Comparative study on the chemical composition and antimicrobial activities of Cymbopogon citratus and Cymbopogon nervatus aerial part extracts

Abstract

ABSTRACT This study evaluated the chemical composition and antimicrobial activity of Cymbopogon citratus and Cymbopogon nervatus family (Poaceae). Preliminary phytochemical screening revealed the presence of alkaloids, unsaturated sterols, flavonoids, saponins, coumarins, reducing sugar, cardenolides, and carbohydrates in the ethanol and aqueous extracts of two plants. The aerial part of Cymbopogon citratus and Cymbopogon nervatus were extracted by adifferent methods such as maceration in methanol (80%) and hexane, soxhlet apparatus with several solvents (hexane and methanol) successively and oils were also extracted by steam distillation. The antibacterial activity of the extracts of Cymbopogon citratus and Cymbopogon nervatus were performed by the agar disk diffusion method against gram-positive bacteria (Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis), gram-negative bacteria (Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa) and one fungi (Candida albicans). The highest mean diameter of the inhibition zone (MDIZ) showed with Cymbopogon citratus oil (31mm) and Cymbopogon nervatus oil (22mm) against Staphylococcus aureus. The physiochemical properties of oils were carried out using standard analytical methods. The density and refractive index of Cymbopogon citratus were (0.8933 g/ml) and (1.487) respectively. The acid value, saponification value, ester value and free fatty acid were in (37.31 mg KOH/g), (74.33 mg KOH/g), (37.03mg KOH/g) and (18.77) respectively. The density and refractive index of Cymbopogon nervatus were (0.9017 g/ml) and (1.491) respectively. The acid value, saponification value, ester value and free fatty acid were in (5.05 mg KOH/g), (95.37 mg KOH/g), (90.32mg KOH/g) and (2.54) respectively. The oils of Cymbopogon citratus and Cymbopogon nervatus were obtained by steam distillation and analyzed by Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS). The oil of Cymbopogon citratus was dominated by monoterpene a-cyclic which accounted for 74.25% of the total oil and characterized by a high percentage of geranial (40.39%) and neral (29.14%). The oil of Cymbopogon nervatus was dominated by monoterpene cyclic which accounted for 85.26% of the total oil and the major compounds are d-Limonene (18.37%). trans-p-Mentha-2,8-dienol (14.78%), Cis-p-Mentha- 1(7), 8- dien- 2- ol (13.72%) and Trans-p-Mentha-1(7), 8-dien-2ol (12.12%).

المستخلص في هذه الدراسه تم تقيم المحتوى الكيمائي لنباتي حشيشة الليمون و النال اللذان ينتميا الي العائلة النجيليه وﺩراسـة أﻨﺸـﻁتهما المضادة للميكروبات. تم إجراء المسح الكيميائى النباتى لمستخلصات الماء والايثانول للنباتين والتي أسفرت عن وجوﺩ اللألكلويدات, الإستيرولات غير المشبعه, الفلافينويدات, الصابونيات, الكومارينات, السكريات, الكاردونيليدات والكربوهيدرات. تم استخلاص اجزاء نبات حشيشة الليمون والنال باستخدام طرق مختلفة كالنقع في الميثانول 80% والهكسان، والاستخلاص بجهاز سوكسليت بعدة مذيبات (الهكسان و الميثانول) علي التوالي كما تم استخلاص الزيوت بطريقه التقطير البخاري. ومن ثم أجريت التجارب المعملية الحيوية لكل مستخلصات النباتين لاختبار فعاليتها ضد أربعه انواع من البكتريا المعيارية وهي نوعان موجبة الجرام (العصوية الرقيقة والعنقودية الذهبية ) ونوعين من البكتريا سالبة الجرام (الشريكة القولونية والزائفه الزنجبارية) وفطر المبيضيه البيضاء دلت النتائج أن اعلى متوسط قطر منطقة التثبيط كانت لمستخلص الزيت الطيار لحشيشه الليمون (31 ملم) ولنبات النال (22 ملم) ضد العنقودية الذهبية. ثم تمت دراسة الخواص الفيزيوكيميائية للزيت الطيار لنباتي حشيشه الليمون والنال ووجد ان الثقل النوعى ومعامل الانكسار لنبات حشيشه الليمون (0.8933 g/ml) و (1.487). رقم الحموضة ورقم التصبن ورقم الاستر والاحماض الدهنيه الحره (37.31 mg KOH/g) , (74.33 mg KOH/g), (37.03mg KOH/g), (18.77) على التوالى. الثقل النوعى ومعامل الانكسار لنبات النال (0.9017 g/ml), (1.491). رقم الحموضة ورقم التصبن ورقم الاستر والاحماض الدهنيه الحره (5.05 mg KOH/g), (95.37 mg KOH/g), (90.32mg KOH/g), (2.54) على التوالى وذلك باستخدام طرق قياسية معروفه. كما تم تقدير نوعية وكمية مكونات الزيت لنباتي حشيشه الليمون والنال باستخدام جهاز كروماتوغرافيا الغاز الملحق بمطياف الكتله فوجد أن زيت حشيشه الليمون يحتوى على 74.25% من التربينات الاحاديه المفتوحه وخاصه geranial بنسبة (40.39%)و neral بنسبة (29.14%). كما وجد أن زيت النال يحتوى على 85.26%من التربينات الاحاديه الحلقيه ومن المركبات الاساسيه في زيت النال d- Limonene بنسبة (18.37%) و trans-p-Mentha-2,8-dienol بنسبة (14.78%)و Cis- p- Mentha- 1(7), 8- dien- 2- ol بنسبة (13.72%) و Trans-p-Mentha-1(7), 8-dien-2ol بنسبة (12.12%).