Chemical composition of selected Omani seaweeds and characterization of their organic solvent extracts and their antimicrobial activities

الموضوعات

علوم بيئية

الملخص

Oman has a long coastline (~ 3,165 km) with special environmental attributes such as high salinity (range between 35.5 to 40 PSU), elevated temperatures, high light intensity, and limited nutrients. During monsoon (Kareef), the southern part of Oman (especially Dhofar province) experiences one of the biggest upwelling phenomena worldwide, which brings with it high levels of nutrients, high waves, and colder water temperatures, which influence the quality and composition of seaweed ingredients. In addition, a comprehensive list of seaweeds in Oman showed 402 taxa, including several species reported worldwide as potential sources of valuable ingredients, such as carrageenan, agar, alginate, fucoidan, pigments, etc. Although the worldwide production of seaweed has increased in response to the rise in demand, the full potential of Omani seaweeds has not yet been studied. This study will open the door for more intensive research in this field. Brown (Phaeophyceae), red (Rhodophyta), and green (Chlorophyta) are the main categories of seaweed. Seaweed (multicellular autotrophic organisms) classification is based on pigmentation content. Seaweeds are valuable sources of bioactive compounds in biomedicine, cosmetics, food, and pharmacology. This study aimed to determine the chemical composition, as well as bioactive and antimicrobial properties of organic solvent extracts of the two red seaweed species Melanothamnus somalensis & Gelidium omanense, and the two brown seaweed species Jolyna furcata & Nizamuddinia zanardinii collected from the southern part of Oman (Dhofar Province). Five organic solvents (hexane, dichloromethane, ethyl acetate, acetone, and methanol) were used sequentially to achieve extraction. The chemical composition included approximate composition, mineral profile, and protein quality; whereas characterization work of the extracts included total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), and total tannin content (TTC). The antimicrobial investigation included several bacterial strains (Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, and Staphylococcus aureus) and one fungal strain (Candida albicans) that are of global health concern. There were significant variations detected in the chemical composition, TPC, TFC and TTC. The brown seaweed, Jolyna furcata showed high protein, lipid, and carbohydrate contents compared to Nizamuddinia zanardinii. However, Nizamuddinia zanardinii showed high ash and moisture contents. Jolyna furcata showed higher mineral content, especially sodium, potassium, calcium and magnesium beside all macro-elements (hydrogen, nitrogen, and carbon). Furthermore, Jolyna furcata had higher TPC in all fractions except the acetone fraction. Except with dichloromethane, TFC in the other solvents’ extracts was high in Nizamuddinia zanardinii. In all fractions, Jolyna furcata had high TTC. The red seaweed Gelidium omanense showed high moisture, lipid, and carbohydrate compared to Melanothamnus somalensis. However, Melanothamnus somalensis showed high ash and protein contents compared to Gelidium omanense. Melanothamnus somalensis showed higher mineral content, especially sodium and potassium. Furthermore, Melanothamnus somalensis had higher TPC in all fractions except the hexane fraction. Except with hexane, TFC in the other solvents’ extracts was significantly different between Gelidium omanense and Melanothamnus somalensis. There were no significant differences in TTC in all fractions, except dichloromethane and ethyl acetate fractions. In addition, almost all samples in this study were free of heavy metals so they could be used as food supplements for essential minerals and organic materials according to recommended doses. Only the methanol extract of Nizamuddinia zanardinii (MeNZ) showed interesting antimicrobial activity; the inhibition zone was 13 ± 1 mm. Furthermore, MeNZ was fractionated, and fraction 1 (MeNZ-F1) was recognized to have antimicrobial activity; the inhibition zone was 14.66 ± 0.57 mm. Stock concentration revealed higher activity against microbes in comparison with diluted ones at three hours of incubation. TEM and SEM results showed that E. coli treated with the active fraction had an irregular shape and rough surface, and leakage of cellular content was observed. Furthermore, ribosomes were clustered and directed toward the inner membrane of the bacteria, and the DNA clustered in the center of the cell. Both seaweeds had high TPC, TFC, and TTC when compared with other seaweeds, and this is in part because of the use of several solvents for extraction. Both seaweeds were deficient in one or more of the essential amino acids. In addition, all samples in this study were free of heavy metals so they could be used as food supplements for essential minerals and organic materials according to recommended doses. In addition, the methanol extract of Nizamuddinia zanardinii had good efficiency against pathogenic bacteria and fungi. Therefore, it can be a noble constituent for the improvement of antimicrobial drugs in the food and pharmaceutical industries.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

fded62bb-0a66-4991-81df-912641cbb822

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل دكتوراة

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

fded62bb-0a66-4991-81df-912641cbb822_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تركيب أعشاب بحرية عمانية مختارة وتوصيف مستخلصات المذيبات العضوية وأنشطتها المضادة للميكروبات

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":" Abdallah Mohammed Hashil Al-Nassri","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Ahmed Al Alawi","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"Mostafa Waly","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Chemical composition of selected Omani seaweeds and characterization of their organic solvent extracts and their antimicrobial activities

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

تتمتع سلطنة عمان بساحل طويل (~3,165 كم) يتميز بخصائص بيئية خاصة مثل الملوحة العالية (تتراوح بين 35.5 إلى 40 وحدة PSU)، ودرجات الحرارة المرتفعة، وشدة الضوء العالية، والعناصر الغذائية المحدودة. أثناء الرياح الموسمية (الخريف)، يواجه الجزء الجنوبي من عمان (خاصة محافظة ظفار) واحدة من أكبر ظواهر ارتفاع مياه القاع إلى السطح في جميع أنحاء العالم، والتي تجلب معها مستويات عالية من العناصر الغذائية والأمواج العالية ودرجات حرارة المياه الباردة، مما يؤثر على جودة وتكوين الأعشاب البحرية. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت قائمة شاملة للأعشاب البحرية في عُمان 402 تصنيفًا، بما في ذلك العديد من الأنواع المثبت عنها عالميًا كمصدر محتمل للمكونات ذات قيمة، مثل الكاراجينان (carrageenan)، والأجار (agar)، والألجينات (alginate)، والفوكويدان (fucoidan)، والأصباغ (pigments)، وما إلى ذلك. وعلى الرغم من زيادة الإنتاج العالمي من الأعشاب البحرية استجابةً لارتفاع الطلب، إلا أن الإمكانات الكاملة للأعشاب البحرية العمانية لم تتم دراستها بعد. وستفتح هذه الدراسة الباب لمزيد من البحث المكثف في هذا المجال. الأعشاب البنية (Phaeophyceae)، والحمراء (Rhodophyta)، والخضراء (Chlorophyta) هي الفئات الرئيسية للأعشاب البحرية. يعتمد تصنيف الأعشاب البحرية (الكائنات ذاتية التغذية متعددة الخلايا) على محتوى التصبغ. الأعشاب البحرية هي مصادر قيمة للمركبات النشطة بيولوجيًا في الطب الحيوي ومستحضرات التجميل والمواد الغذائية والصيدلة. هدفت هذه الدراسة إلى تحديد التركيب الكيميائي، والخواص النشطة بيولوجيًا، ومضادات الميكروبات لمستخلصات المذيبات العضوية لنوعين من الأعشاب البحرية الحمراء Gelidium omanense وMelanothamnus somalensis، ونوعين من الأعشاب البحرية البنية Nizamuddinia zanardinii وJolyna furcata التي تم جمعها من الجزء الجنوبي من عمان (محافظة ظفار). تم استخدام خمسة مذيبات عضوية (هكسان، وثنائي كلورو الميثان، وأسيتات الإيثيل، والأسيتون، والميثانول) بالتتابع لتحقيق الاستخلاص. تضمن التركيب الكيميائي التركيب التقريبي، وملف المعادن، وجودة البروتين؛ في حين أن أعمال توصيف المستخلصات شملت المحتوى الفينولي الكلي (TPC) والمحتوى الفلافونويدي الكلي (TFC) والمحتوى التانين الكلي (TTC). وشمل التحقيق المضاد للميكروبات العديد من السلالات البكتيرية (الزائفة الزنجارية، والإشريكية القولونية، والالتهاب الرئوي الكليبسيلا، والمكورات العنقودية الذهبية) وسلالة فطرية واحدة (المبيضات البيضاء) ذات الاهتمام الصحي العالمي. تم الكشف عن اختلافات كبيرة في التركيب الكيميائي، TPC، TFC وTTC. أظهرت العشبة البحرية البنية Jolyna furcata نسبة عالية من البروتين والدهون والكربوهيدرات