بررسی خصوصیات عملکردی پلی ساکاریدهای محلول در آب و عصاره اتانولی گیاه بارهنگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، اهواز، ایران

2 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.

3 گروه شیلات، دانشکده کشاورزی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

چکیده

زمینه مطالعاتی: در سال‌های اخیر توجه به گیاهان دارویی و ترکیبات استخراج شده از آن‌ها به‌خاطر خصوصیات عملکردی مطلوب به‌عنوان افزودنی‌های طبیعی در صنایع غذایی و تولید محصولات فراسودمند معطوف گشته است. هدف از این مطالعه استخراج عصاره پلی‌ساکاریدی و اتانولی از گیاه بارهنگ و بررسی خصوصیات عملکردی آن‌ها بود. روش کار: استخراج پلی‌ساکاریدهای بارهنگ طی چند مرحله چربی زدایی، استخراج آبی و رسوب‌گذاری به‌وسیله اتانول انجام گرفت. عصاره اتانولی با استفاده از اتانول 80% در دمای اتاق استخراج شد. برای بررسی ساختار عصاره‌ها از دستگاه تبدیل فوریه مادون‌قرمز (FTIR) استفاده شد. خصوصیات عملکردی، شامل ظرفیت نگهداری آب (WHC)، قابلیت جذب روغن ((LAC، و فعالیت آنتی‌اکسیدانی با روشDPPH بررسی شد. خاصیت ضدمیکروبی عصاره‌های استخراج شده علیه باکتری‌های استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلی با استفاده از روش رقیق‌سازی در لوله بررسی شد. نتایج: نتایج نشان داد باندهای جذبی شاخص در طیف تبدیل فوریه مادون‌قرمز برای هر دو نوع عصاره مشابه هم بود. پلی‌ساکاریدهای استخراج شده در مقایسه با عصاره اتانولی از ظرفیت نگهداری آب کمتر و جذب روغن بالاتری برخوردار بودند (01/0p<). فعالیت آنتی‌اکسیدانی پلی‌ساکاریدهای استخراج شده بارهنگ در مقایسه با عصاره اتانولی از مقدار بالاتری برخوردار بود. تأثیر عصاره اتانولی برای مهار رشد باکتری‌های موردمطالعه بیشتر از عصاره پلی‌ساکاریدی بود.
نتیجه گیری نهایی: نتایج حاصل از این مطالعه پتانسیل کاربرد عصاره‌های گیاه بارهنگ را در صنعت غذا برای اصلاح فرمولاسیون‌های غذایی و ایجاد اثرات سلامتی بخش برای تولید محصولات فراسودمند و بدون افزودنی‌های شیمیایی نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of functional characteristics of water soluble polysaccharides and ethanolic extract from Plantago major

نویسندگان [English]

  • mehrnoosh tadayoni 1
  • Faridokht Ghelichi 2
  • Laleh Roomiani 3
1 Department of Food Science and Technology, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
2 Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
3 Department of Fisheries, Faculty of Agriculture, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

Introduction:In recent years,attention has been paid to medicinal plant and its extracted compounds due to desirable functional properties as the natural additives in food technology and for producing functional food. According to the mentioned cases, it is observed that in no period has the attention to medicinal plants and the effects of their use and method of use been completely stopped (Mirshekari,1394). Due to the fact that the active ingredients in herbal medicines have a state of biological equilibrium due to their association with other substances, so they do not accumulate in the body and do not cause side effects. Therefore, a significant advantage over medicines. They have chemicals (Maghsoudi et al,1397).One of the applications of medicinal plants is their use as antimicrobial agents. Studies show that extracts of many medicinal plants are able to inhibit the growth of microorganisms(Kermanshahi,1385). Increased use and use of common therapeutic antibiotics leads to the spread of antibiotic-resistant pathogenic microbial species.In other words, the emergence of these antibiotic-resistant strains prolongs the healing process. Therefore, paying attention to medicinal and native plants with antimicrobial effect can greatly reduce the problems caused by antibiotics (Nejati et al,2013). Plantago major is a perennial plant of the genus (Plantago major). Botanically,the leaf of a perennial plant is apparently hairless or slightly hairy (Alizadeh Behbahani et al, 2013). This plant is widely cultivated in Iran and the production of many seeds is one of the main characteristics of this plant (Samuelsen, 2000). Plantago genus includes species wellknown as medicinal plants and others can be used for food and animal feeding (P. coronopus, P. lanceolata, P. serraria). A large amount of data about the Plantago species usage refers to the leaves