Investigation of antioxidant and antimicrobial properties of water and methanol extracts of pomegranate peels

Abstract

Objective: In this study, it was aimed to extract the phytochemical compounds contained in pomegranate peel using different solvents, to investigate the antioxidant capacity and to bring the pomegranate peels to the industry. Materials and Methods: The pomegranate peels were extracted at 1:10 (w v-1) concentration by using distilled water and methanol. Extracts (at concentrations of 10-100 mg mL-1) were analyzed to determine both phytochemical and antibacterial parameters. Results Total phenolics of pomegranate peel extracts ranged from 4.85 to 12.91 mg GAE g-1. Total flavonoids ranged from 0.13 to 0.65 mg RE g-1. Ascorbic acid values of the extracts ranged from 29.42 to 46.35 mg L-1. The antioxidant activity values of the pomegranate peel extracts (DPPH˙ % radical scavenging activity) ranged from 77.63 to 84.47%. The highest antioxidant capacity was obtained from methanol extracts as well as total phenolic, flavonoid and ascorbic acid contents. It was determined that the extracts used in the study showed increased chelating activity as the concentration increased. In addition. it was determined that the activity of chelating the Fe+2 ions of all extracts was lower than the standard, Fe+2 chelating activities of the methanolic pomegranate extracts ranged from 49.11 to 72.95%. Consequently, it is feasible to say that the best concentrate is methanol contrasted with different concentrates as far as chelation. Trolox equivalent antioxidant activity values of the methanol extracts ranged from 20.30 to 20.43 μM trolox equivalent 10g-1 and the water extracts ranged from 16.67-20.44 μM trolox equivalent 10g-1. There was no inhibitory effect of the extracts. Conclusion: As a result of these results. the reintegration of cheap and abundant pomegranate peels to the environment will provide a significant contribution to the health as well as the economic components.

Keywords

• Antimicrobial
• antioxidant
• chelating
• pomegranate peel
• phenolic contents

Nar kabuklarının su ve metanol ekstraktlarının antioksidan ve antimikrobiyal özelliklerinin incelenmesi

Öz

Amaç: Bu çalışmada, nar kabuğunun içerdiği fitokimyasal bileşiklerin farklı solventler kullanılarak ekstraksiyonu, antioksidan kapasitesinin araştırılması ve nar kabuklarının sanayiye kazandırılması amaçlanmıştır. Materyal ve Yöntem: Su ve metanol kullanılarak 1:10 (w v-1) konsantrasyonda nar kabukları ekstrakte edilmiştir. Hem fitokimyasal hem de antibakteriyel parametrelerin tespit edilebilmesi için özütler (10-100 mg mL-1 konsantrasyonlarda) analizlere tabi tutulmuştur. Araştırma Bulguları: Nar kabuğu ekstrelerinin toplam fenolik madde içerikleri 4.85-12.91 mg GAE g-1 arasında değişiklik göstermiştir. Ekstraktların toplam flavonoid madde miktarı değerleri 0.131-0.65 mg RE g-1 arasında değişiklik göstermiştir. Ekstraktların askorbik asit değerleri 29.42-46.35 mg L-1 arasında değişiklik göstermiştir. Nar kabuğu ekstraktlarının antioksidan aktivite değerleri (% DPPH˙ radikal giderme aktivitesi) % 77.63-84.47 arasında değişiklik göstermiştir. En yüksek antioksidan kapasite toplam fenolik, flavonoid ve askorbik asit içeriklerinde olduğu gibi metanol ekstrelerinden elde edilmiştir. Konsantrasyon arttıkça şelatlama aktivitesi artmıştır. Ayrıca tüm ekstraktların Fe+2 iyonlarını şelatlama aktivitelerinin standartdan daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Nar kabuklarının metanolik ektraktlarının Fe+2 şelatlama aktivitelerinin % 49.11-72.95 arasında değiştiği belirlenmiştir. Bu nedenle şelatlama açısından diğer ekstraktlar ile karşılaştırıldığında en iyi ekstrakt metanoldür. Metanol ekstraktlarının troloks eşdeğeri antioksidan aktivite değerleri 20.30-20.43 μM troloks eşdeğeri 10g-1, su ekstraktlarının ise 16.67-20.44 μM troloks eşdeğeri 10g-1 arasında değişiklik göstermiştir. Özütlerin herhangi bir inhibitör etkisine rastlanmamış, sadece çözücüye bağlı inhibitör etki saptanmıştır. Sonuç: Bu sonuçlara göre, ucuz ve bol miktarda bulunan nar kabuklarının çevreye tekrar kazandırılması hem ekonomik açıdan hem de içerisinde bulunan bileşenlerden dolayı sağlık açısından büyük katkı sağlayacaktır.

