Caracterização química, atividade fitotóxica e antibacteriana de extratos de Euphorbia Heterophylla L

Abstract

Metabólitos secundários obtidos a partir de extratos botânicos podem ser úteis para a descoberta e desenvolvimento de novos produtos com aplicação tanto na medicina quanto na agricultura. Na agricultura, os extratos botânicos e os metabólitos secundários representam uma das principais alternativas ao uso de pesticidas sintéticos, podendo apresentar baixa toxidade e o menor impacto ambiental. Euphorbia heterophylla L. é considerada uma das principais plantas daninhas em importantes culturas como a soja e o milho. Sua alta competitividade em ecossistemas agrícolas pode ser devida, pelo menos em parte, à produção de compostos aleloquímicos. Por outro lado, essa espécie é utilizada na medicina popular em diferentes partes do mundo, por exemplo, como anti-inflamatória e antimicrobiana. Apesar dessas propriedades, o conhecimento sobre seus constituintes químicos é escasso. Assim, o presente trabalho teve por finalidade avaliar as atividades fitotóxica e antibacteriana de extratos das folhas e raízes de E. heterophylla e identificar os compostos químicos presentes nesses extratos. Os extratos das folhas foram obtidos por meio de extrações sucessivas, por maceração, utilizando os solventes hexano, acetato de etila e metanol. Os extratos das raízes foram obtidos por extração em Soxhlet usando hexano e metanol, sucessivamente. As atividades alelopática dos extratos foram avaliadas utilizando sementes de sorgo, pepino e alface. Os extratos foram submetidos a marcha fitoquímica para análise das principais classes de metabólitos presentes e os resultados mostraram a presença de triterpenos como metabólitos principais. Os extratos em metanol de folhas e raízes foram submetidos a procedimentos de extrações visando o isolamento de alcaloides, e as frações obtidas foram submetidas a análises por CG-EM após hidrólise e derivatização. Os extratos em hexano e em acetato de etila foram submetidos a fracionamentos cromatográficos para isolamento de seus constituintes químicos majoritários, que foram caracterizados por RMN de 1 H e 13 C. As análises por CG-EM mostraram a presença de diferentes ácidos graxos nos extratos em acetato de etila e metanol, sendo os principais os ácidos palmítico, linoleico, α-linolênico e esteárico. A partir do extrato ERH foram isolados os compostos β-sitosterol, hexanoato de germanicol, acetato de lupeol, acetato de taraxasterol, acetato de pseudo-taraxasterol e duas misturas, uma contendo β-sitosterol + estigmaterol e outra com acetato de α-amirina + acetato de β-amirina. Foi obtido do extrato EFH, uma mistura contendo os compostos acetato de lupeol, acetato de α- amirina e acetato de β-amirina. Foram isolados do extrato EFAC o acetato de lupeol e uma mistura de acetato de α-amirina + acetato de β-amirina. Os extratos hexânicos das folhas e raízes apresentaram pequena atividade fitotóxica sobre as plantas testadas e os extratos em acetato de etila e metanol apresentaram atividade moderada, particularmente contra sementes de sorgo e alface. A atividade antibacteriana dos extratos e seus derivados foram avaliados através dos testes por diluição e difusão com os micro-organismos: Staphylococcus aureus ATCC 29213, S. aureus ATCC 25923 e Escherichia coli ATCC 29214. Os extratos e compostos não apresentaram efeito sobre os micro-organismos testados e nas condições avaliada concentrações avaliadas. Embora os extratos tenham apresentado pequenas atividades fitotóxicas para serem explorados como herbicidas naturais, a capacidade de interferir na germinação e crescimento de outras espécies, embora discreta, pode ser um fator contribuinte para a elevada competitividade da espécie E. heterophylla em ambientes agrícolas.

Secondary metabolites from botanic extracts can be useful sources for the discovering and development of new products for application in both medicine and agriculture. In agriculture, botanic extracts and their metabolites represent one of the most promising alternative to synthetic herbicides, mainly because of their lower toxicity and environmental impact. Euphorbia heteriphylla L. is plant species considered as a major weed in important cultures, including soy and corn. Its high competitiveness in agricultural ecosystems may be related, at least in part, to the production of allelochemicals. Besides, this species is used in traditional medicine in different parts of the world, for example, as anti-inflamatory, and antimicrobial. Despite these properties, the knowledge about its chemical constitutes remains scarce. Thus, the aim of the present work was to investigate the phytotoxic and antibacterial properties of extracts and metabolites from leaves and roots of E. heterophylla. Leaf extracts were obtained by maceration using hexane, ethyl acetate, and methanol, successively. Root extracts were produced in a Soxhlet apparatus using hexane and methanol, successively. Allelophatic properties of extracts and metabolites were accessed using seeds of sorghum, cucumber, and lettuce. A phytochemical screening was used to a preliminary detection of the major classes of metabolites present in the extracts, and these test revealed the presence of riterpenes as major metabolites. Methanolic extracts from leaves and roots were subjected to hydrolysis and derivatization prior to GC-MS analysis. Hexane and ethyl acetate extracts were fractionated by column and preparative thin layer chromatography and the isolated metabolites were purified and identified by 1 H and 13 C NMR methods. The GC- MS analysis showed the presence of different long chain fatty acids in the methanol and ethyl acetate extracts, with palmitic, linoleic, α-linolênic, and esteáric acids being identified as the major constituents. Fractionation of the hexane extracts from roots lead to the isolation of the triterpenes identified as β-sitosterol, germanicol hexanoate, lupeol acetate, taraxasterol acetate, and pseuto taraxasterol acetate, a mixture constituted by β- sitosterol and stigmaterol, and a mixture of α- and β-amyrin acetates. Fractionation of the hexane extracts from leaves led to a mixture of lupeol, α-amyrin and β-amyrin acetates. Fractionation of ethyl acetate extracts from leaves led to the isolation of lupeol acetate and to a mixture of α-amyrin and β-amyrin acetates. Hexane extracts from leaves and roots showed only a discrete phytotoxic activity, while ethyl acetate and methanol extracts showed moderated phytotoxicity for sorgum and lettuce seeds. The antibacterial activities of extracts and metabolites were accessed on Staphylococcus aureus ATCC 29213, S. aureus ATCC 25923 e Escherichia coli ATCC 29214 using the dilution and diffusion tests. No antibacterial activity was observed for the assayed microorganisms at the concentrations tested. Despite presenting low phytotoxic activity to be used as natural herbicides, the ability of their chemical constituents to interfere on germination and growth of other plant species may contribute to the high competitiveness of E. heterophylla in agricultural environments.