Physico-Chemical Characterization of Prickly Pear (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) Genotypes from Muğla

Abstract

The increasing drought and water scarcity driven by global climate change have heightened the importance of resilient species in agricultural production. In this context, the prickly pear (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.), characterized by its low water requirement and high adaptation capacity, stands out as a strategic species for sustainable agriculture. This study aimed to characterize 15 prickly pear genotypes collected from different locations in the Fethiye district of Muğla Province in terms of selected physico-chemical fruit traits. Soluble solid content (SSC), titratable acidity (citric and malic acids), pH, and ascorbic acid (vitamin C) contents were determined. The results revealed that SSC ranged from 8.95% to 13.97%, citric acid from 0.43% to 1.44%, malic acid from 0.45% to 1.50%, pH from 3.40 to 4.65, and ascorbic acid from 134.50 to 364.00 mg/L. Statistically significant differences (p<0.05) were observed among genotypes for all parameters. The genotypes OP11, OP1, and OP3 exhibited the highest SSC values; OP2 showed the highest organic acid content; OP9 had the lowest pH; and OP1 displayed the highest ascorbic acid level. The findings indicated a substantial genetic variation among the prickly pear populations in Fethiye, suggesting that this variation can be effectively utilized in breeding, storage, and functional product development studies. Considering its low water demand and strong drought tolerance, prickly pear emerges as an alternative and sustainable fruit crop for agricultural production in the Mediterranean region of Türkiye.

Keywords

• Opuntia spp.
• Fruit quality
• Variation
• Phyochemical
• Drought tolerance

Muğla İline Ait Dikenli İncir (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) Genotiplerinin Fiziko-Kimyasal Özellikler Yönünden Karakterizasyonu

Öz

Küresel iklim değişikliğinin etkisiyle artan kuraklık ve su kıtlığı, tarımsal üretimde dayanıklı türlerin önemini her geçen gün artırmaktadır. Bu bağlamda, düşük su gereksinimi ve yüksek adaptasyon kapasitesiyle dikkat çeken dikenli incir (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) sürdürülebilir tarım açısından stratejik bir tür olarak öne çıkmaktadır. Bu araştırma, Muğla ili Fethiye ilçesinin farklı bölgelerinden seçilen 15 dikenli incir genotipinin bazı fiziko-kimyasal meyve özellikleri yönünden karakterizasyonunu amaçlamıştır. Çalışmada suda çözünür kuru madde (SÇKM), titre edilebilir asitlik (sitrik ve malik asit), pH ve askorbik asit (C vitamini) içerikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre SÇKM değerleri %8,95–13,97, sitrik asit %0,43–1,44, malik asit %0,45–1,50, pH 3,40–4,65 ve askorbik asit 134,50–364,00 mg/L aralığında değişmiştir. Genotipler arasında tüm parametreler bakımından istatistiksel olarak anlamlı farklılıklar (p<0,05) saptanmıştır. OP11, OP1 ve OP3 genotipleri yüksek SÇKM içerikleriyle öne çıkarken; OP2 yüksek organik asit, OP9 düşük pH, OP1 ise yüksek askorbik asit içeriği ile dikkat çekmiştir. Bulgular, Fethiye’deki dikenli incir popülasyonlarında önemli bir genetik varyasyon bulunduğunu ve bu varyasyonun üstün özelliklere sahip genotiplerin belirlenmesi, ıslah çalışmaları, depolama ve fonksiyonel ürün geliştirme alanlarında değerlendirilebileceğini göstermektedir. Türün düşük su gereksinimi ve kurak koşullara dayanıklılığı dikkate alındığında, dikenli incir Türkiye’nin Akdeniz kuşağında sürdürülebilir üretim için alternatif bir meyve türü olarak öne çıkmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Opuntia spp.
• Meyve kalitesi
• Varyasyon
• Fitokimyasal
• Kuraklığa dayanıklılık

