DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35932-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41545547
تاريخ النشر: 2026-01-16
المؤلف: Addisu Amsalu Hoffola وآخرون
الموضوع الرئيسي: جودة الزيوت الصالحة للأكل والتحليل
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية ومضادات الأكسدة والمضادات الميكروبية لزيت بذور Citrullus colocynthis (CCSO) المستخرج من أداما، إثيوبيا. تم استخراج الزيت باستخدام طريقة سوكسليت المحسّنة مع الإيثانول، مما أدى إلى منتج يفي بمعايير FAO/WHO Codex للزيوت غير المكررة، والذي يتميز بقيمة حامض تبلغ $4 \pm 0.51 \, \text{mg KOH/g}$ وقيمة بيروكسيد تبلغ $7.44 \pm 0.46 \, \text{meq O}_2/\text{kg}$. أظهر تحليل الكروماتوغرافيا الغازية-مطياف الكتلة (GC-MS) أن حمض اللينوليك (45.90%) وحمض الأوليك (23.05%) هما الأحماض الدهنية السائدة، مما يساهم في إجمالي محتوى الأحماض الدهنية غير المشبعة بنسبة 78.93%.
كانت القدرة المضادة للأكسدة لاستخراج الإيثانول ملحوظة، حيث كانت نشاط scavenging DPPH بنسبة $90.95\%$ عند تركيز $12 \, \text{mg/mL}$ وقوة مضادة للأكسدة مختزلة حديدية (FRAP) تبلغ $4.79 \pm 0.01 \, \text{mmol Fe/g}$. لوحظت علاقات عالية بين نشاط مضادات الأكسدة ومحتويات الفينولات (225.64 ± 1.06 mg GAE/g) والفلافونويد (126.87 ± 1.14 mg CAE/g) (r=0.95-0.98، p<0.05). أشارت الاختبارات المضادة للميكروبات إلى أن CCSO أظهر نشاطًا يعتمد على التركيز، خاصة ضد Staphylococcus aureus، مع منطقة تثبيط تبلغ $22 \, \text{mm}$. تشير هذه النتائج إلى أن CCSO له تطبيقات محتملة في حفظ الطعام والأدوية، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من الدراسات الحية لتقييم السلامة والجدوى الصناعية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الطلب العالمي المتزايد على مضادات الأكسدة الطبيعية والمركبات النشطة بيولوجيًا عبر مختلف الصناعات، خاصة استجابةً للتحديات التي تطرحها أكسدة الدهون في حفظ الطعام. بينما تعتبر مضادات الأكسدة الاصطناعية مثل بيوتيلات هيدروكسي أنيسول (BHA) وبيوتيلات هيدروكسي تولوين (BHT) شائعة، فإن المخاوف بشأن سمّيتها قد دفعت إلى التحول نحو البدائل المستمدة من النباتات، مما يتماشى مع اتجاهات الاستدامة والاقتصاد الحيوي الدائري. تم تحديد Citrullus colocynthis (L.) Schrad، أو التفاح المر، كمرشح واعد بسبب عائد زيت بذوره العالي وخصائصه الطبية التقليدية، على الرغم من وجود نقص في البيانات الشاملة حول الملف الكيميائي والنشاط البيولوجي لنوع إثيوبيا.
تهدف الدراسة إلى سد هذه الفجوة المعرفية من خلال توصيف زيت بذور C. colocynthis من منطقة أداما في إثيوبيا. تركز على تقييم الخصائص الفيزيائية والكيميائية وتركيب الأحماض الدهنية للزيت، مع التأكيد بشكل خاص على التآزر المحتمل بين محتواه العالي من حمض اللينوليك وخصائصه المضادة للأكسدة والمضادة للميكروبات عند استخراجه باستخدام طرق الإيثانول الخضراء المحسّنة. تعتبر هذه الأبحاث ضرورية لتقييم ما إذا كان هذا النوع الإقليمي يفي بمعايير FAO/WHO Codex الدولية للتطبيقات الصناعية والغذائية.
طرق
في هذه الدراسة، تم الحصول على بذور Citrullus colocynthis من حديقة النباتات بجامعة أداما للعلوم والتكنولوجيا في ديمبيلا، مع الحصول على إذن رسمي من إدارة المركز (المرجع: ASTUBGD/Va/123/2024). تم التعرف على المادة النباتية بواسطة السيد زينا، وتم إيداع عينة مرجعية (رقم: ASTUBGD-VA-003) في هيرباريوم حديقة النباتات ASTU، مما يضمن الامتثال للإرشادات المؤسسية والوطنية والدولية، بما في ذلك بيان سياسة IUCN ولوائح CITES.
