Evaluation of antifungal and antioxidant activities of extracts prepared from earthworm (Perionyx excavates) using different solvents

封面

如何引用文章

全文:

详细

This study evaluated the antifungal and antioxidant activities of earthworm (Perionyx excavatus) powder extracts using different solvents including 80% ethanol, 50% ethanol, and distilled water. The extraction efficiencies ranged from 18.5 to 21.2%, while total protein contents ranged from 64.8 to 67.5%. Notably, the aqueous extract exhibited the highest values in both extraction efficiency and total protein content. Thin-layer chromatography analysis revealed the presence of amino acids and peptides with Rf values ranging from 0.42 to 0.65. Fourier-transform infrared spectroscopy spectra displayed characteristic peaks associated with protein structures. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis indicated protein compositions primarily below 50 kDa molecular weight in the extracts, particularly with the 80% ethanol extract predominantly consisting of proteins below 30 kDa. Antifungal tests against Candida albicans demonstrated the highest efficacy with 80% ethanol extract, exhibiting an inhibition zone diameter of 13.3 mm and a minimum inhibitory concentration of 75 mg/mL. Additionally, the extracts showed DPPH and ABTS radical scavenging activities, with 80% ethanol extract displaying the highest antioxidant potential with IC50 values of 231.3 μg/mL for DPPH assay and 208.9 μg/mL for ABTS assay. In conclusion, earthworm powder extracts exhibited significant biological activities, rendering them promising candidates for pharmaceutical and cosmetic applications.

