Comparison of Different Extraction Methods for Carotenoid Analysis in Maize Flour

Abstract

Health benefits of carotenoids embedded in maize kernel have been shown with numerous studies. Different methods are utilized for the analysis of carotenoids that are fat-soluble compounds of maize kernel. It is thought that extraction procedure is the key element resulting in variation among different methods. This study was carried out to determine the effects of three different extraction methods on the results of analyses performed to quantify carotenoid contents in maize. 150 different maize genotypes were used as plant material in the study. Soxhlet (hot extraction), cold (solvent) extraction, and direct extraction methods were used as the extraction treatments. The oil samples extracted with these methods were analyzed with UV-Spectrophotometer, at a wavelength of 450 nm for the estimation of carotenoids. The means from the extraction methods were compared by Kruskal-Wallis test and the relationships among the analysis results were investigated with simple linear regression analysis. The oil samples extracted with Soxhlet method yielded higher values for carotenoids as compared to the other methods. According to the regression analysis, there was a linear and highly significant relation for oil ratio between Soxhlet and cold extraction results. For carotenoids, the regression coefficients among the three methods came out to be rather low. These results indicate that the values acquired from the analyses on oil samples obtained with different extraction methods do not provide operational interchangeability in carotenoid analyses. 

Keywords

• UV-spectrophotometry,antioxidant,Zea mays,soxhlet,oil ratio

Mısır Ununda Karotenoid Analizi İçin Farklı Ekstraksiyon Yöntemlerinin Karşılaştırılması

Abstract

Mısır tanesinde bulunan karotenoidlerin insan sağlığı üzerine olan etkileri birçok çalışma ile ortaya konulmuştur. Yağda çözülebilen bileşikler olan karotenoidlerin mısır tohumundaki miktarının tespiti için farklı yöntemlerden faydalanılmaktadır. Yöntemler arasında farklılık oluşturan en önemli etkenin ekstraksiyon prosedürü olduğu düşünülmektedir. Bu çalışma üç farklı yağ ekstraksiyon yönteminin mısırda karotenoid içeriğini tespit etmeye yönelik yapılan analiz sonuçlarına etkisini belirlemek amacıyla yürütülmüştür. Çalışmada bitkisel materyal olarak 150 farklı mısır genotipi değerlendirmeye alınmıştır. Ekstraksiyon yöntemi olarak Soxhlet (sıcak ekstraksiyon), soğuk (solvent) ekstraksiyon ve doğrudan ekstraksiyon yöntemleri kullanılmıştır. Bu yöntemler ile elde edilen yağların karotenoid içeriği tespiti UV-Spektrofotometre cihazı ile 450 nm dalga boyunda gerçekleştirilmiştir. Yöntemlere ait ortalamalar Kruskal-Wallis testi ile kıyaslanmış ve analiz sonuçları arasındaki ilişkiler basit doğrusal regresyon analizi ile incelenmiştir. Soxhlet ekstraksiyonu ile elde edilen yağlar karotenoid içerikleri bakımından diğer yöntemlerden daha yüksek değerler vermiştir. Regresyon analizi sonuçlarına göre yağ oranı için Soxhlet ekstraksiyonu ve soğuk ekstraksiyon ile elde edilen sonuçlar arasında doğrusal ve yüksek önemli bir ilişki olduğu gözlemlenmiştir. Karotenoid içeriği bakımından karşılaştırılan bu üç yöntem arasındaki regresyon katsayılarının oldukça düşük çıktığı gözlemlenmiştir. Bu bulgular farklı ekstraksiyon yöntemleri ile elde edilen yağlar üzerinden yapılan analizler sonucu bulunan değerlerin karotenoid içeriği tahminlerinde birbirleri yerine kullanılmasının doğru olmadığını göstermektedir.