مقارنة مع Nizamuddinia zanardinii. ومع ذلك، أظهر Nizamuddinia zanardinii نسبة عالية من الرماد والرطوبة. أظهرت Jolyna furcata ارتفاعًا في المحتوى المعدني، وخاصة الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم بالإضافة إلى جميع العناصر الكبرى (الهيدروجين، والنيتروجين، والكربون). علاوة على ذلك، كان لدى Jolyna furcata محتوى من TPC أعلى في جميع المستخلصات باستثناء جزء الأسيتون. باستثناء ثنائي كلورو الميثان، كانت TFC الموجودة في مستخلصات المذيبات الأخرى مرتفعة في Nizamuddinia zanardinii. في جميع المستخلصات، كان لدى Jolyna furcata نسبة عالية من TTC. أظهرت العشبة البحرية الحمراء Gelidium omanense نسبة عالية من الرطوبة ومحتوى الدهون والكربوهيدرات مقارنة مع Melanothamnus somalensis. ومع ذلك، أظهر Melanothamnus somalensis نسبة عالية من الرماد والبروتين مقارنة مع Gelidium omanense. أظهر Melanothamnus somalensis محتوى معدني أعلى، وخاصة الصوديوم والبوتاسيوم. علاوة على ذلك، كان لدى Melanothamnus somalensis نسبة TPC أعلى في جميع المستخلصات باستثناء جزء الهكسان. باستثناء الهكسان، كان TFC الموجود في مستخلصات المذيبات الأخرى مختلفًا بشكل كبير بين Gelidium omanense وMelanothamnus somalensis. في جميع المستخلصات، باستثناء كسور ثنائي كلورو الميثان وخلات الإيثيل، لم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية في TTC. بالإضافة إلى ذلك، كانت جميع العينات تقريبًا في هذه الدراسة خالية من المعادن الثقيلة، لذا يمكن استخدامها كمكملات غذائية للمعادن الأساسية والمواد العضوية وفقًا للجرعات الموصى بها. أظهر مستخلص الميثانول من Nizamuddinia zanardinii (MeNZ) فقط نشاطًا مضادًا للميكروبات مثيرًا للاهتمام، وكانت منطقة التثبيط 13 ± 1 مم. علاوة على ذلك، تم تجزئة MeNZ، وتم التعرف على الجزء 1 (1F-MeNZ) ليكون له نشاط مضاد للميكروبات؛ وكانت منطقة التثبيط 14.66 ± 0.57 ملم. أظهر المحلول عالي التركيز نشاطًا أعلى ضد الميكروبات مقارنة بالتراكيز المخففة عند 3 ساعات من الحضانة. أظهرت نتائج TEM وSEM أن الإشريكية القولونية المعالجة بالجزء النشط كان لها شكل غير منتظم وسطح خشن، ولوحظ تسرب المحتوى الخلوي. علاوة على ذلك، كان هناك تجمع للريبوسومات وتوجهها نحو الغشاء الداخلي للبكتيريا، وتجمع الحمض النووي في وسط الخلية. بصورة عامة، احتوت كل من الأعشاب البحرية على نسبة عالية من TPC وTFC وTTC بالمقارنة مع الأعشاب البحرية الأخرى، ويرجع ذلك جزئيًا إلى استخدام العديد من المذيبات في الاستخلاص. كانت كلا الأعشاب البحرية تعاني من نقص في واحد أو أكثر من الأحماض الأمينية الأساسية. بالإضافة إلى ذلك، كانت جميع العينات في هذه الدراسة خالية من المعادن الثقيلة بحيث يمكن استخدامها كمكملات غذائية للمعادن الأساسية والمواد العضوية حسب الجرعات الموصى بها. بالإضافة إلى ذلك، كان لمستخلص الميثانول لنبات Nizamuddinia zanardinii كفاءة جيدة ضد البكتيريا والفطريات المسببة للأمراض. لذلك، يمكن أن يكون مكونًا واعدًا لتحسين أو تطوير الأدوية المضادة للميكروبات في الصناعات الغذائية والصيدلانية.

كلمات الباحثين

Marine algae--Oman

إشراف وإعداد

الإشراف

Ahmed Al Alawi, Mostafa Waly

الإعداد

Abdallah Mohammed Hashil Al-Nassri

الاقتباسات الببليوغرافية