Characterization of the volatile compounds and anatomical features in commercial samples of Echinodorus plant species

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i10.9199

Keywords:

Anatomical features; Echinodorus; GC-MS; SPME; Volatile compounds.

Abstract

Echinodorus grandiflorus and Echinodorus macrophyllus are medicinal plants that are widely used in Brazilian folk medicine. The aims of this study were to evaluate the effect of oven drying with ventilation on the chromatographic profile of volatile compounds and to compare the leaf anatomy and volatile compounds of different commercial E. macrophyllus (Kunth) Micheli and E. grandiflorus Mich. Samples. The components found in fresh and dried samples were extracted by SPME and analysed by GC-MS, and the anatomical features of the leaves were observed microscopically. A total of 46 compounds were identified; five compounds were present in the dried and fresh samples of E. grandiflorus and all of the commercial samples. The anatomy analyses confirmed the authenticity of the species. Apparent differences in the volatile composition between the species were observed, allowing the identification of chemical marker. The results showed that commercial establishments do not conform to regulations, and the techniques used were effective for the characterization of volatile compounds and for quality control of medicinal plants.

References

Agência Nacional de Vigilância Sanitária – ANVISA (2010). Farmacopéia Brasileira. Disponível em: <http://www.anvisa.gov.br/hotsite/cd_farmacopeia/ index.htm>.

Agência Nacional de Vigilância Sanitária – ANVISA. (2014). Ministério da Saúde. RDC 26 de 13 de maio 2014. Dispõe sobre o registro de medicamentos fitoterápicos e o registro e a notificação de produtos tradicionais fitoterápicos. Disponível em: http://portal.anvisa.gov.br. Acesso em dezembro 2016.

Ansari, M., & Emami, S. (2016). β-Ionone and its analogs as promising anticancer agents. European Journal of Medicinal Chemistry, 123, 141–154. doi.org/10.1016/j.ejmech.2016.07.037.

Araújo, A. A. S., Mercuri, L. P., Seixas, S. R. S., Storpirtis, S. & Matos, J. R. (2006). Determinação dos teores de umidade e cinzas de amostras comerciais de guaraná utilizando métodos convencionais e análise térmica. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas. 42, 269-277. doi:10.1590/S1516-93322006000200013.

Bastos, D. H. M., Ishimoto, E. Y., Marques, M. O. M., Ferri, A. F. & Torre, E. A. F. S. (2006). Essential oil and antioxidant activity of green mate and mate tea (Ilex paraguariensis) infusions. Journal of Food Composition and Analysis. 19, 538-543. doi: 10.1016/j.jfca.2005.03.002.

Bicas, J. L., Molina, G., Dionísio, A. P., Barros, F. F. C., Wagner, R., Maróstica, J. M. R. & Patore, G. M. (2011). Volatile constituents of exotic fruits from Brazil. Food Research International. 44, 1843-1855. doi:10.1016/j.foodres.2011.01.012.

Bonetti, C. I., Dalmagro, M., Friedrich, J. C., & Jesus, D. R. (2020). Phytochemical Profile and Evaluation of the Antimicrobial Activity of Echinodorus grandiflorus Crude Extract of the Leaves. Journal of Agricultural Studies. 8(4), 176-192. doi: 10.5296/jas.v8i4.17339.

Bonikowski, R., Świtakowska, P., & Kula, J. (2015). Synthesis, odour evaluation and antimicrobial activity of some geranyl acetone and nerolidol analogues. Flavour and Fragrance Journal, 30(3), 238–244. doi.org/10.1002/ffj.3238.

Brasil. (2016). Ministério da Saúde. Secretaria de Ciência, Tecnologia e Insumos Estratégicos. Departamento de Assistência Farmacêutica. Política e Programa Nacional de Plantas Medicinais e Fitoterápicos / Ministério da Saúde, Secretaria de Ciência, Tecnologia e Insumos Estratégicos, Departamento de Assistência Farmacêutica. – Brasília: Ministério da Saúde, 2016. 190 p. ISBN 978-85-334-2399-2.

