Effects of gibberellic acid (GA3) on phenolic compounds in black myrtle fruit (Myrtus communis L.)

Abstract

Myrtle (Myrtus communis L.) grows naturally in the Mediterranean climate zone in our country. The fruits of myrtle are used in table consumption and the essential oils of the leaves are used especially in the sectors such as pharmaceutical, cosmetics and pesticide industry. Mytrle fruits are white and black colour. Black myrtle fruits have higher phenolic compounds, anthocyanins and antioxidant activity than white berries. Therefore, demand for fruits of black myrtle has recently increased. The studies were carried out in the orchard of black myrtle cultivar located in Akdeniz University, Faculty of Agriculture. At different flowering stages, GA3 dose of 100 ppm were applied to the whole of the plants. Antioxidant activity analysis was made according to the ABTS/TEAC method. The ratios of phenolic compounds were determined by LC-MS/MS. Some applications significantly increased ratios of phenolic compounds in fruits, reduced the amount of yield and antioxidant activity. As a result of the study, 2.nd GA3 application increased amount of gallic acid from 2.43 to 3.58 (mg 100 g-1), quercetin from 1.48 to 2.74 (mg 100 g-1), kaempferol from 0.48 to 1.10 (mg 100 g-1), rutin from 0.34 to 0.58 (mg 100 g-1), epicatechin from 0.31 to 0.41 (mg 100 g-1), myricetin from 11.21 to 17.90 (mg 100 g-1) and benzoic acid from 0.27 to 0.68 (mg 100 g-1). In addition, 3rd. GA3 application decreased fruit yield from 8265 to 4393’e (g tree-1) and antioxidant activity from 262.86 to 137.18’e (µM trolox g-1).

Keywords

• Myrtus communis,Black myrtle fruits,Giberellic acid,Phenolic compounds

Siyah mersin (Myrtus communis L.) meyvesinde gibberellik asit (GA3) uygulamalarının fenolik bileşen miktarları üzerine etkisi

Abstract

Mersin bitkisi (Myrtus communis L.) ülkemizde Akdeniz ikliminin hakim olduğu sahil bölgelerinde kendiliğinden yetişmektedir. Mersinin meyveleri sofralık tüketimde, yapraklarının uçucu yağları ise başta ilaç sanayinde olmak üzere kozmetik ve bitkisel ilaç gibi sektörlerde kullanılmaktadır. Bitkinin siyah ve beyaz renkli iki tipte meyvesi bulunmaktadır. Siyah mersin meyveleri beyaz meyvelilere göre daha yüksek oranda fenolik bileşen, antosiyanin ve antioksidan aktiviteye sahiptir. Bu nedenle son zamanlarda siyah mersin meyvelerine talep artmıştır. Çalışmalar Akdeniz Üniversitesi, Ziraat Fakültesi’nde siyah mersin bahçesinde gerçekleştirilmiştir. Çiçeklenmenin farklı aşamalarında, tüm bitkilere 100 ppm GA3 uygulanmıştır. Antioksidan aktivite analizi ABTS/TEAC yöntemine göre yapılmıştır. Fenolik bileşen miktarlarının analizleri ise LC-MS/MS cihazında belirlenmiştir. Bazı uygulamalar meyvelerde fenolik bileşen miktarlarını arttırırken, ağaç başı verim ve antioksidan aktivite miktarlarının azalmasına neden olmuştur. İkinci GA3 uygulaması gallik asiti 2.43’den 3.58’e (mg 100 g-1), kuersetini 1.48’den 2.74’e (mg 100 g-1), kamferolü 0.48’den 1.10’a (mg 100 g-1), rutini 0.34’den 0.58’e (mg 100 g-1), epikateşini 0.31’den 0.41’e (mg 100 g-1), mirisetini 11.21’den 17.90’a (mg 100 g-1) ve benzoik asiti 0.27’den 0.68’e (mg 100 g-1) arttırmıştır. Üçüncü GA3 uygulaması ise ağaç başı verimin 8265’den 4393’e (g ağaç-1), antioksidan aktivitenin ise 262.86’dan 137.18’e (µM troloks g-1) düşmesine neden olmuştur.

