Evaluation of Antibacterial and Antioxidative Properties of Leucaena Leucocephala Fruit Extract and Analysis of Its Composition Using Gas Chromatography-Mass Spectrometry
Authors: Nadhm S.S. , AL-Waheeb Alla N. 
Published: February 2025

Introduction. The rise in drug-resistant pathogens highlights the need for standardized modern analytical procedures to isolate new bioactive compounds from medicinal plants. Medicinal plant-derived compounds could provide a novel approach to fight pathogenic bacteria. Increasing the body’s resistance against unfavorable factors of both external and internal environments contributes to amplificating its antioxidant protection. Purpose. To explore antimicrobial and antioxidative activities of plant-derived components, their possible mechanisms of action, as well as their chemical potential. Materials and methods. The plants were transferred to the laboratory and cleaned before drying for 7–14 days in the shade within the laboratory at room temperature. For qualitative analysis of plant components’ chemical nature, a mixture of 20 grams of dried powder and 250 milliliters of ethanol was subjected to Soxhlet continuous extraction. A total of 30 components of the plant extract were identified by gas chromatography – mass spectrometry (GC-MS). Its antioxidant activity was determined by Hasan method. To investigate antibacterial properties of plant fruit extract, cultures of Escherichia coli spp., Staphylococcus aureus spp., Pseudomonas aeruginosa, and Klebsiella pneumonia, and extracts of plant raw materials at concentrations of 12.5, 25, 50, 100, and 200 g/l were used. Results. The maximum inhibition zone for the alkaloid extract of Leucaena leucocephala against P. aeruginosa and E. coli was 23.1±0.75 mm at 200 g/l dose. In comparison, the minimum inhibition zone for K. pneumonia measured 6.33±0.51 mm at 12.5 g/l, according to the results of the gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) examination, the chemical composition analysis of the Leucaena leucocephala extract had a high concentration of organic components with antimicrobial and antioxidant properties. Conclusion. As biotechnology continues to advance, we are gaining greater insight into the chemical makeup of medicinal plants. Through sophisticated techniques, we can extract, fractionate, and identify a wide range of bioactive compounds, each with their own unique chemical structure and mechanism of action. A promising recent study has shown that the alkaloid extract of Leucaena leucocephala exhibits both antimicrobial and antioxidant properties, making it a potential alternative medicine treatment.

Введение. Рост числа патогенных микроорганизмов, устойчивых к лекарственным препаратам, обусловливает необходимость применения современных стандартизированных аналитических методик для получения новых биологически активных веществ из лекарственных растений. Применение препаратов на основе лекарственных растений может стать новым подходом к борьбе с патогенными микроорганизмами. Повышению резистентности организма к влиянию неблагоприятных факторов внешней и внутренней среды способствует усиление его антиоксидантной защиты. Цель. Проанализировать антимикробную и антиоксидантную активность компонентов растительного происхождения, возможные механизмы их действия, а также их химический потенциал. Материалы и методы. Растения очищали и высушивали в течение 7–14 суток в тени при комнатной температуре. Для качественного анализа химической природы растительных компонентов смешивали 20 граммов полученного сухого порошка и 250 миллилитров этанола и подвергали смесь непрерывной экстракции по методу Сокслета. Использованными методами газовой хроматографии с масс-спектрометрическим завершением (ГХ-МС) идентифицировано 30 компонентов растительного экстракта. Антиоксидантная активность его определялась по методу Хасан (Hasan). Для исследования антибактериальных свойств экстракта плодов растений использовались культуры микроорганизмов Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae и применялись экстракты растительного сырья в концентрации 12,5, 25, 50, 100 и 200 г/л. Результаты. Максимальная зона ингибирования роста P. aeruginosa и E. coli алкалоидным экстрактом Leucaena leucocephala составила 23,1±0,75 мм при концентрации 200 г/л. Зона ингибирования роста K. pneumoniae составила 6,33±0,51 мм при концентрации 12,5 г/л. Анализ химического состава экстракта Leucaena leucocephala, проведенный с помощью ГХ-МС, показал высокую концентрацию органических компонентов, обладающих антимикробными и антиоксидантными свойствами. Заключение. По мере развития биотехнологий расширяются представления о химическом составе лекарственных растений. Усовершенствованные методы исследования позволяют извлекать, фракционировать и идентифицировать широкий спектр биологически активных соединений, каждое из которых имеет свою уникальную химическую структуру и механизм действия. Проведенное перспективное исследование показало, что растительный экстракт Leucaena leucocephala обладает противомикробными и антиоксидантными свойствами, что позволяет рассматривать его в качестве одного из потенциальных средств альтернативной медицины. Ключевые слова: Leucaena leucocephala, бактерии E. coli, K. pneumoniae, S. aureus,