Investigating the Antioxidant Properties of Some Black Grape and Pomegranate Products

Abstract

Fruits, which are rich in antioxidant bioactives, are generally processed into a variety of products because of their short shelf-lives as seasonally grown crops. Therefore, fruit bioactives are usually consumed in processed form through these fruit products. In recent years, fruit products those are obtained through traditional processing methods have attracted attention as new natural and functional food alternatives that correspond to the increasing demand of consumers for these products. In this study, it is aimed to determine the antioxidant contents and activities, in “as is” (wet weight) basis, of some world-wide and traditionally consumed products of antioxidant rich black grape and pomegranate fruits which are widely cultivated in Turkey. Within this context, total phenolic, total flavonoid and total monomeric anthocyanin contents as well as total antioxidant capacities of some black grape products, including grape juice, verjuice, hardaliye, grape vinegar, and grape molasses, and some pomegranate products, including pomegranate juice, sour pomegranate syrup, fermented sour pomegranate syrup, pomegranate vinegar, and pomegranate molasses, were determined using spectrophotometric methods and evaluated by comparisons within the same fruit group. Within the black grape products, grape juice, verjuice, and hardaliye; and within the pomegranate products, sour pomegranate syrup, fermented sour pomegranate syrup, and pomegranate molasses were measured to exert comparable and higher antioxidant values. The comparisons among the products, those belong to the same fruit group, revealed that the traditional molasses processing led to significant reductions in the contents of antioxidants, primarily anthocyanins, and hence, in antioxidant capacity, specifically in grape molasses (p<0.05). On the other hand, the fermentation process applied in fermented sour pomegranate syrup processing gave rise to significant increases in total phenolic (173%), total flavonoid (34%), and total anthocyanin (78%) contents, as well as in total antioxidant capacites, determined by DPPH (19%) and ABTS (34%) methods (p<0.05).

Keywords

• black grape
• pomegranate
• traditional product
• antioxidant

Bazı Siyah Üzüm ve Nar Ürünlerinin Antioksidan Özelliklerinin İncelenmesi

Öz

Antioksidan özellikteki biyoaktif bileşenlerce zengin gıdalar arasında yer alan meyvelerin, mevsimsel olarak üretilmeleri ve kısıtlı bir raf ömrüne sahip olmaları nedeniyle, farklı ürünlere işlenerek saklanması sağlanmakta, ve bu nedenle, meyvelerdeki biyoaktif bileşenler çoğunlukla işlenmiş meyve ürünleri içerisinde tüketilmektedir. Son yıllarda tüketicilerin doğal ve fonksiyonel ürün arayışlarının giderek artması sonucu, geleneksel metotlarla işlenmiş meyve ürünleri yeni alternatifler olarak tekrar karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, Türkiye’de yaygın olarak yetiştiriciliği yapılan ve antioksidan özellikleri ile ön plana çıkan meyvelerden olan siyah üzüm ve nar meyvelerinin hem dünya genelinde yaygın olan hem de ülkemize özgü tüketim şekilleriyle ön plana çıkan ürünlerinin, tüketildikleri haliyle (yaş madde bazında), sağladıkları antioksidan madde miktarı ve gösterdikleri antioksidan aktivitenin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, yerel üreticilerden temin edilen bazı siyah üzüm ürünleri (üzüm suyu, koruk suyu, hardaliye, üzüm sirkesi ve üzüm pekmezi) ve nar ürünlerinin (nar suyu, nar ekşisi, fermente nar ekşisi, nar sirkesi ve nar pekmezi) toplam fenolik madde, toplam flavonoid madde ve toplam monomerik antosiyanin miktarları ile toplam antioksidan kapasite değerleri spektrofotometrik yöntemlerle belirlenmiş ve, aynı meyve grubu bazında, karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Siyah üzüm ürünlerinden üzüm suyu, koruk suyu ve hardaliyenin; nar ürünleri arasından ise nar ekşisi, fermente nar ekşisi ve nar pekmezinin birbirleriyle daha yakın ve daha yüksek antioksidan değerler verdikleri tespit edilmiştir. Ürünler arasında yapılan karşılaştırmalar, geleneksel pekmez üretim metodunun, özellikle üzümde, başta antosiyanin grubu bileşenler olmak üzere, antioksidan madde miktarı ve dolayısıyla, antioksidan kapasitede önemli bir düşüşe neden olduğunu göstermektedir (p<0.05). Fermente nar ekşisi üretiminde uygulanan fermantasyon basamağının ise, nar ekşisine oranla, toplam fenolik, toplam flavonoid ve toplam monomerik antosiyanin miktarları ile toplam antioksidan kapasitede (DPPH ve ABTS metotları) önemli bir artış (sırasıyla, %173, %34, %78, %19 ve %34 artış) olmasına katkıda bulunduğu belirlenmiştir (p<0.05).