Keywords

• Myrtus communis,Siyah mersin meyvesi,Gibberellik asit,Fenolik Bileşen

References

1. Alım, E., & Uzun, H.İ. (2017). Siyah mersin (Myrtus communis L.)’de gibberellik asit (GA3) uygulamalarının meyve kalitesi ve çekirdeksizlik üzerine etkisi. Derim, 34(2):113-121.
2. Alım, E., Uzun, H.İ., & Aktürk, B. (2018). The effect of different application times of GA3 on black myrtle berries (Myrtus communis L.). The Yüzüncü Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 28:19-23.
3. Angioni, A., Pirisi, F., Caboni, P., D’Aquino, S., Fadda, A., & Schirra, M. (2011). Effects of cold storage on quality traits of sardinian myrtle (Myrtus communis L.) berries and their alcoholic extracts. Journal of Agricultural Science and Technology B, 1:790-798.
4. Aydın, C., & Özcan, M.M. (2007). Determination of nutritional and physical properties of myrtle (Myrtus communis L.) fruits growing wild in Turkey. Journal of Food Engineering, 79(2):453-458.
5. Barboni, T., Cannac, M., Massi, L., Perez-Ramirez, Y., & Chiaramonti, N. (2010). Variability of polyphenol compounds in Myrtus communis L. (Myrtaceae) berries from Corsica. Molecules, 15(11):7849-7860.
6. Bayır, A. (2011). Üzüm, dut ve mersinin fenolik bileşik içerikleri ile antiradikal aktiviteleri üzerine araştırmalar. Doktora Tezi, Akdeniz Üniversitesi, Antalya.
7. Baytop, T. (2007). Türkçe Bitki Adları Sözlüğü. Türk Dil Kurumu Yayınları, 515 s, Ankara.
8. Baytop, T. (1999). Türkiye’de Bitkiler İle Tedavi Geçmişte ve Bugün. Nobel Tıp Kitap Evleri, 480 s, İstanbul.

