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Doctoral Thesis
2012

Isolation, characterization and potential agro-pharmaceutical applications of phorbol esters from Jatropha curcas oil

Devappa, Rakshit K.
  Kodekalra_PhD_Thesis_Library_copy.pdf  (8.5 MB)

Abstract (English)

Biodiesel is generally prepared from renewable biological sources such as vegetable oils by transesterification. Jatropha curcas seed oil is a promising feedstock for biodiesel production. During biodiesel production from Jatropha oil, many co-products such as glycerol, fatty acid dis-tillate and seed cake, among others, are obtained. The efficient use of these co-products would enhance the economic viability of the Jatropha based biofuel industry. However, the possible presence of phorbol esters (PEs) in these co-products restricts their efficient utilization. During biodiesel production, Jatropha oil is subjected to many treatments (stripping, degumming and esterification) wherein PEs present in the oil undergo partial or complete destruction depending on the treatment conditions. One of aims of this study was to develop and integrate methodolo-gies for using the PEs as a value added product instead of simply allowing them to be destroyed during biodiesel production. Potential uses of the phorbol ester enriched fraction (PEEF), ob-tained from Jatropha oil in agro-pharmaceutical applications were also investigated. The reason for choosing this group of compounds (PEs) was that they are highly bioactive both in vitro and in vivo, but they are currently considered to be merely toxic, unwanted biomaterial in the Jatro-pha biodiesel production chain. The recent increase in the cultivation of Jatropha cultivation means that there are potentially huge quantities of PEs that could be used for many purposes. This study revealed that a large proportion (85.7%) of PEs was localized in the endosperm portion of the Jatropha seed. Interestingly, the kernel coat contained PEs in high concentration. The endosperm portion of the kernel also contained antinutritional factors such as phytate (96.5%) and trypsin inhibitor (95.3%). The presence of high levels of antinutritional/toxic com-ponents in the kernel was presumed to be one of the factors that protect Jatropha seeds against predatory organisms during post harvest storage. Based on the presence or absence of PEs, a qualitative method was developed to differentiate between toxic/nontoxic Jatropha genotypes. In this method the methanol extract of seeds is passed through a solid phase extraction (SPE) column and the absorption (280 nm) of the result-ing eluate is measured. After screening Jatropha seeds collected from different parts of the world for toxic and non-toxic genotypes using the pre-established HPLC method for PEs, a cut off value of the absorbance was set up to differentiate toxic and nontoxic genotypes. Raw kernels whose SPE eluates had an absorbance &ge;0.056 were considered as toxic and &le;0.032 as nontoxic. Corresponding absorbances for the SPE eluates of defatted kernel meal were &ge;0.059 (toxic) and &le;0.043 (nontoxic). However, confirmation of the presence of PEs especially in Jatropha products for food applications should be carried out using the pre-established and validated HPLC method. The developed qualitative method could find its applications for screening the toxicity of products and co-products obtained from the Jatropha biodiesel industry. Conditions were optimized for the extraction of PEs as a phorbol ester enriched fraction (PEEF) from Jatropha oil using methanol as a solvent and a magnetic stirrer/Ultra-turrax as ex-traction tools. The extent of PE reduction in Jatropha oil was >99.4% using methanol as the sol-vent. The PEEF obtained (48.4 mg PEs/g) was 14 fold higher in PEs than in the original oil and this fraction was highly bioactive as determined by the most sensitive snail bioassay (LC100, 1 ppm) (see below). As the removal of PEs from oil took 60 min, which might be considered a long time in an industrial process, further conditions were optimized to extract maximum PEs in the shortest possible time with minimum solvent. The tools used for PE extraction (Ultra-turrax and magnetic