Determination of Antioxidant Activity and Essential Oil Components of Lavandin (Lavandula x intermedia Emeric Ex Loisel.) Grown Under Different Ecological Conditions by Microwave Hydrodistillation

Year 2025, Volume: 8 Issue: 2, 833 - 855, 12.03.2025

Nilay Özlem Sağlam Betül Gıdık

https://doi.org/10.47495/okufbed.1617775

Abstract

Medicinal aromatic plants are becoming a valuable plant group whose importance and usage areas are increasing day by day. Especially essential oils have recently been frequently used in our daily life. Lavandin (Lavandula x intermedia Emeric ex Loisel.) is an economically valuable plant from which essential oil is obtained from flower parts and used in many fields, especially in perfumery industry. The aim of this study was to determine the antioxidant activity and essential oil components of Lavandin, grown under different ecological conditions and to reveal the effects of ecological differences on these variables. For this purpose, the essential oil ratios of lavandin samples grown in different locations obtained by microwave hydrodistillation method were found to vary between 0.5% and 4.4%. The major essential oil components were linalool (13.66%-26.40%) and linalyl acetate (10.88%-29.89%). It was determined that TP (Total phenolic matter) of lavandin samples was between 2.13-4.74 mg GAE/g sample, TF (Total flavonoid matter) was between 0.43-0.66 mg QE/g sample, FRAP (Iron (III) reduction) was between 27.62-79.50 µmol Fe2SO4.7H2O/g sample and DPPH (radical scavenging activity) was between 0.54-1.84 SC50 mg/mL. The results obtained support the idea that ecological conditions are effective in antioxidant activity and essential oil ratio for lavandin plant and that the plant materials used in the study are suitable for use in the perfumery industry.

Keywords

Medicinal aromatic plant, Linalool, Linalilyl acetate, HCA, Lavender

Thanks

This study is derived from Master's thesis prepared by Nilay Özlem SAĞLAM under the supervision of Betül GIDIK at Bayburt University, Department of Organic Agriculture Management.

Farklı Ekolojik Koşullarda Yetiştirilen Lavandin (Lavandula x intermedia Emeric Ex Loisel.) Bitkisinin Antioksidan Aktivitesi ve Uçucu Yağ Bileşenlerinin Mikrodalga hidrodistilasyon ile Belirlenmesi

Abstract

Tıbbi aromatik bitkiler her geçen gün önemi ve kullanım alanları artan değerli bir bitki grubu halini almaktadır. Özellikle uçucu yağlar yakın zamanlarda sıkça günlük hayatımızda kullanılmaktadır. Lavandin (Lavandula x intermedia Emeric ex Loisel.) çiçek kısımlarında uçucu yağ elde edilen ve parfümeri sanayii başta olmak üzere birçok alanda kullanılan ekonomik değeri olan bir bitkidir. Bu çalışmanın amacı; farklı ekolojik koşullarda yetiştirilen Lavandin bitkisinin antioksidan aktivitesi ve uçucu yağ bileşenlerini belirleyerek ekolojik farklılıkların bu değişkenler üzerindeki etkilerini ortaya koymaktır. Bu amaçla farklı lokasyonlarda yetiştirilen lavandin örneklerinin mikrodalga hidrodistilasyon yöntemi ile elde edilen uçucu yağ oranlarının %0,5-%4,4 değerleri arasında değiştiği görülmüştür. Majör uçucu yağ bileşenlerinin linalool (%13,66-%26,40) ve linalilyl asetat (%10,88-%29,89) olduğu görülmüştür. Lavandin örneklerine ait TP (Toplam fenolik madde) 2,13-4,74 mg GAE/g numune değerleri arasında, TF (Toplam flavonoid madde) 0,43-0,66 mg QE/g numune değerleri arasında, FRAP (Demir (III) indirgeme) 27,62-79,50 µmol Fe2SO4.7H2O/g numune değerleri arasında ve DPPH (radikal temizleme aktivitesi) ise 0,54-1,84 SC50 mg/mL değerleri arasında olduğu belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, ekolojik koşulların lavandin bitkisi için antioksidan aktivitesi ve uçucu yağ oranında etkili olduğunu ve çalışmada kullanılan bitki materyallerinin parfümeri sanayiinde kullanıma uygun olduğu fikrini desteklemektedir.

