri kullanılmıştır. Ayrıca bitkilerin yaprak, spata, yumru ve spadiks kısımları ayrı ayrı olmak üzere ekstraksiyona tabi tutulmuştur. Fitokimyasal karakterizasyon olarak, toplam fenolik madde miktarı (TFMM), toplam flavanoid madde (TFM) değerleri ve antioksidant özellikleri (farklı konsantrasyonlara bağlı yüzde süpürme, trolox eşdeğeri serbest radikal kalıntısı ve IC50 değerleri) incelenmiştir. Elde edilen bulgulara göre, BC ve BA ekstrelerinin TFMM’si en yüksek oranda sırasıyla 1373.84 mgGAE/L ve 779.14 mgGAE/L ile etanol çözücüsü ile yaprak kısmında tespit edilirken en düşük değer olarak yine sırasıyla spadiks kısımlarında etanol çözücüsünde 251.22 mgGAE/L olarak ve hekzan çözücüsünde 111.49 mgGAE/L olarak tespit edilmiştir. TFM verileri açısından en yüksek miktarda BA için saf su ile 286.79 mgQE/L olarak yaprak kısmında ve 159.08 mgQE/L olarak yine saf su ile spata kısmında veriler bulunmuştur. Antioksidant özelliklerinin IC50 açısından sonuçları ise hem BC hem de BA’nın spata kısmında etanol çözücüsü ile elde edilen ekstresinde sırasıyla 0.97 mgQE/L ve 0.55 mgQE/L ile en düşük IC50 değerlerinde, antioksidatif açıdan en yüksek özellikler sergilemişlerdir. En düşük antioksidatif özellik ise hekzan çözücüsü ile yaprak kısmında 3.9 mg/L IC50 değeri ile BC numunesinde ve BA için ise 5.87 mg/L IC50 değeri ile yine hekzan çözücüsünde bitkinin yumru kısmında tespit edilmiştir. Genel olarak hekzan çözücüsü bitki ekstrelerinde antioksidatif açıdan düşük değerler vermiştir. Etanol çözücüsü ise yüksek antioksidatif, fenolik ve flavanoidce zengin özütler elde edilmesine sebep olmuştur

Keywords

Antioksidan, Biarum, Fitokimyasal araştırma, Fenolik, Flavonoid

Supporting Institution

Harran Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Project Number

(HUBAP Proje no:2014)

Thanks

Arazi çalışmaları ve bitki teşhislerinde yardımcı olan Doç.Dr. Mehmet Maruf BALOS ve Dr. Cahit ÇEÇEN’e, kimyasal analizler konusunda desteklerini esirgemeyen Saliha ÖZER’e ve maddi destek sağlayan Harran Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü (HUBAP Proje no:2014)’ne teşekkür ederiz.

