Phytochemical analysis of Sorbus domestica (Rosaceae) fruits and assessment of their antioxidant capacity and aldose reductase inhibition potential

Sorbus domestica (Rosaceae) fruits are empirically used in many regions of Europe as antioxidants in drinks and beverages and in traditional medicine as hypoglycaemic agents and as remedy against the long term diabetic complications. However, there were not any scientific references concerning these activities. In the present research work fruit extracts were tested about their phenolic content, the antioxidant potential (DPPH· and luminol chemiluminescence tests) and their ability to inhibit the aldose reductase enzyme (ALR2). This enzyme is postulated to be associated with the development of the long term diabetic complications, where also cellular oxidative stress is implied. For all these purposes five different fruit types were tested for comparison reasons: (A) unripe fruits, (B) fruits well matured on tree, (C) fruits collected unripe and left for maturation for one week at room temperature, (D) fruits collected unripe and left for maturation for three weeks at room temperature & (E) vacuum-packed pulp from unripe fruits. Only categories (D) and (E) are used as traditional remedy, thus the comparative study is important. The qualitative and quantitative phytochemical analysis of the initial extracts was realized at an LC-DAD-MS (ESI+) system, were structure elucidation was achieved by the fragmentation mechanism. Furthermore, in cases where structure elucidation was not possible with this system, compounds were isolated and clarified also with Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and High Resolution MS/MS spectra. Preparative techniques, such as Column Chromatography (CC), High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) and Thin Layer Chromatography (TLC), were applied for the isolation of the compounds. Phytochemical analysis resulted to the elucidation of eighty compounds that belong to the categories of hydroxybenzoic acids, hydroxyphenylpropanoid acids and derivatives, flavonoids and biphenyls. Among these compounds twenty were new structures: six quercetin dimmers, two kaempferol dimmers, two new quercetin glycosides, a quercetin sorbyl-hexoside, a hexosylated 3-O-quercetin ester, a 7-O- acacetin feruloyl ester, a 7-O-hexosylated 3’,6’,5,7-tetrahydroxyflavanol, a trimeric vanillic acid derivative, a protocatechuic acid anhydrite, a complex polyphenolic phenylpropanoid, two biphenyls and an octahydroanthracene derivative. Furthermore an unsaturated tridlyceride was isolated and its structure was partially confirmed only with NMR spectra. All fruit categories were rich in quinic acid phenylpropanoid esters. Unripe categories (A) and (C) and fruit pulp (E) are rich in flavonoids and relatively poor in hydrobenzoic acids, while the opposite stands for the well matured categories (B) and (D), where, according to the quantitative analysis, these fruits are rich in hydrobenzoic acids. Biphenyls were isolated only from fruits well matured on