Anahtar Kelimeler

• siyah üzüm
• nar
• geleneksel ürün
• antioksidan

Kaynakça

1. Apak, R., Güçlü, K., Demirata, B., Özyürek, M., Çelik, S.E., Bektaşoğlu, B., Berker, K.I., & Özyurt, D. (2007). Comparative Evaluation of Various Total Antioxidant Capacity Assays Applied to Phenolic Compounds with the CUPRAC Assay. Molecules, 12(7), 1496-1547.
2. Apak, R., Guclu, K., Ozyurek, M., Karademir, S. E., & Ercag, E. (2006). The Cupric Ion Reducing Antioxidant Capacity and Polyphenolic Content of Some Herbal Teas. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 57, 292-304.
3. Arıcı, M., & Coşkun, F. (2001). Hardaliye: Fermented Grape Juice As A Traditional Turkish Beverage. Food Microbiology, 18, 417-421.
4. Aşkın, B. (2019). Farklı Sıcaklıkların Hardaliyenin Depolama Stabilitesi Üzerine Etkisi. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 23(1), 13-21.
5. Aydoğdu, H., Yıldırım, S., Halkman, A., & Durgun, T. (2014). A Study on Production and Quality Criteria of Hardaliye; A Traditional Drink from Thrace Region of Turkey. Gıda, 39(3), 139-145.
6. Bakır, S., Toydemir, G., Boyacıoğlu, D., Beekwilder, J., & Çapanoglu E. (2016). Fruit Antioxidants during Vinegar Processing: Changes in Content and in vitro Bio-Accessibility. International Journal of Molecular Sciences, 17(10), 1658. https://doi.org/10.3390/ijms17101658
7. Batu, A. (2020). Gastronomi ve Moleküler Gastronomi Açısından Üzüm Pekmezi. Aydın Gastronomy, 4(1), 35-44.
8. Baysal, T., & Taştan, Ö. (2018). Nar Ürünleri ve Üretimi. In Nar Sağlıkta Yıldız, E. Akçiçek, H. Kayalar, & S. Ötleş, Editors., Türkiye: Gece Yayınları.