stirrer) were effective with a treatment time of 2 and 5 min, resulting in 80 and 78% extraction of PEs, respectively. The biodiesel prepared from both the residual oils met European (EN 14214:2008) and American biodiesel standard (ASTM D6751-09) specifications. It was evident from the study that PEs could be easily extracted by either of the two methods with a high yield and the residual oil could be processed to produce high quality biodiesel. Also the residual oil with a lower PE content is expected neither to harm the environment nor the workers who had to handle it. The extracted PEEF was evaluated for its agricultural potential as a bio control agent. The PEEF had a high biological activity in aquatic bioassays using snails (Physa fontinalis), brine shrimp (Artemeia salina) and daphnia (Daphnia magna), when compared with microorganisms. The EC50 (48 h) of the PEEF was 0.33, 26.48 and 0.95 ppm PEs for snail, brine shrimp and daphnia respectively. High MIC (minimum inhibitory concentration) values (&ge;215 ppm) and EC50 values (&ge;58 ppm) were obtained for both the bacterial and fungal species. Among the bio-assays tested, the snail bioassay was the most sensitive, producing LC100 at 1 &mu;g of PEs/ml. The snail bioassay could be used to monitor the presence of PEs in various Jatropha derived products, contaminated soil and other matrices in the ecosystem that might be involved in the production or use of Jatropha and its products. The study also demonstrated that the PEs exhibit molus-cicidal, antifungal and antibacterial activities. The shelf life of the PEEF was investigated. The PEEF was more susceptible to degradation when stored at room temperature (50% degradation after 132 days) than when stored at 4 °C or -80 °C (8% and 4% degradation respectively). Similarly, the PEEF lost biological activity (the snail bioassay) more rapidly at room temperature becoming ineffective after 260 days; while at 4 °C and -80 °C, only 27.5% and 32.5% activity was lost after 870 days. The degradation of PEs was due to auto-oxidation. Changes in fatty acid composition, increase in peroxide value and decrease in free radical scavenging activity of the PEEF reflected the auto-oxidation. Inclusion of antioxidants as additives (butylated hydroxyanisole (BHA), Baynox and &alpha;-tocopherol) pro-tected the PEs against degradation. The study demonstrated that the PEEF was susceptible to oxidation and addition of antioxidant stabilised the PEs during storage. In soil, PEs present in both the PEEF (2.6 mg/g soil mixture) (silica was used to adsorb PEs) and Jatropha seed cake (0.37 mg/g soil mixture) were completely degraded as the temperature and moisture content of the soil increased. PEs from silica-bound PEEF were completely de-graded after 19, 12, 12 days (at 13% moisture) and after 17, 9, 9 days (at 23% moisture) at room temperature (22 &minus;23°C), 32 °C and 42 °C respectively. Similarly, at these temperatures, PEs from seed cake were degraded after 21, 17 and 17 days (at 13% moisture) and after 23, 17, and 15 days (at 23% moisture). The toxicity of PE-amended soil extracts when tested using the snail bioassay decreased with the decrease in PE concentration. The study demonstrated that PEs pre-sent in the PEEF or Jatropha seed cake are completely biodegradable in soil and the degraded products are innocuous. In preliminary studies, the PEEF exhibited potent insecticidal activity against Spodoptera frugiperda, which is a common pest in corn fields damaging maize crop across the tropi-cal/subtropical countries such as Mexico and Brazil. The PEEF produced contact toxicity with an LC50 of 0.83 mg/ml (w/v). The PEEF at higher concentration (0.25 mg/ml, w/v) also reduced food consumption, relative growth rate and food conversion efficiency (FCE) by 33%, 42% and 38% respectively. The study demonstrated that the PEEF has a potential to be used as a bio-control agent. Further in-depth field experiments on the effects of the PEEF on S. frugiperda will pave the way for its use under field conditions. The pharmaceutical potential of Jatropha PEs was also investigated. The PEs from Jatropha oil were purified. At least six purified PEs (designated as factors C1 to