both in traditional and modern medicine (Oprica et al,2015). Traditionally, this plant has been used as a wound healer, immune booster and antioxidant (Samuelsen, 2000). In ancient medicine, fresh Plantago leaves were effective in healing wounds. This plant not only protects wounds from infection but also helps to heal quickly (Stanisavljevic et al ,2008). Plantago major contained significant amounts of phenolic compounds and has a potential antioxidant and antibacterial activities (Karima et al,2015). The medicinal plant (Plantago major) contains the glycoside compounds ocobin and plantagen and its antimicrobial properties and its growth is possible in most parts of Iran.This plant is involved in the treatment of respiratory problems, blood purification, fever, diarrhea, reduction of rheumatic pain, healing of inflammation of the kidneys and bladder (Amin,1384). The aim of this study was to extract polysaccharide and ethanolic extract from Plantago major and was to evaluate its functional properties.
Material and methods: In this study, Plantago with skin was prepared from Ahvaz city (Khuzestan province).Bacterial microbial strains were purchased from Iran Scientific-Industrial Research Organization and all chemicals used by German Merck Company. Extraction of polysaccharides was performed during several stages included defatting, water extraction and sedimentation with ethanol. Ethanol extract was prepared using 80% ethanol at room temperature. To investigate the structural properties of extracts Fourier transform infrared (FTIR) was used. The Fourier transform infrared range from 400 to 4000 cm-1 with a resolution of cm-1 was recorded using a spectrometer equipped with ATR system. Functional properties, including water holding capacity (WHC) and oil absorption capacity (LAC) of extracts extracted from plantago seeds were calculated according to the method of Carvalho et al (2009). Antioxidant activity was calculated using the DPPH method. DPPH radicals are widely recognized as a suitable method for evaluating the ability of antioxidant compounds to trap free radicals. Antimicrobial property of extracts against on Staphylococcus aureus and Escherichia coli was studied using microdilution broth. To determine the antimicrobial properties, Staphylococcus aureus index bacterium was used as gram-positive and Escherichia coli as gram-negative. All data were analyzed using SPSS software version 21 in a completely randomized design and the means were compared using one-way analysis of variance and Duncan's test at 95% level.
Results and discussion: Characteristic bands in FTIR spectra of both extract were same.In the FTIR spectrum of isolated polysaccharides, polysaccharide index bands and some effective groups were observed in their bioactive properties. The results showed that the indicator absorption bands in the infrared Fourier transform spectrum were similar for both types of extracts.The results showed that the extracted polysaccharides in compared with ethanol extract had lower (WHC) and higher (LAC)(p<0.01). In this study, the water absorption capacity of the extracted ethanolic extract and polysaccharide were observed 8.1 and 2.1, respectively.The antioxidant activity of polysaccharide extract was more than ethanolic extract. Thus, the antioxidant activity of the extracted polysaccharide at concentrations of (1,2,3,4)% was reported to be (18,31,36,44)%, respectively, which was higher compared to ethanolic extract. With increasing the concentration of polysaccharide and ethanolic extracts plantago major, a significant increase in antioxidant or free radical scavenging of DPPH was observed (P<0.05). Observation of optimal antioxidant activity in the studied concentrations showed that this extract can be used as an alternative to synthetic antioxidants and by delaying the oxidation of fat in food to maintain nutritional value and create desirable sensory properties. The effect of ethanolic extracts to inhibit the growth of Staphylococcus aureus and Escherichia coli was more than polysaccharides but bactericidal effect of both extract against of studied bacteria was same.