Calixto, J.B. (2000). Efficacy, safety, quality control, marketing and regulatory guidelines for herbal medicines (phytotherapeutic agents). Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 33(2), 179-189. https://doi.org/10.1590/S0100-879X2000000200004.

Carmona, F. & Pereira, A. M. S. (2013). Herbal medicines: old and new concepts, truths and misunderstandings. Revista Brasileira de Farmacognosia, 23, 379-385. doi: 10.1590/S0102-695X2013005000018.

Coelho A. P. D., Laughingthouse, H. D., Kuhn, A. W., Boligon, A. A., Canto-Dorow, T. S., Silva, A. C. F., & Tedesco, S. B. (2017). Genotoxic and antiproliferative potential of extracts of Echinodorus grandiflorus and Sagittaria montevidensis (Alismataceae). Caryologia, 70(1), 82-91. doi: 10.1080/00087114.2016.1275932.

Crow, G. E. (2003) Alismataceae: Manual de Plantas de Costa Rica. In: Hammel, B. E., Grayum, M. H., Herrera, C. & Zamora, N. Monographs in Systematic Botany 92. St. Louis: Missouri Botanic Garden, 2003.

Cui, L., Xu, J., Feng, Z., Yan, M., Piao, X., Yu, Y., Hou, W., Jin, Y., & Wang. Y.-P. (2020). Simultaneous determination and difference evaluation of volatile components generated from ginseng fruit by HS-SPME Coupled with GC-MS according to fruit color. Food Science and Technology, 40(3), 532-536. doi: 10.1590/fst.26718.

Dias, E. G. E., Valenzuela, V. C. T., Alves, M. R., Duarte, M. G. R.& Garcia E. F. (2013). Qualidade e autenticidade de folhas de chapéu-de-couro (Echinodorus grandiflorus) oriundas de fornecedores de São Paulo. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, 15, 250-256.

Francomano, F., Caruso, A., Barbossa, A., Fazio, A., La Torre, C., Ceramella, J., Mallamaci, R., Saturno, C., Iacopetta, D., & Sinicropi, M. S. (2019). β-Caryophyllene: A Sesquiterpene with Countless Biological Properties. Applied Sciences, 9 (24), 5420-5438. doi: 10.3390/app9245420.

Gama, M. R., Melchert, W. R., Paixão, T. R. L. C. & Rocha, F. R. P. (2019). An overview of the Brazilian contributions to Green Analytical Chemistry. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 91 (Supl.1), e20180294. doi: 10.1590/0001-3765201920180294.

Garcia, E. F., Oliveira, M. A., Godin, A. M., Ferreira, W. C., Batos, L. F. S., Coelho, M. M., & Braga, F. C. (2010). Antiedematogenic activity and phytochemical composition of preparations from Echinodorus grandiflorus leaves. Phytomedicine, 18(1), 80-86. doi:10.1016/j.phymed.2010.05.008.

Garcia, E. F., Oliveira, M. A., Cândido, L. C. M., Coelho, F. M., Costa, V. V., Queiroz-Junior, C. M., Boff, D., Amaral, F. A., De Souza, D. D G., Teixeira, M. M., & Braga, F. C. (2016). Effect of the Hydroethanolic Extract from Echinodorus grandiflorus Leaves and a Fraction Enriched in Flavone-C-Glycosides on Antigen-Induced Arthritis in Mice. Planta Medica, 82(5), 407 – 413. doi: 10.1055 / s-0035-1568200.

Gasparotto, F. M., Lívero, F. A. R., Palozi, R. A. C., Ames, M. L., Nunes, B., Donadel, G., Ribeiro, R. C. L., Lourenço, E. L. B., Kassuya, C. A. L., & Gasparotto Junior, A. (2018). Heart-protective effects of Echinodorus grandiflorus in rabbits that are fed a high-cholesterol diet. Planta Medica, 84(17), 1271-1279. doi: 10.1055/a-0644-2794.