References

1. Abou-Zaid, A., Nadia, I., Ramadan, M. T., & Nadir, A. (2013). Quality evaluation of sheets, jam and juice from prickly pear and melon blends. Life Science Journal, 10(2), 200-208.
2. Ak, B. E. (2006). Cactus pear (Opuntia ficus-indica L.) in Turkey: Growing regions and pomological traits of cactus pear fruits. Acta Horticulturae, 728, 51-54.
3. Albano, C., Negro, C., Tommasi, N., Gerardi, C., Mita, G., Miceli, A., De Bellis, L., & Blando, F. (2015). Betalains, phenols and antioxidant capacity in cactus pear [Opuntia ficus-indica (L.) Mill.] fruits from Apulia (South Italy) genotypes. Antioxidants, 4(2), 269-280.
4. Andreu-Coll, L., Cano-Lamarid, M., Sendra, E., Carbonell-Barrachina, A., Legua, P., & Hernandez, F. (2019). Fatty acid profile of fruits (pulp and peel) and cladodes (young and old) of prickly pear (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) from six Spanish cultivars. Journal of Food Composition and Analysis, 84, 103294.
5. Belviranlı, B. (2016). Hint inciri (Opuntia ficus-indica (L.)) meyvesi ve tohumlarının bazı fiziko-kimyasal özellikleri üzerine lokasyonun etkisi (Doktora tezi). Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
6. Blunch, N. J. (2012). Introduction to structural equation modeling using IBM SPSS statistics and AMOS. Sage Publications.
7. Corral-Aguayo, R. D., Yahia, E. M., Carillo-Lopez, A., & Gonzalezaguilar, G. (2008). Correlation between some nutritional components and the total antioxidant capacity measured with six different assays in eight horticultural crops. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56, 10498-10504.
8. Coskuner, Y., Turker, N., Ekiz, H. I., Aksay, S., & Karababa, E. (2000). Effect of pH and temperature on the thermostability of prickly pear (Opuntia ficus‐indica) yellow‐orange pigments. Food/Nahrung, 44(4), 261-263.