C6) were present in Jatropha oil. The identities of the purified PEs (factors C1 and C2) were confirmed by NMR. Whereas, factor C3 and factors (C4 + C5) were both obtained as mixtures. However, comparison of peak areas for phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) and Jatropha factor C1 in the HPLC method showed a difference in sensitivity of absorption at 280 nm of 41.3 fold. All the individual purified Jatropha PEs (factors C1, C2, C3mixture and (C4+C5)) and PEs-rich extract (factors C1 to (C4 + C5)) were biologically active when tested in the snail and brine shrimp bioassays. In ad-dition, all the Jatropha PEs produced platelet aggregation in vitro with an effective order of (based on ED50 (&mu;M)): Jatropha factor C2 < factor C3mixture < factor C1 < factor (C4+C5). The PEs-rich extract (contains factor C1 to C6) was toxic to mice upon intra gastric administration, with an LD50 of 27.34 mg/kg body mass as PMA equivalent or 0.66 mg/kg body mass as factor C1 equivalent. The prominent histopathological symptoms were observed in lung and kidney. The Jatropha purified PEs-rich extract, purified PEs (factor C1, factor C2, factor C3mixture and factors (C4+C5)) and toxic Jatropha oil produced severe cellular alterations/disintegration of the epithelium and also increased the inflammatory response (interleukin-1&alpha; and prostaglandin E2 release) when applied topically to reconstituted human epithelium (RHE) and human corneal epithelium (HCE). In RHE, the nontoxic oil (equivalent to the volume used for toxic oil) pro-duced a lower cellular and inflammatory response than the toxic oil and the response increased with an increase in concentration of the PEs. In HCE, nontoxic oil (equivalent to the volume used for toxic oil) produced marked cellular alterations. The study demonstrated that the pres-ence of PEs in Jatropha oil increased the toxicity, both towards RHE and HCE. In addition, all the purified Jatropha PEs gave positive responses in the tumour promotion assay and negative responses in the tumour initiation assay in vitro (the assay was based on foci formation in Bhas 42 cells). In the tumour promotion assay, the order of transformed foci/well formation was: PEs-rich extract > factor (C4+C5) > factor C3mixture > factor C1 > factor C2. The tumour promotion ac-tivity was mediated by the hyper activation of protein kinase C (PKC). The aforementioned studies demonstrated that Jatropha PEs are toxic when administered orally or when applied topically to the skin or eye tissues. The data obtained should help in establishing safety measures for people working with Jatropha PEs. The potential of Jatropha PEs as a feedstock intermediate for the synthesis of Prostratin, a promising adjuvant in anti HIV therapy, was evaluated. The studies demonstrated that the Jatro-pha PEs could be synthesized sequentially by converting them first to crotophorbolone and then to prostratin. As analyzed by Nano-LC-ESI-MS/MSR, the prostratin synthesized from Jatropha PEs had similar mass and peak retention time to the reference prostratin (Sigma, St. Louis), The study showed that prostratin could be synthesized from Jatropha PEs. However, further optimi-zation studies are required to ascertain the synthesis reactions and yield of prostratin synthesized from Jatropha PEs. Some of the preliminary requirements for any successful bio-control agent are that it should have a high bioactivity on the target organism, a long shelf-life and a high biodegradability in soil. In addition, the bioactive phytochemical should be available in large quantities, it should be easily extractable and continuously available. The PEEF potentially satisfies these aforesaid re-quirements. The abundance and novelty of PEs present in Jatropha species could form a new ?stock? for the agro-pharmaceutical industries. Considering the projected oil yield of 26 million tons/annum by 2015 (GEXSI, 2008), huge amount of raw materials will be available for both biodiesel and pharmaceutical industries. PEs in the form of the PEEF could be used either as in-sect controlling agents in agricultural applications or as a ?stock? biomaterial for synthesizing prostratin in pharmaceutical applications.