作者简介

N. Dung

Biotechnology Center of Ho Chi Minh City

编辑信件的主要联系方式.
Email: thuydung9810@gmail.com

Ph. Son

Biotechnology Center of Ho Chi Minh City

Email: haison010695@gmail.com

N. Trinh

Biotechnology Center of Ho Chi Minh City

Email: nutrinh28218@gmail.com

V. Thao

Biotechnology Center of Ho Chi Minh City

Email: vothao2297@gmail.com

B. Tu

Biotechnology Center of Ho Chi Minh City

Email: khatu09021990@gmail.com

L. Luan

Biotechnology Center of Ho Chi Minh City

Email: lequangluan@gmail.com

B. Thinh

Biotechnology Center of Ho Chi Minh City

Email: buibaothinh9595@gmail.com

L. Hai

Biotechnology Center of Ho Chi Minh City ; Phan Chau Trinh University

Email: hailevan.chem@gmail.com

参考

  1. Loc P.K., Yen M.D., Averyanov L. Biodiversity in Vietnam. In: Pullaiah T. (ed.). Global biodiversity. Apple Academic Press; 2018, p. 473-502. doi: 10.1201/9780429487743-14.
  2. Gurib-Fakim A. Medicinal plants: traditions of yesterday and drugs of tomorrow. Molecular Aspects of Medicine. 2006;27(1):1-93. doi: 10.1016/j.mam.2005.07.008.
  3. Angiolella L., Sacchetti G., Efferth T. Antimicrobial and antioxidant activities of natural compounds. Evidence- Based Complementary and Alternative Medicine. 2018;2018:1945179. doi: 10.1155/2018/1945179.
  4. Atanasov A.G., Zotchev S.B., Dirsch V.M., Supuran C.T. Natural products in drug discovery: advances and opportunities. Nature Reviews Drug Discovery. 2021;20:200- 216. doi: 10.1038/s41573-020-00114-z.
  5. Afreen S., Shaikh A. Therapeutic uses of earthworm – a review. International Journal of Advanced Ayurveda, Yoga, Unani, Siddha and Homeopathy. 2020;9:571-580. doi: 10.23953/cloud.ijaayush.469.
  6. Grdisa M. Therapheutic properties of earthworms. Bioremediation, Biodiversity and Bioavailability. 2013;7(1):1-5.
  7. Ding S., Lin X., He S. Earthworms: a source of protein. Journal of Food Science and Engineering. 2019;9:159- 170. doi: 10.17265/2159-5828/2019.05.001.
  8. Li W., Wang C., Sun Z. Vermipharmaceuticals and active proteins isolated from earthworms. Pedobiologia. 2011;54:S49-S56. doi: 10.1016/j.pedobi.2011.09.014.
  9. Mathur A., Verma S.K., Bhat R., Singh S.K., Prakash A., Prasad G.B.K.S., et al. Antimicrobial activity of earthworm extracts. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. 2010;2(4):364-370.
  10. Vasanthi K., Chairman K., Ranjit Singh A.J.A. Antimicrobial activity of earthworm (Eudrilus eugeniae) paste. African Journal of Environmental Science and Technology. 2013;7(8):789-793. doi: 10.5897/AJEST2013.1455.
  11. Chauhan P.S., Tomar J., Prasad G.B.K.S., Agrawal O.P. Evaluation of antimicrobial activity of earthworm Eudrilus eugeniae tissue extract. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. 2014;6(8):28-38.
  12. Bhorgin A.J., Uma K. Antimicrobial activity of earthworm powder (Lampito mauritii). International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2014;3(1):437-443.
  13. Singh S.I., Khanna N., Wangkheimayum J., Bhattacharjee A. Earthworm as a potential antimicrobial source. In: Vig A.P., Singh J., Suthar S. (eds). Earthworm engineering and applications. New York: Nova Science Publishers Inc; 2022, p. 229-244.
  14. Deng Z., Yin J., Luo W., Kotian R.N., Gao S., Yi Z., et al. The effect of earthworm extract on promoting skin wound healing. Bioscience Reports. 2018;38(2):BSR20171366. doi: 10.1042/BSR20171366.
  15. Wang D., Ruan Z., Zhang R., Wang X., Wang R., Tang Z. Effect of earthworm on wound healing: a systematic review and meta-analysis. Frontiers in Pharmacology. 2021;12:691742. doi: 10.3389/fphar.2021.691742.
  16. Balamurugan M., Parthasarathi K., Cooper E.L., Ranganathan L.S. Anti-inflammatory and anti-pyretic activities of earthworm extract – Lampito mauritii (Kinberg). Journal of Ethnopharmacology. 2009;121:330-332. doi: 10.1016/j.jep.2008.10.021.
  17. Mathur A., Verma S.K., Singh S.K., Prakash A., Prasad G.B.K.S., Dua V.K. Anti-inflammatory activity of earthworm extracts. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. 2011;2(2):278-281.
  18. Madhusudan D., Ranjib G., Deepjyoti B., Surajit B., Kumar S.S. Anti-inflammatory effect of extract of earthworm Eutyphoeus Gammiei from Tripura, north eastern India. International Journal of Pharmacy and Biological Sciences. 2018;8:622-627.