9. Dehbi, F., Hasip, A., Elbatal, H., & Jaouad, A. (2014). Physicochemical characteristics of Moroccan prickly pear juice (Opuntia ficus indica L.). International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 4(4), 300-306.
10. Doğan, N. (2019). Dikenli incir (Opuntia ficus-indica) meyvesinin bazı fizikokimyasal ve fonksiyonel özelliklerinin belirlenerek gıda sanayisinde kullanım olanaklarının araştırılması (Yüksek lisans tezi). Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
11. Duru, B., & Türker, N. (2005). Changes in physical properties and chemical composition of cactus pear (Opuntia ficus-indica) during maturation. Journal of the Professional Association for Cactus Development, 7, 22-33.
12. Elhassaneen, Y., Ragab, S., & Mashal, R. (2016). Improvement of bioactive compounds content and antioxidant properties in crackers with the incorporation of prickly pear and potato peels powder. International Journal of Nutrition and Food Sciences, 5(1), 53-61.
13. El-Mostafa, K., El Kharrassi, Y., Asmaa, B., Andreoletti, P., Vamecq, J., El Kebbaj, M. S., Latruffe, N., Nasser, B., Cherkaoui-Malki, M., & Lizard, G. (2014). Nopal cactus (Opuntia ficus-indica) as a source of bioactive compounds for nutrition, health and disease. Molecules, 19, 14879-14901.
14. Eroğlu, E., Arslan, R., Güleç, A., & Aksay, S. (2021). Determination of physical and physicochemical properties of prickly pear (Opuntia ficus-indica L.). Journal of Food Processing and Preservation, 45, e15990.
15. Fernández-López, J. A., Almela, L., Obón, J. M., & Castellar, R. (2010). Determination of antioxidant constituents in cactus pear fruits. Plant Foods for Human Nutrition, 65(3), 253-259.
16. Feugang, J., Konarski, P., Zou, D., Stintzing, F., & Zou, C. (2006). Nutritional and medicinal use of cactus pear (Opuntia spp.) cladodes and fruits. Frontiers in Bioscience, 11(1), 2574-2589.
17. Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2018). Crop Ecology, Cultivation and Uses of Cactus Pear (P. Inglese, C. Mondragon, A. Nefzaoui, & C. Saenz, Eds.). Rome, Italy: FAO.
18. Garcia, F., Coll, L., Cano-Lamadrid, M., Lluch, D., Barrachina, A., & Murcia, P. (2020). Valorization of prickly pear (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.): Nutritional composition, functional properties and economic aspects. In Invasive Species - Introduction Pathways, Economic Impact and Possible Management Options
19. Güzel, Ü. (2019). Mersin ve çevresinde yetişmekte olan bazı dikenli incirlerde (Opuntia ficus-indica L.) en uygun hasat dönemlerinin saptanması (Yüksek lisans tezi). Bingöl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bingöl.
20. Halmi, S., Benlakssira, B., Bechtarzi, K., Djerrou, Z., Djeaalab, H., Riachi, F., & Hamdi Pacha, Y. (2012). Antihyperglycemic activity of prickly pear (Opuntia ficus-indica) aqueous extract. International Journal of Medicinal Aromatic Plants, 2, 540-543.
21. Inglese, P., Barbera, G., & La Manita, T. (1995). Research strategies for the improvement of cactus pear (Opuntia ficus indica) fruit quality and production. Journal of Arid Environments, 29(4), 455-468.
22. Inglese, P., Barbera, G., Gugliuzza, G., & Liguari, G. (2009). Ecophysiology and fruit production of cultivated cacti. In Perspectives in Biophysical Plant Ecophysiology: A Tribute to Park S. Nobel (pp. 153-166).
23. Jimenez-Aguilar, D. M., Müjica-Paz, H., & Welti-Chanes, J. (2014). Phytochemical characterization of prickly pear (Opuntia spp.) and of its nutritional and functional properties: A review. Current Nutrition & Food Science, 10(1), 57-69.
24. Karaçalı, İ. (2012). Bahçe ürünlerinin muhafaza ve pazarlanması (8. baskı). İzmir: Ege Üniversitesi Basımevi.
25. Kigel, J. (1995). Seed germination in arid and semi-arid regions. In J. Kigel & G. Galili (Eds.), Seed Development and Germination (pp. 645-699). New York, NY: Marcel Dekker.
26. Omar, A., ElSayed, A., & Mohamed, A. (2021). Genetic diversity and ecotypes of Opuntia spp. In Opuntia spp.: Chemistry, Bioactivity and Industrial Applications (pp. 181-199). Springer, Cham.
27. Orhan, E. (2009). Oltu ve Olur ilçelerinde yetiştirilen dutların (Morus spp.) seleksiyon yoluyla seçimi ve seçilen tiplerde genetik akrabalığın RAPD yöntemiyle belirlenmesi (Doktora tezi). Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
28. Piga, A. (2004). Cactus pear: A fruit of nutraceutical and functional importance. Journal of the Professional Association for Cactus Development, 6, 9-22.
29. Saenz, C., Mecklenburg, P., Estevez, A., & Sepulveda, E. (1996). Natural liquid sweetener from cactus pear: Obtention and characteristics. In International Congress on Cactus Pear and Cochineal (pp. 135-138).
30. Sepulveda, E., & Saenz, C. (1990). Chemical and physical characteristics of prickly pear (Opuntia ficus-indica) pulp. Revista de Agroquimica y Tecnologia de Alimentos, 30(4), 551-555.
31. Sert, T. (2022). Köyceğiz ve Ortaca yöresinde doğal olarak yetişen dikenli incir (Opuntia ficus-indica L.) genotiplerinin morfolojik ve pomolojik karakterizasyonu (Yüksek lisans tezi). Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Isparta.
32. Stintzing, F., Schieber, A., & Carle, R. (2002). Identification of betalains from yellow beet (Beta vulgaris L.) and cactus pear (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) by high-performance liquid chromatography-electrospray ionization mass spectrometry. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50, 2302-2307.
33. Toplu, C., Serçe, S., Ercişli, S., Kamiloğlu, Ö., & Şengül, M. (2009). Phenotypic variation in physico-chemical properties among cactus pear fruits (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) from Turkey. Pharmacognosy Magazine, 5(20), 400-406.
34. Tütüncü, M. (2014). Adana ve çevresinden selekte edilen dikenli incirlerin (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) fenolojik, morfolojik ve pomolojik özellikleri ile moleküler yapısının belirlenmesi (Yüksek lisans tezi). Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Adana.
35. United States Department of Agriculture. (2018). FoodData Central: Prickly pears, raw. Retrieved from https://fdc.nal.usda.gov/fdc-app.html#/food-details/167750/nutrients
36. Uzun, H., & Şengül S. (1994). Frenk İnciri Yetiştiriciliği. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 7, 73-89.
37. Yahia, E. M., & Sáenz, C. (2011). Cactus pear (Opuntia species). In Postharvest Biology and Technology of Tropical and Subtropical Fruits (pp. 290-331). Woodhead Publishing.
38. Zurnacı, M. (2017). Doğu Akdeniz bölgesinde dikenli incir (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) tür içi çeşitliliğinin morfolojik ve moleküler olarak incelenmesi (Yüksek lisans tezi). ESOGÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.