Keywords

Tıbbi aromatik bitki, Linalool, Linalilyl asetat, HCA, Lavander

References

• Acıbuca V., Bostan Budak D. Dünya’da ve Türkiye’de tıbbi ve aromatik bitkilerin yeri ve önemi. Çukurova Tarım Gıda Bilimleri Dergisi 2018; 33(1): 37-44.
• Aćimović M., Lončar B., Stanković Jeremić J., Cvetković M., Pezo L., Pezo M., Todosijević M., Tešević V. Weather conditions ınfluence on lavandin essential oil and hydrolate quality. Horticulturae 2022; 8(4): 281.
• Alatrache A., Jamoussi B., Tarhouni R., Abdrabba M. Analysis of the essential oil of Lavandula latifolia from Tunisia. J Essen. Oil Bearing Plants 2007; 10(6): 446-452.
• Annegowda HV., Mordi MN., Ramanathan S., Hamdan MR., Mansor SM. Effect of extraction techniques on phenolic content, antioxidant and antimicrobial activity of Bauhinia purpurea: HPLC determination of antioxidants. Food Anal. Methods 2012; 5, 226–233.
• Aslan R., Karakuş Z. Gelenekten günümüze tıbbi ve aromatik bitkiler. Göller Bölgesi Aylık Hakemli Ekonomi ve Kültür Dergisi 2019; 6(73): 60-66.
• Atalay AT. Konya ekolojik şartlarında yetiştirilen lavanta (Lavandula angustifolia Mill.)’da farklı dozlarda uygulanan organik ve inorganik azotlu gübrelerin verim ve kalite özellikleri üzerine etkileri. S.Ü. Fen Bilim. Ens., Tarla Bit. Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi’nden edinilmiştir. (Tez No. 178565). Konya; 2008.
• Bajalan I., Mohammadi M., Alaei M., Pirbalouti AG. Total phenolic and flavonoid contents and antioxidant activity of extracts from different populations of lavandin. Industrial Crops and Products 2016; 87, 255-260.
• Baydar H. Lavanta. Tıbbi ve aromatik bitkiler bilimi ve teknolojisi (Genişletilmiş 3. Baskı). SDÜ Yayınları No: 51, Isparta 2009; 274-278.
• Baydar H. Tıbbi, aromatik ve keyf bitkileri bilimi ve teknolojisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Yayınları, Yayın No:51, Isparta; 2013.
• Baydar H., Kineci S. Scent composition of essential oil, concrete, absolute and hydrosol from lavandin (Lavandula x intermedia Emeric ex Loisel.). Journal of Essential Oil Bearing Plants 2009; 12 (2): 131-136.
• Benzie IF., Strain J. Ferric reducing/antioxidant power assay: direct measure of total antioxidant activity of biological fluids and modified version for simultaneous measurement of a antioxidant power and ascorbic acid concentration. Methods in Enzymology 1999; 299, 15-27.
• Bozari S., Agar G., Aksakal O., Erturk FA., Yanmis D. Determination of chemical composition and genotoxic effects of essential oil obtained from Nepeta nuda on Zea mays seedlings. Toxicology and Industrial Health 2013; 29(4): 339-348.
• Cuendet M., Hostettmann K., Potterat O., Dyatmiko W. Iridoid glucosides with free radical scavenging properties from Fagraea blumei. Helvetica Chimica Acta 1997; 80(4): 1144-1152.
• Çelik M. Lavandula x intermedia, Mentha x piperita ve Origanum onites'in toplam fenolik bileşik ve antioksidan özelliklerinin belirlenmesi. Biyoloji Anabilim Dalı Eskişehir Teknik Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü. Yüksek Lisans Tezi, Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi’nden edinilmiştir. (Tez No. 587905). Eskişehir; 2019.
• Edwards SE., Rocha IC., Williamson EM., Heinrich M. Phytopharmacy an evidence-based guide to herbal medicinal products, pp. 237-240, UK: John Wiley & Sons; 2015.
• Eldeghedy HI., El-Gendy ANG., Nassrallah AA., Aboul-Enein AM., Omer AE. Comparative chemical profiles of lavandula species essential oils grown in Egypt and others from France and Australia: Evidence from chemometric analysis. Journal of Essential Oil Bearing Plants 2022; 25(1): 52-63.
