Determination of the Phytochemical, Antioxidant and Antibacterial activitiesof Arbutus andrachne L. Methanolic Leaf and Fruit Extract

Abstract

Kotlob (Arbutus andrachne L., Ericaceae) is a vital plant for the Palestinian economy and folkloric culture. Kotlob is used traditionally as a diuretic, blood tonic, antiseptic, antidiabetic, anti-inflammatory, antidiarrheal, depurative, and laxative. In this study,antioxidant activity, total phenols, and phytochemical characteristics were determined in the leaves and fruits of kotlob. Mature fruits and well-developed leaves were collected from MahmiyatWadi Al-Quff, in Hebron cityfrom late September to late October 2021. The antioxidant activities were assessed by DPPH• and ABTS•+ scavenging assays; the total phenolic content (TPC) was determined using the Folin-Ciocalteau method; and the volatile compounds were determined using GC-MS equipped with electron impact mode. HPLCwith PDA detector was used for analysis of phytochemicals. Kotlob leaves exhibited higher antioxidant capacity compared with fruits. Leaves showed 91.41%, fruits showed 31.67%, scavenging as assessed by DPPH• and 94.86%, 87.82% scavenging as assessed by ABTS•+,respectively. Moreover, leaves showed the highest value of total phenolic content 391.25 mg GAE/g, while fruits 64.16 mg GAE/g. Phytochemical analysis of kotlob samples including screening of saponins, steroids, tannins, terpenoids, and other secondary metabolites revealed that kotlob fruits and leaves are a good source of phenolic groups, anthocyanin and tannins. On the other hand, saponins steroids, terpenoids and flavonoids were only found in the leaves. GC-MS analysis showed hydroquinone at Rt=10.702 in the leaves, while penten-1-ol was presented in fruits at Rt=2.043, so low molecular weight volatile compounds can partially participate in the overall aroma of leaves and fruits, but overall there is no major volatile compound under our experimental conditions. On the other hand, in HPLC rutin was identified at Rt =47.4 min in leaves, while gallic acid was detected in fruits at 7.78 min. Methanolic extracts of leaves and fruits of kotlob were investigated for their antimicrobial activity against two bacterial strains, one gram-positive S. aureus and one gram-negative E. coli. The results revealed that the methanolic extract of leaves displayed antibacterial activity against S. aureus bacteria with a zone of inhibition of 17mm compared with the positive control (cefoxitin), and the methanolic extract of fruits displayed antibacterial activity against E. coli bacteria with a zone of inhibition of 10mm compared with the positive control (meropenem). This study was the first to screen and evaluate phytochemical compounds in selected Palestinian kotlob for antioxidant and antibacterial activity. The studied kotlob extract demonstrated exceptional bioactivities. For the development of natural products, these extracts have presented outstanding potential. Future research needs to be done to verify these actions in various matrices. Keywords:Arbutus andrachne L., antioxidant, phytochemical, GC-MS, HPLC, antibacterial تحديد الأنشطة الكيميائية النباتية ومضادات الأكسدة والمضادات للبكتيريالمستخلص ميثانولثمار وأوراقالقطلب القطلب (Arbutus andrachne L., Ericaceae) نبات حيوي للاقتصاد الفلسطيني والثقافة الشعبية. يستخدم القطلب تقليديا كمدر للبول، ومنشط للدم، ومطهر، ومضاد لمرض السكر، ومضاد للالتهابات، ومضاد للإسهال، ومطهر، وملين. في هذه الدراسة تم تحديد القدرة المضادة للأكسدة والفينولات الكلية والخصائص الكيميائية النباتية في أوراق وثمار القطلب. تم جمع الثمار الناضجة والأوراق الناضجة من محمية وادي القف في مدينة الخليل. تم تقييم أنشطة مضادات الأكسدة بواسطة فحوصات الكسح DPPH•وABTS•+؛ تم تحديد المحتوى الفينولي الكلي(TPC) باستخدام طريقة Folin-Ciocalteau؛ وتم تحديد المركبات المتطايرة باستخدام GC-MS المجهز بوضع التأثير الإلكتروني. تم استخدام HPLC مع كاشف PDA لتحليل المواد الكيميائية النباتية. أظهرت أوراق القطلب قدرة أعلى على مقاومة الأكسدة مقارنة بالفواكه. أظهرت الأوراق 91.41%، والثمار 31.67%، والقمامة حسب تقييم DPPH•و94.86%، و87.82% القمامة حسب تقييم ABTS•+، على التوالي. علاوة على ذلك، أظهرت الأوراق أعلى قيمة لمحتوى الفينول الكلي 391.25 ملغم GAE/غم، بينما الثمار 64.16 ملغم GAE/غم. أظهر تحليل GC-MS أن hydroquinone عند Rt=10.702 في الأوراق، بينما تم تقديم penten-1-ol في الفاكهة عند Rt=2.043، لذلك يمكن للمركبات المتطايرة ذات الوزن الجزيئي المنخفض أن تشارك جزئيًا في الرائحة العامة للأوراق والفواكه، ولكن بشكل عام ليس هناك مركبًا متطايرًا رئيسيًا في ظل ظروفنا التجريبية. من ناحية أخرى، تم تحديد روتين في HPLC عند Rt = 47.4 دقيقة في الأوراق، بينما تم اكتشاف حمض الغاليك في الثمار عند 7.78 دقيقة. تم فحص المستخلصات الميثانولية لأوراق وثمار القطلب لنشاطها المضاد للميكروبات ضد سلالتين بكتيريتين، إحداهما إيجابية الجرام. S. aureusوواحدة من الإشريكية القولونية سلبية الجرام. أظهرت النتائج أن المستخلص الميثانولي للأوراق أظهر نشاطاً مضاداً للبكتيريا ضد بكتيرياS. aureusبمساحة تثبيط 17 ملم مقارنة مع السيطرة الموجبة (السيفوكسيتين)، وأظهر المستخلص الميثانولي للثمار نشاطاً مضاداً للبكتيريا ضد بكتيرياE. coliبمساحة تثبيط. تثبيط 10 ملم مقارنة مع السيطرة الإيجابية (الميروبينيم). هذه الدراسة هي الأولى التي قامت بفحص وتقييم المركبات الكيميائية النباتية في قيقاب فلسطيني مختار للنشاط المضاد للأكسدة والبكتيريا. أظهر مستخلص القطلب الذي تمت دراسته نشاطًا حيويًا استثنائيًا. ومن أجل تطوير المنتجات الطبيعية، قدمت هذه المستخلصات إمكانات متميزة. يجب إجراء أبحاث مستقبلية للتحقق من هذه الإجراءات في مصفوفات مختلفة. الكلمات الرئيسية: Arbutus andrachne L.،مضاد أكسدة، نشاط كيميائي نباتي، GC-MS، HPLC، مضاد بكتيريا.