Optimizing cephaeline and emetine production from Ipecac root and antimicrobial activity through maturity harvesting and processing

Abstract

[Objetive] This study aimed to determine whether there is an optimal harvest time for emetine, cephaeline, and total alkaloids Ipecac (Carapichea ipecacuanha [Brot.] L. Andersson) production. Also, the relationship between antibiotic activity and harvest time was tested. is an herb with medicinal properties cultivated in Northern Costa Rica. The root of this plant is valued according to its alkaloid concentration, which underlies its numerous biological activities. [Methodology] Two Ipecac fields from northern Costa Rican producers were sampled every ~2 months during a year. Samples were dried (through sun and oven), ground, extracted, and analyzed by HPLC and titration to evaluate the alkaloid concentration. Also, antimicrobial activity was determined using the Kirbi-Bauer test. [Results] Our main findings revealed that there is no significant difference between the oven-dried samples and the sun-dried samples. Also, an increase in total alkaloid production is observed in roots until during the first 16 months. Also, there is a variation in alkaloid composition: the cephaeline/emetine ratio increases after 16 months. [Conclusions] The highest alkaloid concentration occurs when plants are harvested between 16 and 19 months old. Additionally, the antibiotic activity is maximum at 16 months, and the cephaeline/emetine ratio is 2 at the same harvest time.[Objetivo] Este estudio tuvo como objetivo determinar si existe un momento óptimo de cosecha para la producción de emetina, cefaelína y alcaloides totales de Ipecacuana (Carapichea ipecacuanha [Brot.] L. Andersson). Además, se probó la relación entre la actividad antibiótica y el momento de la cosecha. Es una hierba con propiedades medicinales cultivada en el norte de Costa Rica. La raíz de esta planta se valora según su concentración de alcaloides, que subyace a sus numerosas actividades biológicas. [Metodología] Se muestrearon dos campos de Ipecac de productores del norte de Costa Rica cada ~2 meses durante un año. Las muestras se secaron (al sol y en horno), se molieron, se extrajeron y se analizaron mediante HPLC y titulación para evaluar la concentración de alcaloides. Además, se determinó la actividad antimicrobiana utilizando la prueba de Kirbi-Bauer. [Resultados] Nuestros principales hallazgos revelaron que no hay una diferencia significativa entre las muestras secadas al horno y las muestras secadas al sol. Además, se observa un aumento en la producción total de alcaloides en las raíces hasta los primeros 16 meses. También hay una variación en la composición de alcaloides: la relación cefaelina/emetina aumenta después de 16 meses. [Conclusiones] La concentración más alta de alcaloides ocurre cuando las plantas se cosechan entre los 16 y 19 meses de edad. Además, la actividad antibiótica es máxima a los 16 meses, y la relación cefaelina/emetina es de 2 en el mismo momento de la cosecha.