Abstract (German)

Biodiesel wird herkömmlich durch die Transesterifikation erneuerbarer biologischen Quellen, wie beispielsweise pflanzliche Öle, hergestellt. Das aus Samen von Jatropha Curcas gewonnene Öl ist eine vielversprechende alternative für die Biodieselproduktion. In der Herstellung des Biodiesels aus Jatrophaöl fallen viele brauchbare Nebenprodukte, unter anderem Glycerin, Fettsäuredestillate und Pressskuchen, an. Der sinnvolle Einsatz dieser Nebenprodukte könnte die Wirtschaftlichkeit der auf Jatropha Biodiesel basierenden Branche steigern. Allerdings verhindert das potentielle Vorkommen von Phorbolestern (PEs) in diesen Nebenprodukten deren effektiven Einsatz. In der Biodieselproduktion wird das Jatrophaöl verschiedensten Behandlungen (Ausgasen flüchtiger Stoffe, Degummierung und Veresterung) ausgesetzt, wobei die im Öl vorkommenden PEs teilweise bis vollständig zerstört werden. Dies variiert je nach den vorherrschenden Bedingungen während der Behandlung. Eins der Ziele dieser Untersuchung war es, Methoden zu entwickeln, Verwendungen für die PEs zu finden und diese in die Produktionskette zu integrieren, anstelle zuzulassen dass sie ungenutzt bleiben bzw. sogar als Abfallstoffe übrig bleiben. Potentielle Einsatzmöglichkeiten der Phorbolesterangereicherten Fraktion (PEAF), gewonnen aus Jatrophaöl von agro-pharmazeutischen Produkte, wurden ebenfalls untersucht. Das große Interesse an den PEs rührt daher, dass sie sowohl in vitro als auch in vivo als hoch bioreaktiv einzustufen sind. Jedoch werden sie momentan nur als toxisches und unerwünschtes Nebenprodukt der Biodieselproduktion gesehen. Der starke Anstieg der Jatropha Kultivierung und deren Anbau lässt auf eine potentiell große verfügbare Menge an PEs schließen, welche vielseitig eingesetzt werden könnten. Diese Untersuchung zeigte, dass ein großer Anteil (85,7 %) der PEs in dem Endosperm der Jatropha Samen vorkommen. Interessant ist außerdem, dass die Samenhaut auch eine beachtliche Menge an PEs enthält. Das Endosperm des Kerns beinhaltet zusätzlich große Anteile verschiedenster antinutritiver Substanzen wie Phytat (96,5 %) und Trypsin Inhibitoren (95,3 %). Es wird angenommen, dass das Vorkommen dieser antinutritiven, bzw. toxischen, Substanzen einer der Eigenschaften der Jatropha Kerne ist, welche sie gegen Fraßfeinde während der Lagerung schützt. Eine qualitative Methode um zwischen toxischen und nicht toxischen Jatropha Genotypen zu unterscheiden, wurde entwickelt basierend auf dem Vorkommen bzw. dem Fehlen von PEs. Hierbei durchläuft ein Methanolextrakt der Kerne eine Festphasenextraktionssäule (SPE). Die Absorption des Eluats wird dann bei 280 nm bestimmt. Zunächst wurden Jatrophakerne aus verschiedensten Teilen der Welt auf deren Toxizität anhand der bestehenden HPLC Methode für PEs geprüft. Dann wurde ein Grenzwert auf Basis derer Absorptionen definiert um nicht toxische von toxischen Arten zu unterscheiden. Unbehandelte Kerne deren SPE Eluate eine Absorption von &ge; 0,056 aufwiesen wurden als toxisch eingestuft, wohingegen Werte &le;;0,032 als nicht toxisch angesehen wurden. Entsprechend wurden Absorptionen von &ge;0,059 (toxisch) und &le; 0,043 (nicht toxisch) für entfettetes Kernmehl festgelegt. Trotzallem sollte das Vorkommen von PEs in Jatropha Produkten, insbesondere in Lebensmittelprodukten, durch die bereits etablierte und validierte HLC Methode festgestellt werden. Die im Rahmen dieser Untersuchung entwickelte qualitative Methode könnte der toxikologischen Überprüfung