9. Cangi, R., Saraçoğlu, O., Uluocak, E., Kılıç, D., & Şen, A. (2011). Kazova (Tokat) Yöresinde Yetiştirilen Bazı Şaraplık Üzüm Çeşitlerinde Olgunlaşma Sırasında Meydana Gelen Kimyasal Değişmeler. Journal of the Institute of Science and Technology, 1(3), 9-14.
10. Cantos, E., Espin, J .C., & Tomas-Barberan F. A. (2002). Varietal differences among the polyphenol profiles of seven table grape cultivars studied by LC-DAD-MS-MS. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50, 5691-5696.
11. Cemeroğlu, B. (2007). Gıda Analizleri. Gıda Teknolojisi Derneği Yayınları, Ankara.
12. Cory, H., Passarelli, S., Szeto, J., Tamez, M., & Mattei, J. (2018). The Role of Polyphenols in Human Health and Food Systems: A Mini-Review. Frontiers in Nutrition, 5, 87. https://doi.org/10.3389/fnut.2018.00087.
13. Coşkun, F., Arıcı, M., Gülcü, M., Çelikyurt, G., & Mırık, M. (2018). Physicochemical, Functional and Microbiological Properties of Hardaliye Beverages Produced from Different Grapes and Collected from Different Households. Journal of Agricultural Sciences, 24(2), 278-285.
14. Çapanoglu, E., Kamiloğlu, S., Özkan, G., & Apak, R. (2018). Evaluation of Antioxidant Activity/Capacity Measurement Methods for Food Products. In Measurement of Antioxidant Activity and Capacity: Recent Trends and Applications, R. Apak, E. Capanoglu, & F. Shahidi, Editors., Chicester, United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd., p. 273-286.
15. Doshi, P., Adsule, P., & Banerjee, K. (2006). Phenolic Composition and Antioxidant Activity in Grapevine Parts and Berries (Vitis vinifera L.) cv. Kishmish Chornyi (Sharad Seedless) During Maturation. International Journal of Food Science and Technology, 41(Supplement 1), 1-9.
16. Eddine, N. S., Tlais, S., Alkhatib, A., & Hamdan, R. (2020). Effect of Four Grape Varieties on the Physicochemical and Sensory Properties of Unripe Grape Verjuice. Internatinal Journal of Food Science, 2020, https://doi.org/10.1155/2020/6457982.
17. Ergezer, H., Gökçe, R., & Akcan, T. (2018). Koruk Sularının Bazı Kalite Karakteristikleri Üzerine Pastörizasyon ve Potasyum Sorbat İlavesinin Etkisi. Akademik Gıda , 16(3), 287-292.
18. Eroğul, D., Oğuz, H., & Şen, F. (2017). Ekşi, Mayhoş ve Tatlı Nar Genotiplerine Ait Meyvelerin Depolama Süresince Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerinin Belirlenmesi. Meyve Bilimi , 1, 34-39.
19. Faikoğlu, F. (2014). Adakarası, Papazkarası, Kalecikkarası Üzüm Çeşitleri Kullanılarak Üretilen Hardaliyelerin Kalitesinin ve Duyusal Özelliklerinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Bursa, 73s.
20. Fia, G., Bucalossi, G., Gori, C., Borghini, F., & Zanoni, B. (2020). Recovery of Bioactive Compounds from Unripe Red Grapes (cv. Sangiovese) through a Green Extraction. Foods, 9(5), 566. https://doi.org/10.3390/foods9050566
21. Hayoğlu, I., Kola, O., Kaya, C., Özer, S., Türkoğlu, H. (2009). Chemical and Sensory Properties of Verjuice, A Traditional Turkish Non-Fermented Beverage From Kabarcik and Yediveren Grapes. Journal of Food Processing and Preservation, 33, 252-263.
22. Hidalgo, G. I., & Almajano, M. P. (2017). Red Fruits: Extraction of Antioxidants, Phenolic Content, and Radical Scavenging Determination: A Review. Antioxidants, 6(1), 7. https://doi.org/10.3390/antiox6010007.
23. Gil, M. I., Tomás-Barberán, F. A., Hess-Pierce, B., Holcroft, D. M., & Kader, A. A. (2000). Antioxidant Activity of Pomegranate Juice and Its Relationship with Phenolic Composition and Processing. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48, 4581-4589.