Conclusion: In recent years, the presence of antimicrobial compounds in extracts and essential oils of medicinal plants, long-term storage of food without additives and improving the quality of storage during storage have been considered by most researchers in this industry. Therefore, the relationship between medicinal plants and their health properties, with existing technologies in the food industry, guarantees the health of consumers and improves health properties. The result of this study indicating the application potential of the extracts isolated from Plantago major in food technology for modification of food formulation and creation of health promoting effects for producing functional food and food without chemical additive. It is hoped that based on this research, a big step will be taken to use this useful medicinal plant in the food industry.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plantago major
  • Water soluble polysaccharides
  • Ethanolic extract
  • Functional properties
آزادمرد دمیرچی ص، 1389. شیمی و تجزیه روغن‌ها و  چربی‌های خوراکی. انتشارات عمیدی، تبریز.
تدینی م، شیخ زین الدین م، سلیمانیان زاد ص،1393. جداسازی پلی ساکاریدها از هسته خرما و بررسی برخی خصوصیات فراسودمند آن. فصلنامه علوم و فناوری‌های نوین غذایی،1، 4، 49-60.
جلالی جیوان م، صادقی س، مددلو الف، و یارمند م،1392. تاثیر حرارت دهی و اسیدی کردن بر مقدار فنل کل و فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره هسته خرما، نشریه پژوهش­های صنایع غذایی 3،32 247-237.
جلالی‌ام، عابدی د، قاسمی دهکردی و چهارمحالی الف،1385. بررسی اثرات ضدمیکروبی عصاره هیدروالکلی تعدادی از گیاهان دارویی علیه باکتری لیستریا مونوسیتوژنز. دانشگاه علوم پزشکی شهرکرد،8،25-33.
حاجی مهدی پوره، خانوی م، شکرچی م، عابدی  ز، وپیرعلی همدانی، م،.1388. بررسی بهترین روش استخراج ترکیبات فنلی موجود در گیاه سرخارگل. فصلنامه گیاهان،8، 4، 145-152.
رضوی‌ام، زاهدی ی، و مهدویان مهر ه، 1388. بررسی برخی خصوصیات مهندسی دانه بارهنگ. پژوهش‌های علوم و صنایع  عذایی ایران،5، 2،88-96.
زرگری ع، 1369. گیاهان دارویی، انتشارات دانشگاه تهران،6، 4، 28-39.
صفوی ف، ابراهیمی پ، میقانی ح،1392. خواص ضد میکروبی ریشه و اندام هوایی گیاه گل میمونی سازویی علیه باکتری‌های اشرشیا کلی، باسیلوس سرئوس و استافیلوکوکوس اورئوس ذر شرایط آزمایشگاهی. ارمغان دانش، مجله پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی یاسوج،18 ،1 ،603-614.
قادری قهفرخی م، و اعلمی‌ام، 1391. بررسی فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره متانولی دو واریته‌ی بلوط Q.branti var persica  و  Q.castaneifolia var castaneifolia در روغن آفتاب گردان. مجله علوم و صنایع غذایی ایران. 1، 127-117
قادری قهفرخی م، صادقی ماهونک ع، اعلمی‌ام، عزیزی‌ام، و  قربانی‌ام، 1391. تعیین فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره‌های فنولی میوه یک واریته بلوط ایرانی، مجله علوم و صنایع غذایی ایران،9 ،56-45.
قاسمی پیربلوطی ع،1386. گزارش نهایی طرح پژوهشی، بررسی وضعیت خواب، جوانه زنی و برخی خصوصیات کیفی بذر گونه مرتعی و دارویی کلوس یا کرفس معطر بختیاری، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرکرد.
قرهنقده س، فرقانی س، قرهنقده س، وصوتی خیابانی‌ام،1396. بررسی خاصیت ضدمیکروبی عصاره متانولی، اسانس و نانولیپوزوم حاوی اسانس نعناع فلفلی. مجله علوم و صنایع غذایی.68، 1 ،93-102.
