بررسی خواص آنتی‌اکسیدانی و ضدباکتریایی اسانس و عصاره زیره سیاه استخراجی به روش‌های کلونجر و فراصوت

نویسندگان
نازنین سپهری 1
سید علی مرتضوی 2
علیرضا صادقیان 3
احمد پدارم نیا 4
مرتضی محمدی 5
1 دانشجوی دکتری،علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی،سبزوار، ایران
2 استاد،گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی،سبزوار، ایران. گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه فردوسی،مشهد،ایران.
3 ۳-استادیار،گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی،سبزوار، ایران. گروه فرآوری مواد غذایی،موسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد،ایران
4 استادیار،گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی،سبزوار، ایران
5 گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی،سبزوار، ایران. گروه فرآوری مواد غذایی،موسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد،ایران.
10.52547/fsct.18.121.5
چکیده
اسانس­­ و عصاره زیره سیاه به دلیل ترکیبات ضدمیکروبی و آنتی اکسیدانی از اهمیت ویژه‌ای در حفاظت از غذاهای خام و فرآوری شده، برخوردار است. در مطالعه حاضر ترکیب شیمیایی، خواص ضدباکتریایی و آنتی­اکسیدانی اسانس زیره سیاه استخراج شده به روش کلونجر و پیش‌فرآوری توسط امواج التراسوند (فرکانس­های 37 و 80 کیلوهرتز و توان­های 70 و 100 درصد) و بهینه‌‌یابی شرایط استخراج با توجه به ویژگی­های شیمیایی اسانس بررسی شد. خصوصیات ضدباکتریایی اسانس زیره سیاه علیه باکتری­های پاتوژن اشرشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس با اندازه‌گیری حداقل غلظت ممانعت از رشد و حداقل غلظت کشندگی باکتریهای پاتوژن با استفاده از روش میکرو-پلیت انجام شد. فعالیت آنتی­ اکسیدانی اسانس با بررسی درصد مهارکنندگی رادیکال­های آزاد DPPH سنجیده شد. نتایج آنالیز اسانس زیره سیاه با کروماتوگرافی گازی- اسپکترومتری جرمی نشان داد که عمده­ترین ترکیب اسانس زیره سیاه استخراج شده گاما-ترپنین با 03/30 درصد به روش کلونجر، و 04/31 درصد به روش اولتراسوند بود. بیشترین راندمان اسانس و عصاره استخراج شده به روش کلونجر به ترتیب 04/2 و 75/0 درصد و در روش اولتراسوند با فرکانس 80 کیلوهرتز و توان 100 درصد (100/80) 2 و 1 درصد بود. میزان ترکیبات فنولی در اسانس و عصاره استخراج شده به روش کلونجر به ترتیب 2/13 و 09/111 و در روش اولتراسوند (100/80) به ترتیب برای اسانس و عصاره 65/18 و 19/141میلی­گرم اسیدگالیک به ازای 100 گرم ماده خشک بدست آمد. نتایج نشان داد که استافیلوکوکوس اورئوس حساس­ترین و اشرشیاکلی مقاومترین باکتری نسبت به اسانس زیره سیاه بودند. بر این اساس، می­توان بیان کرد که استخراج اسانس زیره سیاه با روش اولتراسوند اولتراسوند (100/80) بیشترین تاثیر را در استخراج مواد موثره اسانس و عصاره داشته است و می­تواند برای حفاظت از مواد غذایی در مقابل انواع سیستم­های اکسیداتیو و میکروارگانیسم­های عامل عفونت مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
زیره سیاه
اشرشیاکلی
استافیلوکوکوس اورئوس
MIC
رادیکال‌گیرندگی

موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of antioxidant and antibacterial properties of essential oil and black cumin extract extracted by Clevenger and Ultrasound methods

نویسندگان English

Nazanin Sepehry 1
Seyyed Ali Mortazavi 2
alireza sadeghian 3
Ahmad Pedram nia 4
morteza Mohammadi 5
1 Ph.D student, Department of Food Science and Technology, Islamic Azad University, Sabzevar Branch, Sabzevar, Iran
2 Professor, Department of Food Science and Technology, Ferdowsi University of Mashhad (FUM), Mashhad, Iran
3 Assistant Professor, Department of Food Processing, Research Institute of Food Science and Technology, Mashhad, Iran
4 Associate Professor, Department of Food Science and Technology, Islamic Azad University, Sabzevar Branch, Sabzevar, Iran
5 Department of Food Processing, Research Institute of Food Science and Technology, Mashhad, Iran
چکیده English