von Produkten sowie Nebenprodukten der Jatropha Biodiesel Produktion dienen. Die Bedingungen der Extraktion von PEs als PEAF aus Jatrophaöl mit Hilfe von Methanol als Lösungsmittel, einem Magnetrührer und einem Ultraturrax wurden optimiert. PEs des Jatrophaöls konnten um bis zu >99.4 % reduziert werden, wenn Methanol als Lösungsmittel eingesetzt wurde. Die PEAF beinhaltete (48,4 mg PEs/g) 14 mal mehr als die unbehandelten Öle. Außerdem war diese Fraktion äußerst bioreaktiv, wie Anhand eines empfindlichen Schnecken Biotests (LC100 - 1 ppm) festgestellt wurde (siehe unten). Das Entfernen der PEs aus dem Öl dauerte 60 min, eine für die industrielle Aufreinigung sehr lange Dauer. Daher wurden die Bedingungen, unter welchen man den höchsten Anteil an PEs in der geringsten Zeit extrahieren kann, optimiert. Die zur Extraktion verwendeten Geräte (Magnetrührer und Ultraturrax) funktionierten bei 2 und 5 min am effektivsten und konnten hier entsprechend 80 und 78 % der PEs entfernen. Der aus beiden resultierenden Ölen hergestellte Biodiesel entsprach sowohl den europäischen (EN 14214:2008) als auch den amerikanischen Biodiesel Standards (ASTM D6751-09). So konnte gezeigt werden, dass PEs einfach und effizient Anhand beider Methoden zu extrahieren waren und das behandelte Öl ohne weiteres zu qualitativ hochwertigem Biodiesel weiterverarbeitet werden kann. Zudem stellt das durch die Extraktion aufgereinigte Öl keinerlei Gefahr für die Umwelt und den Menschen dar. Die PEAF wurde auf den Einsatz als potentielles Spritzmittel biologischen Ursprungs getestet. Sie zeigten eine hohe biologische Aktivität in aquatischen Biotests bei Wasserschnecken (Physa fontinalis), Salzkrebse (Artemia salina) and Wasserflöhen (Daphnia magna), anders als bei Mikroorganismen. Die EC50 (48 h) der PEAF lagen bei 0,33 (Wasserschnecken), 26,5 (Salzkrebse) und 0,95 (Wasserflöhe) ppm PEs. Für Bakterien und Pilze wurden hohe minimale inhibitorische konzentrationen (MIC) (&ge;215 ppm) und EC50 (&ge;58 ppm) Werte ermittelt. Unter allen durchgeführten Biotests reagierten die Wasserschnecken am empfindlichsten mit einem LC100 Wert von 1 µg PEs/ml. Dieser Test könnte dem Nachweis der PEs in verschiedensten Jatropha Produkten, verunreinigten Böden und weiteren Matrizes verschiedenster Ökosysteme, welche dem Anbau von Jatropha und/oder der Verarbeitung deren Produkte dienen. Hier konnte nachgewiesen werden, dass die PEs molluskizide, bakterizide und fungizide Wirkungen aufweisen. Die Lagerungsbeständigkeit der PEAF wurde auch untersucht. Sie wurden über 132 Tage bei verschiedenen Temperaturen gelagert und wiesen bei vorherrschender Raumtemperatur mit 50 % die höchste Abbaurate auf. Bei 4 °C und -80 °C konnte jedoch nur ein Abbau von 8 % bzw. 4 % nachgewiesen werden. Dementsprechend sank auch die biologische Aktivität (anhand des Wasserschneckentest überprüft) der bei Raumtemperatur gelagerten am schnellsten. Ihnen konnte bereits nach 260 Tagen kein Effekt mehr nachgewiesen werden, wohingegen die anderen nach 870 Tagen nur 27,5 % bzw. 32,5 % ihrer Aktivität einbüßten. Dieser Effekt trat aufgrund der Autooxidation ein. Veränderungen der Fettsäurenmuster, ein Anstieg der Peroxid Werte und ein Abfall der freien Radikale in der PEAF spiegeln dies wider. Die Zugabe von Antioxidantien (Butylhydroxianisol (BHA), Baynox und &alpha;-Tocopherol) konnte die PEs gegen diesen Abbau schützen. Hiermit wurde gezeigt, dass die PEAF eine begrenzte Lagerungsfähigkeit besitzt, welche jedoch mit Hilfe von Antioxidantien verbessert werden kann. In Böden wurden sowohl die PEs in der PEAF (2,6 mg/g Boden) (Silikate wurden verwendet um die PEs zu absorbieren) als auch die PEs im Jatropha Presskuchen (0,37 mg/g Boden) wurden mit steigenden Temperaturen und Feuchtigkeitsgehalten im Boden komplett abgebaut. Die Silikatgebundenen PEs der PEAF wurden nach 19, 12 und 12 Tagen (bei 13 % Feuchtigkeit) und nach 17, 9 und 9 Tagen (bei 23 % Feuchtigkeit) entsprechend bei Raumtemperatur (22&minus;23 °C), 32 °C und 42 °C komplett abgebaut. Bei denselben Temperaturen wurden die PEs im Presskuchen nach 21, 17 und 17 Tagen (bei 13% Feuchtigkeit) und 23,17 und 15 Tagen (bei 23% Feuchtigkeit) komplett abgebaut. Die Toxizität der mit PE belasteten Bodengemische (anhand des Wasserschneckentests bestimmt) wurde mit sinkenden PE Konzentrationen geringer. Die Untersuchung konnte aufzeigen, dass sowohl in Böden als auch in der PEAF vorkommende PEs komplett biologisch abbaubar und deren Abbauprodukte ungefährlich sind. In Vorversuchen zeigte die PEAF eine insektizide Wirkung gegen Spodoptera frugiperda, ein häufig auftretender Schädling von Maispflanzen der tropischen/subtropischen Länder wie Mexiko und Brasilien. Die PEAF fungierte als Kontaktgift mit einem LC50 Wert von 0,83 mg/ml (w/v) Bei hohen Konzentrationen (0,25 mg/ml (w/v) wurden die Futteraufnahme, die relative Wachstumsrate und die Futterverwertung um 33%, 42% und 38% gesenkt. Hiermit konnte gezeigt werden, dass die PEAF potentiell als Insektizid eingesetzt werden könnte. Feldversuche wären an dieser Stelle notwendig um herauszufinden welchen Effekt sie unter Bedingungen im Freiland auf S. frugiperda hat. Das pharmazeutische Potential der PEs wurde ebenfalls untersucht. Zunächst wurden die PEs aus Jatrophaöl aufgereinigt. Es konnten mindestens sechs verschiedene PEs (als C1 bis C6 ?bezeichnet) im Jatrophaöl nachgewiesen werden. Die Identität von C1 und C2 konnte durch Kernspinresonanzspektroskopie bestätigt werden. Der Vergleich der Flächen unter den durch die HPLC gewonnenen Kurven für "Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)" und Jatropha Faktor C1 zeigte eine 41,3-fach höhere Absorption bei 280 nm. Jedem der aufgereinigten PE Faktoren (C1, C2, C3mixture und (C4+C5)) und einem PE Gemisch konnte eine biologische Aktivität in den Wasserschnecken- und Salzkrebstests nachgewiesen werden. Zusätzlich haben alle Jatropha PEs eine Blutplättchenaggregation verursacht. Diese Aggregation in vitro war am stärksten (basierend auf ED50 (µM)) für Jatropha Faktor C2 < Faktor C3mixture > Faktor C1 > Faktor (C4+C5). Das PE Gemisch zeigte bei intragastrischer Anwendung toxische Wirkungen mit einem LD50 Wert von 27,3 mg/kg Körpermasse als PMA Äquivalente oder 0,66 mg/kg Körpermasse als Faktor C1 Äquivalente. Die auffälligsten histopathologischen Symptome konnten in der Lunge und den Nieren beobachtete werden. Die aufgereinigten Jatropha PEs, das PE Gemisch und das toxische Jatrophaöl riefen starke Veränderungen der Zellstrukturen, bis hin zum Auflösen der Gewebestruktur, der Epithelzellen hervor. Ferner erhöhte es die inflammatorische Reaktion (Interleukin-1&alpha; und Prostaglandin E2 Ausschüttung) wenn es topisch an nachgebildetem menschlicher Haut (RHE) und nachgebildetem Hornhautgewebe (HCE) angewandt wurde. Im Falle des RHEs rief das nicht toxische Jatrophaöl eine geringere Zell-und inflammatorische Antwort als das toxische hervor, wenn sie in gleichen Volumina eingesetzt wurden. Die Reaktionen auf das toxische Öl wurden mit