Antioxidant and Antimicrobial Properties of Ethyl Acetate and n-butanol Extracts of Red-Onion (Allium Cepa) Skin Using Maceration and Ultrasonic Mmethods

Subject Areas :

Samaneh Khalili ¹ , Mohammad Reza Saeidi Asl ² , Maryam Khavarpour ³ , seyyed Mohammad Vahdat ⁴ , Maedeh Mohammadi ⁵

1 - گروه علوم وصنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی، سبزوار، ایران.
2 - گروه علوم وصنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی، سبزوار، ایران.
3 - گروه مهندسی شیمی، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران.
4 - گروه مهندسی شیمی، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران.
5 - گروه مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران.

Received: 2022-03-28 Accepted : 2022-06-13 Published : 2024-12-28

Keywords: Onion (Allium cepa L.), Maceration, Ultrasounic, Phenol, ‌Antioxidant, Antimicrobial,

Abstract :

Red onion extract is rich of phenol and flavonoid component which has many application in food, cosmetic and pharmaceutical industries. This study aims to investigate the effect of maceration and ultrasonic methods on antimicrobial activity and antioxidant properties of ethyl acetate and n-butanol extract of red onion skin. The results showed that the ethyl acetate extract obtained by ultrasonic method had the highest content of total phenols and flavonoids with averages of 439.45 mg equivalent of gallic acid per gram of extract and 33.44 mg equivalent of quercetin per gram of extract, respectively. The highest DPPH scavenging activity, reducing power and nitric oxide scavenging activity was obtained in ethyl acetate extract extracted by sonication. Comparison of the results of the effect of extraction method on the antimicrobial properties of n-butanol extract showed that the extract obtained by maceration method at low concentrations had more antibacterial properties than the extract obtained by ultrasounic method against all microorganisms except Aspergillus niger (p <0.05). Ethyl acetate extract obtained by ultrasounic at all concentrations except 6.25 μg/ml had a significantly greater effect on Staphylococcus aureus and Escherichia coli and Candida albicans (p <0.05). Based on the results obtained in the present study, extraction with ethyl acetate by ultrasonic method had the best results in terms of antimicrobial and antioxidant activity.

References:

1. اطهری م، آزادفر ا، استیري س.ح، پدرام‌نیا،‌ ا، نعمت‌شاهی م. م. بررسی‌خواص آنتـی اکسیدانی و ضد‌میـکروبی‌عصاره‌برگ‌گیاه‌کرچک (Ricinus communis) و تاثیرآن بر پایداري روغن سویا در شرایط نگه داری، نشریه نوآوري در علوم وفناوريغذایی.‌1400؛ 14(2):47-29.
2. انزابی ی. ارزیابی اتنوفارماکولوژی، میزان فنل، فلاوونوئید و خاصیت ضدباکتریایی عصاره الکلی گیاه بومی Allium cepa L. var. Ilkhichi، فصلنامه اکوفیتوشیمی گیاهان دارویی. 1395؛ 4(4): 99-85.
3. باباخانی ب، جانباز ف، ابراهیم‌زاده م. ع. تاثیر‌روش‌های مختلف استخراج بر فعالیت آنتی‌اکسیدانی و فعالیت آنتی ‌باکتریال‌ گیاه ‌Nonnea lutea، مجله دانشگاه علوم ‌پزشکی ‌مازندران. 1396؛ 27(156): 145-129.
4. باقرلو، م.، حیدری، ر.، قادرپور، ص. و جامعی، ر.، 1390. فعالیت آنتی‌اکسیدانی عصاره‌های متانولی چند رقم از پیاز‌(Allium cepa L.) ایرانی‌و توانایی آن‌ها در خنثی‌سازی رادیکال‌های‌آزاد، نشریه ‌پژوهش‌های صنایع غذایی. 1390؛ ‌21(7): 465-455.
5. حافظ قرآن س، میقانی ح، ابراهیمی پ. اثر ضد میکروبی‌ عصاره‌های ‌کلروفرمی، ‌اتیل استاتی و هیدروالکلی پیاز‌گیاه‌سنبل‌کوهی‌در‌شرایط‌آزمایشگاهی، مجله‌علمی دانشگاه علوم پزشکی گرگان. 1393؛ 16(1):113 - 106.

