Sugar compositions by HPLC of asphodel (Asphodelus aestivus Brot.) tuber with enzymatic, acidic and water extraction methods

Abstract

The aim of this study was to investigate extraction yield and soluble sugar composition of asphodel (Asphodelus aestivus Brot.) tubers. The tubers of asphodel were extracted with enzymatic extraction methods (150 µL, 300 µL and 450 µL added Gluko-Amilaz, α-Amilaz and simultaneously α-Amilaz & Gluko-Amilaz enzyme), deionized water extraction methods (60 min, 90 min, 120 min and 180 min extraction time) and acidic extraction methods (0,8 M and 1,6 M concentration with acetic and sulfuric acid). The sugar compositions of tubers were determined by high performance liquid chromatography and refractive index detector (HPLC-RID). The extraction yields were also detected by gravimetric method. The glucose, galactose, xylose, fructose and sucrose were used as reference compounds. The calibration curves were plotted based on linear regression analysis of the integrated peak areas (x) and versus concentrations (y, µg/ml) in the reference solutions. All results were evaluated as concentration (µg/ml) for every extraction method. Various types of extraction caused differences in both yields and sugar units. Generally, extraction yields were determined about 81-96% for all extraction methods. However, the highest extraction yield was found 96% for deionized water unlike the ones added enzyme or acid. At the same time, results showed that glucose, fructose, mannose and sucrose were found in tubers in all methods. The main concentrations of sugar in the tuber were identified as 2.510 µg/ml for sucrose in enzymatic method, 50.144 µg/ml for glucose, 21.066 µg/ml for fructose, 1.043 µg/ml for xylose and 2.180 µg/ml for galactose in acidic methods. Nevertheless, the lowest amount of glucose and fructose were found in deionized water extraction method at 180 min. The results indicated that sucrose amount had higher concentration in some extraction methods due to hydrolysis of carbohydrates in oligomer or polymer form. Moreover, glucose and fructose were also determined higher amounts in some extraction methods due to hydrolysis of sucrose. It can be understood that when the extraction conditions are more extreme, all sugar unit may convert to hydroxymethylfurfural.

Keywords

• Asphodel tubers (Asphodelus aestivus Brot.),extraction methods,extraction yield,HPLC-RID,sugar compositions

Enzimatik, asidik ve sulu ekstraksiyon metotları ile çiriş (Asphodelus aestivus Brot.) yumrularının HPLC ile şeker kompozisyonları

Abstract

Çalışmanın amacı çiriş otu (Asphodelus aestivus Brot.) yumrularının ekstraksiyon verimlerini ve çözünebilir şeker kompozisyonlarını incelemektir. Çiriş yumrularının ekstraksiyon işlemleri; 150 µL, 300 µL ve 450 µL hacimlerinde Gluko-Amilaz, α-Amilaz ve eşit oranlarda α-Amilaz&Gluko-Amilaz enzim takviyeleri 60 dk, 90 dk, 120 dk ve 180 dk sürelerinde saf su ve 0,8 M ve 1,6 M konsantrasyonunda asetik ve sülfürik asit takviyeleri ile yapılmıştır. Bu yumrularda şeker kompozisyonlarının tespiti için yüksek performanslı sıvı kromatografisi ve refraktif-indeks dedektörü (HPLC-RID) cihazı kullanılmıştır. Çiriş otu yumrularının ekstraksiyon verimleri gravimetrik yöntemle tespit edilmiştir. Çiriş otu yumrularında şeker kompozisyonlarının belirlenmesi için glukoz, galaktoz, ksiloz, fruktoz ve sukroz referans olarak kullanılmış ve bunların kalibrasyon grafikleri çizilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre uygulanan farklı ekstraksiyon türleri, hem verimlerin hem de şeker birimlerinin farklı oranlarda çıkmasına sebep olmuş; genellikle ekstraksiyon verimleri % 81-96 arasında seyretmiştir. Ancak en yüksek ekstraksiyon verimi(% 96), enzim veya asit takviyeleri ile yapılan metotların aksine, bir katkının olmadığı saf su ekstraksiyonunda tespit edilmiştir. Çiriş otu yumruları içerisinde glukoz, galaktoz, ksiloz, fruktoz ve sükroz şeker kompozisyonları belirlenmiştir. Çiriş yumrularından elde edilen şekerlerin ana bileşimleri, sükroz için enzimatik metotta 2.510 µg/ml, asidik metotlarda ksiloz için 1.043 µg/ml ve galaktoz için 2.180 µg/ml olarak tespit edilmiştir. Bazı şeker birimleri ise ekstraksiyon metoduna bağlı olarak hidroliz edilememiştir. Elde edilen sonuçlardan ekstraksiyon metotları oligomer veya polimer formunda olan karbonhidratları hidroliz ederek sükroz oranının daha yüksek çıkmasına sebep olduğu anlaşılmıştır. Ekstraksiyona uygulanan takviyeler, sükrozu hidroliz ederek hem glukoz, hem de fruktoz miktarının daha fazla çıkmasını sağlamıştır. Ekstraksiyon koşullarının daha ekstrem olduğu şartlarda ise şekerlerin hidroksimetilfurfurala dönüşmesi şekerlerin tükendiğini göstermiştir.