علیزاده بهبهانی ب، شهیدی ف، طباطبایی یزدی ف، مرتضوی ع ومحبی م.1395. اثر ضدمیکروبی و برهمکنش عصاره­های آبی و اتانولی بارهنگ کبیر((Plantago major براستافیلوکوکوس اورئوس، لیستریا اینوکوا، اشرشیاکلی و سودوموناس ائروژینوزا در شرایط برون تنی. فصلنامه بیماری‌های عفونی و گرمسیری وابسته به انجمن متخصصین بیماری‌های عفونی و گرمسیری،21، 75، 1-8..
نیکنام ر، ایاسه ع وقنبرزاده ب.1397. مطالعه خواص فیزیکوشیمیایی و وزن مولکولی صمغ دانه بارهنگ استخراج شده با پیش تیمار فراصوت. مجله علوم و صنایع غذایی ایران،84، 15، 163-173.
مرادی الف، ابراهیمی پور غ، کارخانه‌ام، ومرزبان ع،1393. مطالعه اثرات آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی عصاره آبی و اتانولی گیاه ترشک Rumexal veollatus L بر میکروارگانیسم­های شاخص در شرایط آزمایشگاهی. مجله دانشگاه علوم پزشکی فسا.4، 4 ،418 -426.
مرتضوی س، صوتی‌ام، صفائیان ف، دمیرچی ص، و مرادی س، 1393. بررسی اثرات ضد میکروبی عصاره اتانولی پوسته و هسته میوه پسته وحشی، فصلنامه علوم و فناوری‌های نوین غذایی،1، 4، 88-81.
مرتضوی ح، آزادمرددمیرچی ص، صوتی‌ام، محمودی ر، صفائیان ف، ومرادی، س، 1393. بررسی اثرات ضد میکروبی عصاره اتانولی پوسته و هسته میوه پسته وحشی، فصلنامه علوم و فناوری‌های نوین غذایی،1، 4 ،88-81.
میرزائی ع، محمدی ج، میرزائی ن.میرزائی‌ام،1390. ارزیابی خواص آنتی کسیدانی و فنل تام عصاره هیدروالکلی خاکشی، بارهنگ، زنیان، گشنیز و شنبلیله، مجله دانشگاه علوم پزشکی فسا،1، 3.
میرکلانتری ش، فاتح ک وفتاحی الف.1397. تأثیر عصارۀ الکلی گیاهان بارهنگ و برگِبو بر خواص ضد باکتری برخی از باکتری‌های گرم مثبت و منفی. فصلنامه علمی –پژوهشی طب مکمل،3، 2433-2443.
Braga FG, Bouzada ML, Fabri RL, de O Matos M, Moreira FO, Scio E, 2007. Antileishmanial and antifungal activity of plants used in traditional medicine in Brazil, Journal of Ethnopharmacol 4; 111(2): 396-402.
Carvalho AFU, Portela MCC, Sousa MB, Martins FS, Rocha FC, Farias DF, Feitosa JPA, 2009. Physiological and physico-chemical characterization of dietary fibre from the green seaweed Ulva fasciata Delile. Brazilian. Journal of Biology 69(3): 969-977.
Chen J, Lai P, Shen H, Zhen H, Fang R,2013. Effect of Extraction Methods on Polysaccharide of Clitocbe maxima Stip. Adv. Journal of Food Science and Technology 370-373.
Chiang LC, Chiang W, Chang MY, Ng LT, Lin CC.2002. Antiviral activity of Plantago majoextracts and related compounds in vitro. Antiviral research;55(1):53-62
Chirinos R, Rogez H, Campos D, Pedreschi R and Larondelle Y, 2007. Optimization of extraction conditions of antioxidant phenolic compounds from mashua (Tropaeolum tuberosum Ruiz and Pavon). Separation and Purification Technology 55: 217-225.
Ding X, Feng S, Cao M, Li M, Tang J, Guo C, Zhang J, Sun Q, Yang Z, Zhao J,2010. Structure characterization of polysaccharide isolated from the fruiting bodies of Tricholoma matsutake, Carbohydrate Polymer 81, 942–947.