6. شهنازی ر، مهردادفر ف، ابراهیم‌زاده م. ع. بررسی ‌تاثیر ‌روش استخراج بر محتوای تام فنلی، فلاونوئیدی، فعالیت ‌آنتی‌‌اکسیدانی‌‌و‌‌آنتی‌‌هیپوکسی‌‌گیاه‌‌تره‌Allium‌ampeloprasum ، مجله دانشگاه علوم پزشکی مازندران. 1396؛ 27(158): 44-27.
7. صالحی م، سلیم‌پور ف، نویدی قهرودی م. مطالعه اثر ضد باکتری عصاره اتانولی گیاه والک (Allium akaka)، مقاله تحقیقی. 1390؛. 68-63.
8. ‌صفرزائی ع، سرحدي ح، داشی‌ پور ع. شرایط ‌‌بهینه ‌استخراج ‌الکلی ‌ترکیبات ‌آنتی‌اکسیدانی ‌و ضد میکروبی ‌برگ و ریشه گیاه کبر به روش فراصوت. ‌ نشریه نوآوري در علوم و فناوري غذایی. 1400؛ 13(4):.‌50-31
9. علیزاده بهبهانی ب، شهیدي ف، طباطبایی‌یزدي ف، مرتضوي س.‌ ع، محبی م. اثر ضد میکروبی و برهمکنش‌عصاره هاي Plantago ) آبی و اتانولی بارهنگ کبیر بر استافیلوکوکوس اورئوس، لیستریا (majorاینوکوا، اشرشیاکلی‌و‌سودوموناس‌آئروژینوزا‌در‌شرایط‌برون‌تنی، فصلنامه بیماري‌هاي عفونی و گرمسیري وابسته به انجمن متخصصین بیماري‌های‌عفونی و‌گرمسیري. 1395؛ 21(75): 8-1.
10.‌ نصیرپور م، یاورمنش م، محمدی ثانی ع، محمدزاده مقدم م. بررسی اثر ضد باکتریایی عصاره درمنه‌‌کوهی‌(Artemisia aucheri)،‌درمنه‌دشتی (Artemisia sieberi) و زوفا (Hyssopus officinalis L.) بر برخی از ‌باکتری‌های بیماری‌زا با منشاء‌ غذایی. فصلنامه‌ علوم و صنایع‌ غذایی. 1394؛ 12(46): 84-73.
11. Abdul Qadir M, Shahzadi S. K, Bashir A, Munir A, Shahzad, S. H. Evaluation of phenolic compounds and antioxidant and antimicrobial activities of some common herbs. International Journal of Analytical Chemistry. 2017; 1-6.
12. Adebayo S. A, Ondua M, Shai L. J, Lebelo S. L. Inhibition of nitric oxide production and free radical scavenging activities of four South African medicinal plants. Journal of Inflammation Research. 2019; 12: 195–203.
13. Alothman M, Bhat R, Karim A. A. Antioxidant capacity and phenolic content of selected tropical fruits from Malaysia, extracted with different solvents. Food Chemistry. 2009; 115: 785-788.
14. Anzabi Y, Khaki A1. Antibacterial activity of Ziziphora tenuior Lam. extract and essential oil against bacteria isolated from urogenital tract infections. Medical Laboratory Journal. 2016; 10(6): 54-59.
15. Boora F, Chirisa E. Mukanganyama S. Evaluation of nitrite radical scavenging properties of selected Zimbabwean plant extracts and their phytoconstituents. Journal of Food Process Engineering. 2014; 1-7.
16. Chang C, Yang M, Wen H, Chern J. Estimation of total flavonoid contenting propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of Food and Drug Analysis. 2002; 10(3): 178-182.
17. Cheng AT, Chen X, Jin Q, Wang W, Shi J, Liu, Y. Comparison of phenolic content and antioxidant capacity of red and yellow onions. Czech Journal of Food Science. 2013;31)5): 501–508.
18. Do Q. D, Angkawijaya A. E, Tran-Nguyen P. L, Huynh L. H, Soetaredjo F. E, Ismadji S, Ju Y. H. Effect of extraction solvent on total phenol content, total flavonoid content, and antioxidant activity of Limnophila aromatic. Journal of Food and Drug Analysis. 2014; 22(3): 296-302.
19. Ebrahimzadeh M. A, Askari M, Forouzani M. Evaluation of three methods for the extraction of antioxidants from Cucumis melo L. fruit and leaves, Int. International Journal of Forest, Soil and Erosion. 2013; 3(3): 95-99.
20. Ghasemzadeh A, Jaafar H. Z. E, Rahmat A. Effects of solvent type on phenolics and flavonoids content and antioxidant activities in two varieties of young ginger (Zingiber officinale Roscoe) extracts. Journal of Medicinal Plants Research. 2011; 5(7):1147-1154.
