Utilization of pistachio by-products for the recovery of phenolic antioxidants

Abstract

Antepfıstığı üretimi atıklarından antepfıstığı yumuşak kabuğu ticari değeri olmayan bir üründür. Bu çalışmanın amacı, antepfıstığı kabuğunu fenolik antioksidan maddelerin geri kazanımı açısından değerlendirilmesidir. Öncelikle, antepfıstığı kabuğunun fenolik madde içeriği yüksek performanslı sıvı kromatografisi-diode-array dedektör-elektrosprey iyonizasyon kütle spektrometresi (HPLC-DAD-ESI-MSn) ve yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi (HR-MS) kullanılarak ayrıntılı olarak analiz edilmiştir. Çeşitli çözgen sistemleri ve ekstraksiyon parametreleri denendikten sonra antepfıstığı kabuğu fenoliklerinin eş zamanlı ayrımı ve kantitatif tayini için ultrasonik destekli ekstraksiyon metodu geliştirilmiştir. Ayrıca, antepfıstığı fenoliklerinin hızlı ayrımı için ultra-yüksek performanslı sıvı kromatografisi-diode-array dedektör-buharlaştırmalı ışık saçılması dedektörü (UHPLC-DAD-ESLD) kullanılarak yeni bir metot geliştirilmiş ve valide edilmiştir. Son olarak, antepfıstığı fenoliklerinin geri kazanımı için çevre dostu subkritik su ekstraksiyon yöntemi uygulanmıştır. Antepfıstığı kabuğu su bazlı metanol özütlerinde, başlıcaları gallotanin, flavonoit ve anakardik asit olmak üzere üzere toplam 66 adet fenolik madde belirlenmiştir. Farklı antepfıstığı varyetelerinden elde edilmiş kabukların toplam fenolik madde miktarı kuru madde bazında 61.2 ile 100.7 g/kg aralığında bulunmuştur. Antepfıstığı kabuğu fenolikleri çoğunluğu anakardik asit (64.6-80.4 yüzde) olarak üzere,gallotanin (13,4-21,2 yüzde), ve flavonol glikozitlerlerden (5,7-16,3 yüzde) oluşmaktadır. Subkritik su ekstraksiyonu ile 110 ve 150 °C aralığında gallik asit (22,2 g/kg kuru bazda), pentagalloglukozit (9,77 g/kg kuru bazda), ve flavonolce (4,37-5,65 g/kg kuru bazda) zengin özütler elde edilirken anakardik asitler ekstraksiyon kalıntısında tutulmuştur. Ayrıca, subkritik su özütlerinin antioksidan aktivitesi su bazlı metanol özütlerinden önemli miktarda fazla bulunmuştur. Sonuç olarak, antepfıstığı kabuğunun biyoaktif fenolik bileşenler açısından zengin olduğu tespit edilmiştir.

Pistachio processing accrues high amounts of by-products. Pistachio hulls, the main byproduct of pistachio processing, has yet no commercial value. The main objective of thisstudy was utilization of pistachio hull focusing on the recovery of the phenolic antioxidant compounds. First, detailed analysis of phenolic constituents of the pistachio hull was assessed using high-performance liquid chromatography coupled with diode array detector and electrospray ionization mass spectrometry (HPLC-DAD-ESI-MSn) as well as by highresolution mass spectrometry (HR-MS). Then, a rapid method was developed and validatedfor the simultaneous extraction and quantitation of phenolic compounds from pistachio hullafter screening of various extraction parameters, and solvent systems with variable polarity and acidity. Moreover, a method using ultra-high-performance liquid chromatographycoupled with diode array detector and evaporative light scattering detector (UHPLC-DADELSD) was developed for faster separation of pistachio hull phenolics. Optimized method was then applied for the quantitation of pistachio hull phenolics from different varieties. Finally, an environmentally friendly extraction process using subcritical water (SCW) was developed for the recovery of pistachio hull phenolics. A total of 66 individual phenolic compounds were identified in the aqueous methanolic extracts in three different classes, namely gallotannins, flavonoids, and anacardic acids. The total amount of individual phenolics were ranged from 61.2 to 100.7 g/kg dry matter, DM for different varieties where anacardic acids predominated (64.6-80.4 per cent), followed by gallotannins (13.4-21.2 per cent), and flavonol glycosides (5.7-16.3 per cent). By using SCW extraction at 110-150 °C,extracts rich in gallic acid (22.2 g/kg DM), penta-O-galloyl-β-D-glucose (9.77 g/kg DM),and flavonols (4.37-5.65 g/kg DM) were obtained, while anacardic acids (up to 50.7 g/kg DM) were retained in the extraction residue. Moreover, SCW extracts showed superior antioxidant properties compared to those obtained for aqueous methanol extracts. In conclusion, pistachio hulls were shown to be a rich source of bioactive phenolic compounds.