Chemical Composition, Cytotoxicity, Anti-microbial Activity, and Physicochemical Properties of Essential oil from (Carum carvi L ) Seed Extracts

Abstract

Abstract

This study was conducted to evaluate the effect of Carum carvi seed extracts on certain pathogenic microbes and it includes extensive chemical study to identify the chemical composition of the seed by chromatographic and spectroscopic methods. A phytochemical investigation was carried out on methanol,water and hexane extracts of C. carvi seed, which revealed the presence of 2-Deoxy sugars, carbohydrates, saponins ,flavonoids ,alkaloids, and cardenolides ,saturated and un -saturated sterols. The fine powder of the C. carvi seed was extracted by soxhlet apparatus with several solvents (pet- ether, chloroform, and methanol) successively. Seed oil was also extracted by hydro-distillation, and physiochemical analyses were carried out for oil extract using standard analytical methods. Results showed that the specific gravity and refractive index of the oil at 250C were 0.943 and 1.50184 respectively. The recorded acid values, peroxide values (mg KOHg-1 oil) and iodine value (g/100g) were, in order, 7.57, 0.05and, 89.9, respectively. Chemical composition of the extracted oil was further investigated by GC-MS technique thirty-one compounds were completely identified and the major compound was estragole (44.36%). The anti–microbial effect on four bacterial strains namely Saphylococcus aurus, Bacillus subtitles (gram +ve bacteria) and Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa (gram –ve) and one fungi (Candida albicans) were determined. All extracts have shown significant anti–microbial effect. Moreover, C. carvi seed methanol extract was the most effective over other extracts in all tested organisms with highest anti–microbial activity. Also the seed powder was subjected to cytotoxicity test and has shown low inhibition of 54.65 ± 0.5 with IC50 values of 348.7 µg/ml, non toxic Intensive analytical investigations were carried out on the most active methanol extract in order to isolate and identify the effective components using preparative thin layer chromatography ( PTLC) that afforded five pure fractions were analyzed by Infra-red and Ultra violet spectroscopy.

ملخص البحث الهدف من الدراسة تقييم مدى فعالية مستخلصات بذور نبات الكرواية وﺩراسـة أﻨﺸـﻁتها المضادة للميكروبات. أيضا شملت الدراسة التـفصيلية للمحتوى الكيميائى لمستخلصات البذور بإستخدام ﻁرق التحليل الكروماتوغرافي والطيفي . تم إجراء المسح الكيميائى النباتى لمستخلصات الماء ،الميثانول والهكسان والتي أسفرت عن وجوﺩ الإستيرولات المشبعه وغير المشبعه , الصابونيات, الكربوهيدرات , الكومارينات, السكريات , الفلافينويدات , اللألكلويدات و الكاردونيليدات. كما تم استخلاص مسحوق بذور الكرواية بطريقة الإستخلاص المستمر ( سوكسليت ) بعدة مذيبات (الإيثر البترولي, الكلوروفورم , الميثانول ) على التوالي ، و تم استخلاص الزيت الطيار بطريقة التقطير البخارى ومن ثم تمت دراسة خواصه الفيزيوكيميائية ووجد ان الثقل النوعى ومعامل انكساره 0.943 و 1.50184على التوالى، رقم الحموضة (7.57), الرقم البيروكسيدى (0.05)والرقم اليودي (89.9جم/100 جم من الزيت) وذلك باستخدام طرق قياسية معروفه، كما تم تقدير نوعية وكمية مكونات الزيت باستخدام جهاز كروماتوغرافيا الغاز الملحق بمطياف الكتله فوجد انه يحتوي على واحد وثلاثون مركبا ، واغلب المركبات تمثل تربينات وخاصة (الأستراجول) بنسبة.(44.36%) ومن ثم أجريت التجارب المعملية الحيوية لكل مستخلص 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 مستخلص الميثانول لمسحوق بذورالكراويه اظهر أعلى فعالية مثبطة للميكروبات قيد الدراسة مقارنة مع المستخلصات الأخرى للنبات. أيضا تمت دراسة سمية النبات حيث اثبتت عدم سميته ( IC50 348.7 µg/ml ) تمت دراسة المستخلص الميثيلى الفعال لمسحوق بذور الكرواية بتنقية الكروماتوغرافيا لإجراء الطرق التحليلية مثل كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة والتحضيرية التى نتج عنها فصل خمسه مجزئات نقية تم تحليلها بإستخدام طيف الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية.