Optimization of Some St. John’s Wort Oil Production Parameters

Year 2024, Volume: 38 Issue: 2, 421 - 435, 15.12.2024

Muharrem Gölükcü , Fatma Uysal Bayar , Emine Bayram , Orçun Çınar , Haluk Tokgöz , Arzu Bayır Yeğin , Fulya Yüceol

https://doi.org/10.20479/bursauludagziraat.1508349

Abstract

The relevance to the medicinal and aromatic plants, the products generated from them, usage areas of these products and effect of these products is increasing invariably. Hyperici oleum (St. John’s Wort oil) is one of them and multi-purpose usage of it is quite prevalent. There are many parameters affecting St. John’s Wort oil quality. Within the scope of this study, it was aimed to optimize the plant/olive oil ratio, maceration environment and time parameters in the production of St. John’s Wort oil. Optimization was carried out by taking into account the active ingredients hypericin, hyperforin, pseudohypericin, which are determinants of product quality, as well as free fatty acidity and peroxide number data. Study findings showed that in terms of the active ingredient amounts of hyperforin, hypericin and pseudohypericin, shade environment (at room temperature), 25% plant ratio and 30-day maceration period gave the most successful results. The amounts of hyperforin, hypericin and pseudohypericin in the samples produced in the shade were 44.70 mg L-1, 0.104 mg L-1, 0.075 mg L-1, respectively, and in the samples produced under the sun, the amounts were 31.51 mg L-1, 0.079 mg L-1, 0.108 mg L-1 in same order. The active ingredient amounts of hyperforin, hypericin and pseudohypericin were determined as 48.57 mg L-1, 0.155 mg L-1 and 0.162 mg L-1, respectively, for 25% plant ratio. In the evaluation made according to the maceration times, the highest active ingredients of hyperforin (69.30 mg L-1), hypericin (0.235 mg L-1) and pseudohypericin (0.121 mg L-1) were detected in the 30th day samples. After this period, it was observed that the amount of active ingredients decreased.

Keywords

St. John’s wort, hyperforin, hypericin, Hypericum perforatum, Hyperici oleum

Project Number

TAGEM/TBAD/16/A04/P06/01

Kantaron Yağı Üretim Parametrelerinin Optimizasyonu

Abstract

Tıbbi ve aromatik bitkiler, bunlardan üretilen ürünler ile bu ürünlerin kullanım alanları ve etkileri konusuna olan ilgi sürekli olarak artma eğilimindedir. Bu ürünlerden birisi de kantaron yağı olup birçok amaçla kullanımı oldukça yaygındır. Kantaron yağı üretiminde kaliteyi etkileyen birçok parametre bulunmaktadır. Bu çalışma kapsamında kantaron yağı üretiminde yer alan bitki/zeytinyağı oranı, maserasyon ortam ve süresi parametrelerinin optimize edilmesi amaçlanmıştır. Optimizasyon ürün kalitesinde belirleyici olan hiperisin, hiperforin, pseudohiperisin etken maddeleri ile birlikte serbest yağ asitliği ve peroksit sayısı verileri dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma bulguları hiperforin, hiperisin ve pseudohiperisin etken madde miktarları açısından gölgede, %25 bitki oranı ve 30 günlük maserasyon süresinin en başarılı sonucu verdiğini göstermiştir. Ortalama değerlere göre gölgede üretilen örneklerde hiperforin, hiperisin ve pseudohiperisin miktarlarının sırasıyla 44.70 mg L-1, 0.104 mg L-1, 0.075 mg L-1, güneş altında üretime örneklerde ise yine aynı sıra ile 31.51 mg L-1, 0.079 mg L-1 ve 0.108 mg L-1 olarak tespit edilmiştir. Hiperforin (48.57 mg L-1), hiperisin (0.155 mg L-1) ve pseudohiperisin (0.162 mg/L) etken madde miktarları en yüksek %25 bitki oranında belirlenmiştir. Maserasyon sürelerine göre yapılan değerlendirmede de en yüksek hiperforin (69.30 mg/L), hiperisin (0.235 mg/L) ve pseudohiperisin (0.121 mg/L) etken maddeleri 30. gün örneklerinde tespit edilmiştir. Bu süreden sonra etken madde miktarlarında azalış olduğu görülmüştür.

Keywords

Kantaron, hiperforin, hiperisin, Hypericum perforatum, kantaron yağı

Ethical Statement

Bu makalede araştırma ve yayın etiği kurallarına uyulmaktadır. Çalışmada etik kurul onayına gerek duyulmamaktadır.

Supporting Institution

Tarımsal Araştırma ve Politikalar Genel Müdürlüğü (TAGEM)

Project Number

TAGEM/TBAD/16/A04/P06/01

Thanks

Çalışmayı destekleyen TAGEM’e teşekkür ederiz.

References

• Aktuna, Ö. 2014. Optimization of Hypericin Extraction from Hypericum perforatum L. Tissues and Evaluation of Its Applicability in Dye-Sensitized Solar Cells. M.Sc. thesis, Middle East Technical University, Biotechnology Department.
• Altan, A., Damlar, İ., Aras, M.H. ve Alpaslan, C. 2015. Sarı kantaronun (Hypericum perforatum L.) yara iyileşmesi üzerine etkisi. Arşiv Kaynak Tarama Dergisi, 24(4): 578-591.
• Amir Nia, R. ve Bayram, E. 2005. Geliştirilmiş sarı kantaron (Hypericum perforatum L.) klonlarının bazı agronomik ve teknolojik özellikleri. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 42(2): 11-22.
• Anonim 1983. Gıda Maddeleri Muayene ve Analiz Yöntemleri. T.C. Tarım Orman ve Köy İşleri Bakanlığı Gıda İşleri Genel Müdürlüğü, Yayın No: 62, Ankara.794 ss.
• Anonim 2014. Türk Gıda Kodeksi Zeytinyağı ve Pirina Yağı Analiz Metotları Tebliği, Resmi Gazete, Sayı: 29181.
• Anonim, 2017. Türk Gıda Kodeksi Zeytinyağı ve Pirina Yağı Tebliği, (Tebliği No: 2017/26), Resmi Gazete, Sayı: 30183.
• Anonymous 2008. St. John’s Wort Hyperici Herba. European Pharmacopeia, p: 29858-2959.
• Anonymous 2009. Assesment Report on Hypericum perforatum L., Herba. Committee on Herbal Medicinal Products (HMPC). European Medicines Agency Evaluation of Medicines for Human Use. London, 77 pp.
• Anonymous 2018. Assesment Report on Hypericum perforatum L., Herba, Draft. Committee on Herbal Medicinal Products (HMPC). European Medicines Agency Evaluation of Medicines for Human Use. London, 144 pp.
• Arsic, I. 2016. Preparation and characterization of St. John’s wort herb extracts using olive, sunflower and palm oils. Acta Facultatis Medicae Naissensis, 33(2): 119-126.
• Arsic, I., Zugic, A., Antic, D.R., Zdunic, G., Dekanski, D., Markovic, G. and Tadic, V. 2010. Hypericum perforatum L. Hypericaceae/Guttiferae sunflower, olive and palm oil еxtracts attenuate cold restraint stress – induced gastric lesions. Molecules, 15: 6688-6698.
• Barnes, J., Anderson L.A. and Phillipson, J.D. 2001. St John's Wort (Hypericum perforatum L.): A review of its chemistry, pharmacology and clinical properties. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 53: 583-600.
• Bayram, E., Geren, H., Avcı, A.B. ve Arabacı, O. 2004. Farklı kökenli bazı sarı kantaron (Hypericum perforatum l.) populasyonlarının verim ve kalite özellikleri. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 41(2): 49-58.
• Bergonzi, M.C., Isacchi, B. and Bilia, A.R. 2013. Octanoyl-6-O-ascorbic acid: An efficient antioxidant with potent solubilising properties the case of active constituents from Saint John’s wort. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 23(5): 505-509.
• Bilia, A.R., Bergonzi, M.C., Morgenni, F., Mazzi, G. and Vincieri, F.F. 2001. Evaluation of chemical stability of St. John’s wort commercial extract and some preparations. International Journal of Pharmaceutics, 213: 199–208.
• Cossuta, D., Vatai, T., Bathori, M., Hohmann, J., Keve, T. and Simandi, B. 2012. Extraction of hyperforin and hypericin from St. John’s wort (Hypericum perforatum L.) with different solvents. Journal of Food Process Engineering, 35: 222–235.