steigender PE Konzentration stetig stärker. Wurden wieder die gleichen Volumina für sowohl das toxische als auch das nicht toxische Öl eingesetzt, traten im Falle des nicht toxischen Öls im HCE Zellstrukturveränderungen auf. Diese Untersuchung zeigte, dass das Vorkommen von PEs in Jatrophaöl dessen Toxizität gegenüber RHE und HCE steigert. Dazu kommt, dass alle aufgereinigten Jatropha PEs positive Reaktionen auf das Tumorwachstum und negative Reaktionen auf die Tumorbildung in vitro zeigten (der Test basierte auf der Bildung von Entzündungsherden in Bhas 42 Zellen). In dem Tumorwachstumstest war die Reihenfolge von Entzündungsbildenden Substanzen wie folgt: PE-Gemisch > Faktor (C4+C5) > Faktor C3mixture > Factor C1 > Factor C2. Die Wachstumsförderung wurde durch die Hyperaktivierung der ProteinKinase C (PKC) reguliert. Die hier dargestellten Ergebnisse zeigen, dass Jatropha PEs toxische Wirkungen haben, sofern sie oral aufgenommen oder auf die Haut oder das aufgetragen werden. Die hieraus gewonnen Daten könnten in der Etablierung von Sicherheitshinweisen für den ungefährlichen Umgang mit Jatropha PEs dienen. Jatropha PEs wurden auch auf deren potentielle Tauglichkeit als Futterzusatzstoff zur Förderung der Prostratrinsynthese, ein vielversprechendes Adjuvanz in der Therapie gegen HIV, untersucht. Die Untersuchungen zeigten, dass Jatropha PEs schrittweise synthetisiert werden können. Zunächst werden sie zu "Crotophorbolone" umgewandelt und dann zu Prostratin. Wie die Nano-LC-ESI-MS/MSR Analyse ergab, besaß das aus Jatropha PEs hergestellte Prostratin eine ähnliche Masse und auch eine ähnliche Spitzenretentionszeit wie das Referenz-Prostratin (Sigma, St. Louis). Die Untersuchung ergab, dass Prostratin aus Jatropha PEs synthetisiert werden kann. Nichtsdestotrotz müssten an dieser Stelle Folgeuntersuchungen durchgeführt werden um diesen Prozess zu optimieren und Schlüsse auf den Ertrag an Prostratin aus Jatropha PEs ziehen zu können. Einige der Anforderungen eines erfolgreichen biologischen Insekten- oder Pflanzenschutzschutzmittels sind folgende: Es sollte eine hohe Wirksamkeit gegen den Zielorganismus aufweisen, eine lange Lagerungsbeständig besitzen und im Boden biologisch Abbaubar sein. Noch dazu sollte es in hohen Mengen verfügbar, einfach zu gewinnen und nachhaltig zur Verfügung stehen. Die PEAF kann diesen Anforderungen gerecht werden. Das Vorkommen und die Neuentdeckung der PEs in Jatropha Spezies könnte eine neue Quelle für die Pharmaindustrie werden. Wenn man den geschätzten Öl Ertrag von 26 Millionen Tonnen jährlich bis zum Jahr 2015 (GEXSI, 2008) betrachtet, könnten durchaus riesige Mengen an Ausgangsmaterial für sowohl die Biodieselproduktion als auch die Pharmaindustrie zur Verfügung stehen. PEs in Form der PEAF könnten entweder als Insektenschutzmittel dem Landwirtschaftlichen Sektor oder alsAusgangsmaterial für die Prostratinsynthese der Pharmaindustrie dienen.

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Institute of Animal Production in the Tropics and Subtropics

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2012-02-01

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English

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630 Agriculture

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Jatropha Phorbolesters Toxicity Bioassay Characterization

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Jatropha Phorbolester Toxizität Biotest Charakterisierung

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