  19. Balamurugan M., Parthasarathi K., Ranganathan L.S., Cooper E.L. Hypothetical mode of action of earthworm extract with hepatoprotective and antioxidant properties. Journal of Zhejiang University – Science B. 2008;9:141- 147. doi: 10.1631/jzus.B0720194.
  20. Aldarraji Q.M., Halimoon N., Majid N.M. Antioxidant activity and total phenolic content of earthworm paste of Lumbricus rubellus (red worm) and Eudrilus eugenia (African night crawler). Journal of Entomology and Nematology. 2013;5:33-37. doi: 10.5897/JEN2013.0075.
  21. Mustafa R.G., Saiqa A., Domínguez J., Jamil M., Manzoor S., Wazir S., et al. Therapeutic values of earthworm species extract from Azad Kashmir as anticoagulant, antibacterial, and antioxidant agents. Canadian Journal of Infectious Diseases and Medical Microbiology. 2022;2022:6949117. doi: 10.1155/2022/6949117.
  22. Augustine D., Rao R.S., Anbu J., Murthy K.N. Anticancer prospects of earthworm extracts: a systematic review of in vitro and in vivo studies. Pharmacognosy Reviews. 2018;12(23):46-55. doi: 10.4103/phrev.phrev_45_17.
  23. Shafi F.A.A., Faleh N. Anticancer activity of earthworm powder (Lumbricus terrestris) against MCF-7 and PC-3 cancer cell lines. Journal of Gastrointestinal Cancer. 2019;50:919-925. doi: 10.1007/s12029-019-00268-z.
  24. Augustine D., Rao R.S., Anbu J., Chidambara Murthy K.N. In vitro antiproliferative effect of earthworm coelomic fluid of Eudrilus eugeniae, Eisenia foetida, and Perionyx excavatus on squamous cell carcinoma-9 cell line: a pilot study. Pharmacognosy Research. 2017;9:S61- S66. doi: 10.4103/pr.pr_52_17.
  25. Deng Z., Gao S., Xiao X., Yin N., Ma S., Li W., et al. The effect of earthworm extract on mice S180 tumor growth and apoptosis. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2019;115:108979. doi: 10.1016/j.biopha.2019.108979.
  26. Phan T.T.B., Ta T.D., Nguyen D.T.X., Van Den Broek L.A.M., Duong G.T.H. Purification and characterization of novel fibrinolytic proteases as potential antithrombotic agents from earthworm Perionyx excavatus. AMB Express. 2011;1:26. doi: 10.1186/2191-0855-1-26.
  27. Bui P.T., Pham K.T., Vo T.D.L. Earthworm (Perionyx excavatus) protein hydrolysate: hypoglycemic activity and its stability for the hydrolysate and its peptide fractions. Processes. 2023;11(8):2490. doi: 10.3390/pr11082490.
  28. Azmi N., Hashim P., Hashim D.M., Halimoon N., Majid N.M.N. Anti-elastase, anti-tyrosinase and matrix metalloproteinase-1 inhibitory activity of earthworm extracts as potential new anti-aging agent. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2014;4:S348-S352. doi: 10.12980/APJTB.4.2014C1166.
  29. Goyal K., Singh N., Jindal S., Kaur R., Goyal A., Awasthi R. Kjeldahl method. In: Goyal A., Kumar H. (eds). Advanced techniques of analytical chemistry. Bentham Science Publishers; 2022, p. 105-112. doi: 10.2174/9789815050233122010011.
  30. Ramya M.S., Sivasubramanian K., Ravichandran S., Anbuchezhian R. Screening of antimicrobial compound from the sea slug Armina babai. Bangladesh Journal of Pharmacology. 2014;9(3):268-274. doi: 10.3329/bjp.v9i3.18483.
  31. Hua Z., Wang Y.H., Cao H.-W., Pu L.-J., Cui Y.-D. Purification of a protein from coelomic fluid of the earthworm Eisenia foetida and evaluation of its hemolytic, antibacterial, and antitumor activities. Pharmaceutical Biology. 2011;49(3):269-275. doi: 10.3109/13880209.2010.508498.
  32. Thin D.B., Korneeva A.A., Thinh B.B., Ogunwande I.A. Chemical composition, antimicrobial and antioxidant activities of essential oil and methanol extract from the stems of Dasymaschalon rostratum Merr. & Chun. Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2023;49:815- 822. doi: 10.1134/S1068162023040209.
  33. Thinh B.B., Khoi N.T., Doudkin R.V., Thin D.B., Ogunwande I.A. Chemical composition of essential oil and antioxidant activity of the essential oil and methanol extracts of Knema globularia (Lam.) Warb. from Vietnam. Natural Product Research. 2023;37(10):1625-1631. doi: 10.1080/14786419.2022.2103698.
  34. Thinh B.B., Thin D.B., Ogunwande I.A. Chemical composition, antimicrobial and antioxidant properties of essential oil from the leaves of Vernonia volkameriifolia DC. Natural Product Communications. 2024;19(3):1-8. doi: 10.1177/1934578X241239477.
