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http://hdl.handle.net/10773/25359
Title: | Phytochemistry and bioactivity of halophytic grasses from Ria de Aveiro : the case study of Spatina spp. and Puccinellia maritima |
Other Titles: | Fitoquímica e bioatividade de gramíneas halófitas da ria de Aveiro : os casos de estudo Spartina spp. e Puccinellia maritima |
Author: | Faustino, Maria Vicente |
Advisor: | Pinto, Diana Claúdia Gouveia Alves Faustino, Maria do Amparo Ferreira |
Keywords: | Spartina maritima Spartina patens Puccinellia maritima Perfil lipofílicop Perfil polifenólico Stress salino Clorofilas Antioxidante Antimicrobiano Antiacetilcolinesterase GC-MS UHPLC-MS |
Defense Date: | 10-Dec-2018 |
Abstract: | Soil salinity has been continuously increasing and nowadays is considered a
serious threat to global food security and sustainability. We argue that halophytic
grasses could be the answer to this problem, since (1) they thrive under salinity
environments and (2) in response to salt stress, an overproduction of some
important chemical compounds is observed, from which arises the possibility of
their exploitation as nutraceutics by the food, pharmaceutical, and cosmetic
industries. The first step to test this hypothesis is to study their chemical profile
and biological activities. Taking this into consideration, this project approaches
the phytochemistry and biological activities of Spartina maritima (Curtis) Ferland,
Spartina patens (Aiton.) Muhl. and Puccinellia maritima (Hudson) Parl., three
halophytic grasses from Ria de Aveiro whose chemical composition and
bioactivities are completely unknown.
Within this work, the lipophilic and polyphenolic profile of the studied
halophytic grasses were uncovered. In the first case, the hexane extracts of S.
maritima and P. maritima were analyzed by GC-MS leading to the identification
of 72 compounds, revealing a rich lipophilic composition. Regarding the
polyphenolic profile of S. maritima, S. patens, and P. maritima, their ethanol
extracts were analyzed by UHPLC-MS leading to the identification of 65
compounds. The extracts were dominated by flavones and hydroxycinnamic
acids, highlighting their potential. Additionally, a clear link between
overproduction of some of the identified chemical families and/or compounds and
salinity stress was achieved. These compounds possess a wide range of
biological activities and are associated with high nutraceutical values.
Aiming to assess the bioactivities of the polyphenolic extracts of the three
taxa, their antimicrobial, antioxidant and inhibition of acetylcholinesterase
activities were assayed. S. patens showed the best antioxidant activity.
Regarding antimicrobial activity, S. patens showed inhibition of Listeria innocua
NCTC™ 11288 and P. maritima of Candida albicans NCPF 3255. At last, the
polyphenolic extracts of all studied species did not show inhibition of
acetylcholinesterase capacity.
Moreover, aiming to optimize a suitable extraction of chlorophylls, an
important family of compounds, from the three studied taxa, several extraction
techniques were applied. Through the results obtained it was verified that the
microwave-assisted extraction is the most suitable method for chlorophyll
extraction in these plants. Furthermore, the photophysical properties of the
extracts were evaluated in order to assess their potential as photosensitizers for
application in photodynamic therapy. All extracts showed remarkable
photostability and singlet oxygen generation.
In conclusion, the results herein achieved support the hypothesis that the
studied species could bring advantages in the reclaim of degraded soils for
possible exploitation by pharmaceutical and food industries. Moreover, these are
the first reports on the phytochemistry and biological activities of the studied
species. Atualmente, o aumento constante da salinidade dos solos constitui uma das maiores ameaças para a segurança e sustentabilidade alimentar. Uma proposta para superar esta ameaça é a utilização de gramíneas halófitas, uma vez que (1) elas prosperam sob condições de elevada salinidade e (2) apresentam uma sobreprodução de compostos químicos importantes como resposta ao stress salino, surgindo assim a possibilidade da exploração nutracêutica destas espécies pelas indústrias alimentar, farmacêutica e cosmética. O primeiro passo para confirmar esta hipótese é o estudo do seu perfil químico e das suas potenciais atividades biológicas. Por este motivo, este trabalho aborda a fitoquímica e as atividades biológicas de Spartina maritima (Curtis) Ferland, Spartina patens (Aiton.) Muhl. e Puccinellia maritima (Hudson) Parl., três halófitas gramíneas da Ria de Aveiro cuja composição química e bioatividade são completamente desconhecidas. Neste projeto, o perfil lipofílico e polifenólico das halófitas gramíneas sob estudo foram revelados. No primeiro caso, os extratos de hexano de S. maritima e P. maritima foram analisados por GC-MS, o que resultou na identificação de 72 compostos, revelando uma composição lipofílica diversificada. No segundo caso, os extratos de etanol de S. maritima, S. patens e P. maritima foram analisados por UHPLC-MS o que resultou na identificação de 65 compostos. Os extratos de etanol apresentam maioritariamente derivados de flavonoides e ácidos hidroxicinâmicos, compostos com potencial biológico relevante. De facto, estes compostos possuem uma grande gama de atividades biológicas e estão associados a elevados valores nutracêuticos. Adicionalmente, foi estabelecida uma relação clara entre algumas das famílias químicas presentes e/ou compostos identificados e o stress salino sentido pela planta. Com o objetivo de avaliar as bioatividades dos extratos polifenólicos dos três taxa sob estudo, procedeu-se à avaliação das suas atividades antimicrobiana, antioxidante e de inibição da acetilcolinesterase. S. patens demonstrou ter a melhor atividade antioxidante. Relativamente à atividade antimicrobiana, S. patens exibiu inibição de Listeria innocua NCTC™ 11288 e P. maritima de Candida albicans NCPF 3255. Por fim, os extratos polifenólicos de todas as espécies não apresentam capacidade de inibição da acetilcolinesterase. Com o intuito de potenciar a valorização dos três taxa sob estudo, procedeuse à otimização do processo de extração das clorofilas presentes, através da variação das técnicas de extração empregues. Da análise dos resultados obtidos, a extração assistida por micro-ondas revelou-se o método mais adequado para a extração de clorofilas a partir destas plantas. Para além disso, o potencial dos extratos clorofílicos para atuarem como fotossensibilizadores foi avaliado através do estudo das suas propriedades fotofísicas. Todos os extratos demonstraram fotoestabilidade e capacidade de geração de oxigénio singleto. Em suma, os resultados obtidos suportam a hipótese da utilização destas espécies na reivindicação dos solos degradados para possível exploração pelas indústrias farmacêutica e alimentar. Para além disso, este é o primeiro relato da fitoquímica e atividade biológica destas espécies. |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/25359 |
Appears in Collections: | UA - Dissertações de mestrado DBio - Dissertações de mestrado |
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