Essential oils and extracts of black cumin have been attracted researchers in the field of protection of raw and processed food due to their antimicrobial and antioxidant compounds. In the current study, the chemical composition, antibacterial and antioxidant properties of black cumin essential oil extracted by Clevenger and ultrasound assisted (frequencies 37 and 80 kHz and 70 and 100% power) methods were performed and the optimization of extraction conditions according to the chemical properties of the essential oil. Antibacterial properties of black cumin essential oil against E.coli and S.aureus were measured by measuring the minimum inhibitory concentration and the minimum lethal concentration of pathogenic bacteria using micro-plate method. The antioxidant activity of essential oil was measured by examining the percentage of DPPH free radical scavenging. The results of analysis of black cumin essential oil by GCMS showed that the main composition of black cumin essential oil extracted by Clevenger method was γ-terpene with 30.03% and in ultrasound method was 31.04%. The highest efficiencies of essential oils and extracts obtained by Clevenger method were 2.04 and 0.75%, respectively, and in ultrasound method (80/100) for essential oils and extracts were 2% and 1%, respectively. The results showed that S.aureus was the most sensitive and E.coli the most resistant bacteria to cumin essential oil. Therefore, it can be stated that the extraction of black cumin essential oil by ultrasound method (80/100) could have the greatest effect on the extraction of essential oils and extracts and can be used to protect food against various systems. Benefit from oxidative and microorganisms that cause infections and food poisoning.