  35. Banwo K., Olojede A.O., Adesulu-Dahunsi A.T., Verma D.K., Thakur M., Tripathy S., et al. Functional importance of bioactive compounds of foods with potential health benefits: a review on recent trends. Food Bioscience. 2021;43:101320. doi: 10.1016/j.fbio.2021.101320.
  36. Abubakar A.R., Haque M. Preparation of medicinal plants: basic extraction and fractionation procedures for experimental purposes. Journal of Pharmacy & Bioallied Sciences. 2020;12(1):1-10. doi: 10.4103/jpbs.JPBS_175_19.
  37. Plaskova A., Mlcek J. New insights of the application of water or ethanol-water plant extract rich in active compounds in food. Frontiers in Nutrition. 2023;10:1118761. doi: 10.3389/fnut.2023.1118761.
  38. Perva-Uzunalić A., Škerget M., Knez Ž., Weinreich B., Otto F., Grüner S. Extraction of active ingredients from green tea (Camellia sinensis): extraction efficiency of major catechins and caffeine. Food Chemistry. 2006;96(4):597- 605. doi: 10.1016/j.foodchem.2005.03.015.
  39. Drużyńska B., Stępniewska A., Wołosiak R. The influence of time and type of solvent on efficiency of the extraction of polyphenols from green tea and antioxidant properties obtained extracts. Acta Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria. 2007;6(1):27-36.
  40. Byers M., Miflin B.J., Smith S.J. A quantitative comparison of the extraction of protein fractions from wheat grain by different solvents, and of the polypeptide and amino acid composition of the alcohol-soluble proteins. Journal of the Science of Food and Agriculture. 1983;34(5):447- 462. doi: 10.1002/jsfa.2740340506.
  41. Yan J.-K., Ding Z.-C., Gao X., Wang Y.-Y., Yang Y., Wu D., et al. Comparative study of physicochemical properties and bioactivity of Hericium erinaceus polysaccharides at different solvent extractions. Carbohydrate Polymers. 2018;193:373-382. doi: 10.1016/j.carbpol.2018.04.019.
  42. Haworth C., Oliver R.W.A. A study of the relationship between the chromatographic mobilities of peptides and their constituent amino acids on paper and thin layers of cellulose. Journal of Chromatography A. 1972;64(2):305- 316. doi: 10.1016/S0021-9673(00)85408-4.
  43. Barth A. Infrared spectroscopy of proteins. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) –Bioenergetics. 2007;1767:1073-1101. doi: 10.1016/j.bbabio.2007.06.004.
  44. Stevenson C.L. Characterization of protein and peptide stability and solubility in non-aqueous solvents. Current Pharmaceutical Biotechnology. 2000;1(2):165- 182. doi: 10.2174/1389201003378942.
  45. Tram P.T.B., Tram P.T.Q., Toan H.T., Hong P.T.A. Study on the factors influencing the yield of amination in the decomposition process of the earthworm Perionyx excavatus. Journal of Agriculture and Rural Development. 2008;4:53-56.
  46. Al Saiqali M., Tangutur A.D., Banoth C., Bhukya B. Antimicrobial and anticancer potential of low molecular weight polypeptides extracted and characterized from leaves of Azadirachta indica. International Journal of Biological Macromolecules. 2018;114:906-921. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.03.169.
  47. Anitha J., Jairaaj I.A. In-vitro antibacterial activity and evaluation of flavonoid and phenol in earthworm powder (Eudrilus eugeniae). World Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 2013;2(6):4917-4928.
  48. Wu Y., Deng S., Wang X., Thunders M., Qiu J., Li Y. Discovery and mechanism of action of a novel antimicrobial peptide from an earthworm. Microbiology Spectrum. 2023;11(1):03206-03222. doi: 10.1128/spectrum.03206-22.
  49. Malaypally S.P., Liceaga A.M., Kim K.-H., Ferruzzi M., San Martin F., Goforth R.R. Influence of molecular weight on intracellular antioxidant activity of invasive silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) protein hydrolysates. Journal of Functional Foods. 2015;18:1158-1166. doi: 10.1016/j.jff.2014.06.011.
  50. Li X., Han L., Chen L. In vitro antioxidant activity of protein hydrolysates prepared from corn gluten meal. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2008;88(9):1660- 1666. doi: 10.1002/jsfa.3264.
  51. Ranathunga S., Rajapakse N., Kim S.-K. Purification and characterization of antioxidative peptide derived from muscle of conger eel (Conger myriaster). European Food Research and Technology. 2006;222:310-315. doi: 10.1007/s00217-005-0079-x.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».