Physico-chemical characterization and biological properties of prickly pear, and evaluation of the stability of its derived products

Abstract

This study aimed to valorize the prickly pear fruit, due to its abundant presence in our country and its numerous virtues, focusing on its seeds and juice. Various tests were conducted, including factor-by-factor extraction and response surface methodology, to optimize the extraction conditions for a better antioxidant yield. The optimum conditions for the prickly pear seed powder were: an acetone concentration of 59.03%, a sample/solvent ratio of 0.54 g/20 ml, a microwave power of 762.23 W, and an irradiation time of 198.52 s. The quantification of polyphenols, flavonoids, and condensed tannins, as well as the evaluation of antioxidant, anti-inflammatory, and antimicrobial activities, were carried out. The results showed that OFI seeds are rich in bioactive compounds, with polyphenols (905.71±0.50 mg GAE/100g DM), flavonoids (50.77±0.08mg QE/100g DM), and condensed tannins (98.99±8.19mg CE/100g DM). The extracts exhibited significant antioxidant activities, such as strong DPPH inhibition (248.40±1.06mg GAE/100g DM) and high reducing power (382.56±7.70mg GAE/100g DM). Notably, the extract also displayed anti-inflammatory effects with an impressive inhibition rate of 86 ± 0.42%, the antimicrobial test demonstrated efficacy against certain pathogenic bacteria like Bacillus cereus, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, and Micrococcus luteus, and all tested fungi except the genus Penicillium sp. Furthermore, to improve the stability of unpasteurized prickly pear juice fortified with the hydro-soluble seeds extract, physicochemical analyses and antioxidant activities such as pH, BI, TA, Brix°, and FRAP, TPC, TFC, DPPH were conducted. Regarding the physicochemical properties, no detectable difference was found between enriched and control samples throughout the storage period. In addition, the enriched samples exhibited the highest content of phenolic compounds and total flavonoids; likewise, the enriched juice had a higher antioxidant capacity. Microbial analysis revealed the absence of microorganisms, even though the juices were unpasteurized. The hydro-soluble extract of prickly pear seeds improved the stability and nutritional value of fruit juice, preserving its physicochemical, phytochemical, and microbiological quality during storage. These findings emphasize the potential of prickly pear as a valuable source of bioactive compounds and highlight its significance in various applications. Keywords: Opuntia ficus indica, Juice quality, seeds, Storage, antioxydant, Microbiological Analyses, Response Surface Methodology. Résumé Cette étude visait à valoriser le fruit de la figue de barbarie en raison de sa présence abondante dans notre pays et de ses nombreuses vertus, en mettant l'accent sur les graines et le jus de ce fruit. Plusieurs tests ont été réalisés, notamment l'extraction facteur par facteur et la méthodologie de surface de réponse, afin d'optimiser les conditions d'extraction pour obtenir un meilleure rendement d'antioxydants. Les conditions optimales pour la poudre de graines de figue de barbarie étaient : une concentration d'acétone de 59.03 %, un rapport échantillon/solvant de 0.54 g/20 ml, une puissance micro-ondes de 762.23 W et un temps d'irradiation de 198.52 s. La quantification des polyphénols, des flavonoïdes et des tannins condensés, ainsi que l'évaluation des activités antioxydante, anti-inflammatoire et antimicrobiennes, ont été réalisées. Les résultats ont montré que les graines de OFI sont riches en composes bioactifs, avec des polyphénols (905.71±0.50 mg GAE/100g MS), des flavonoïdes (50.77±0.08 mg QE/100g MS) et des tannins condensé (98.99±8.19 mg CE/100g MS). Les extraits ont présenté des activités antioxydante significatives, telles