• Fernández-Sestelo M., Carrillo JM. Environmental effects on yield and composition of essential oil in wild populations of spike lavender (Lavandula latifolia Medik.). Agriculture 2020; 10, 626.
• Fukumoto L., Mazza G. Assessing antioxidant and prooxidant activities of phenolic compounds. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2000; 48(8): 3597-3604.
• Gedikoğlu İ. Toprak verimliliğinin tayininde kullanılan laboratuvar analiz yöntemleri. KHGM, Şanlıurfa Araş. Enst. Müd. Yay. Genel Yayın No: 55, Teknik Yayın No:11, Şanlıurfa; 1990.
• Gerçek YC., Şahin AA., Bayram NE., Çelik S., Sefalı A., Gıdık B., Öz GC., Pınar NM. Anatomy, trichome micromorphology and phytochemical profile of Stachys rizeensis R. Bhattacharjee from Turkey. South Africa Journal of Botany 2022; 149: 19–28.
• Gıdık B., Akar Z., Can Z., Sefali A., Erturk O. Determination of antioxidant, antimicrobial activities, phenolic compounds of wild Rosa L. species Bayburt, Turkey. Fresenius Environmental Bulletin. 2019; 28(12): 9973-9982.
• Gubišová M., Čičová I. Multiplication of lavender (L. angustifolia) and lavandin (Lavandula x intermedia) in explant culture. Agriculture (Poľnohospodárstvo) 2023; 69(1): 1-12.
• IUPAC Standard method 2.301. Standards methods for the analysis of oils, fats and derivatives (7th ed.) International Union of Pure and Applied Chemistry, Blackwell, Oxford, England (1992) (1st supplement. to the 7th ed.)
• Kara N., Baydar H. Türkiye'de lavanta üretim merkezi olan Isparta ili Kuyucak yöresi lavantalarının (Lavandula x intermedia Emeric ex Loisel) uçucu yağ özellikleri. Selçuk Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi 2011; 25(4): 42-46.
• Kara N., Baydar H. Lavantanın uçucu yağ oranı ve kalitesine distilasyon suyuna eklenen katkı maddelerinin etkisi. Ziraat Fakültesi Dergisi, 2013; 8(2): 52-58.
• Kara N., Baydar H. Kuruma yöntemleri, depolama koşulları ve sürelerinin lavanta (Lavandula spp.)’nın uçucu yağ oranı ve bileşenlerine etkisi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi 2014; 24(2): 185-192.
• Karık Ü., Çiçek F., Çınar O. Menemen ekolojik koşullarında lavanta (Lavandula spp.) tür ve çeşitlerinin morfolojik, verim kalite özelliklerinin belirlenmesi. Anadolu Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Dergisi 2017; 27(1): 17-28.
• Katar D., Can M., Katar N. Farklı lokasyonların Lavandin (Lavandula × intermedia Emeric ex Loisel.)’de uçucu yağ oranı ve kimyasal kompozisyonu üzerine etkisi. Uluslararası Tarım ve Yaban Hayatı Bilimleri Dergisi, 2020; 6(3): 546-553.
• Kıvrak Ş. Essential oil composition and antioxidant activities of eight cultivars of Lavender and Lavandin from western Anatolia. Industrial Crops and Products 2018; 117, 88-96.
• Lafhal S., Vanloot P., Bombarda I., Kister J., Dupuy N. Identification of metabolomic markers of lavender and lavandin essential oils using mid-infrared spectroscopy. Vibrational Spectroscopy 2016; 85, 79-90.
• Lane AW., Mahmoud SS. Composition of essential oil from Lavandula angustifolia and L. intermedia varieties grown in British Columbia, Canada. Nat. Prod. Commun 2008; 3, 1361–1366.
• Najar B., Demasi S., Caser M., Gaino W., Cioni PL., Pistelli L., Scario cultivation substrate composition influences morphology, volatilome and essential oil of Lavandula angustifolia Mill. Agronomy 2019; 9, 411.