Anahtar Kelimeler

• Antimikrobiyal
• antioksidan
• fenolik içerik
• nar kabuğu
• şelatlama
• Antimicrobial
• antioxidant
• chelating
• pomegranate peel
• phenolic contents

References

1. Apaydın, E. (2008). Nar Suyu Konsantresi Üretim ve Depolama Sürecinde AntioksidanAkivitedeki Değişimler. Yüksek Lisans Tezi, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstüsü, Ankara Üniversitesi, Ankara, Türkiye.
2. Ajaikumar, K.B., Asheef, M., Babu, B.H., & Padikkala, J. (2005). The inhibition of gastric mucosal injury by Punica granatum L. (pomegranate) methanolic extract. Journal of Ethnopharmacology. vol. 96. pp.171-176.
3. Blois, M.S. (1958). Antioxidant determinations by the use of stable free radical. Nature, pp.1199-1200.
4. Çam, M. (2009). “Basınçlı Solvent Ekstraktörü Kullanılarak Nar Kabuğu ve Çekirdeğinin Antioksidan Bileşinlerin Su ile Ekstraksiyonu.” Doktora Tezi. Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı. Fen Bilimleri Enstitüsü. Ege Üniversitesi. İzmir. Türkiye.
5. Demir, T. (2018). Körmen, kiraz sapı ve nar kabuğunun antioksidan antimikrobiyal, sitotoksik, antidiyabetik ve antienflamatuar özelliklerinin belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Tokat, Türkiye.
6. Dinis, T.C.P., Madeira, V.I.M.C. & Almeida, L.M. (1994). Action of phenolic derivatives (acetaminophen. salicylate. and 5-aminosalicylate) assay inhibitors of membrane lipid peroxidation and assay peroxyl radical scavengers. Archives of Biochemistry and Biophysics, vol.315. no.1. pp.161-169.
7. Elaltunkara, Z. (2018). Nar çekirdeği ve nar kabuğunun tozunun probiyotik yoğurt üretiminde prebiyotik olarak kullanım olanaklarının Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Harran Üniversitesi, Şanlıurfa, Türkiye.
8. Gölükcü, M., Tokgöz, H. & Çelikyurt, M.A. (2005). Nar çekirdeğinin bazı özellikleri ve nar çekirdeği yağının yağ asidi bileşimi. Derim, c.22. ss.33–40.

