بهینه سازی استخراج ترکیبات آنتی اکسیدانی از پوست انگور(Vitis vinifera L.) با کمک پیش تیمار اولتراسونیک

نویسندگان
1 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان
2 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده ی فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان
3 گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان
چکیده
انگور یکی از مهمترین محصولات کشاورزی است که می تواند به صورت میوه تازه یا فرآیند شده مصرف گردد. انگور یکی از مهمترین محصولات باغی و تجاری ایران به شمار می آید. سالیانه مقادیر زیادی پسماند انگور در واحدهای تولید کننده ی شیره انگور تولید می شود و تولید کنندگان این محصول را با مشکلات زیادی برای دفع پسماند رو به رو می کند. ضایعات و پسماندهای انگور منبع ارزشمندی از رنگدانه ها و ترکیبات آنتی اکسیدانی طبیعی خصوصأ ترکیبات پلی فنولی هستند. استخراج ترکیبات آنتی اکسیدانی از مواد اولیه ارزان قیمتی مانند ضایعات انگور روش مناسبی برای استفاده از آنها در صنایع غذایی و دارویی است. در این تحقیق برای یافتن شرایط بهینه استخراج ترکیبات فنولی از پوست انگورشانی استان همدان از روش سطح پاسخ (RSM) و طرح مرکب مرکزی (CCD) با سه متغییرمستقل (زمان استخراج با استفاده از حمام اولتراسونیک، نسبت فاز مایع به جامد وغلظت حلال اتانول (استفاده شد. شرایط بهینه استخراج ترکیبات فراسودمند از پوست انگور قرمز برحسب ماکزیمم مقدار ترکیبات فنولی، ترکیبات فلاونوئیدی، ترکیبات آنتوسیانینی وهمچنین ماکزیمم ظرفیت آنتی اکسیدانی (بر حسب DPPH) به دست آمد. شرایط بهینه استخراج ترکیبات فنولی، فلاونوئیدی و آنتوسیانینی شامل غلظت اتانول 59.06%، نسبت فاز مایع به جامد ml/g16.08 و زمان بهینه استخراج min 24.12 بود. نتایج تحقیق نشان داد عصاره پوست انگور قرمز حاوی 8 نوع ترکیب فنولی مختلف است که درمیان آنها اپی گالوکاتچین و کاتچین بالاترین غلظت را دارند. بنابراین با یافتن شرایط بهینه استخراج ترکیبات فنولی و شناسایی اجزای دقیق آنها، میتوان این ترکیبات را در مقیاس کارگاهی تهیه کرد و در اختیار صنایع مختلف غذایی و دارویی قرار داد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Optimizing the Extraction of Antioxidant Components from Grape (Vitis vinifera L.) Skin by Ultrasonic Pre-treatment

نویسندگان English

Saadat Azizi 1
Seyyed Moein Nazari 2
Leila MoradiHaghgou 3
1 Department of food science and technology, Faculty of engineering, Hamedan Branch, Islamic Azad university, Hamedan, Iran.
2 Department of food science and technology, Faculty of engineering, Hamedan Branch, Islamic Azad university, Hamedan, Iran.
3 Department of Microbiology, Faculty of Basic Science, Hamedan Branch, Islamic Azad university, Hamedan, Iran.
چکیده English

انگور یکی از مهمترین محصولات کشاورزی است که می تواند به صورت میوه تازه یا فرآیند شده مصرف گردد. انگور یکی از مهمترین محصولات باغی و تجاری ایران به شمار می آید. سالیانه مقادیر زیادی پسماند انگور در واحدهای تولید کننده ی شیره انگور تولید می شود و تولید کنندگان این محصول را با مشکلات زیادی برای دفع پسماند رو به رو می کند. ضایعات و پسماندهای انگور منبع ارزشمندی از رنگدانه ها و ترکیبات آنتی اکسیدانی طبیعی خصوصأ ترکیبات پلی فنولی هستند. استخراج ترکیبات آنتی اکسیدانی از مواد اولیه ارزان قیمتی مانند ضایعات انگور روش مناسبی برای استفاده از آنها در صنایع غذایی و دارویی است. در این تحقیق برای یافتن شرایط بهینه استخراج ترکیبات فنولی از پوست انگورشانی استان همدان از روش سطح پاسخ (RSM) و طرح مرکب مرکزی (CCD) با سه متغییرمستقل (زمان استخراج با استفاده از حمام اولتراسونیک، نسبت فاز مایع به جامد وغلظت حلال اتانول (استفاده شد. شرایط بهینه استخراج ترکیبات فراسودمند از پوست انگور قرمز برحسب ماکزیمم مقدار ترکیبات فنولی، ترکیبات فلاونوئیدی، ترکیبات آنتوسیانینی وهمچنین ماکزیمم ظرفیت آنتی اکسیدانی (بر حسب DPPH) به دست آمد. شرایط بهینه استخراج ترکیبات فنولی، فلاونوئیدی و آنتوسیانینی شامل غلظت اتانول 59.06%، نسبت فاز مایع به جامد ml/g16.08 و زمان بهینه استخراج min 24.12 بود. نتایج تحقیق نشان داد عصاره پوست انگور قرمز حاوی 8 نوع ترکیب فنولی مختلف است که درمیان آنها اپی گالوکاتچین و کاتچین بالاترین غلظت را دارند. بنابراین با یافتن شرایط بهینه استخراج ترکیبات فنولی و شناسایی اجزای دقیق آنها، میتوان این ترکیبات را در مقیاس کارگاهی تهیه کرد و در اختیار صنایع مختلف غذایی و دارویی قرار داد.