References

• Afifi Fatma, U., ve Abu-Dahab, R. (2012). Phytochemical screening and biological activities of Eminium spiculatum (Blume) Kuntze (family Araceae). Natural Product Research, 26(9), 878-882.https://doi.org/10.1080/14786419.2011.565558
• Akan, H. ve Balos, M.M. (2008). Check-list of the genus Biarum Schott in the Flora of Turkey, with a new record for Turkey: Biarum syriacum (Spreng.) H. Riedl. Turkish Journal of Botany, 32(4), 305-310.
• Akan, H., Korkut, M.M. ve Balos, M.M. (2008). Arat Dağı ve çevresinde (Birecik, Şanlıurfa) etnobotanik bir araştırma. Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(1): 67-81.
• Akan, H., Aydoğdu, M., Korkut, M.M. ve Balos, M.M. (2013). An ethnobotanical research of the Kalecik mountain area (Şanlıurfa, South-East Anatolia). Biological Diversity and Conservation, 6, 84-90.
• Alwazeer, D., Elnasanelkasim, MA., Çi̇çek, S., Engin, T., Çiğdem. A., Karaoğul. E. (2023). Comparative study of phytochemical extraction using hydrogen-rich water and supercritical fluid extraction methods. Process Biochemistry, 128, 218-26. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2023.01.022
• Balos, M.M. ve Akan, H. (2007). Zeytinbahçe-Akarçay (Birecik, Şanlıurfa) arasında kalan bölgenin etnobotanik özellikleri. Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi, 2(29), 155-171.
• Boyce, P.C. (2008). A taxonomic revision of Biarum. Curtis's Botanical Magazine, 25(1), 2-17.
• Bozyel, M. E., Merdamert-Bozyel, E., Benek, A., Turu, D., Yakan, M.A. ve Canlı, K. (2020). Ethnomedicinal uses of Araceae taxa in Turkish traditional medicine. International Journal of Academic and Applied Research, 4, 78–87.
• Brand-Williams, W., Cuvelier, M. E. ve Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT- Food Science and Technology, 28(1), 25-30.
• Çeçen, C., Akan, H. ve Balos, M.M. (2019). Şanlıurfa yöresinde doğal yayılış gösteren Biarum Schott (Araceae Juss.) cinsine ait taksonların anatomik ve morfolojik yönden incelenmesi. KSÜ Tarım ve Doğa Dergisi, 22, 69-83. DOI:10.18016/ksutarimdoga.vi.535514
• Çeçen, C., 2022. Türkiye’deki Biarum Schott (Araceae) Cinsinin Taksonomik Revizyonu.(Yayımlanmamış Doktora Tezi). Harran Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Şanlıurfa. Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
• Çeçen, C., Akan, H., Yıldırım, H. ve Balos, M.M.. (2022). Biarum × cinarense (Araceae), a new natural hybrid from SE Turkey, Annales Botanici Fennici, 59(1), 67-73. https://doi.org/10.5735/085.059.0112
• Çoklar, H. ve Akbulut, M. (2016). Alıç (Crataegus orientalis) meyvesinin antioksidan aktivitesi ve fenolik bileşiklerinin ekstraksiyonu üzerine farklı çözgenlerin etkisi. Derim, 33(2), 237-248.
• Davis, P. H., (ed.) (1965-1985). Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Edinburgh University Press, Edinburgh, UK, vol. 1-9.
• Davis, P.H., Tan, K. ve Mill, R. R., (eds.) (1988). Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Edinburgh Univ Press, Edinburgh, vol. 10.
• Demir, S.C. ve Eker, İ. (2015). Petaloid monocotyledonous flora of Bolu province, including annotations on critical petaloid geophytes of Turkey. Pegem Akademi, Ankara
• Dündar, Y. (2001). Fitokimysallar ve sağlıklı yaşam. Afyon Kocatepe Üniversitesi Veteriner Fakültesi Kocatepe Tıp Dergisi, 2, 131-138. +
• Emire, U.Z. (2020). Farklı ekstraksiyon yöntemleri kullanılarak endemik Origanum munzurense Kit Tan and Sorger (Lamiaceae) bitkisinin toplam fenolik madde, antioksidan aktivite, kimyasal bileşim ve metal içeriğinin belirlenmesi (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Mersin Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mersin.
• Güner, A., Özhatay, N., Ekim, T. ve Başer, K.H.C. (2000). Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Edinburgh Univ. Press, Edinburgh, Vol. 11.
• Güner, A., Aslan, S., Ekim, T., Vural, M. ve Babaç, M.T. (2012). Türkiye Bitkileri Listesi (Damarlı Bitkiler). Nezahat Gökyiğit Botanik Bahçesi ve Flora Araştırmalar Derneği Yayını 1, İstanbul.
• Güner, A. ve Ekim, T. (2014). Resimli Türkiye Florası 1. Ali Nihat Gökyigit Vakfı. Flora Arastırmaları Dernegi ve Türkiye Is Bankası Kültür Yayını, Istanbul.
• Güner, A., Kandemir, A., Menemen, Y., Yıldırım, H., Aslan, S., Ekşi, G., Güner, I. ve Çimen, A.Ö. (2018). Resimli Türkiye Florası-2. ANG Vakfı Nezahat Gökyiğit Botanik Bahçesi Yayınları, İstanbul, 1054.
• Hamad, H.O., Alma, M.H., Gulcin, I., Yilmaz, M.A ve Karaogul, E. (2017). Evaluation of phenolic contents and bioactivity of root and nutgall extracts from Iraqian Quercus infectoria Olivier. Records of Natural Products, 11, 205-10.
• Havsteen, B. (1983). Flavonoids, a class of natural products of high pharmacological potency. Biochemical Pharmacology, 32(7), 1141-1148.
