Μελέτη των συστατικών και έλεγχος της βιοδραστικότητας βοτάνων που έχουν καλλιεργηθεί με διαφορετικές συνθήκες λίπανσης και άρδευσης: η περίπτωση του Ελληνικού φασκόμηλου (Salvia fruticosa)

Abstract

Τα εκχυλίσματα των αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραδοσιακή ιατρική, στις βιομηχανίες τροφίμων, φαρμάκων και καλλυντικών. Ωστόσο, η ποιότητα και η ποσότητα τους επηρεάζονται από τους περιβαλλοντικούς παράγοντες καλλιέργειας των φυτών, όπως το διαθέσιμο άζωτο (Ν) και η συχνότητα ποτίσματος. Στην παρούσα εργασία, μελετήθηκε η επίδραση του αζώτου και η συχνότητα άρδευσης στην περιεκτικότητα και τη σύνθεση των εκχυλισμάτων του ελληνικού φασκόμηλου (Salvia fruticosa). Συγκεκριμένα, ελέγχθηκε η επίδραση διαφορετικών ποσοτήτων αζωτούχου λιπάσματος (0, 5, 10, 15 kgha−1) καθώς και η άρδευση στην απόδοση και στα ποιοτικά χαρακτηριστικά εγχυμάτων και υδραλκολικών εκχυλισμάτων. Η απόδοση σε δευτερογενείς μεταβολίτες βρέθηκε να είναι μεγαλύτερη στα υδρομεθανολικά εκχυλίσματα σε σύγκριση με τα εγχύματα. Δεν παρατηρήθηκε διαφορά στην απόδοση μεταξύ των αρδευόμενων και μη δειγμάτων, αλλά υπήρξε μία τάση ελάττωσης της απόδοσης υπό συνθήκες μειωμένης λίπανσης. Τα αρδευόμενα φασκόμηλα είχαν μεγαλύτερο ποσοστό ολικών φαινολικών σε σχέση με τα μη αρδευόμενα και η αύξηση της λίπανσης βελτίωσε το φαινολικό τους περιεχόμενο. Επιπλέον, τα εγχύματα παρουσίασαν μεγαλύτερη ποσότητα φαινολικών συστατικών σε σχέση με τα υδρομεθανολικά εκχυλίσματα. Οι συνθήκες έλλειψης νερού βελτίωσαν την περιεκτικότητα των δειγμάτων σε φλαβονοειδή. Στα υδατικά εκχυλίσματα, η μειωμένη λίπανση βελτίωσε την περιεκτικότητα σε φλαβονοειδή, ενώ στα υδρομεθανολικά εκχυλίσματα, τα καλύτερα αποτελέσματα προήλθαν από δείγματα με αυξημένη λίπανση. Συγκριτικά φάνηκε ότι τα υδρομεθανολικά εκχυλίσματα παρουσίασαν μεγαλύτερες ποσότητες φλαβονοειδών σε σχέση με τα υδατικά εκχυλίσματα. Η αντιοξειδωτική δράση βρέθηκε να είναι υψηλότερη στα μη λυοφυλιωμένα εγχύματα των μη αρδευόμενων δειγμάτων και αυξήθηκε με την αύξηση της λίπανσης. Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρήθηκαν και στα λυοφιλιωμένα δείγματα χωρίς σημαντική διαφορά στο IC50. Τα εγχύματα είχαν μικρότερη αντιοξειδωτική δράση σε σχέση με τα υδρομεθανολικά εκχυλίσματα. Η ευκαλυπτόλη ήταν το κύριο πτητικό συστατικό όλων των δειγμάτων. Τα αιθερικά εκχυλίσματα φασκόμηλου με άρδευση και μηδενική έως μέτρια λίπανση είχαν αυξημένη συγκέντρωση ευκαλυπτόλης και άλλων συστατικών. Η χαμηλή λίπανση και η έλλειψη άρδευσης αύξησαν τη συγκέντρωση άλλων ενώσεων, όπως το β-πινένιο και η βορνεόλη. Στα εγχύματα, η ευκαλυπτόλη και άλλες ενώσεις αυξήθηκαν υπό συνθήκες άρδευσης και μηδενικής λίπανσης, ενώ η καμφορά αυξήθηκε με την αύξηση της λίπανσης και της άρδευσης. Τέλος, τα μη λυοφιλιωμένα εγχύματα βρέθηκαν να έχουν περισσότερα συστατικά, με κύριο το ροσμαρινικό οξύ σε όλες τις επεμβάσεις. Το ποσοστό του ροσμαρινικού οξέος ήταν υψηλότερο στα μη αρδευόμενα δείγματα και μεγαλύτερο στα υδατικά εκχυλίσματα.

The extracts of aromatic and medicinal plants are widely used in traditional medicine, as well as in the food, pharmaceutical, and cosmetic industries. However, their quality and quantity are affected by the environmental factors of plant cultivation, such as available nitrogen (N) and irrigation frequency. In this study, the effect of nitrogen and irrigation frequency on the content and composition of Greek sage (Salvia fruticosa) extracts was investigated. Specifically, the impact of different amounts of nitrogen fertilizer (0, 5, 10, 15 kg/ha) and irrigation on the yield and qualitative characteristics of infusions and hydroalcoholic extracts was examined. The yield of secondary metabolites was found to be higher in the hydro-methanolic extracts compared to the infusions. No difference in yield was observed between irrigated and non-irrigated samples, but there was a trend of reduced yield under conditions of reduced fertilization. The irrigated sage plants had a higher percentage of total phenolics compared to non-irrigated plants, and increased fertilization improved their phenolic content. Additionally, the infusions presented a higher amount of phenolic components compared to the hydro-methanolic extracts. Water deficit conditions improved the flavonoid content of the samples. In the aqueous extracts, reduced fertilization improved the flavonoid content, while in the hydro-methanolic extracts, the best results came from samples with increased fertilization. Comparatively, the hydro-methanolic extracts had higher quantities of flavonoids than the aqueous extracts.

The antioxidant activity was found to be higher in the non-lyophilized infusions of the non-irrigated samples and increased with higher fertilization. Similar results were observed in the lyophilized samples without significant differences in IC50. The infusions had lower antioxidant activity compared to the hydro-methanolic extracts. Eucalyptol was the main volatile component in all samples. The sage essential oil extracts with irrigation and zero to moderate fertilization had increased concentrations of eucalyptol and other components. Low fertilization and lack of irrigation increased the concentration of other compounds, such as β-pinene and borneol. In the infusions, eucalyptol and other compounds increased under conditions of irrigation and zero fertilization, while camphor increased with higher fertilization and irrigation. Finally, the non-lyophilized infusions were found to have more components, with rosmarinic acid being the main one in all treatments. The percentage of rosmarinic acid was higher in the non-irrigated samples and greater in the aqueous extracts.