Keywords

• UV-spektrofotometre,Zea mays,soxhlet,antioksidan,yağ oranı

References

1. Abbasi H., Rezaei K., Emamdjomeh Z., Mousavi S.M.E., 2008. Effect of various extraction conditions on the phenolic contents of pomegranate seed oil. Eur J Lipid Sci Tech. 110:435–40.
2. AOAC, 2005. Method 920.39, Fat (crude) or ether extract in animal feed. 18th ed., AOAC International, Gaithersburg, MD.
3. Cemeroğlu B.S., 2013. Meyve ve Sebze İşleme Teknolojisi Cilt 1. Bizim Grup Basımevi, 707s, Türkiye.
4. Cuong D.M., Arasu M.V., Jeon J., Park Y.J., Kwon S.J., Al-Dhabi N.A., Park S.U., 2017. Medically important carotenoids from Momordica charantia and their gene expressions in different organs. Saudi Journal of Biological Sciences. 24(8): 1913-1919.
5. Egesel C.O., 2001. Genetic Variation Among Maize Genotypes for Carotenoid and Tocopherol Compounds. Ph.D. Thesis. University of Illinois at Urbana-Champaign.
6. Howe J.A., Tanumihardjo S.A., 2006. Methods for Carotenoid Extraction from Biofortified Maize J Agric Food Chem. 54(21): 7992−7997.
7. Kırtok Y., 1998. Mısır Üretimi ve Kullanımı. Kocaoluk Basım ve Yayınevi, 445s., Türkiye.
8. Koca N., Karadeniz F., 2005. Gıdalardaki Doğal Antioksidan Bileşikler. Ankara Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Türkiye.

9. Koçak A.N., 1987. Mısırın İnsan Gıdası Olarak Önemi ve Gıda Endüstrisindeki Yeri. Türkiye’de Mısır Üretiminin Geliştirilmesi, Problemler ve Çözüm Yolları Sempozyumu. 23-26 Mart, 1987. Türkiye.
10. Kurilich A.C., Juvik J.A., 1999. Quantification of carotenoid and tocopherol antioxidants in Zea mays. J Agric Food Chem. 47(5):1948-55.
11. Lambert R.J., 1994. High Oil Corn Hibrids in Specialty Corns (edited by A.R. Hallauer). CRC Presss, 123-146.
12. Lim H., S. Woo H.S., Kim S.J., Lee J., 2007. Comparison of Extraction Methods for Determining Tocopherols in Soybeans. European Journal of Lipid Science and Technology. 109:1124–1127.
13. Maarasyid C., Muhamad I.I., Supriyanto E., 2014. Potential Source and Extraction of Vitamin E From Palm-Based Oils : A Review. Jurnal Teknologi. 69(4):43-50.
14. Maurer M.M., Mein J.R., Chaudhuri S.K., Constant H.L., 2014. An İmproved UHPLC-UV Method For Separation and Quantification of Carotenoids in Vegetable Crops. Food Chemıstry, 165:475–482, https://doi.org/10.1016/j.foodchem .2014.05.038.
15. Mendeş M., 2013. Uygulamalı Bilimler İçin İstatistik ve Araştırma Yöntemleri. Kriter Yayınevi. Türkiye.
16. Murakami A, Nakashima M, Koshiba T, Maoka T, Nishino H, Yano M, Sumida T, Kim OK, Koshimizu K, Ohigashi H., 2000. Modifying Effect of Carotenoids on Superoxide and Nitric Oxide Generation from Stimulated Leukocytes. Cancer Letters, 149:115-123.
17. Ötleş S., Atlı Y., 1997. Karotenoidlerin İnsan Sağlığı Açısından Önemi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 3(1): 249-254, Türkiye.
18. Patil B.S., Jayaprakasha G.K., Chidambara Murthy K.N., Vikram A., 2009. Bioactive Compounds: Historical Perspectives, Opportunities, and ChallengesJ. Agric. Food Chem. 57(18): 8142-8160.
19. R Development Core Team. 2012. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. ISBN 3-900051-07-0, URL http://www.R-project.org.
20. Rodriguez-Amaya D.B., Kimura M., 2004. Harvestplus Handbook For Carotenoid Analysis. Harvestplus Technical Monograph 2.
21. Rutkowski M., Grzegorczyk K., 2007. Modifications of Spectrophotometric Methods For Antioxidative Vitamins Determination Convenient In Analytic Practice. Acta Sci., Pol., Technol, Aliment, 6(3): 17-28.
22. Turgut İ., Doğan R, Yürür N., 1997. Bursa Koşullarında Yetiştirilen Bazı Atdişi Hibrid Mısır (Zea mays L indentata Sturt.) Çeşitlerinde Bitki Sıklığının Verim ve Verim Ögelerine Etkisi. Türkiye II. Tarla Bitkileri Kongresi, Türkiye.