9. Gündoğdu, M., Yılmaz, H., & Canan, İ. (2015). Nar (Punica granatum L.) Çeşit ve Genotiplerin Fizikokimyasal Karakterizasyonu. Uluslararası Tarım ve Yaban Hayatı Bilimleri Dergisi, c.1. ss.57–65.
10. Guo, C., Yang, J., Wei, J., Li, Y., Xu, J., & Yiang, J. (2003). Antioxidant activities of peel. pulp and seed fractions of common fruits as determined by FRAP assay. Nutrition Research, vol.23. pp.1719-1726.
11. Gülen, S. (2013). Asma ve Yonca Yapraklarının In Vitro Antioksidan Özellikleri. Yüksek Lisans Tezi, Kimya Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trakya Üniversitesi, Edirne, Türkiye.
12. Hayouni, E.A., Abedrabba, M., Bouix, M., & Hamdi, M. (2007). The effects of solvent and extraction method on the phenolic contents and biological activities iv vitro of Tunisian Quercus coccifera and Juniperus phoenicea L. fruit extracts. Food Chemistry, vol.105. no.3. pp.1126-1134.
13. Kanatt, S.R., Chander, R. & Sharma, A. (2010). Antioxidant and antimicrobial activity of pomegranate peel extract improves the shelf life of chicken products. International Journal of Food Science and Technology, vol.45. pp.216-222.
14. Kulkarni, A.P., Aradhya, S.M. & Divakar, S. (2004). Isolation and identification of a radical scavenging antioxidant- punicalagin from pith and carpellary membrane of pomegranate fruit. Journal of Food Chemistry, vol.87. pp.551-557.
15. Kurt, H. ve Şahin, G. (2013). Bir ziraat coğrafyası çalışması: Türkiye de nar tarımı. Marmara coğrafya dergisi, ss.551-574.
16. Li, Y., Guo, C., Yang, J., Wei, J., Xu, J. & Cheng, S. (2006). Evaluation of antioxidant properties of pomegranate peel extract in comparison with pomegranate pulp extract. Food Chemistry, vol.96. pp.254-260.
17. Matthaus, B. (2002). Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds. Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol.50. pp.3444– 3452.
18. Necati, C.İ. (2012). Nar kabuğunun fenolik bileşiğinin su ile ekstraksiyonu ve ekstratların mikroenkapsülasyonu. Yüksek Lisans Tezi, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Erciyes Üniversitesi, Kayseri, Türkiye. Negi, P.S. and Jayaprakasha, G.K. (2003). Antioxidant and antibacterial activities of Punica granatum peel extracts. Journal of Food Science, vol.68. no.4. pp.1473-1477.
19. Oyaizu, M. (1986). Studies on product of browning reaction prepared from glucose amine. Japan Journal of Nutrition, vol.44. pp.307-315.
20. Özcan, M.M., Baydar, H., Sagdıç, O., & Ozkan, G. (2007). Türkiye’de ticari açıdan önemli Lamiaceae familyasına ait baharat veya çeşni olarak kullanılan bitkilerin fenolik bileşenleri ile antioksidan ve antimikrobiyal etkilerinin belirlenmesi. TÜBİTAK Projesi. No:TOGTAG-3319. Konya. Türkiye.
21. Özden, M. ve Özden, A.N. (2014). Farklı renkteki meyvelerin toplam antosiyanin. toplam fenolik kapsamlarıyla toplam antioksidan kapasitelerinin karşılaştırılması. Harran Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bilimleri Bölümü, Şanlıurfa Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi, c.9. s.2. ss.1-12.
22. Özdemir, H., Soyer, A., Tağı, Ş. & Turan, M. (2014). Nar Kabuğu Ekstraktının Antimikrobiyal ve Antioksidan Aktivitesinin Köfte Kalitesine Etkisi. Ankara Üniversitesi. Mühendislik Bölümü. Gıda Mühendisliği. Et ve Süt Kurumu. Ankara c.39. s.6. ss.355-362.
23. Özkal, N. ve Dinç, S. (1993). Nar (Punica granatum L.) Meyva Kabuklarının Eczacılık Yönünden Değerlendirilmesi. Ankara Eczacılık Fakültesi Dergisi, c.22. ss.1-2.
24. Sarıca, Ş. (2011). Nar Suyu Yan Ürünlerinin Hayvan Beslemede Kullanım Olanakları. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, c.28. s.2. ss.97-101.
25. Seeram, N., ,Schulman R.N. &. Heber, D. (2006). Pomegranates Ancient Roots to Modern Medicine. Taylor & Francis Group. Boca Raton. 244 p.
26. Singh, R.P., Murthy, K.N.C. & Jayaprakasha, G.K. (2002). Studies on the antioxidant activity of pomegranate (Punica granatum) peel and seed extracts using in vitro models. Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol.50. pp.81-86.
27. Topkaya, C. (2017). Nar Kabuğu Tozu İlavesinin Keklerin Besinsel, Duyusal ve Mikrobiyolojik Özelliklerine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Pamukkale Üniversitesi, Denizli, Türkiye.
28. Turgut, D.Y. ve Seydim, A.C. (2013). Akdeniz Bölgesinde Yetiştirilen Bazı Nar (Punica Granatum. L.) Çeşit ve Genotiplerinin Fenolik Bileşenleri ve Antioksidan Aktivitelerinin Belirlenmesi. Akademik Gıda, c.11. s.2. ss.51-59.
29. Ucan Türkmen, F. and Mercimek Takci, H. A. (2018). Ultraviolet-C and Ultraviolet-B Lights Effect on Black Carrot (Daucus carota ssp. sativus) Juice. Journal of Food Measurement and Characterization, vol.12. no.2. pp.1038-1046.
30. Wolfe, K.L. and Liu, R.H. (2003). Apple peels as a value-added food ingredient. Journal of Agricutural and Food Chemistry, vol.51. pp.1676–1683.
31. Yılmaz, C. (2005). Narda Derim Öncesi Meyve Çatlamasının Anatomisi ve Fizyolojisi.” Doktora Tezi, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye. Zoral, F.B. ve Turgay, Ö. (2014). Çeşitli Gıda Atıklarının Toplam Fenolik Madde İçeriğinin. Antioksidan ve Antimikrobiyel Aktivitelerinin Araştırılması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Ziraat Mühendisliği, Gıda Mühendisliği Bölümü, Doğa Bilimleri Dergisi, c.17. s.2.