• Hegnauer, R. (1987). Phytochemistry and chemotaxonomy of the Araceae. Aroideana, 10, 17-19.
• Hosseini, E., Rousta, E., Tabıb L.F. ve Mahmoudpour, M.B. (2014). In vitro antioxidant activity of hydromethanolic extract of karde (Biarum carduchrum) and tts effects on the serum lipids of rats. Iranian Journal of Nutrition Sciences and Food Technology, 9(3), 1-8.
• İkinci, A., Dursun, E. ve Karaoğul, E. (2021). Şanlıurfa’da yetiştirilen bazı nar (Punica granatum L.) çeşitlerinin fenolik bileşenleri ve antioksidan aktivitelerinin belirlenmesi. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 31 (3) , 699-709 . DOI: 10.29133/yyutbd.931208
• Jiao, Y., Kılmartın, P.A., Fan, M. ve Young Quek, S. (2018). Assessment of phenolic contributors to antioxidant activity of new kiwifruit cultivars using cyclic voltammetry combined with HPLC. Food Chemistry, 268, 77. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.06.046
• Karaoğul, E. ve Alma, M.H. (2018). Enzimatik, asidik ve sulu ekstraksiyon metotları ile çiriş (Asphodelus aestivus Brot.) yumrularının HPLC ile şeker kompozisyonları. Ormancılık Araştırma Dergisi, 5 (1), 64-73 . DOI: 10.17568/ogmoad.401318
• Karaoğul, E., Kirecci, E., ve Alma MH. (2016). Determınation of phenolıc compounds from turkısh kermes oak (Quercus coccifera L.) roots by high performance lıquıd chromatography; its antimicrobial activities. Fresenius Envıronmental Bulletin, 25(7), 2356-2363.
• Khoddami, A., Wilkes, M. A., ve Roberts, T.H. (2013). Techniques for analysis of plant phenolic compounds. Molecules, 18(2), 2328-2375.
• Mayo, S. J., Bogner, J., ve Boyce, P. C.(1997). The genera of Araceae. Kew: Royal Botanic Gardens, U.K., 370.
• Seyidoğlu, A.N., Zencirkıran, M., Ayaşlıgil, Y., 2009. Position and application areas of geophytes within landscape design, African Journal of Agricultural Research 4 (12): 1351- 1357
• Setorki, M., Hooshmandi, Z. ve Zanganehnejad, Z. (2019). The effects of Biarum carduchrum hydroalcoholic extract on oxidative stress and catalepsy in the 6-hydroxydopamine-induced rat model of Parkinson's disease. Journal of Advances in Medical and Biomedical Research, 27 (120), 8-13. +
• Shao, Y., Hu, Z., Yu, Y., Mou, R., Zhu, Z. ve Beta, T. (2018). Phenolic acids, anthocyanins, proanthocyanidins, antioxidant activity, minerals and their correlations in non-pigmented, red and black rice. Food Chemistry, 239, 733–741.
• Sıngleton V.L. ve Rossi J.A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American Journal Enology and Viticulture, 16, 144-158.
• Tabatabaeı, Y.F., Alızadeh, B.B., Vasıee, A. ve Mortazavı, S.A. (2016). Antifungal activity of extracts Biarum carduchorum (Kardeh) on Aspergillus fumigatus and Penicillium expansum in vitro. Zahedan Journal of Research in Medical Sciences, 4-18.
• Teymourıvand, Y., Hooshmandı, Z., Setorkı, M. And Amını, S. (2021). Methanolic extract of Biarum carduchrum ameliorates seizures, oxidative stress and cognitive ımpairment in experimental models of epilepsy in rats. Journal of Basic Research in Medical Sciences, 8(1), 28-40.
• Vakılı, S., Shabanınejad, Z., Amerı, M., Ebrahımınezhad, A., Shojazadeh, A., Safarpour, H. And Noorozı, S. (2022). Green synthesis, characterization and antibacterial activity of silver nanoparticles by Biarum chaduchrum leaf extracts. Applied Physics A, 128- 24.
• Williams, C.A., Harborne, J.B. ve Mayo, S.J. (1981). Anthocyanin pigments and leaf flavonoids in the family Araceae. Phytochemistry, 217-234.
• Yabalak, E. (2018). Radical scavenging activity and chemical composition of methanolic extract from Arum dioscoridis SM. var. dioscoridis and determination of ıts mineral and trace elements. Journal of the Turkish Chemical Society Section A: Chemistry, 5(1), 205-218. https://doi.org/10.18596/jotcsa.350370
• Yağcıoğlu, P. (2015). Farklı Ekstraksiyon Metotları ile Adaçayı Bitkisinden Antioksidan Ekstraksiyonunun Optimizasyonu (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Yıldırım, H. ve Altıoğlu, Y. (2016). Biarum rifatii (Araceae): güneybatı anadolu'dan yeni bir yılanpancarı türü. Bağbahçe Bilim Dergisi, 3(2), 12-19.
• Yıldırım, H., Balos, M.M., Altıoğlu, Y. ve Akan, H. (2016). Biarum aleppicum J. Thiébaut (Araceae): Türkiye için yeni bir tür kaydı. Bağbahçe Bilim Dergisi, 3(1), 41-46.
• Zanganehnejad, Z. ve Setorkı, M. (2018). Effect of Biarum carduchrum extract on brain tissue thiol level in rat model of 6-hydroxydopamineınduced Parkinson’s disease. Journal of Herbmed Pharmacology., 7(3), 163- 140. doi: 10.15171/jhp.2018.23
• Zhıshen, J., Mengcheng, T. ve Jianmıng, W. (1999). The determination of flavonoid contents in mulberry and their scavenging effects on superoxide radicals. Food Chemistry, 64, 555-559.