24. Hoca, G. (2019). Bursa İlinde Tüketime Sunulan Nar Ekşisi ve Nar Ekşili Soslarda Sorbik Asit ve Benzoik Asit Miktarlarının Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Bursa, 57s.
25. Jackman, R. L., Yada, R. Y., Tung, M. A., & Speers, R. A. (1987). Anthocyanins and Food Colorants – A Review. Journal of Food Biochemistry, 11, 201-247.
26. Jin, Z. M., He, J. J., Bi, H. Q., Cui, X. Y., & Duan, C. Q. (2009). Phenolic Compound Profiles in Berry Skins from Nine Red Wine Grape Cultivars in Northwest China. Molecules, 14(12), 4922-4935.
27. Kalaycıoğlu, Z., & Bedia Erim, F. (2016). Total Phenolic Contents, Antioxidant Activities, and Bioactive Ingredients of Juices from Pomegranate Cultivars Worldwide. Food Chemistry, 221, 496-507.
28. Khanniri, E., Sohrabvandi, S., Mortazavian, A. M., Khorshidian, N., & Malganji, S. (2018). Effect of Fermentation, Cold storage and Carbonation on the Antioxidant activity of Probiotic Grape Beverage. Current Nutrition & Food Science, 14, 335. https://doi.org/10.2174/1573401313666170614100418
29. Kumaran, A., & Karunakaran, R. J. (2006). Antioxidant and Free Radical Scavenging Activity of an Aqueous Extract of Coleus aromaticus. Food Chemistry, 97(1), 109-114.
30. Lee, J., Durst, R. W., & Wrolstad, R. E. (2005). Determination of Total Monomeric Anthocyanin Pigment Content of Fruit Juices, Beverages, Natural Colorants, and Wines by the pH Differential Method: Collaborative Study. Journal of AOAC INTERNATIONAL, 88(5), 1269-1278.
31. Liu, Q., Tang, G. Y., Zhao, C. N., Feng, X. L., Xu, X. Y., Cao, S. Y., Meng, X., Li, S., Gan, R. Y., & Li, H. B. (2018). Comparison of Antioxidant Activities of Different Grape Varieties. Molecules, 23(10), 2432. https://doi.org/10.3390/molecules23102432.
32. Mateus, N., Machado, J. M. & Freitas, V. (2002). Development Changes of Anthocyanins in Vitis Vinifera Grapes Grown in the Douro Valley and Concentration in Respective Wines. Journal of the Science of Food and Agriculture, 82, 1689-1695.
33. Mena, P., Girones-Vilaplana, A., Marti, N., & Garcia-Viguera, C. (2012). Pomegranate Varietal Wines: Phytochemical Composition and Quality Parameters. Food Chemistry, 133, 108-115.
34. Miller, N. J., & Rice-Evans, C. (1997). Factors Influencing the Antioxidant Activity Determined By the ABTS•+ Radical Cation Assay. Free Radical Research, 26(6), 195-199.
35. Mousavi, Z. E., Mousavi, S. E., Razavi, S. H., Hadinejad, M., Emam-Djomeh, Z., & Mirzapour, M. (2013). Effect of Fermentation of Pomegranate Juice by Lactobacillus plantarum and Lactobacillus acidophilus on the Antioxidant Activity and Metabolism of Sugars, Organic Acids and Phenolic Compounds. Food Biotechnology, 27(1), 1-13.
36. Navarro, S., Leon, M., Roca-Perez, L., Boluda, R., Garcıa-Ferriz, L., Perez-Bermudez, P., & Gavidia, I. (2008). Characterisation of Bobal and Crujidera Grape Cultivars, In Comparison with Tempranillo and Cabernet Sauvignon: Evolution of leaf macronutrients and berry composition during grape ripening. Food Chemistry, 108, 182-190.
37. Orak, H. H. (2009). Evaluation of Antioxidant Activity, Colour and Some Nutritional Characteristics of Pomegranate (Punica granatum L.) Juice and Its Sour Concentrate Processed By Conventional Evaporation. International Journal of Food Science and Nutrition, 60(1), 1-11.