tree and, according to literature, such structures are phytoalexins with antimicrobial function. The antioxidant potential of different extracts was evaluated by the use of two techniques and fruit categories (A) and (C) (unripe), as well as fruit pulp (E) showed strong antioxidant capacity. On the other hand, well matured categories (B) and (D) were comparatively weaker antioxidants. These results correlate with the phenolic content, since flavonoids are stronger antioxidants than phenolic acids. Concerning the evaluation of the extracts’ capacity to inhibit the enzyme aldose reductase, all fruit categories showed a similar potential. All fruits’ diethyl ether and ethyl acetate extracts strongly inhibited the enzyme. Previous studies have proven that compounds that belong to the categories of flavonoids and quinic acid phenylpropanoid esters generally inhibit in vitro the enzyme aldose reductase. Thus, this capacity of the extracts seems that straightly relates with compounds in the extracts, with the exception of the biphenyls, which were tested after isolation and did not show effective aldose reductase inhibition capacity. This research work is the first phytochemical study of the phenolic content of Sorbus domestica fruits, as well as the first scientific establishment that fruits could act at the same time as antioxidants and inhibitors of the long term diabetic complications.Ο καρπός του φυτού Sorbus domestica (Rosaceae) χρησιμοποιείται εμπειρικά σε πολλές περιοχές της Ευρώπης σαν αντιοξειδωτικός παράγοντας σε ποτά και στην παραδοσιακή ιατρική σαν υπογλυκαιμικό και προληπτικό των δευτερογενών συμπτωμάτων του διαβήτη. Παρόλα αυτά δεν υπήρχε καμία επιστημονική αναφορά σχετικά με αυτές τις αναφερόμενες δράσεις. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκε λεπτομερής ανάλυση του φαινολικού περιεχομένου των καρπών, έλεγχος διαφόρων εκχυλισμάτων σχετικά με την αντιοξειδωτική ικανότητα (δοκιμή ρίζας DPPH· και χημειοφωταύγειας της λουμινόλης), καθώς και έλεγχος αναστολής του ενζύμου αναγωγάση της αλδόζης. Το τελευταίο αυτό είναι υπεύθυνο για την εκδήλωση των δευτερογενών επιπλοκών σε διαβητικούς, όπου συγχρόνως έχουμε και γένεση ελευθέρων ριζών (κυτταρικό οξειδωτικό στρες). Για όλα τα παραπάνω ελέγχθηκαν πέντε διαφορετικοί τύποι καρπών για συγκριτικούς λόγους: (Α) Άγουροι καρποί, (Β) Καρποί που ωρίμασαν καλά πάνω στο δέντρο, (C) Καρποί που συλλέχθηκαν άγουροι και αφέθηκαν να ωριμάσουν για μία εβδομάδα σε θερμοκρασία δωματίου, (D) Καρποί που συλλέχθηκαν άγουροι και αφέθηκαν να ωριμάσουν καλά για τρεις εβδομάδες σε θερμοκρασία δωματίου & (E) Πολτός αώρων καρπών συσκευασμένος εν κενώ. Σαν παραδοσιακό φάρμακο χρησιμοποιούνται μόνο οι δύο τελευταίες κατηγορίες καρπών και γι’ αυτό είχε αξία ο συγκριτικός έλεγχος των πέντε κατηγοριών. Η ποιοτική και ποσοτική φυτοχημική ανάλυση των αρχικών εκχυλισμάτων πραγματοποιήθηκε σε σύστημα LC-DAD-MS (ESI+), όπου η διευκρίνιση της δομής έγινε με τον μηχανισμό θραυσμάτωσης. Παράλληλα απομονώθηκαν ενώσεις για τις οποίες δεν ήταν δυνατή η ταυτοποίηση με το παραπάνω σύστημα και