کلیدواژه‌ها English

Shani grapes skin
phenolic compounds
Natural antioxidant
ultrasonic waves
Rathi, P., & Rajput, C. S. (2014). Antioxidant potential of grapes (Vitis Vinifera): A review. Journal of Drug Delivery and Therapeutics, 4(2), 102-104. https://doi.org/10.22270/jddt.v4i2.776
Li, J., Zhang, S., Zhang, M., & Sun, B. (2019). Novel approach for extraction of grape skin antioxidants by accelerated solvent extraction: Box–Behnken design optimization. Journal of food science and technology, 56, 4879-4890. https://doi.org/10.1007/s13197-019-03958-5
Carrillo, C., Nieto, G., Martinez-Zamora, L., Ros, G., Kamiloglu, S., Munekata, P. E., ... & Barba, F. J. (2022). Novel approaches for the recovery of natural pigments with potential health effects. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 70(23), 6864-6883. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c07208
Gülcü, M., Ghafoor, K., Al‐Juhaimi, F., Özcan, M. M., Uslu, N., Babiker, E. E., ... & Azmi, I. U. (2020). Effect of grape (Vitis vinifera L.) varieties and harvest periods on bioactive compounds, antioxidant activity, phenolic composition, mineral contents, and fatty acid compositions of Vitis leave and oils. Journal of food processing and preservation, 44(11), e14890. https://doi.org/10.1111/jfpp.14890
Aliakbarlu, J., Khalili,S., Mohammadi S., Naghili, H.(2014) Int. Food Res. J., 21(1), 367
Pinelo, M., Rubilar, M., Jerez, M., Sineiro, J., & Núnez, M. J. (2005). Effect of solvent, temperature, and solvent-to-solid ratio on the total phenolic content and antiradical activity of extracts from different components of grape pomace. Journal of agricultural and food chemistry, 53(6), 2111-2117. http://dx.doi.org/10.1021/jf0488110
Carrera, C., Ruiz-Rodríguez, A., Palma, M., & Barroso, C. G. (2012). Ultrasound assisted extraction of phenolic compounds from grapes. Analytica chimica acta, 732, 100-104. https://doi.org/10.1016/j.aca.2011.11.032
Rojas, R., Castro-López, C., Sánchez-Alejo, E. J., Niño-Medina, G., & Martínez-Ávila, G. C. G. (2016). Phenolic Compound Recovery from Grape Fruit and By- Products: An Overview of Extraction Methods. InTech. doi: 10.5772/64821
Novak, I., Janeiro, P., Seruga, M., & Oliveira-Brett, A. M. (2008). Ultrasound extracted flavonoids from four varieties of Portuguese red grape skins determined by reverse-phase high-performance liquid chromatography with electrochemical detection. Analytica chimica acta, 630(2), 107-115. https://doi.org/10.1016/j.aca.2008.10.002
Ghafoor, K., Choi, Y. H., Jeon, J. Y., & Jo, I. H. (2009). Optimization of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds, antioxidants, and anthocyanins from grape (Vitis vinifera) seeds. Journal of agricultural and food chemistry, 57(11), 4988-4994. https://doi.org/10.1021/jf9001439
Ghassempour, A., Heydari, R., Talebpour, Z., Fakhari, A. R., Rassouli, A., Davies, N., & Aboul-Enein, H. Y. (2008). Study of new extraction methods for separation of anthocyanins from red grape skins: analysis by HPLC and LC-MS/MS. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies®, 31(17), 2686-2703. https://doi.org/10.1080/10826070802353247
Mirbagheri, V. S., Alizadeh, E., Yousef Elahi, M., & Esmaeilzadeh Bahabadi, S. (2018). Phenolic content and antioxidant properties of seeds from different grape cultivars grown in Iran. Natural product research, 32(4), 425-429. https://doi.org/10.1080/14786419.2017.1306705
Farhadi, K., Esmaeilzadeh, F., Hatami, M., Forough, M., & Molaie, R. (2016). Determination of phenolic compounds content and antioxidant activity in skin, pulp, seed, cane and leaf of five native grape cultivars in West Azerbaijan province, Iran. Food chemistry, 199, 847-855. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.12.083