38. Ordoudi, S. A., Mantzouridou, F., Daftsiou, E., Malo, C., Hatzidimitriou, E., Nenadis, N., & Tsimidou, M. Z. (2014). Pomegranate Juice Functional Constituents After Alcoholic and Acetic Acid Fermentation. Journal of Functional Foods, 8, 161-168.
39. Otağ, M. R. (2015). Denizli Çal Yöresinde Yetişen Bazı Üzüm Çeşitlerinin Farklı Olgunlaşma Evreleri ve Kurutulması Sonrasında Bazı Özellikleri İle Resveratrol İçeriğinin Belirlenmesi. Doktora Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Denizli, 148s.
40. Öncül, N., & Karabıyıklı, Ş. (2015). Factors Affecting the Quality Attributes of Unripe Grape Functional Food Products. Journal of Food Biochemistry, 39, 689-695.
41. Özmert Ergin, S. (2020). Investigation of the Physicochemical, Nutritional Properties and Antioxidant Activities of Commercial and Traditional Pomegranate Molasses Samples. Food and Health, 6(3), 177-185.
42. Özmert Ergin, S. (2019). Nar Meyvesi (Punica granatum L.) ile Farklı Nar Ürünlerinin Antioksidan Özellikleri. Akademik Gıda, 17(2), 243-251.
43. Rababah, T. M., Al-Mahasneh, M. A., Kilani, I., Yang, W., Almamad, M. N., Ereifej, K., & Al-U’datt, M. (2013). Effect of Jam Processing and Storage on Total Phenolics, Antioxidant Activity, and Anthocyanins of Different Fruits. Journal of the Science Food and Agriculture, 91(6), 1096-1102.
44. Rein, M. (2005). Copigmentation Reactions and Color Stability of Berry Anthocyanins. PhD Thesis, University of Helsinki.
45. Sepulveda, E., Saenz, C., Pena, A., Robert, P, Bartolome B, & Gomez-Cordoves C. (2010). Influence of the Genotype on the Anthocyanin Composition, Antioxidant Capacity and Color Of Chilean Pomegranate [Punica granatum L.] Juices. Chilean Journal of Agricultural Research, 70(1), 50-57.
46. Shakir, B. K., & Salih Rashid, R. (2019). Physiochemical and Phytochemical Profile of Unripe Black Grape Juice (Verjuice). Annals of Tropical Medicine and Public Health, 22, 48-61.
47. Tezcan F., Gültekin-Özgüven M., Diken T., Özçelik B., & Erim F. B. (2009). Antioxidant Activity and Total Phenolic, Organic Acid and Sugar Content in Commercial Pomegranate Juices. Food Chemistry, 115, 873-877.
48. Türkmen Özen, İ. (2015). Siyah Üzüm Suyunda Antosiyanin Dağılımı ve İşleme ve Depolama Sırasında Değişimi. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Ankara, 116s.
49. Türkyılmaz, M. (2013). Anthocyanin and Organic Acid Profiles of Pomegranate (Punica granatum L.) Juices from Registered Varieties in Turkey. International Journal of Food Science & Technology, 48, 2086-2095.
50. Tüzün, S., Baş, İ., Karakavuk, E., Karaca Sanyürek, N., & Benzer, F. (2020). Çeşitli Pekmez Türlerinde Farklı Yöntemlerle Tespit Edilen Antioksidan Aktivitelerin Karşılaştırılması. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 7(2) , 323-330.
51. Vatansever, A. (2018). Nar ve Ürünlerinin Fizikokimyasal ve Biyokimyasal Özelliklerinin Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Bursa, 81s.
52. Wu, X., Beecher, G. R., Holden, J. M., Haytowitz, D. B., Gebhardt, S. E., Prior, R. L. (2006). Concentrations of Anthocyanins in Common Foods in The United States and Estimation of Normal Consumption. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54, 4069-4075.
53. Zhishen, J., Mengcheng, T., & Jianming, W. (1999). The Determination of Flavonoid Contents in Mulberry and Their Scavenging Effects on Superoxide Radicals. Food Chemistry, 64, 555-559.
54. Zhuang, H., Du, J., & Wang, Y. (2011). Antioxidant Capacity Changes of 3 Cultivar Chinese Pomegranate (Punica granatum L.) Juices and Corresponding Wines. Journal of Food Science, 76, 606-611.