Dulger B, Gonuz A.2004. Antimicrobial activity of certain plants used in Turkish traditional medicine. Asian Journal of Plant Sciences;3(1):104-7.
Elleuch M, Bedigian D, Roiseux O, Besbes S, Blecker C. and H. Attia,2011. Dietary fibre and fibre-rich by-products of food processing: Characterisation, technological functionality and commercial applications: A review. Journal of Food Chemistry 124: 411–421.
Fan L, Li Deng k, and Ai L, 2012. Effects of drying methods on the antioxidant activities of polysaccharides extracted from Ganoderma   lucidum Carbohydrate Polymers 87:1849-1854.
Figuerola F, Hurtado M.L, Estevez A.M, Chiffelle I, Asenjo F, 2012. Fibre concentrates from apple pomace and citrus peel as potential fibre sources for food enrichment. Journal of Food Chemistry. 91-39.
Firdaus A , Nurul Azmi M, Mustafa S, Hashim D, and Abdul Manap Y,2012. Prebiotic Activity of Polysaccharides Extracted from Gigantochloa Levis (Buluhbeting) Shoots. Molecule. 17: 1635-1651.
Jahanbin K, Moini S, Goharie A, Emam jomeh Z, and Masid P,2012. Isolation, purification and characterization of a new gum from Acanthophyllum bracteatum roots. Journal of Food Hydrocoloeid 27: 14-21.
Jiao G, Yu G, Zhang J and Stephen Ewart H, 2011. Chemical structures and bioactivities of sulfated polysaccharides from marine algae. Drugs 9: 196-223.
Jin M, Zhao K, Huang Q, Xu C. and Shang P, 2012. Isolation, structure and bioactivities of the polysaccharides from Angelica sinensis (Oliv) Diels: A review. Carbohydrates Polymer 89: 713– 722.
Jin, M., Zhao, K., Huang, Q., Xu, C., Shang, P, 2012. Isolation, structure and bioactivities of the polysaccharides from Angelica sinensis (Oliv.) Diels: A review. Carbohydrates Polymer 89, 713– 722.
Ivana T. Stanisavljevic ´, Sa sa S. Stojic ˇevic ´, Dragan T. Velic ˇkovic ´, Miodrag L. Lazic ´, and Vlada B. Veljkovic ´.2008. Screening the Antioxidant and Antimicrobial Properties of the Extracts from Plantain (Plantago Major L.) Leaves. Separation Science and Technology, 43: 3652–3662.
Karima S, Farida S, and Mihoub ZM, 2015. Antioxidant and antimicrobial activities of Plantago major. International Journal of Pharm Science 7(5):58-64.
Kobeasy MI, Abdel-Fatah OM, Abd El-Salam SM, Mohamed Z, 2011. Biochemical studies on Plantago major L. and Cyamopsis tetragonoloba L. International Journal of Biodiversity and Conservation 3(3):83-91.
Lagouri V, Boskou D, 1996. Nutrient antioxidants in oregano, International Journal of Food Science and Nutrition.1996 47:493-497.
Leroux J, Langendorff V, Schick G, Vaishnav V, and Mazoyer J, 2003. Emulsion stabilizing properties of pectin. Journal of Food Hydrocolloid 17:455- 462.
Morris J, Khettry A. and Seitz, E, 1997. Antimicrobial activity of aroma chemicals and essential oils. Journal Oil Chemistry 56: 595-603.
Nascimento GGF, Locatelli J, Freitas PC, Silva GL, 2000. Antibacterial activity of plant extracts and phytochemicals on antibiotic resistant bacteria. Brazilian Journal Microbiology 31(4):247-256.
Norajit K, Kim K, and Ryu G.H, 2010.Comparative studies on the characterization andantioxidant properties of biodegradable alginate films containing ginseng extract. Journal of Food Engineering 98: 377–384.
Oyaizu M, 1986. Studies on products of browning reactions: anti oxidative activities of products of browning reaction prepared from glucosamine. Japan Journal Nutrition 44:307-315.