• Çakmak, H.E. ve Bayram, E. 2003. Muğla orijinli sarı kantaron (Hypericum perforatum L.) populasyonlarının bazı agronomik ve kalite özelliklerinin belirlenmesi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 40(1): 57-64.
• Dresler, S., Kovacik, J., Strzemski, M., Sowa, I. and Wojciak-Kosior, M. 2018. Methodological aspects of biologically active compounds quantification in the genus Hypericum. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 155: 82–90.
• Düzgüneş, O., Kesici, T., Kavuncu, O. ve Gürbüz, F. 1987. Araştırma ve Deneme Metotları. Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Yayınları No: 1021, Ankara, 229 ss.
• Erdelmeier, C.A.J, Koch, E. and Hoerr, R. 2000. Hypericum perforatum-St. John’s wort chemical, pharmacological and clinical aspects: Studies in natural products chemistry, Ed.: Rhaman, A., Elsevier Science, New York, pp: 643-716.
• Erdogan Orhan, İ., Kartal, M., Gülpinar, A.R., Cos, P., Matheeussen, A., Maes, L. and Tasdemir, D. 2013. Assessment of antimicrobial and antiprotozoal acitivity of the olive oil macerate samples of Hypericum perforatum and their LC-DAD-MS anaylses. Food Chemistry, 138: 870-875.
• Erdogan Orhan, I., Kartal, M., Gülpinar, A.R., Yetkin, G., Orlikova, B., Diederich, M. and Tasdemir, D. 2014. Inhibitory effect of St. John's wort oil macerates on TNFa-induced NF-kB activation and their fatty acid composition. Journal of Ethnopharmacology, 155: 1086– 1092.
• Güneş, S. and Tıhmınlıoğlu, F. 2017. Hypericum perforatum incorporated chitosan films as potential bioactive wound dressing material. International Journal of Biological Macromolecules, 102: 933–943.
• Heinrich, M., Vikuk, V., Daniels, R., Stintzing, F.C. and Kammerer, D.R. 2017. Characterization of Hypericum perforatum L. (St. John’s wort) macerates prepared with different fatty oils upon processing and storage. Phytochemistry Letters, 20: 470-480.
• Isacchi, B., Bergonzi, M.C., Carnevali, F. Van Der Esch, S.A., Vincieri, F.F. and Bilia, A.R. 2007. Analysis and stability of the constituents of St. John’s wort oils prepared with different methods. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 45: 756–761.
• Jaric, S., Kostic, O., Mataruga, Z., Pavlovic, D., Pavlovic, M., Mitrovic, M. and Pavlovic, P. 2018. Traditional wound-healing plants used in The Balkan Region (Southeast Europe). Journal of Ethnopharmacology, 211: 311–328.
• Kaçar, O., Göksu, E. and Azkan, N. 2008. Effects of morphogenetic and diurnal variability on the hypericin content in St. John’s wort (Hypericum perforatum L.). African Journal of Biotechnology, 7(13): 2163-2168.
• Klemow, K.M., Bartlow, A., Crawford, J., Kocher, N., Shah, J. and Ritsick, M. 2011. Medical attributes of St. John’s Wort (Hypericum perforatum): Herbal medicine biomolecular and clinical aspects, Ed.: Benzie, I.F.F., Wahtel-Galor, S., CRC Press. New York, pp: 211-237.
• Koturevic, B., Adnadjevic, B. and Jovanovic, J. 2021. Comparative kinetic analysis of total hypericin extraction from Hypericum perforatum flowers carried out under simultaneous external physical field and cooling reaction system operational conditions. Chemical Engineering Reserach and Design, 165: 106-117.
• Kracmar, S., Fisera, M., Prikrylova, V., Fiserova, L., Malek, Z. and Tvrznik, P. 2019. Storage of extra virgin olive oil and its impact on fatty acid levels. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 8(5): 1228-1230.
• Kwiecien, I., Nicosia, N. and Ekiert, H. 2021. Cultivation of Hypericum perforatum (St. John’s Wort) and biotechnological approaches for ımprovement of plant raw material quality: Medicinal Plants. Sustainable Development and Biodiversity, Ed.: Ekiert, H.M., Ramawat, K.G., Arora, J., Springer, Switzerland. pp: 253 291.