Caldas, T. W., Mazza, K. E. L., Teles, A. S. C., Mattos, G. N., & Brigida, A. IS, Conte-Junior, CA, Borguini, RG, Godoy, RLO, Cabral, L. MC, & Tonon, RV (2018). Phenolic compounds recovery from grape skin using conventional and non-conventional extraction methods. Industrial Crops and Products, 111, 86-91. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.10.012
Maran, J. P., Priya, B., & Manikandan, S. (2014). Modeling and optimization of supercritical fluid extraction of anthocyanin and phenolic compounds from Syzygium cumini fruit pulp. Journal of Food Science and Technology, 51, 1938-1946. https://doi: 10.1007/s13197-013-1237-y
Formagio, A. S. N., Volobuff, C. R. F., Santiago, M., Cardoso, C. A. L., Vieira, M. D. C., & Pereira, Z. V. (2014). Evaluation of antioxidant activity, total flavonoids, tannins and phenolic compounds in Psychotria leaf extracts. Antioxidants, 3(4), 745-757. https://doi.org/10.3390/antiox3040745
Formagio, A. S. N., Volobuff, C. R. F., Santiago, M., Cardoso, C. A. L., Vieira, M. D. C., & Pereira, Z. V. (2014). Evaluation of antioxidant activity, total flavonoids, tannins and phenolic compounds in Psychotria leaf extracts. Antioxidants, 3(4), 745-757. https://doi.org/10.3390/antiox3040745
Kumar, K., Srivastav, S., & Sharanagat, V. S. (2021). Ultrasound assisted extraction (UAE) of bioactive compounds from fruit and vegetable processing by-products: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 70, 105325. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105325
Ghafoor, K., & Choi, Y. H. (2009). Optimization of ultrasound assisted extraction of phenolic compounds and antioxidants from grape peel through response surface methodology. Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, 52, 295-300. https://doi.org/10.3839/jksabc.2009.052
Che Sulaiman, I. S., Basri, M., Fard Masoumi, H. R., Chee, W. J., Ashari, S. E., & Ismail, M. (2017). Effects of temperature, time, and solvent ratio on the extraction of phenolic compounds and the anti-radical activity of Clinacanthus nutans Lindau leaves by response surface methodology. Chemistry Central Journal, 11(1), 1-11. https://doi.org/10.1186/s13065-017-0285-1
Garcia-Castello, E. M., Rodriguez-Lopez, A. D., Mayor, L., Ballesteros, R., Conidi, C., & Cassano, A. (2015). Optimization of conventional and ultrasound assisted extraction of flavonoids from grapefruit (Citrus paradisi L.) solid wastes. LWT-Food Science and Technology, 64(2), 1114-1122. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.07.024
Cacace, J. E., & Mazza, G. (2003). Mass transfer process during extraction of phenolic compounds from milled berries. Journal of Food Engineering, 59(4), 379-389. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(02)00497-1
Mohamed Ahmed, I. A., Al-Juhaimi, F., Adisa, A. R., Adiamo, O. Q., Babiker, E. E., Osman, M. A., ... & Elkareem, M. A. (2020). Optimization of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds and antioxidant activity from Argel (Solenostemma argel Hayne) leaves using response surface methodology (RSM). Journal of Food Science and Technology, 57, 3071-3080. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04340-6
He, B., Zhang, L. L., Yue, X. Y., Liang, J., Jiang, J., Gao, X. L., & Yue, P. X. (2016). Optimization of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds and anthocyanins from blueberry (Vaccinium ashei) wine pomace. Food chemistry, 204, 70-76. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.02.094
Nile, S. H., Kim, S. H., Ko, E. Y., & Park, S. W. (2013). Polyphenolic contents and antioxidant properties of different grape (V. vinifera, V. labrusca, and V. hybrid) cultivars. BioMed research international, 2013. https://doi.org/10.1155/2013/718065