کلیدواژه‌ها English

Cumin
E.coli
S. aureus
MIC
radical scavenger
[1] Azimzadeh M. Genetic assessment of Iranian Bunium persicum Boiss using ITS. MSc[thesis]. Tehran: University of Tehran 2009.[Persian].
[2] Dehkhoda AA. Dictionary of Persian words. Vol 3.Tehran: University of Tehran; 1957. p. 879.[Persian].
[3] Pour-seyedi S. Assessment of germination and cytology of three Iranian caraway genus: Bunium, Carum and Cuminum. Tehran: University of Tehran; 1994. [Persian].
[4] Trease GE, Evans WC. Pharmacognosy. London: Bailer Trindall; 1972.p. 515.
[5] Steinegger E, Hansel R. Lehrbuch der pharmacognosie auf phytochemischer grundlage. Berlin: Springer Verlag; 1972. p. 348-82.
[6] Haghiroalsadat F, Bernard F, Kalantar SM, Sheikhha MH, Hokmollahi F, Azimzadeh M, et al. Bunium persicum(Black Caraway) of Yazd province: chemical assessment and Evaluation of its antioxidant effects. J Shaheed Sadoughi Univ Med Sci 2010; 18(4): 284-91. [Persian]
[7] Catoni, C., Schaefer, H.M., Peters, A. (2008). Fruit for health: the effect of flavonoids on humoral immune response and food selection in a frugivorous bird. Funct. Ecol., 22(4), 649-654.
[8] Poodi, Y., Bimakr, M., Ganjloo, A., Zarringhalami, S. (2017). Optimization and comparative evaluation of ultrasound-assisted extraction of bioactive phenolic compounds from feijoa (Feijoa sellowiana) leaves. Innovative Food Technologies, 5(1), 49-64. doi: 10.22104/jift.2017.506.
[9] Kamali, F., & Sadeghi Mahoonak, A., & Nasirifar, Z. (2015). The effect of ultrasound-assisted conditions on the extraction of phenolic compounds and flavonoids from autumn olive fruits (elaeagnus umbellate). journal of food technology and nutrition, 12(2 (46)), 23-32.
[10] Mahmoudi, R., Ehsani, A., Zare, P. (2012). Phytochemical, antibacterial and antioxidant properties of Cuminum Cyminum L. essential oil. Food industry researches journal. 22, 3.
[11] n, Z., sa., A., k, F. (2013). Effect of extraction condition with two ultrasonic methods on phenolic, flavonoids and DPPH free radical scavenging of Celtis australis extract. Journal of Food Processing and Preservation, 5(2), 115-129.
[12] Iacobellis NS, Cantore PL, Capasso F, Senatore F. Antibacterial activity of Cuminum cyminum L. and Carum carvi L. essential oils. J Agric Food Chem 2005; 53(1): 57–61.
[13] Ajith TA, Janardhanan KK. Indian medicinal mushroom as a source of antioxidant and antitumor agents. J Clin Biochem Nutr 2007; 40(3): 157-62.
[14] Preuss HG, Echard B, Brook I, Elliott TB. Minimum inhibitory concentrations of herbal essential oils and monolaurin for gram-positive and gram-negative bacteria. Mol Cell Biochem 2005; 272(1-2):29-34.
[15] Albu, S., Joyce, E., Paniwnyk, L., Lorime, J. P. and Manson, T. J. 2004. Potential for the use of ultrasound in the extraction of antioxidant from Rosmarinus officinalis for the food and pharmaceutical industry. Ultrasonics Sonochemistry.,11(3-4):261-265.
[16] Dey, S., Rathod, V. K. (2013). Ultrasound assisted extraction of β-carotene from Spirulina platensis. Ultrasonics Sonochem., 20, 271-276.
[17] Mc Donald, S., Prenzler, P.D., Antolovich, M., Robards, K. (2001). Phenolic content and antioxidant activity of olive extracts. Food Chem., 73(1), 73-84.
[18] Souri E, Amin G, Farsam H, Barazandeh Tehrani M. Screening of antioxidant activity and phenolic content of 24 medicinal plant extracts. Daru 2008; 16(2): 83-7.
[19] Mekawey AAI, Mokhtar MM, Farrag RM. antitumor and antibacterial activities of [1-(2Ethyl, 6-Heptyl) Phenol] from Cuminum Cyminum seeds. J App Scienc Res 2009; 5(11):1881-1888.
[20] Rafei, S., & Azizkhani, M., & Areaei, P. (2017). Impact of antioxidative properties of cumin and tarragon essential oils on the quality of full-fat white cheese. journal of food technology and nutrition, 14(4 (56)), 79-90.
[21] Fazlara, A., & Sadeghi, E., & Rostami Soleimani, P. (2012). Study on the antibacterial effects of cuminum cyminum essential oil on listeria monocytogenes in iranian white cheese. Iranian journal of food science and technology, 9(35), 35-44.
[22] Amiri, H., & Biraminia, L. (2014). phytochemical evalution of ferulago angulata, bunium persicumand dorema aucheri from kerman province (iran). eco-phytochemical journal of medical plants, 1(4 (4)), 1-10.
[23] Shalmashi, A., Amani, F (2010). Extraction of black cumin by ultrasound technique. Pharmaceutical plant conference, Sari, Iran.
[24] Ahmadian-Kouchaksaraie, Z., Niazmand, R. (2016). Extraction of Active Components from Saffron Petal with the Help of Ultrasound and Optimization of Extraction Conditions. Innovative Food Technologies, 4(1), 121-135. doi: 10.22104/jift.2016.382.
[25] Xu, Y .Pan, S. (2013). Effects of various factors of ultrasonic treatment on the extraction yield of all-translycopene from red grapefruit (Citrus paradise Macf.). Ultrason. Sonochem., 20(4), 1026-1032.
[26] Ya-Qin, Ma. Jian-Chu, Chen. 2009. Simultaneous extraction of phenolic compound of citrus peel extracts: Effect of ultrasound. Journal of Ultrasonics Sonochemistry., 16: 57-62.
[27] Herrera, M.C., De Castro, M.L. (2004). Ultrasoundassisted extraction for the analysis of phenolic compounds in strawberries. Anal Biochem., 379, 1106-1112.
[28] Ghorbani, M., & Aboonajmi, M., & Ghorbani javid, M., & Arabhosseini, A. (2017). Effect of ultrasound extraction conditions on yield and antioxidant properties of the fennel seed (foeniculum vulgare) extract. Iranian journal of food science and technology, 14(67), 63-73.
[29] Mandana, B., Russly, A.R., Farah, S.T., Noranizan, M.A., Zaidul, I.S.M., Ali, G. (2013) Supercritical carbon dioxide extraction of seed oil from winter melon (Benincasa hispida) and its antioxidant activity and fatty acid composition. Molecules, 18, 997-1014.
[30] Nikavar B, Abolhasani F. Screening of antioxidant properties of seven umbellifreae fruits from Iran. Pak J Pharm Sci 2009; 22(1): 30-35.
[31] Ranjbaran P, Sadeghian S, Shirazi MH, Sarraf-Nejad A, Fazeli MR, Amin GH, et al. Antibacterial effects of Cinnamon verum, Bunium persicum, Foeniculum vulgare and Anethum graveolens extracts on Helicobacter pylori via disk diffusion and flow cytometry. J Hamedan Univ Medl Science 2005; 33(3):4247.