Pretorius CJ, Watt E, 2001. Purification and identification of active components of Carpobrotus edulis L. Journal Ethno pharmacology 76:87–91.
Rakic S, Petrovic S, Kukic J, Jadranin M, Tesevic V, Povrenovic D, and Siler Marinkovic S,2007.Influence of thermal treatment on phenolic compounds and antioxidant properties of oak acorns from Serbia. Journal of Food Chemistry 104: 830-834.
Rakic S, Povrenovic D, Tesevic V, Simic M, and Maletic R, 2006. Oak acorn, polyphenols and antioxidant activity in functiona food. Journal of Food Engineering 74: 416–423.
Romero-Baranzini AL, Rodriguez OG, Yanez-Farias GA, Barron-Hoyos JM, Rayas-Duarte P, 2006. Chemical, Physicochemical, and Nutritional Evaluation of Plantago (Plantago ovata Forsk). Journal of Cereal Chemistry 83(4): 358-362.
Saeedi M, Morteza - Semnani K, and Sagheb -Doust M. Evaluation of Plantago major L. seed mucilage as a rate controlling matrix for sustained release of propranolol hydrochloride. Acta pharmaceutica.2013 63(1): 99-114.
Santos U P, Campos JF, Torquato H F, Paredes-Gamero EJ, Carollo CA, Estevinho LM de Picoli Souza K, and Dos Santos EL,2016. Antioxidant, antimicrobial and cytotoxic properties as well as the phenolic content of the extract from Hancornia speciosa gomes, PLoS One 11,12: e0167531.
Sila A, Bayar N, Ghazala I, Bougatef A, Ellouz- Ghorbel R. and Ellouz –Chaabouni S, 2014.Water-soluble polysaccharides from agro-industrial by- products: Functional and biological properties. International  Journal Biology and Microbiology 69: 236-243.
Sindambiwe JB, Calomme M, Cos P, Totte J, Pieters L, Vlietinck A, 1999. Screening of seven selected Rwandan medicinal plants for antimicrobial and antiviral activites. Journal Ethnopharmacol 65(1), 71-77.
Singh N, Singh RK, 2002. Effect of inoculation and washing methods on the efficacy of different sanitizers against E. coli O157: H7 on lettce. Journal of Food microbiology 19: 183-193.
Srivastava AW, Shym S.2002. Citrus: Climate and soil. Edition 1, Delhy, India: International Book Distributing Company p151.
Suzuki M, Watanabe T, Miura A, Harashima E, Nakagawa Y and Tsuji K,2002. An extraction solvent optimum for analyzing polyphenol contents by Folin-Denis assay. Nippon Shokuhin Kagaku Kaishi 49: 507-511.
Tsai MC, Song TY, Shih PH, and Yen G C, 2007. Antioxidant properties of water-soluble polysaccharides from Antrodia cinnamomea in submerged culture. Journal of Food Chemistry 104: 1115-1122.
Vanden DA, Vlietinck A J, In Dey PM, Harborne J.B, 1991. Methods in plant biochemistry: screening methods for antibacterial and antiviral agents from higher plants. London: Academic Press 47-69.
Yang B, Prasad K Haihui X Lin S, and Jian Y, 2011. Structural characteristics of oligosaccharides from soy sauce lees and their potential prebiotic effect on lactic acid bacteria. Journal of Food Chemistry 126: 590–594.
Yang X, Zhao Y, Zhou Y, Lv Y, Mao J and Zhao P, 2007.Component and antioxidant properties of polysaccharide fractions isolated from Angelica sinensis (Oliv.) Diels, Biol Pharmaceutical Bulletin 30: 1884–1890.
Yu Z, Ming G, Kaiping W, Zhixiang C, Liquan D, Jingyu Land Fang Z,2010. Structure, chain conformation and antitumor activity of a novel polysaccharide from Lentinus edodes. Fitoterapia 81: 1163–1170.
Zong A, Cao H, and Wang F, 2012. Anticancer polysaccharides from natural resources: A review of recent research. Carbohedrates. Polymer 90:1395-1410.