Povećanje antioksidacijske aktivnosti ekstrakata dobivenih iz otpada od hrane pomoću β-glukozidaze

Research background. Food by-products such as onion peels and olive leaves are rich in bioactive compounds applicable as natural and low-cost sources of antioxidants. Still, these compounds mainly exist in glycosylated form. Often, hydrolysis of glycoside compounds increases their antioxidant activity and health benefits. However, not many studies have been done concerning the β-glucosidase effect, specifically from Aspergillus niger, on glycosylated compounds within these by-products. Also, changes in the antioxidant activity of the mentioned by-products under the effect of β-glucosidase have not been reported yet. Therefore, this study considers the effect of A. niger β-glucosidase on glucoside compounds and the antioxidant activity of onion peel and olive leaf extracts. Experimental approach. The antioxidant activity of the extracts was determined by 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and ferric reducing antioxidant power (FRAP) assays. Also, glucose, total phenolic and flavonoid contents were measured. Moreover, TLC and HPLC analyses were performed before and after the enzymatic hydrolysis. Results and conclusions. The obtained results showed an increase in the extract antioxidant activity after treatment. Also, β-glucosidase increased the glucose content of the extracts. The thin layer chromatography (TLC) and high-performance liquid chromatography (HPLC) results showed the β-glucosidase efficacy to hydrolyze quercetin glucosides in onion peel extract, and the quercetin concentration increased from (0.48±0.04) mg/mL in the untreated extract to (1.26±0.03) mg/mL in the treated extract (0.5% m/V) after 3 h of enzymatic hydrolysis at 45 °C. Also, the content of quercetin-3-O-glucoside increased considerably from (1.8±0.1) to (54±9) µg/mL following the enzyme treatment. Moreover, oleuropein in olive leaf extract (1% m/V) was hydrolyzed completely from (0.382±0.016) to 0 mg/mL by β-glucosidase for 24 h at 50 °C. Novelty and scientific contribution. This study showed that A. niger β-glucosidase, as a stable enzyme, hydrolyzed quercetin and oleuropein glycosides in onion peel and olive leaf extracts. Thus, A. niger β-glucosidase is a good candidate for processing the food waste and extracting valuable bioactive compounds. Also, the treated extracts with higher antioxidant and biological activity, and without bitter taste can be applicable as potent, natural and cost-effective antioxidants in the food industry.Pozadina istraživanja. Otpaci od hrane, kao što su ovojne ljuske luka i lišće masline, bogati su bioaktivnim spojevima koji se mogu primijeniti kao prirodni i jeftini izvor antioksidansa. Ti su spojevi uglavnom prisutni u glikoliziranom obliku. Često se hidrolizom glikozidnih spojeva poveća njihov antioksidacijski učinak i ljekovita svojstva. Međutim, malo je istraživanja o učinku β-glukozidaze, osobito one dobivene iz plijesni Aspergillus niger, na glikozilirane spojeve u tim nusproizvodima prehrambene industrije. Osim toga, dosad nisu objavljeni podaci o utjecaju β-glukozidaze na promjenu njihove antioksidacijske aktivnosti. Stoga je u ovom radu ispitan učinak β-glukozidaze dobivene iz plijesni A. niger na glikozidne spojeve i antioksidacijsku aktivnost ekstrakata iz ljusaka luka i maslinovog lišća. Eksperimentalni pristup. Antioksidacijska aktivnost ekstrakata određena je pomoću metoda DPPH i FRAP. Također, određeni su koncentracija glukoze te ukupni udjeli fenola i flavonoida. Uz to, uzorci su ispitani tankoslojnom kromatografijom (TLC) i tekućinskom kromatografijom visoke djelotvornosti (HPLC) prije i poslije enzimske hidrolize. Rezultati i zaključci. Dobiveni rezultati pokazuju da je nakon obrade enzimom došlo do povećanja antioksidacijske aktivnosti ekstrakata. Osim toga, obrada β-glukozidazom je povećala koncentraciju glukoze u ekstraktu. Rezultati TLC i HPLC analiza potvrdili su učinkovitost β-glukozidaze u hidrolizi kvercetin glukozida iz ekstrakta ljuske luka. Koncentracija se kvercetina povećala s (0,48±0,04) mg/mL u netretiranom uzorku na (1,26±0,03) mg/mL u tretiranom uzorku (0.5 % m/V) nakon 3 sata hidrolize pri 45 °C. Također, udjel se kvercetin-3-O-glukozida nakon tretiranja pomoću enzima bitno povećao s (1,8±0,1) na (54±9) μg/mL. Povrh toga, oleuropein iz ekstrakta lista masline (1 % m/V) u potpunosti je hidroliziran pomoću β-glukozidaze, pa je njegova koncentracija s 0,382±0,016 pala na 0 mg/mL tijekom 24 h pri 50 °C. Novina i znanstveni doprinos. U radu je prikazano da β-glukozidaza, stabilni enzim izoliran iz plijesni A. niger, hidrolizira kvercetin i oleuropein glikozide iz ekstrakata ovojne ljuske luka i maslinovog lišća. Zaključeno je da je β-glukozidaza iz A. niger pogodna za obradu otpada od hrane i ekstrakciju vrijednih bioaktivnih spojeva. Osim toga, dobiveni se ekstrakti s većom antioksidacijskom i biološkom aktivnošću, a koji nemaju gorak okus, mogu primijeniti u prehrambenoj industriji kao jaki, prirodni antioksidansi prihvatljive cijene