The influence of algal biostimulator and nitrogen source on the phytochemical composition and biological properties of Corchorus olitorius leaves and stems

  • W. M. Aboulthana
  • A. M. El-Feky
  • N. I. Omar
  • A. E. K. B. El-Sayed
2026 - Scientific Reports
Palavras-chave: Corchorus olitorius, bioestimuladores à base de algas, atividade antidiabética, atividade citotóxica, fitoconstituintes
Termos de indexação: Estresse salino, compostos fenólicos, fontes de nitrogênio, estratégias de fertilização, fitoquímicos, medicinal
 

Resumo

O presente estudo teve como objetivo avaliar o impacto de diferentes fontes de nitrogênio combinadas com um bioestimulante algal na composição bioquímica e nas atividades biológicas de Corchorus olitorius (Mulukhiyah) cultivado sob irrigação salina. Um experimento em vaso foi conduzido durante a estação de verão de 2023 na Unidade de Biotecnologia de Algas, National Research Centre, Cairo, Egito. As sementes foram embebidas em suspensão de algas e cultivadas em solo arenoso, irrigadas com suspensão de Pandorina sp. (média de 3846,4 ppm) e suplementadas com um bioestimulador de algas aplicado como pulverização foliar (1,0 mL L⁻¹) em combinação com fertilização de nitrogênio, fósforo e potássio (NPK). Análises fitoquímicas revelaram que as folhas acumularam consistentemente níveis mais elevados de esteróis, terpenos, ácidos graxos, pigmentos, polifenóis, taninos e flavonoides em comparação com os caules. Entre os três regimes de fertilização, o nitrato de amônio, em combinação com o bioestimulante, produziu as maiores concentrações de esteróis (1,03% nas folhas), terpenos (0,93%), ácidos graxos (3,05%), clorofilas (4,16 mg/g), carotenoides (3,79 mg/g), polifenóis (252,76 mg/100 g), taninos condensados (101,10 μg/mL) e flavonoides (6,19 mg/g). O perfil por HPLC confirmou a presença de diversos compostos fenólicos e flavonoides, incluindo ácido gálico, ácido clorogênico, ácido cafeico, rutina, quercetina e kaempferol, com as folhas exibindo um perfil mais amplo e elevado do que os caules. Ensaios biológicos in vitro demonstraram que os extratos tratados com nitrato de amônio exibiram atividade antioxidante superior (capacidade antioxidante total: 129,6 ± 2,3 mg GAE/g; IC₅₀ de sequestro de DPPH: 41,8 ± 1,2 µg/mL), atividade anti-Alzheimer (inibição da AChE: 67,4% a 200 µg/mL), atividade antidiabética (IC₅₀ da α-amilase: 72,3 ± 1,5 µg/mL) e efeitos citotóxicos, particularmente contra células Caco-2 (IC₅₀: 50,65 ± 2,84 µg/mL). Por outro lado, nenhum aumento significativo foi observado nas propriedades anti-inflamatórias e antiartríticas, onde todos os extratos mostraram inibição comparável (~48–52%) em relação ao fármaco padrão diclofenaco. Em geral, os achados indicam que a aplicação combinada de fertilizante nitrato de amônio e bioestimulante algal aumenta o acúmulo de fitoquímicos bioativos em C. olitorius, o que se traduz em um potencial farmacológico aprimorado, particularmente atividades antioxidante e citotóxica. Esses resultados apoiam o uso de estratégias de fertilização otimizadas para melhorar o valor nutracêutico e medicinal de C. olitorius sob condições salinas.

 

Abstract

The present study aimed to evaluate the impact of different nitrogen sources combined with an algal biostimulant on the biochemical composition and biological activities of Corchorus olitorius (Mulukhiyah) grown under saline irrigation. A pot experiment was conducted during the summer season of 2023 at the Algal Biotechnology Unit, National Research Centre, Cairo, Egypt. Seeds were soaked in algal slurry and cultivated in sandy soil, irrigated with Pandorina sp. slurry (3846.4 ppm on average), and supplemented with an in situ algal biostimulator applied as a foliar spray (1.0 mL L−1) in combination with nitrogen, phosphorus, and potassium (NPK) fertilization. Phytochemical analyses revealed that leaves consistently accumulated higher levels of sterols, terpenes, fatty acids, pigments, polyphenols, tannins, and flavonoids compared with stems. Among the three fertilization regimes, ammonium nitrate, in combination with the biostimulant, produced the highest concentrations of sterols (1.03% in leaves), terpenes (0.93%), fatty acids (3.05%), chlorophylls (4.16 mg/g), carotenoids (3.79 mg/g), polyphenols (252.76 mg/100 g), condensed tannins (101.10 μg/mL), and flavonoids (6.19 mg/g). HPLC profiling confirmed the presence of diverse phenolic and flavonoid compounds, including gallic acid, chlorogenic acid, caffeic acid, rutin, quercetin, and kaempferol, with leaves exhibiting a broader and higher profile than stems. In vitro biological assays demonstrated that ammonium nitrate–treated extracts exhibited superior antioxidant activity (total antioxidant capacity: 129.6 ± 2.3 mg GAE/g; DPPH scavenging IC₅₀: 41.8 ± 1.2 µg/mL), anti-Alzheimer activity (AChE inhibition: 67.4% at 200 µg/mL), anti-diabetic activity (α-amylase IC₅₀: 72.3 ± 1.5 µg/mL), and cytotoxic effects, particularly against Caco-2 cells (IC₅₀: 50.65 ± 2.84 µg/mL). Conversely, no significant enhancement was observed in anti-inflammatory and anti-arthritic properties, where all extracts showed comparable inhibition (~ 48–52%) relative to the standard drug diclofenac. Overall, the findings indicate that the combined application of ammonium nitrate fertilizer and algal biostimulant enhances the accumulation of bioactive phytochemicals in C. olitorius, which translates into improved pharmacological potential, particularly antioxidant and cytotoxic activities. These results support the use of optimized fertilization strategies for improving the nutraceutical and medicinal value of C. olitorius under saline conditions.

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