Characterization of geographical variation in antioxidative active Eucalyptus camaldulensis extracts : for future use as biopesticides in Burkina Faso

Abstract

The current use of pesticides in Burkina Faso has been described as problematic. An alternative to synthetically produced pesticides is products based on naturally occurring substances, e.g. from plants, so-called biopesticides. In this study aqueous and ethanol extracts from Eucalyptus camaldulensis collected at three different geographical locations in Burkina Faso are investigated with regard to flavonoid and polyphenol content, TLC fingerprint profile, and antioxidant activity by DPPH-radical scavenging. The result show high yields, high polyphenolic content and strong antioxidant activity, especially for the aqueous extracts. The activity of the extracts derived from leaves collected in the north and south-west of Burkina Faso have approximately three times higher antioxidant activity than those from the central part of the country. Furthermore, clear differences between the extract can be seen on TLC, especially for the aqueous extracts. In conclusion, water extracts from E. camaldulensis contain high amounts of antioxidant active polyphenols and are promising as active ingredients for a biopesticide formulation. However, the geographical variation in content and activity is a clear example of the issues with working on natural products and must be taken into consideration in the future work.

Popular Abstract (Swedish)

En kraftig befolkningstillväxt och torrare klimat är två av de största utmaningar som väntar Burkina Faso i framtiden. Det är ett kustlöst land, till ytan ungefär två tredjedelar av Sverige, som idag har en befolkning på närmare 20 miljoner - en siffra som kan ha fördubblats redan år 2045. Som för många andra utvecklingsländer är jordbruket helt avgörande för Burkina Faso. Det är en sektor som idag uppskattas sysselsätta upp emot 90 % av den arbetsföra befolkningen, ofta som små och självförsörjande bönder.
Användandet av bekämpningsmedel i landet har uppmärksammats som problematiskt. Bristfälliga rutiner, otillräcklig kunskap hos försäljare och låg läs- och-skrivkunnighet hos bönder är några av orsakerna till att förbjudna bekämpningsmedel används, och att godkända bekämpningsmedel används felaktigt. Det här medför stora risker för bönderna, men också för konsumenterna och de som vistas i den närliggande miljön.
Ett alternativ till de kommersiella bekämpningsmedel som används idag är så kallade biobekämpningsmedel. Det är ämnen som finns naturligt i t.ex. växter, som sedan utvinns och som i sin koncentrerade form kan användas för att behandla andra växande grödor. Idéen är att de är lätta att framställa med begränsade resurser, effektiva mot svamp/insekter, ofarliga för den som applicerar dem, och nedbrytbara om de hamnar i den omgivande miljön.
Den här studien har valt att fokusera på biobekämpningsmedel gjorda på blad från eukalyptusträd. Stammen hos dessa träd används vid husbyggnationer i Burkina Faso. Då man fäller träd för detta syfte utnyttjas bara stammen, och blad och grenar lämnas vanligtvis på marken för att förmultna. Att använda bladen för att framställa biobekämpningsmedel hade alltså varit att utnyttja en redan existerande restprodukt från byggnadsindustrin och skulle kunna vara ekonomiskt gynnsamt på flera sätt.
För att utvinna den aktiva ingrediensen ur dessa blad kokades de i ett slutet kärl under en process kallad hydrodestillering. Ur denna process genererades tre saker; essentiell olja, en vattenlösning och, efter ytterligare ett utvinningssteg steg, en etanollösning. Den essentiella oljan från eukalyptus har många applikationsområden och kan alltså bli en kommersiell produkt för att ytterligare öka lönsamheten i processen. De resterande vatten- och etanolfaserna torkades till ett pulver och utgör det tilltänka biobekämpningsmedlet. Dessa pulver har analyserats med avseende på kemiska egenskaper som anses viktiga för den tilltänkta applikationen. Huvudfokus för den här studien var eventuella geografiska skillnader i sammansättning hos dessa extrakt. Med andra ord, om man använder blad från eukalyptusträd som växt i sydvästra, centrala eller i norra Burkina Faso, kommer de resulterande produkterna vara lika i sammansättning och aktivitet? Det här är en viktig fråga när det handlar om kvalitetssäkring av en framtida produkt.
Resultatet visar att samtliga extrakt från eukalyptusträd ger högt utbyte och har hög aktivitet i laboratorietester. De bör därmed ses som fortsatt lovande som potentiella biobekämpningsmedel. I den här studien är vattenextrakten generellt bättre än etanolextrakten, både i utbyte och aktivitet. Dock krävs biologiska tester göras innan man väljer att utesluta något av extrakten. Gällande de geografiska skillnaderna är extrakten från norra och sydvästra Burkina Faso ungefär tre gånger så aktiva som de utvunna ur blad från den centrala delen av landet, något som gäller för båda extrakten. Skillnaderna skulle kunna förklaras av skillnader i jord och klimat som utgör stressfaktorer för träden och därmed påverkar typ och mängd av aktiva metaboliter som återfinns i bladen.

• author: Rosendal, Ebba
• supervisor: Cedric Dicko
• organization: Pure and Applied Biochemistry; Computational Chemistry
• course: KBKM05 20182
• year: 2018
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences; Technology and Engineering
• keywords: Pure and applied biochemistry, biopesticides, eucalyptus camaldulensis, Burkina Faso
• language: English
• id: 8959353
• date added to LUP: 2022-08-01 12:16:59
• date last changed: 2022-08-01 12:16:59