διευκρινίστηκε η δομή τους και με τη βοήθεια διαφόρων τεχνικών Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (φάσματα NMR) και HR-MS/MS. Η απομόνωση των ενώσεων πραγματοποιήθηκε με παρασκευαστικές τεχνικές όπως υγρή χρωματογραφία στήλης (CC), υγρή χρωματογραφία υψηλής πίεσης (HPLC), χρωματογραφία λεπτής στοιβάδας (TLC). Από την φυτοχημκή ανάλυση διευκρινίσθηκαν ογδόντα ενώσεις που ανήκουν στις κατηγορίες των υδροξυβενζοϊκών οξέων, υδροξυφαινυλοπροπανοϊκών οξέων και παραγώγων, φλαβονοειδών και διφαινυλίων. Από τις ενώσεις που διευκρινίστηκαν, είκοσι ήταν νέες δομές: έξι διμερή της κερκετίνης, δύο διμερή της καιμφερόλης, δύο νέοι γλυκοζίτες της κερκετίνης, ένας σόρβυλο-εξοζίτης της κερκετίνης, ένας εξοζυλιωμένος 3-Ο- εστέρας της κερκετίνης, ένας 7-Ο-φερουλικός εστέρας της ακακετίνης, μία 7-Ο- εξοζυλιωμένη 3’,6’,5,7-τετραϋδρόξυ φλαβανόλη, ένα τριμερές παράγωγο του βανιλλικού οξέος, ένας ανυδρίτης του πρωτοκατεχικού οξέος, ένα πολύπλοκο πολυφαινολικό φαινυλοπροπανοειδές, δύο διφαινύλια και ένα παράγωγο οκταϋδροανθρακενίου. Επίσης απομονώθηκε ένα ακόρεστο τριγλυκερίδιο, του οποίου η δομή επιβεβαιώθηκε μερικώς μόνο με φάσματα NMR. Όλες οι κατηγορίες καρπών περιείχαν υψηλά ποσοστά εστέρων φαινυλοπροπανοϊκών οξέων με κινικό οξύ. Οι άγουρες κατηγορίες Α και C και ο πολτός των καρπών Ε περιείχαν υψηλά ποσοστά φλαβονοειδών και χαμηλά ποσοστά υδροξυβενζοϊκών οξέων. Το αντίστροφο διαπιστώθηκε για τις ώριμες κατηγορίες Β και D, όπου σύμφωνα με τον ποσοτικό προσδιορισμό κυριαρχούσαν τα υδροξυβενζοϊκά οξέα. Τα διφαινύλια απομονώθηκαν από την κατηγορία των καρπών που ωρίμασαν πάνω στο δέντρο και, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, αυτού του χημικού τύπου ενώσεις λειτουργούν στο φυτό ως φυτοαλεξίνες σε περιπτώσεις μυκησιακών προσβολών. Από τον αντιοξειδωτικό έλεγχο των διαφόρων εκχυλισμάτων με τις δύο τεχνικές αξιολόγησης φάνηκε ότι καλύτερη δράση εμφάνισαν οι καρποί των κατηγοριών A και C (άγουροι) καθώς και ο πολτός Ε, ενώ οι ώριμες κατηγορίες Β και D είχαν συγκριτικά μικρότερη δράση. Τα αποτελέσματα αυτά σχετίζονται με το φαινολικό περιεχόμενο των καρπών, αφού τα φλαβονοειδή είναι ισχυρότερα αντιοξειδωτικά από τα φαινολικά οξέα. Στην περίπτωση ελέγχου της αναστολής του ενζύμου αναγωγάση της αλδόζης, όλες οι κατηγορίες καρπών εμφάνισαν παραπλήσια δράση. Τα εκχυλίσματα του αιθέρα και οξικού αιθυλεστέρα όλων των καρπών είχαν πολύ καλή ικανότητα αναστολής του ενζύμου. Από τα βιβλιογραφικά δεδομένα προκύπτει ότι φλαβονοειδή και φαινυλοπροπανοειδείς εστέρες του κινικού οξέος έχουν την ικανότητα να αναστέλλουν το ένζυμο αναγωγάση της αλδόζης in vitro. H δράση αυτή λοιπόν φαίνεται να σχετίζεται άμεσα με τις ενώσεις που απαντούν στα εκχυλίσματα με εξαίρεση τα διφαινύλια, τα οποία ελέγχθηκαν μετά την απομόνωσή τους και δεν εμφάνισαν αξιόλογη δράση. Η παρούσα εργασία είναι η πρώτη φυτοχημική μελέτη του φαινολικού περιεχομένου των καρπών του Sorbus domestica, καθώς και η πρώτη απόδειξη ότι οι καρποί θα μπορούσαν να δράσουν ταυτόχρονα σαν αντιοξειδωτικά και σαν αναστολείς των μακροχρόνιων δευτερογενών επιπλοκών του διαβήτη