Gasparotto, F. M., Palozi, R. A. C., Silva, C. H. F., Pauli, K. B., Donadel, G., Lourenço, B. H. L. B., Nunes, B. C., Lívero, F. A. R., Souza, L. M., Lourenço, E. L. B., Kassuya, C. A. L., & Gasparotto Junior, A. (2019). Antiatherosclerotic properties of Echinodorus grandiflorus (Cham. & Schltdl.) Micheli: from antioxidant and lipid-lowering effects to an anti-inflammatory role. Journal of Medicinal Food, 22(9), 919-927. doi: 10.1089/jmf.2019.0017.

Gomes, F., Marques, A. M., Nathalie, O., Lessa, M. A., Tibiriça, E., Figueiredo, M. R., & Estato, V. (2020). Microvascular effects of Echinodorus grandiflorus on cardiovascular disorders. Planta Medica, 86(06), 395-404. doi: 10.1055/a-1118-9341.

Haynes, R. R. & Holm-Nielsen, L. B. H. (1994). Flora Neotropica – Monograph 64 – The Alismataceae. New York: New York Botanical Garden.

Jensen, W. A. (1962). Botanical Histochemistry: Principles and Practice. San Francisco: W.H. Freeman and Co.

Lehtonen, S. (2008). An integrative approach to species delimitation in Echinodorus (Alismataceae) and the description of two new species. Kew Bull. 63, 525-563. doi: 10.1007/s12225-008-9068-0.

Leite, J. P. V., Pimenta, D. S., Gomes, R. S. D. L. & Dantas-Barros, A. M. (2007). Contribuição ao estudo farmacobotânico da Echinodorus macrophyllus (Kunth) Micheli (chapéu-de-couro) – Alismataceae. Revista Brasileira de Farmacognosia. 17, 242-248. doi: 10.1590/S0102-695X2007000200019.

Lima-Dellamora, E. C., Waldhelm, K. C. V., Alves, A. M., Lage, C. A. S., Leitão, A. A. C., & Kuster, R. M. (2014). Genotoxic Maillard byproducts in current hytopharmaceutical preparations of Echinodorus grandiflorus. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 86(3), 1385 – 1394. doi: 10.1590/0001-3765201420130065.

Marques, A. M., Provance Junior, D. W., Kaplan, M. A. C., & Figueiredo, M. R. (2017). Echinodorus grandiflorus: Ethnobotanical, phytochemical and pharmacological overview of a medicinal plant used in Brazil. Food and Chemical Toxicology, 109(2),1032-1047. doi:10.1016/j.fct.2017.03.026.

Matias, L. Q. (2007). O gênero Echinodorus (Alismataceae) no domínio da caatinga brasileira. Rodriguésia, 58, 743-774. doi:www. jstor.org/stable/23499072.

Mockutë, D., Bernotienë, G. & Judþentienë, A. (2005). Volatile compounds of the aerial parts of wild St. John's wort (Hypericum perforatum L.) plants. Chemija, 16, 29-32.

Nascimento, K., Moreira, F., Santos, J., Kassuva, C., Croda, J., Cardoso, C., Viera, M., Ruiz, A., Foglio, M., Carvalho, J., & Formagio, A. (2018). Antioxidant, anti-inflammatory, antiproliferative and antimycobacterial activities of the essential oil of Psidium 11 guineense Sw. and spathulenol. Journal of Ethnopharmacology, 210, 351-358. doi: 10.1016/j.jep.2017.08.030.

Prando, T. B. L., Barboza, L. N., Gasparotto, F. M., Araújo, V. O., Tirloni, C. A. S., Souza, L. M., Lourenço, E. L. B., & Gasparotto Junior, A. (2015). Ethnopharmacological investigation of the diuretic and hemodynamic properties of native species of the Brazilian biodiversity. Journal of Ethnopharmacology, 4(174), 78-369. doi: 10.1016/j.jep.2015.08.029.

Pimenta, D. S., Figueiredo, M. R. & Kaplan, M. A. C. (2006). Essential oil from two populations of Echinodorus grandiflorus (Cham. & Schltdl.) Micheli (Chapéu de couro). Anais da Academia Brasileira de Ciências, 78, 623-628. doi: 10.1590/S0001-37652006000400002.

Pu, H., Li, Z., Hui, J., & Raghavan, G. V. (2016 Effect of relative humidity on microwave drying of carrot. Journal of Food Engineering, 190, 167-175. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2016.06.027.