Keywords

• Çiriş otu (Asphodelus aestivus Brot.) Yumruları,Ekstraksiyon metotları,Ekstraksiyon Verimleri,HPLC-RID,Şeker kompozisyonları

References

1. Alma, M.H., Karaoğul, E., Ertaş, M. ve Altuntaş, E. 2011. Analaysis and Comparison of Some Thyme Kinds Growing Natural Habitat and Culture Habitat, II. International Non-Wood Forest Products Symposium, 8-10 Eylül: 68.
2. Batu, A., Aydoymuş, R.E., Batu, H.S. 2014. Gıdalarda Hidroksimetilfurfural (HMF) Oluşumu ve İnsan Sağlığı Üzerine Etkisi, Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 9, No: 1, 2014 40-55.
3. Baytop, T 1999. Türkiye'de Bitkiler ile Tedavi. Nobel Tip Kitabevleri, İstanbul.
4. Birincioğlu, S., Çalış, İ., Avcı, H. Erdağ, B. 2005. Pathological and Phytochemical Investigation of Neuronal Lipofuscinosis Caused by Asphodelus aestivus in Sheep: I. Pathological Findings, Turk J Vet Anim Sci 29 (2005) 1351-1356.
5. Davis, P.H., 1965. Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Vol. 8, Edinburgh Universty Press, Edinburgh.
6. Gürhan, G. ve Ezer, N., 2004. “Halk Arasında Hemoroit Tedavisinde Kullanılan Bitkiler-1”, Hacettepe Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Dergisi, 24: 37-55.
7. İmamoğlu, S., 2010. Asphodelus aestivus Brot. (Çiriş otu) Bitkisinin Çeşitli Ekstraktlarinin In Vitro Antioksidan Aktivitelerinin Araştirilmasi, Yildiz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dali Biyokimya Programi Yüksek Lisans Tezi, Istanbul.
8. Karaogul, E., Kirecci, E., Alma, M.H. 2016. Determination of Phenolic Compounds From Turkish Kermes Oak (Quercus coccifera L.) Roots By High Performance Liquid Chromatography; Its Antimicrobial Activities, Fresenius Environmental Bulletin, Volume 25 No. 7/2016, pages 2356-2363.

9. Karataş, F., Bektaş, İ., Birişik, A., Aydın, Z., Kurtul A., 2011. Çiriş Otu’nda (Asphodelus aestivus L.) Suda Çözünen Bazı Bileşiklerin Araştırılması, DU Journal of Science (E-Journal), 2011, 6 (1): 35-39.
10. Lee, H.S., Nagy, S., (1990). Relative reactivities of sugars in the formation of 5-hydroxymethylfurfural in sugar-catalyst model systems. J. Food Process. Preserv. 14, 171-178.
11. Oskay, M. Aktas, K. Sari, D. Azeri, C. 2007. A comparative study of antimicrobial activity using well and disk diffusion method on Asphodelus aestivus (Liliaceae), Ekoloj i , 16( 62) : 62- 65.
12. Özdemir, A. ve Sıdal, U., 2013. Streptomyces sp. MC10 Suşunun Alfa Amilaz ÜretimKabiliyetinin Belirlenmesi, C.B.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, 9.1 (2013) 39 – 46.
13. Peksel, A. Imamoglu, S., 2009. Antioxidative properties of extracts from asphodelus aestivus brot (liliaceae), Annals of Nutrition and Metabolism , 55: 596 -596 Suppl. 1.
14. Polunin, O, Huxley, A., 1987 Flowers of the Mediterranean. Hogarth Press, London.
15. Polycarpos, P., 2009. Review Bioethanol production from Asphodelus aestivus, Renewable Energy 34, 2525–2527.
16. Tosun, F., Akyüz, Kızılay, Ç., Sener, B., Vura, M., Palittapongarnpim, P., 2004. Antimycobacterial Activity of Some Turkish Plants Pharmaceutical Biology, 42: 39- 43.
17. Ugulu, I., Baslar, S., Yorek, N., Dogan, Y., 2009. The investigation and quantitative ethnobotanicalevaluation of medicinal plants used around Izmir province, Turkey, Journal of Medicinal PlantsResearch, 3(5): 345-367.
18. URL 1. http://turkherb.ibu.edu.tr/inc/map2.php?tax_id=8838.
19. URL2. http:// www.google.com.tr/patents?id=MZAgAAAAEBAJ&zoom=4&dq= asphodelus %20white%20 blood%20%20cell&pg=PA1#v=onepage&q&f=false
20. Wahlborn, C.F., Hagerdal, B., 2002. Furfural, 5-Hydroxymethyl Furfural, and acetion act as external electron acceptors during anaerobic fermentation of xylose in recombinant Saccharomyces cerevisiae. Biotechnology and Bioengineering, 78, 2, 172-178.
21. Yağan, B.D., Gönüz, A., ve Ataş, S., 2008. “A Study On Heavy Metal Accumulation By Asphodelus aestivus Brot. Taxon and Plant and Soil Texture Features In Tuzla Area,Canakkale-TURKEY”, Balwois 27: 1-4.