Antioxidant, phytochemical, nutritional composition, and biological activity of selected fig genotypes (Ficus carica L.)

Abstract

Abstract Fig (Ficus carica) is one of the most important deciduous trees that are commonly used in the human diet as well as a traditional medicine to treat various illnesses such as leprosy, nose bleeding, antipyretic, emollient, laxative, liver disease, and others. Phytochemical characters, minerals, antioxidant capacity, and antibacterial properties of leaves, fruits and skins of the three fig genotypes (Shhami, Mwazi, and Smari) that commonly grown in Palestine were determined. Matured fruits and leaves of the three fig genotypes were collected from Hebron city, Palestine and accordingly dried. The volatile compounds were determined for the first time by GC-MS in the electron impact mode. The antioxidant activities were estimated byDPPH● and ABTS•+methods while the antimicrobial activity was examined by agar well diffusion method for determining the inhibitory zone diameters. ICP-OES was used to determine the content of minerals in dried leaves, fruits and skins. Total phenolic content (TPC) was determined by using the Folin-Ciocalteau method. The results revealed that fig leaves presented significantly higher fiber and ash contents over fig fruits and skins (p < 0.05) among the three examined genotypes. Accordingly, calcium (Ca), magnesium (Mg), Iron (Fe), and Boron (B) were also higher in the leaves of the three fig genotypes followed respectively by fig skins and fig fruits. The results indicated that the leaves of Shhami, Smari, and Mwazi fig genotypes exhibited higher antioxidant activities by DPPH•(85.2, 82.6, 83.4%) andABTS•+(75.1, 59.5, 80 %) respectively. Furthermore, similar trends also go with total phenolic content (TPC) in which they presented higher values with (1980.6 mgGAE/g, 1793.3 mgGAE/g, 2135.0 mgGAE/g), respectively compared with skins and fruits. Phytochemical analysis of fig samples including screening of saponins, steroids, tannins, terpenoids, phenolic groups, and other secondary metabolites revealed that fig fruit, skin, and leaves are a good source of saponins, steroids, and terpenoids. On the other hand, tannins and phenolic groups were only found in the leaves. GC-MS analysis showed the presence of at least six volatile compounds, the major ones that were detected in the methanolic extract of fig samples were pyrazole benzotriazine (Rt=17,715), naphthaline dione (Rt=20,53) and phytol (Rt=20,806). Other minor volatile compounds identified include but are not limited to caryophyllene, 1-H indole ethylamine, and 4-acetyl isocoumarin. Indeed, the major volatile compounds are found in a high quantity in the leaves, followed by fruits, and at traces amount in fig skin. Our results demonstrate a significant linear correlation between the obtained antioxidant activity and phenolic and volatile contents. Methanolic extracts of fig samples were investigated for their antimicrobial activity against five bacterial strains, one gram-positive (Staphylococcus aureus) and four gram-negative (Klebsiella pneumonia, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, and Proteus). The results revealed that only the methanolic extract of Smari and Shhami leaves displayed antibacterial activity against the gram-negative pseudomonas bacteria with a zone of inhibition of 36.86 % and 32.16% respectively, compared with the positive control (meropenem). From our results, it is clear that the leaves of figs have advantages over the skin and the fruits as it contains higher components, have more minerals and have higher antioxidants and antimicrobial activities. However, for any further investigations on figs; the leaves should be taken instead of skin or fruits. Thus, the fig leaves could be a potential antioxidant natural source that could have a great importance as therapeutic agents to prevent or slowing the progresses of oxidative stress related diseases. Our results revealed a considerable variation in the phytochemical, antioxidant activity, fibers, ash, total proteins and antibacterial activity for the fig different parts as well as the three genotypes studied. Keywords:Ficus carica, nutritional values, antioxidant activity, phytochemical, antimicrobial, phenolic contents. Abstract in Arabic الملخص تعتبر اشجار التين واحده من اهم الاشجار المتساقطة الأوراق، والتي كانت وما زالت تستخدم كغذاء وعلاج شعبي للكثير من الامراض مثل الجذام،نزيف الانف،ارتفاع الحرارة، امراض الكبد وغيرها. تم في هذه الدراسة قياس المركبات الكيميائية، المعادن، مضادات الأكسدة، ومضادات البكتيريا لكل من الاوراق والثمار والقشور لثلاثة اصناف مشهورة من التين في فلسطينهي الشحامي، الموازي، السماري.قطفت ثمار واوراق التين الناضجة تماما من مدينة الخليل الفلسطينية ثم جففت. تم تحديد المواد المتطايرة عن طريق جهاز GCMS.تم قياس مضادات الاكسدة من خلال طريقتي DPPH وABTS,بينما اختبرت مضادات البكتيريا عن طريق agar well diffusion method. واستخدمت تقنية ICP-OES لتحديد محتوى العناصر في جميع العينات. بشكل عام اظهرت النتائج بأن اوراق التين تحتوي على نسبة الياف ورماد أعلى من الثمار والقشور. كماوتحتوي على نسب اعلى نسبة من الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد والبورون، تليها على التوالي القشور ومن ثم الثمار. بالإضافة الى ذلك تحتوي اوراق التين لجميع الاصناف المذكورة على اعلى نسبة مضادات اكسدة لكلا الطريقتين (٨٥.٢، ٨٣.٤، ٨٢.٦) ٪DPPH و (٧٥.١، ٥٩.٥ ٨٠) ٪ABTS للتين الشحامي، السماري والموازي على التوالي. وكانت هذه النتائج تتماشى مع نتائج ال total phenolic content, التي كانت اعلاها بالأوراق مقارنتةً بالثمار والقشور. تضمن التحليل للمواد الكيميائية لعينات التين اربعة عشر مركب كيميائي اتضح من خلالها ان جميع العينات تحتوي على saponins,steroids and terpenoids، في حين تواجدت مركبات tanninsوphenolic groups في الأوراق فقط.وباستخدام جهاز GC-MS تم تحديد هوية ستة مركبات اساسية متطايرة تواجدتتنازلياً في الأوراق، تليها الثمار ثم القشور وبكميات مختلفة وهيPhytol, Caryophyllene,1-H. indole ethylamine, 4-acetyl isocoumarin،.pyrazolbenzotriazine,Naphthaline dione هذا واظهرت نتائج المستخلص الميثانولي لكل عينات التين بان اوراق التين الشحامي والسماري فقط لهم قدرة على تثبيط النشاط البكتيري ولنوع واحد فقط من البكتيريا وهي. pseudomonas يتضح من النتائج السابقة وجود تباينًا كبيرًا في النشاط الكيميائي النباتي، ومضادات الأكسدة، والألياف، والرماد، والمعادن والنشاط المضاد للبكتيريا سواء بين أصناف التين أو بين الأجزاء المستهدفة في الدراسة.كما بينت الدراسة وجود مزايا عديدة للأوراق على حساب الثمار والقشور من حيث نسبة المعادن، ومضادات الأكسدة، وقدرة أكبر على تثبيط نمو البكتيريا. توصي الدراسة ضرورة التوسع في دراسة أوراق التين كونها مصدرًا طبيعيًا مهما مضادًا للأكسدة يساعد على العلاج من الامراض المرتبطة بعمليات الأكسدة داخل الجسم.