Sá, F. A. S., Borges, L. L., Paula, J. A. M., Sampaio, B. L., Ferri, P. H. & Paula, J. R. (2012). Essential oils in aerial parts of Myrcia tomentosa: composition and variability. Revista Brasileira de Farmacognosia. 22, 1233- 1240. doi: 10.1590/S0102-695X2012005000120.

Santos, R. R., Fonseca, F. S. A., Fonseca, R. S. & Martins, E. R. (2017). Fenologia e quimiodiversidade do ‘Chapéu-de-couro’ (Echinodorus grandiflorus e Echinodorus macrophyllus). Caderno de Ciências Agrárias, 9, 115-118.

Silva, F. & Casali, V. W. D. (2000). Plantas Medicinais e Aromáticas: Pós-colheita e Óleos Essenciais. Viçosa: Arte e Livros.

Silva, G. N. S., Pozzatti, P., Rigatti, F., Hörner, R., Alves, S. H., Mallmann, C. A., & Heinzmann, B. M. (2015). Antimicrobial evaluation of sesquiterpene alpha-curcumene and its synergism with imipenem. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 4 (5), 434-436. doi: 10.15414/jmbfs.2015.4.5.434-436.

Simões, C. M. O., Schenkel, E. P., Gosmann, G., Mello, J. C. P., Mentz, L. A. & Petrvick, P. R. (2010). Farmacognosia: da Planta ao Medicamento. Florianópolis: Editora da UFSC.

Souza-Moreira, T. M., Salgado, H. R. N. & Pietro, R. C. L. R. (2010). O Brasil no contexto de controle de qualidade de plantas medicinais. Revista Brasileira de Farmacognosia, 20, 435-440. doi: 10.1590/S0102-695X2010000300023.

Tigrine-Kordjani, N., Chemat, F., Meklati, B. Y., Tuduri, L., Giraudel, J. L., & Montury, M. (2007). Relative characterization of rosemary samples according to their geographical origins using microwave-accelerated distillation, solid-phase microextraction and Kohonen self-organizing maps. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 389, 631-641. doi: 10.1007/s00216-007-1441-6.

Uenojo, M., Marostica Jr. G. M. & Pastore, G. M. (2007). Carotenóides: propriedades, aplicações e biotransformação para formação de compostos de aroma. Química Nova. 30, 616-622. doi: 10.1590/S0100-40422007000300022.

Vidal, L. S., Alves, A. M., R.M. Kuster, R. M., Lage, C. & Leitão, A. C. (2010). Genotoxicity and mutagenicity of Echinodorus macrophyllus (chapéu-de-couro) extracts. Genetics and Molecular Biology, 33, 549-557. doi: 10.1590/S1415-47572010005000060.

Wang, R., Wang. R. & Yang, B. (2009). Extraction of essential oils from five cinnamon leaves and identification of their volatile compound compositions. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 10, 289-292. doi: 10.1016/j.ifset.2008.12.002.

Wojdylo, A., Figiel, A., Legua, P., Lech, K., Carbonell-Barrachina, Á. A., & Hernández, F. (2016). Chemical composition, antioxidant capacity, and sensory quality of dried jujube fruits as affected by cultivar and drying method. Food Chemistry, 207(15), 170-179. doi: 10.1016/j.foodchem.2016.03.099.

Zawioelak, G. & Dzida, K. (2012). Composition of essential oils and content of macronutrients in herbage of tarragon (Artemisia dracunculus L.) grown in south-eastern Poland. Journal of Elementology, 17, 721-729. doi: 10.5601/jelem.2012.17.4.14.

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Published

23/10/2020

How to Cite

PEREIRA, H. V. .; REIS, F. A. G. .; MACHADO, A. M. de R. .; MARQUES, A. R. .; GARCIA, C. F. .; GOMES, F. de C. O. .; NELSON, D. L. . Characterization of the volatile compounds and anatomical features in commercial samples of Echinodorus plant species. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 10, p. e8719109199, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i10.9199. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/9199. Acesso em: 19 apr. 2024.

Issue

Section

Exact and Earth Sciences