qu'une forte inhibition du DPPH (248.40±1.06 mg GAE/100g MS) et un pouvoir réducteur élevé (382.56±7.70 mg GAE/100g MS). De plus, l'extrait a également présenté un effet anti-inflammatoire avec un taux d'inhibition impressionnant de 86±0.42%, le test antimicrobien, a démontré une efficacité contre certaines bactéries pathogènes telles que bacillus cereus, enterococcus faecalis, staphylococcus aureus et micrococcus luteus, ainsi que tous les champignons testé a l'exception du genre penicillium sp. De plus, pour améliorer la stabilité du jus de figue de barbarie non pasteurisé enrichi en extrait hydrosoluble de graines, des analyses physico-chimiques et des activités antioxydante telles que pH, IB, Brix°, et AT, FRAP, CPT, CFT, DPPH ont été réalisées. Concernant les propriétés physico-chimiques, aucune différence détectable n'a été observée entre les échantillons enrichis et les échantillons témoins pendant toute la période de stockage. De plus, les échantillons enrichis présentaient la plus forte teneur en composes phénoliques et en flavonoïdes totaux ; de même, le jus enrichi présentait une capacité antioxydante plus élevée. L'analyse microbiologique a révélé l'absence de micro-organismes, même si les jus n'étaient pas pasteurisés. Mots-cles : opuntia ficus indica, qualité du jus, graines, stockage, antioxydant, analyse microbiologique, méthodologie de surface de réponse. الملخص : هذكج هز انذساعت إن حغه ظُ انضىء ػه ق تًُ ث شًة انخ انشىك ،ٍ ظَشًا نىجىدها بىكشة ك بلاد اَ وكىائذها انؼذ ذَة يغ انخشك ضُ ػه انبزوس وػظ شُ انث شًة، وقذ حى إجشاء اخخباساث يخ ىُػت، كاعخخلاص انؼىايم ان اُحجت وي هُج تُ عطح الاعخجابت، نخحغ ظشوف الاعخخلاص نهحظىل ػه إ خَاج تُ أكضم ن ضًاداث الأكغذة. كا جَ انظشوف ان ثًه ن غًحىم بزوس انظباس ه :ٍ حشك ضُ الأع خُى ب غُبت 59.03 %، غَبت انؼ تُُ إن ان زً بَ 0.54 ؿشاو/ 20 يم، قذسة ان كًُشوو قَ 762.23 واط، ووقج الإشؼاع 198.52 ثا تَُ، كخى إجشاء ححذ ذَ ك تًُ انبىن لُ ىُُلاث وانللاكى ىَ ذَاث وانخا اَُُث ان كًثلت، بالإضاكت إن حق ىُُ الأ شَطت ان ضًادة نلأكغذة وان ضًادة نلانخهاباث وان ضًادة نه كًُشوباث. أظهشث ان خُائج أ بزوس " Opuncia ficus indica ± " ؿ تُُ بان شًكباث انح ىُ تَ، يغ حلىم انبىن لُ ىُُلاث ) 905.71 0 50 يهؾ . GAE / 100 ؽ ( 0.08 يهؾ ± وانللاكى ىَ ذَاث ) 50.77 QE / 100 ؽ ( 8.19 ± وانخا اَُُث ان كًثلت ) 98.9 100 /GAE ؽ ( ك اً أظهشث الاعخخلاطاث، أ شَطت يضادة نلأكغذة يهحىظت يثم: قىة احخجاص DPPH 15.06 يهؾ ± 248.4( GAE / 100 ؽ ( وقذسة 7.70 يهؾ ± حخل ضُ تُ ػان تُ ) 382.56 GAE / 100 ؽ ( إضاكت نزنك، أظهش اعخخلاص انخأث شُاث ان ضًادة نلانخهاباث يؼذل ق غً يبهش ب غُبت . 86±0.42%, وأظهش اخخباس يضاداث ان كًُشوباث،كلاءة ضذ بؼض انبكخ شُ اَ ان شًًضت يثم: باع هُ ىُط ع شُ ىَط، إ خَ شُوكىكىط كا غَان ظُ، عخاك هُىكىكىط أوس ىَط، يا كَشوكىكىط نىح ىُط وج غًُ انلطش اَث ان خًخبشة باعخث اُء ج ظُ انب غُ هُ ىُو. وػلاوة ػه رنك، نخحغ اعخقشاس ػظ شُ انخ انشىك ؿ شُ ان بًغخش ان حًغ ب غًخخهض انبزوس انقابم نهزوبا ك ان اًء.حى إجشاء ححان مُ ك ضُ كَىك اًُُئ تُ وأ شَطت يضادة نلأكغذة يثم: انشقى انه ذُسوجٍُُ , دسجت بش كَظ , ان ىًاد انظهبت انقابهت نهزوباٌ , انح ىًضت انقابهت نهخحه مُ , يؤشش انخح شًُ , انبىن لُ ىُُلاث , انللاكى ىَ ذَاث , قىة حقه مُ انحذ ذَ انثلاثٍ .DPPH, وبان غُبت نهخىاص انل ضُ كَىك اًُُئ تُ، نى خَى انؼثىس ػه أ اخخلاف قابم نهكشق ب انؼ اُُث ان حًغ تُ وانؼ اُُث ان شُ يُحغ تُ طىال كخشة انخخض .ٍَ ك اً أظهشث انؼ اُُث ان حًغ تُ أػه يحخىي نه شًكباث انل ىُُن تُ وانللاكى ىَ ذَاث انكه تُ؛ وبان ثًم، كا نهؼظ شُ ان حًغ قذسة أػه ػه يكاكحت الأكغذة. أظهش انخحه مُ ان كًُشوب ػذو وجىد ي كُشوباث، ػه انشؿى ي أ انؼظائش نى حك يبغخشة. ي حُ يغخخهض بزوس انخ انشىك انقابم نهزوبا ك ان اًء اعخقشاس وق تًُ ؿزائ تُ نؼظ شُ انلاكهت، يحاكظًا ػه جىدحها انل ضُ كَىك اًُُئ تُ وانل خُىك اًُُئ تُ وان كًُشوب ىُنىج تُ أث اُء انخخض .ٍَ وك الأخ شُ، حؤكذ هز ان خُائج إيكا تَُ اعخلال انخ انشىك ك ظًذس ق ىُ نه شًكباث انح ىُ تَ وحغهظ انضىء ػه أه خًُها ك يجالاث يخ ىُػت . الكلمات المفتاحية: انخ انشىك ،ٍ جىدة انؼظ شُ، انبزوس، انخخض ،ٍَ يضاداث الأكغذة، ححه مُ ي كُشوب ،ٍ ي هُج تُ عطح الاعخجابت .