21. Hindler J. F, Jorgensen J. H. Antimicrobial susceptibility testing: Procedures in antimicrobial susceptibility testing. In: Mahon, C. R., Lehman, D. C. & Manuselis, G. (eds.) Textbook of Diagnostic Microbiology. 3rd ed. China: Saunders Elsevier. 2007.
22. Kabrah A. M, Faidah H. S, Ashshi A. M, Turkistani S. A. Antibacterial effect of onion. Scholars Journal of Applied Medical Sciences. 2016; 4(11): 4128-4133.
23. Mahdian Kouchaksarayi S, Vahdat S.M, Hejazi M, Khavarpour M, Salimi Z. Sequential Solvent Extraction of Red-Onion (Allium cepa L) Skin: Influence of Solvent Polarity on Antioxidant and Radical Scavenging Activity. Journal of Food Biosciences and Technology, Islamic Azad University, Science and Research Branch. 2021; 11(1): 81-92.
24. Manohar C. M. 2017. Antioxidant and antiproliferative activity of flavonoids from Ontario grown onions by pressurized low polarity water technology. M. Sc. Thesis, The University of Guelph, Guelph, Ontario, Canada, 95.
25. Motallebi Riekandeh S, Mazandarani M, Ebrahimzadeh M. A, Zargari M. Antioxidant activities of Eryngium caucasicum Inflorescence. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. 2016; 20(5): 946-949.
26. Ordonez A. A. L, Gomez J. D, Vattuone M. A, Isla M. I. Antioxidant activities of Sechium edule (Jacq.) Swart extracts, Food Chemistry. 2008; 97: 452-458.
27. Panahi J, Havasiyan M. R, Gheitasi S, Pakzad I, Jaliliyan A, Hoshmandfar R, Havasiyan M. The in vitro inhibitory effectsof the aqueous extracts of summer oniononCandida albicans. Journal of Ilam University of Medical Sciences. 2013; 21(1): 54-59.
28. Pérez-Gregorio M. R, Gonzalez-Barreiro C, Rial-Otero R. Simal-Gandara logies on the quality appearance and antioxidant levels in onion slices. Food Control. 2011; 22(12): 2052-2058.
29. Rao U. S. M, Ahmad B. A, Mohd K. S. In vitro nitric oxide scavenging and anti-inflammatory activities of different solvent extracts of various parts of Musa paradisiaca. Malaysian Journal of Analytical Science. 2016; 20(5): 1191–1202.
30. Saptarini N. M, Wardati Y. Effect of Extraction Methods on Antioxidant Activity of Papery Skin Extracts and Fractions of Maja Cipanas Onion (Allium cepa L. var. ascalonicum). Scientific World Journal. 2020; 1-6.
31. Sharma K, Mahato N, Lee Y. R. Systematic study on active compounds as antibacterial and antibiofilm agent in aging onions. Journal of Food and Drug Analysis. 2018; 26: 518-528.
32. Singh V, Krishan P, Shri, R. Extraction of antioxidant phytoconstituents from onion waste. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 2017; 6(1): 502-505.
33. Sun T, Tang J, Powers J.R. Effect of pectolytic enzyme preparations on the phenolic composition and antioxidant activity of asparagus juice. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2005; 53: 4–48.
34. Yen G. C, Duh P. D. Antioxidant properties of methanolic extracts from peanut hulls. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 1993; 70: 383–386.
35. Yen G.‌C, Duh P. D. Antioxidant activity of methanolic extracts of Peanut huls from various cultivars. Journal of the American Oil Chemists' Society. 1995; 72:1065-1067.
36. Zhu K. X, Guo X. N, Lian, C. X, Peng W. Antioxidant activities and total phenolic content of various extracts from defatted wheat germ. Food Chemistry. 2011; 126)3): 1122-1126.