Chemical characterization and antimicrobial activity of Juglans nigra L. nut and green husk

Abstract

Juglans nigra (Black walnut) is a source of health-promoting biologically active compounds used in traditional medicine. The investigation of bioactive compounds in black walnut could lead to its broader application, as well as application of its by-products. Therefore, this study aimed to characterize J. nigra nut and green husk based on chemical analysis of their petroleum ether and ethanol extracts obtained by ultrasonic and reflux extraction methods, respectively. Different extract fractions were tested for their antimicrobial activities using Gram-negative bacteria (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa), Gram-positive bacteria (Enterococcus faecalis Staphylococcus aureus) and yeast (reference strain and clinical isolates of Candida albicans). Ethanol extracts analysis, performed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC), singled out the ellagic acid as the most dominant compound in nut (55.0 ± 1.3 × 10-3 kg m-3 ) and green husk (114.1 ± 0.5× 10-3 kg m-3 ) extracts. Non-polar compounds were evaluated using Gas Chromatography (GC) analysis of petroleum ether extracts. Juglans nigra nut and green husk contained two saturated fatty acids, palmitic acid (C16:0) and stearic acid (C18:0), then, monounsaturated fatty acids, palmitoleic (C16:1n-7), oleic (C18:1n-9), and vaccenic acid (C18:1n-7), as well as polyunsaturated fatty acids, linoleic (C18:2n-6), γ-linolenic (C18:3n-6), and α-linolenic (C18:3n-3) acids. Ethanol extracts of both J. nigra nut and green husk showed antimicrobial activity against C. albicans which is the most common cause of yeast infections.

Juglans nigra (црни орах) као извор биолошки активних једињења користе се у традиционалној медицини. Истраживање биоактивних једињења присутних у црном ораху довело би до шире примене његових производа. Зато ова студија има за циљ да окарактерише орашаст плод и зелену љуску Ј. nigra на основу хемијске анализе њихових петролетарских и етанолних екстраката, добијених ултразвучним и рефлукс методама екстракције. Антимикробна активност различитих фракција екстракта је тестирана коришћењем Грам-негативних бактерија (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa), Грамозитивних бактерија (Enterococcus faecalis Staphylococcus aureus) и квасница (референтни сој и клинички изолати Candida albicans). Анализа течном хроматографијом високих перформанси, издвојила је елагинску киселину као најдоминантније једињење у етанолним екстрактима орашастог плода (55,0 ± 1,3 × 10-3 kg m-3) и зелене љуске (114,1 ± 0,5 × 10-3 g m-3). Неполарна једињења су процењена применом гасне хроматографске анализе петролетарских екстракта. Орашаст плод и зелена љуска садрже две засићене масне киселине, палмитинску (C16:0) и стеаринску киселину (C18:0), затим мононезасићене масне киселине, палмитолеинску (C16:1n-7), олеинску (C18:1n-9), и вакценску киселину (C18:1n-7), као и полинезасићене масне киселине, линолну (C18:2n-6), γ-линоленску (C18:3n-6) и α-линоленску (C18: 3n-3) киселину. Етанолни екстракти орашастог плода и зелене љуске показали су антимикробну активност нa сојевима C. albicans која је најчешћи узрочник гљивичних инфекција.