Natural resins and bioactive natural products thereof as potential anitimicrobial agents

Natural products and their derivatives have historically been invaluable as a source of therapeutic agents and have contributed to the discovery of antimicrobial agents. However, today with the development of drug-resistant strains, new scaffolds and new sources of bioactive compounds are needed. To this end, plant derived natural resins are reviewed for their potential application as antimicrobial agents. Natural gums, extracts of the whole resins, as well as specific extracts, fractions, essential oils and isolated compounds from the above resins are discussed in terms of their antifungal, antibacterial, and antiprotozoal activity. © 2011 Bentham Science Publishers Ltd

Leaf structure and histochemistry of the hardy evergreen Euphorbia characias L. (Mediterranean spurge)

The dorsiventral, hypostomatic leaf of Euphorbia characias is investigated to disclose its structural features and the chemical nature of the secondary metabolites produced. Light and scanning electron microscopy along with histochemical tests were employed to investigate the leaf of this well known perennial dwarf Mediterranean shrub. The compact leaf is characterized by numerous, rather uniform, curly, unicellular hairs on both surfaces, vaulty protrusions of the outer periclinal walls of the epidermal cells, prominent on the lower epidermis in particular, and a network of latex producing ducts (laticifers) extending in two layers within the mesophyll. Histochemical reactions proved positive only for alkaloids within the laticifers and phenolic compounds, especially for the condensed tannins accumulated within the vacuole of the epidermal cells. GC-MS and GC-FID analyses of the latex revealed the presence of several secondary metabolites, mainly belonging to the class of triterpenes. Lanosterol, butyrospermol, cycloartenol and lupeol were the major constituents in the extract examined. © 2014 Elsevier GmbH

Supercritical CO2 extraction of mastic gum and chemical characterization of bioactive fractions using LC-HRMS/MS and GC–MS

Chios mastic gum, the resin of Pistacia lentiscus L. var. chia, is known for its acivity against gastrointestinal disorders, mainly against damage caused by the bacterium Helicobacter pylori. Triterpenes of mastic gum are considered responsible for its anti-microbial and anti-H. Pylori properties. In the present study Supercritical Fluid Extraction parameters were fine-tuned through several trials aiming at a stepwise, efficient and environmentally friendly methodology, resulting to the extraction and enrichment of the valuable groups of constituents of mastic gum: a volatile fraction, a triterpenic fraction further separated in neutral and acidic, as well as a resinous polymer. GC–MS analysis, revealed the dominance of α-pinene and trans-verbenol in the volatile fraction and of caryophyllene oxide, mastihadienonic and oleanonic aldehyde among others in the neutral triterpenes’ fraction. HR-MS/MS analysis was implemented for the characterization of the triterpenic acid fraction, revealing the dominance of isomasticadienonic, masticadienonic, oleanonic and moronic acid. © 201

Phytochemical characteristics of bergamot oranges from the Ionian islands of Greece: A multi-analytical approach with emphasis in the distribution of neohesperidose flavanones

The present study describes the peculiar phytochemical characteristics of bergamots cultivated in distinct islands of the Ionian Sea. Ultrahigh-performance liquid chromatography high-resolution mass spectrometry (UHPLC-HRMS) supported by 1 and 2D NMR spectroscopy was used for unambiguous metabolic profiling of albedo, flavedo and juice samples. Profile differences were determined using a multi-analytical clustering approach based on high-performance thin-layer chromatography fingerprints and UHPLC-HRMS data. Finally, a validated HPLC method offering good precision (0.12–0.94%) and accuracy (95.25–103.93%) was proposed for the quantification of the major flavanones. A total of 37 secondary metabolites were characterized belonging to flavonoids, limonoids and coumarins. Their distribution was tissue-dependent and varied significantly from bergamots of other geographical locations. Surprisingly, neoeriocitrin was the major flavanone, reaching 1.69 ± 0.05 g/L in the juice and 5.24 ± 0.12 mg/g in albedo. This is the highest reported amount among Citrus species, rendering Ionian bergamots a promising candidate for novel functional products. © 2020 Elsevier Lt

Triterpenes from Echinops spinosissimus Turra subsp. spinosissimus

The phytochemical investigation of Echinops spinosissimus aerial parts led to the isolation of nine triterpenoids, one oleanane-type (1), four taraxastane-type (2, 3, 5, 6), three lupane-type (4, 7, 9) and one phytosterol (8). Their structures were elucidated through extensive analysis of NMR and HRMS spectra data. Compound 6, 20-oxo-30-nortaraxast-21-en-3β-ol, represent a previously undescribed taraxastane-type triterpene while compound 2, 21-hydroxytaraxasterol-3β-acetate, is described herein for the first time as a natural product. Furthermore, this is the first report of isolation of compound 3-5, 8, 9 from Echinops species. Isolated compounds were tested for their inhibitory activity on acetyl cholinesterase. Only compound 4 showed a moderate activity at 25 μM (35.61 ± 1.42%). © 2019 Phytochemical Society of Europ