9. Clague, J.A., & Fellers, C.R. 1934. Relation of benzoic acid content and other constituents of cranberries to keeping quality. Plant Physiology, 9(3):631-636.
10. Cemeroğlu, B. (2010). Gıda Analizleri. Gıda Teknolojileri Derneği Yayınları, 657s, Ankara.
11. Davis, P.H. (1982). Flora of Turkey and the East Aegean Islands. University Press, 172 pp, Edinburgh.
12. De Oliveira, C.B., Comunello, L.N., Lunardelli, A., Amaral, R.H., Pires, M.G.S., Da Silva, G.L., Manfredini, V., Vargas, C.R., Gnoatto, S.C.B., De Oliveira, J.R. & Gosmann, G. (2017). Phenolic enriched extract of baccharis trimera presents anti-inflammatory and antioxidant activities. Molecules, 17(1):1113-1123.
13. Düzgüneş, O., Kesici, T., Kavuncu, O., & Gürbüz, F. (1987). Araştırma ve Deneme Metotları (İstatistik Metotları II). Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, 295 s, Ankara.
14. Ekşi, A., & Karadeniz, F. 2002. Fenoliklerin gıda bileşenleri olarak önemi. Dünya Gıda, 3:64-69.
15. Fischer, U.A., Carle, R., & Kammerer, D.R. (2011). Identification and quantification of phenolic compounds from pomegranate (Punica granatum L.) peel, mesocarp, aril and differently produced juices by HPLC-DAD–ESI/MSn. Food Chemistry, 127(2):807-821.
16. Hakkinen, S.H., Karenlampi, S.O., Heinonen, I. M., Mykkanen, H.M., & Torronen, A.R. (1999a). Content of the flavonols quercetin, myricetin, and kaempferol in 25 edible berries. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 47(6):2274-2279.
17. Hakkinen, S., Heinonen, M., Karenlampi, S., Mykkanen, H., Ruuskanen, J., & Torronen, R. (1999b). Screening of selected flavonoids and phenolic acids in 19 berries. Food Research International, 32(45):345-353.
18. Hakkinen, S.H., Karenlampi, S.O., Mykkanen, H.M., & Torronen, A.R. (2000). Influence of domestic processing and storage on flavonol contents in berries. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48(7):2960-2965.
19. Kaplan, M., Najda, A., Klimek, K., & Borowy, A. (2019). Effect of gibberellic acid (GA3) inflorescence application on content of bioactive compounds and antioxidant potential of grape (Vitis L.) ‘Einset Seedless’ berries. South African Journal for Enology and Viticulture, 40(1):1-10.
20. Lu, J., Lamiknra, O. & Leong, S. (1995). Effects of gibberellic acid on Muscadine Grape production. Proceedings of the Florida State Horticultural Society, 108:360-361.
21. Messaoud, C., & Boussaid, M. (2011). Myrtus communis berry color morphs: a comparative analysis of essential oils, fatty acids, phenolic compounds and antioxidant activities. Chemistry Biodiversity, 8(2):300-310.
22. Montoro, P., Tuberoso, C.I.G., Piacente, S., Perrone, A., De Feo, V., Cabras, P., & Pizza, C. (2006). Stability and antioxidant activity of polyphenols in extracts of Myrtus communis L. berries used for the preparation of myrtle liqueur. Journal Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 41(5):1614-1619.
23. Oğur, R. (1994). Mersin bitkisi (Myrtus communis L.) hakkında bir inceleme. Çevre Dergisi, 10:21-25.
24. Pereira, P., Cebola, M.J., Oliveira, M.C., & Gil, M.G.B. (2016). Supercritical fluid extraction vs conventional extraction of myrtle leaves and berries: comparison of antioxidant activity and identification of bioactive compounds. The Journal of Supercritical Fluids, 113:1-9.
25. Pires, E.J.P., Pommer, C.V., Gelli, D.S., Terra, M.M., Passos, I.R.S., & Silva, A.C.P. (1990). The use of streptomycin and gibberellic acid to promote seedlees and looseness in Italy grapes. Revista di Vilticultura edi Enologina Canegliano, 2:23-29.
26. Reynertson, K.A., Yang, H., Jiang, B., Basle, J.M., & Kennelly, E.J. (2008). Quantitative analysis of antiradical phenolic constituents from fourteen edible myrtaceae fruits. Food Chemistry, 109:883-890.
27. Saldamlı, İ. 1998. Gıda Kimyası, Hacettepe Üniversitesi Yayınları, 527 s, Ankara.
28. Sarais, G., D’Urso, G., Lai, C., Pirisi, FM., Pizza, C., & Montoro, P. (2016). Targeted and untargeted mass spectrometric approaches in discrimination between Myrtus communis cultivars from Sardinia region. Journal of Mass Spectrometry, 51:704-715.
29. Sardoei, A.S., Shahadadi, F., Vakili, M.A., & Gholamshahi, S. (2014). Effects of gibberellic acid (GA3) on phenolic compounds and antiradical activity of marigold (Calendula officinalis). International Journal of Biosciences, 4(3):1-8.
30. Serçe, S., Ercisli, S., Sengul, M., Gunduz, K., & Orhan, E. (2010). Antioxidant activities and fatty acid composition of wild grown myrtle (Myrtus communis L.) fruits. Pharmacogn Magazine, 6:9-12.
31. Şan, B., Yıldırım, A.N., Polat, M., & Yıldırım, F. (2015). Chemical composition of myrtle (Myrtus communis L.) genotypes having bluish–black and yellowish–white fruits. Erwerbs–Obstbau, 57:203-210.
32. Tuberoso, C.I.G., Barra, A., Angon, A., Sarrıtzu, E., & Pirisi, F.M. (2006). Chemical composition of volatiles in sardinian myrtle (Myrtus communis L.) alcoholic extracts and essential oils. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54:1420-1426.
33. Tuberoso, C.I.G., Rosa, A., Bifulco, E., Melis, M.P., Atzeri, A., Pirisi, F.M., & Dessì, M.A. (2010). Chemical composition and antioxidant activities of Myrtus communis L. berries extracts. Food Chemistry, 123:1242-1251.
34. Uzun, H.İ., Aksoy, U., & Gözlekçi, Ş. (2014). Endüstriyel amaçlı organik siyah mersin yetiştiriciliğinin geliştirilmesi, Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı, Tagem-10/Ar-Ge/02, Antalya.
35. Uzun, H.İ., Aksoy, U., Gözlekçi, Ş., Bayır Yeğin, A. & Selçuk, N. (2016). Siyah mersin (Myrtus communis L.)’in değişik ekolojilerde verim ve kalite özellikleri üzerine araştırmalar. Derim, 33(2):159-174.
36. Uzun, H.İ., Alım, E. & Baktır, İ. (2019). Effects of gibberellic acid applications on induction of partenocarpy in black myrtle fruits. Acta Horticulturae. 1242(2): 927-930.
37. Yıldız, H., & Baysal, T. 2003. Bitkisel fenoliklerin kullanım olanakları ve insan sağlığı üzerine etkileri. Gıda Mühendisliği Dergisi, 7(14):29-35.
38. Zadernowski, R., Naczk M., & Nesterowicz, J. (2005). Phenolic acid profiles in some small berries. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53(6):2118-2124.