• Maisenbacher, P. and Kovar, K.A. 1992. Analysis and stability of Hyperici oleum. Planta Medica, 58(4): 351 354.
• Miraldi, E., Biagi, M. and Giachetti, D. 2006. Chemical constituents and effect of topical application of Oleum hyperici on skin sensitivity to simulated sun exposure. Natural Product Communications, 1(3): 2009-2013.
• Monteiro, M.C., Dias, A.C.P., Costa, D., Almeida-Dias, A. and Criado, M.B. 2022. Hypericum perforatum and its potential antiplatelet effect. Healthcare, 10: 1774.
• Mutlubaş, H. ve Özdemir, Z.Ö. 2020. Hypericum perforatum’un geleneksel tıp alanındaki uygulamaları. Journal of Integrative and Anatolian Medicine, 1(3): 10-22.
• Ng, J.Y. 2023.Trends in the St. John’s wort (Hypericum perforatum) research literature: a bibliometric analysis. Journal of Complementary and Integrative Medicine, 20(1): 172-180.
• Nobakht, S.Z., Akaberi, M., Mohammadpour, A.H., Moghadam, A.T. and Emami, S.A. 2022. Hypericum perforatum: Traditional uses, clinical trials, and drug interactions. Iranian Journal of Basic Medical Sciences, 25: 1045-1058.
• Ozkan, G., Kamiloglu, S., Ozdal, T., Boyacioglu D. and Capanoglu, E. 2016. Potential use of Turkish medicinal plants in the treatment of various diseases. Molecules, 21(3): 257-288.
• Saddiqe, Z., Naeem, I. and Maimoona, A. 2010. A review of the antibacterial activity of Hypericum perforatum L. Journal of Ethnopharmacology, 131: 511–521.
• Seyis, F., Yurteri, E., Özcan, A. and Cirak, C. 2020. Altitudinal impacts on chemical content and composition of Hypericum perforatum, a prominent medicinal herb. South African Journal of Botany, 135: 391-403.
• Sezik, E., Yeşilada, E., Honda, G., Takaishi, Y., Takeda, Y. and Tanaka, T. 2001. Traditional medicine in Turkey X. Folk medicine in Central Anatolia. Journal of Ethnopharmacology, 75: 95–115.
• Spanos, G.A. and Wrolstad, R.E. 1990. Influence of processing and storage on the phenolic composition of Thompson seedless grape juice. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 38(3): 817-824.
• Süntar, I.P., Akkol, E.K., Yılmazer, D., Baykal, T., Kırmızıbekmez, H., Alper, M. and Yeşilada, E. 2010. Investigations on the in vivo wound healing potential of Hypericum perforatum L. Journal of Ethnopharmacology, 127(2): 468–477.
• Şengül, F., Çakır, M., Öztürk, B., Çakmak, A.N. ve Vatansev, H. 2021. Sarı kantaron'a dair (Hypericum perforatum L.): Morfoloji, etki mekanizmaları, aktivite, yan etkileri ve ilaç etkileşimlerinin incelenmesi. Journal of Natural Life Medicine: 3(1): 1-37
• TSE 2008. TS 2134-Baharat - Rutubet Miktarı Tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• TSE 2011. TSE EN ISO 6571-Baharatlar, Çeşniler ve Tıbbi Bitkiler - Uçucu Yağ Muhtevasının Tayini (hidrodistilasyon yöntemi). Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• TSE 2020. TS EN ISO 660-Hayvansal ve Bitkisel Katı ve Sıvı Yağlar-Asit Sayısı ve Asitlik Tayini (titrimetrik metot). Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• TSE 2017. TS EN ISO 3960-Hayvansal ve Bitkisel Katı ve Sıvı yağlar-Peroksit Değeri Analizi (iyodometrik (görsel) son nokta tayini). Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• Varel, M. 2007. Hypericum perforatum binbirdelikotu, sarı kantaron: Tedavide kullanılan bitkiler Ed.: Demirezer, L.Ö., Ersöz, T., Saracoğlu, İ., Şener, B., Nobel Tıp Kitapevleri, İstanbul, s: 129-138.
• Wölfle, U., Seelinger, G. and Schempp, C.M. 2014. Topical application of St. Johnʼs wort (Hypericum perforatum L.). Planta Medica, 80: 109–120.