Effect of green extraction techniques on phenolic recovery and bioactivities of onion peel extracts

Elk jaar produceert de wereld bijna 48 miljoen ton uien, een basisgewas dat miljarden mensen voedt. Toch wordt er voor elke bol die in een keuken of op een markt belandt, een aanzienlijke hoeveelheid afval gegenereerd. In de Europese Unie alleen al worden jaarlijks ongeveer 450.000 ton uienvellen weggegooid. Deze buitenste lagen, die gewoon als afval worden weggegooid, zitten echter vol met krachtige natuurlijke stoffen die bekend staan als fenolische verbindingen. Deze substanties staan bekend om hun vermogen om de schade door oxidatie in het lichaam te bestrijden en om de groei van schadelijke bacteriën te stoppen. Hoewel het eetbare deel van de ui voedzaam is, bevat de schil zelfs hogere concentraties van deze beschermende verbindingen, met name een type flavonoïde genaamd quercetine. De uitdaging voor wetenschappers is geweest om de beste manier te vinden om deze waardevolle chemicaliën uit de taaie, droge schil te halen zonder harde chemicaliën te gebruiken of energie te verspillen, waardoor wat ooit afval was, wordt omgezet in een nuttige grondstof voor voedsel en medicijnen.

Onderzoekers in Kroatië gingen aan de slag om dit puzzelstukje op te lossen door twee moderne, milieuvriendelijke methoden te vergelijken voor het extraheren van deze verbindingen uit uienvellen. Ze richtten zich op twee verschillende variëteiten uien: de gewone gele ui en een lokale rode variëteit. Het team testte twee specifieke technieken: één die gebruikmaakt van hoogfrequente geluidsgolven om de verbindingen los te schudden van het plantaardige materiaal, en een andere die microgolfenergie gebruikt om het mengsel snel te verhitten. Ze wilden zien welke methode beter werkte voor elk type ui en of de keuze van de techniek de uiteindelijke chemische samenstelling van het extract veranderde. Door de resultaten te analyseren, konden ze niet alleen bepalen hoeveel van de goede stoffen werden teruggewonnen, maar ook hoe effectief de resulterende vloeistof was bij het neutraliseren van schadelijke vrije radicalen en het doden van veelvoorkomende voedselpathogene bacteriën.

De studie begon met het verzamelen van verse vellen van gele en rode uien die op een lokale boerderij waren geteeld. Na het drogen en malen van de vellen tot een fijn poeder, behandelden de onderzoekers ze met een mengsel van water en ethanol, een veilige alcohol die veel wordt gebruikt in de voedselverwerking. Ze verdeelden de monsters in twee helften, waarbij één partij werd onderworpen aan de geluidsgolfbehandeling en de andere aan de microgolfbehandeling. Zodra de extractie voltooid was, droogden ze de vloeistoffen en begonnen ze met een gedetailleerde chemische analyse. Ze maten de totale hoeveelheid fenolische verbindingen in elk monster en identificeerden de specifieke soorten moleculen die aanwezig waren, zoals quercetine, rutine en diverse zuren. Ze onderwierpen de extracten ook aan een reeks tests om te zien hoe goed ze konden fungeren als antioxidanten, wat stoffen zijn die cellen beschermen tegen schade, en hoe goed ze de groei van bacteriën zoals Listeria, Salmonella en E. coli konden stoppen.

De resultaten toonden aan dat de beste methode volledig afhankelijk was van het type ui dat werd verwerkt. Voor de gele uien bleek de techniek met geluidsgolven superieur. Deze extraheerde de hoogste hoeveelheid totale fenolische verbindingen, reikend tot bijna 370 milligram per gram gedroogd extract, en produceerde de sterkste antioxidantactiviteit. In contrast hiermee was de microgolfmethode minder effectief voor gele uien, waarbij ongeveer de helft zoveel verbindingen werden opgebracht. Echter, het verhaal was anders voor de rode uien. Voor deze variëteit presteerden beide methoden vergelijkbaar, waarbij de microgolftechniek zelfs iets meer totale fenolics extraheerde dan de geluidsgolven. De onderzoekers ontdekten dat quercetine de meest overvloedige verbinding was in alle monsters, wat de status ervan als het primaire actieve ingrediënt in uienvellen bevestigde. Toch varieerde de specifieke mix van andere verbindingen, zoals protocatechuïnezuur en epicatechine, aanzienlijk op basis van zowel de uienvariëteit als de gebruikte extractiemethode.

Toen het team de extracten testte tegen bacteriën, werden de verschillen in prestaties nog duidelijker. De extracten waren over het algemeen effectiever in het stoppen van Gram-positieve bacteriën, die een stevige buitenmembraan missen, dan Gram-negatieve bacteriën, die een extra beschermende laag hebben die moeilijker te penetreren is. Het meest gevoelige doelwit was Listeria monocytogenes, een gevaarlijk pathogeen in voedsel. De extracten waren in staat de groei ervan te stoppen bij zeer lage concentraties, zo laag als 0,31 milligram per milliliter. Interessant genoeg was het met microgolven geëxtraheerde gele uienvel bijzonder krachtig tegen deze specifieke bacterie, terwijl het met geluidsgolven geëxtraheerde rode uienvel de beste resultaten liet zien tegen andere soorten bacteriën. De studie toonde ook aan dat de antimicrobiële kracht niet alleen draaide om de totale hoeveelheid fenolics die aanwezig waren, maar eerder om de specifieke combinatie van verbindingen. Bijvoorbeeld, de aanwezigheid van bepaalde flavonoïden zoals kaempferol en rutine leek sterk te correleren met het vermogen om Listeria te bestrijden, wat suggereert dat de kwaliteit van de chemische mix belangrijker is dan alleen de kwantiteit.

Uiteindelijk toont dit onderzoek aan dat er niet één enkele "beste" manier is om waarde te halen uit uienafval. De effectiviteit van het proces is een partnerschap tussen de genetische opmaak van de plant en de technologie die wordt gebruikt om de chemische stoffen te oogsten. Voor gele uien ontsluit de methode met geluidsgolven het meeste antioxidantpotentieel, wat het de ideale keuze maakt voor het creëren van natuurlijke conserveermiddelen of gezondheidssupplementen. Voor rode uien biedt de microgolfmethode een levensvatbaar alternatief dat bijzonder goed is in het gericht aanpakken van specifieke bacteriën. Deze bevindingen suggereren dat door de extractietechniek zorgvuldig af te stemmen op het specifieke gewas, industrieën een enorme hoeveelheid landbouwafval kunnen omzetten in een duurzame bron van natuurlijke ingrediënten. Deze aanpak vermindert niet alleen de milieu-impact, maar biedt ook een nieuwe, milieuvriendelijke manier om de voedselveiligheid te verbeteren en natuurlijke gezondheidsproducten te ontwikkelen.