• Orhan S. Karabaş otu (Lavandula stoechas L.) bitkisinin farklı in vitro besin ortamlarında kültüre alınması. E.Ü. Fen Bilim. Ens. Biyomühendislik Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi’nden edinilmiştir. (Tez No. 202043). İzmir; 2007.
• Pinto JG., Fröhlich EL., Leckebusch GC., Ulbrich U. Changing European storm loss potentials under modified climate conditions according to ensemble simulations of the ECHAM5/MPI-OM1 GCM, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 2007; 7, 165–175,
• Pokajewicz K., Białoń M., Svydenko L., Hudz N., Balwierz R., Marciniak D., Wieczorek PP. Comparative evaluation of the essential oil of the new Ukrainian lavandula angustifolia and Lavandula x intermedia cultivars grown on the same plots. Molecules 2022; 27(7): 2152.
• Regulation H. Commission Regulation (EEC) No. 2568/91 of 11 July 1991 on the characteristics of olive oil and olive-residue oil and on the relevant methods of analysis Official Journal L 248, 5 September 1991. Official Journal L, 1991; 248, 1-83.
• Salata A., Buczkowska H., Nurzynska-Wierdak R. Yield, essential oil content, and quality performance of Lavandula angustifolia leaves, as affected by supplementary irrigation and drying methods. Agriculture 2020; 10, 590.
• Singleton VL., Rossi JA. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture 1965; 16(3): 144-158.
• Slinkard K., Singleton VL. Total phenol analysis: automation and comparison with manual methods. American Journal of Enology and Viticulture 1977; 28(1): 49-55.
• Sönmez Ç., Şimşek Soysal AÖ., Okkaoğlu H., Karık Ü., Taghiloofar AH., Bayram E. Determination of some yield and quality characteristics among individual plants of lavender (Lavandula angustifolia mill.) populations grown under mediterranean conditions in Turkey. Pakistan Journal of Botany 2018; 50(6): 2285-2290.
• Steel RGD., Torrie JH. Principles and procedures of statistics, 2nd edn. Mc Graw Hill, New York, 663; 1980.
• Telci I., Demirtas I., Bayram E., Arabaci O., Kacar O., Environmental variation on aroma components of pulegone/piperitone rich spearmint (Mentha spicata L.). Industrial Crops and Products 2010; 32: 588592.
• Toker R., Gölükcü M., Tokgöz H. Tıbbi ve aromatik bitkilerin gıda sanayisinde kullanım alanları. Türkiye Tohumcular Birliği Dergisi 2015; 4(15): 54-59.
• Ülgen N., Yurtsever N. Türkiye gübre ve gübreleme rehberi (4. Baskı). T.C. Başbakanlık Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, Genel Yayın No: 209, Teknik Yayınlar No: T.66, Ankara; 1995.
• Wang K., Xie X., Zhang Y., Huang Y., Zhou S., Zhang W., Lin Y., Fan H. Combination of microwave-assisted extraction and ultrasonic-assisted dispersive liquid-liquid microextraction for separation and enrichment of pyrethroids residues in Litchi fruit prior to HPLC determination. Food Chem. 2018; 240, 1233–1242.
• Wichtl M., Brinckmann JA., Lindenmaier MP. Herbal drugs and phytopharmaceuticals (3. baskı), pp. 162, 163- 330, 331, USA: CRC Press., 2004.
• Yuca H., Sefalı A., Aydın B., Karadayı M., Gülşahin Y., Yazıcı A., Güvenalp Z. Phytochemical analysis and biological evaluation of essential oils and extracts from Heracleum pastinacifolium subsp. incanum (Boiss. & A.Huet) P.H.Davis, an endemic plant from Turkey. Natural Product Research, 2024; 1–11.
• Yurdakul İ. Toprak gübre su bitki organik materyal ve mikrobiyoloji analiz metotları. Laboratuvar el kitabı. Tarım ve Orman Bakanlığı. Tarımsal Araştırmalar ve Politikalar Genel Müdürlüğü. Toprak Gübre ve Su Kaynakları Merkez Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü. Teknik yayın no. T-72. Ankara; 2018.