لإستخراج عوائد الزيت، تم استخدام طريقة سوكسليت AOAC (2000). سمحت هذه الطريقة بتحديد نسبة الزيت المستخرج من البذور، مع الالتزام بالبروتوكولات المعتمدة للحصول على نتائج دقيقة وموثوقة.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على الإمكانات المتعددة الأوجه لزيت بذور التفاح المر (Citrullus colocynthis) كمصدر حيوي مستدام للأغذية الوظيفية والمواد الحافظة الطبيعية، مع التأكيد على دوره المزدوج كمضاد للأكسدة ووكيل مضاد للميكروبات. كشفت التحليلات الفيزيائية والكيميائية عن خصائص هامة للزيت، بما في ذلك قيمة حامض تتراوح من 3.49 إلى 4.51 mg KOH/g، مما يشير إلى مستوى معتدل من الأحماض الدهنية الحرة، وقيمة تصبن تتراوح بين 197.61 و204.39 mg KOH/g، مما يشير إلى نسبة عالية من الأحماض الدهنية المناسبة لإنتاج الصابون. بالإضافة إلى ذلك، صنفت قيمة اليود (116.90 mg I₂/100 g) الزيت على أنه شبه جاف، بينما أشارت قيمة البيروكسيد المنخفضة (6.98 إلى 7.9 meq O₂/kg) إلى استقرار أكسدي عالي، مما يجعله مقاومًا للفساد.
فيما يتعلق بالفعالية المضادة للميكروبات، أظهر المستخلص الإيثانولي لبذور C. colocynthis نشاطًا يعتمد على التركيز ضد كل من البكتيريا إيجابية الجرام وسلبية الجرام، مع زيادة مناطق التثبيط مع زيادة تركيز المستخلص. من الجدير بالذكر أن المستخلص أظهر تأثيرات أقوى ضد البكتيريا إيجابية الجرام، مثل Staphylococcus aureus وBacillus cereus، مقارنة بالسلالات السلبية الجرام مثل E. coli وPseudomonas aeruginosa. أكدت الدراسة أيضًا وجود مجموعة متنوعة من المركبات النشطة بيولوجيًا، بما في ذلك الفينولات والفلافونويدات، والتي ترتبط بالنشاطات المضادة للأكسدة والمضادة للميكروبات الملاحظة. بشكل عام، تدعم النتائج التطبيق المحتمل لزيت بذور التفاح المر في حفظ الطعام وكوكيل مضاد للميكروبات الطبيعي، مما يستدعي مزيدًا من الاستكشاف لتطوير الأغذية الوظيفية والمكملات الغذائية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35932-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41545547
Publication Date: 2026-01-16
Author(s): Addisu Amsalu Hoffola et al.
Primary Topic: Edible Oils Quality and Analysis
Overview
This study investigates the physicochemical, antioxidant, and antimicrobial properties of Citrullus colocynthis seed oil (CCSO) sourced from Adama, Ethiopia. The oil was extracted using an optimized Soxhlet method with ethanol, yielding a product that meets FAO/WHO Codex standards for unrefined oils, characterized by an acid value of $4 \pm 0.51 \, \text{mg KOH/g}$ and a peroxide value of $7.44 \pm 0.46 \, \text{meq O}_2/\text{kg}$. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis revealed that linoleic acid (45.90%) and oleic acid (23.05%) are the predominant fatty acids, contributing to a total unsaturated fatty acid content of 78.93%.
The antioxidant capacity of the ethanol extract was significant, with a $90.95\%$ DPPH scavenging activity at a concentration of $12 \, \text{mg/mL}$ and a Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) of $4.79 \pm 0.01 \, \text{mmol Fe/g}$. High correlations were observed between antioxidant activity and phenolic (225.64 ± 1.06 mg GAE/g) and flavonoid (126.87 ± 1.14 mg CAE/g) contents (r=0.95-0.98, p<0.05). Antimicrobial assays indicated that CCSO exhibited concentration-dependent activity, particularly against Staphylococcus aureus, with a $22 \, \text{mm}$ inhibition zone. These findings suggest that CCSO has potential applications in food preservation and pharmaceuticals, although further in vivo studies are necessary to assess safety and industrial viability.
Introduction
The introduction highlights the increasing global demand for natural antioxidants and bioactive compounds across various industries, particularly in response to the challenges posed by lipid oxidation in food preservation. While synthetic antioxidants like butylated hydroxyanisole (BHA) and butylated hydroxytoluene (BHT) are prevalent, concerns regarding their toxicity have prompted a shift towards plant-derived alternatives, aligning with sustainability trends and the circular bioeconomy. Citrullus colocynthis (L.) Schrad, or bitter apple, is identified as a promising candidate due to its high seed oil yield and traditional medicinal properties, though there is a lack of comprehensive data on the Ethiopian variety’s chemical profile and bioactivity.
The study aims to fill this knowledge gap by characterizing the seed oil of C. colocynthis from the Adama region of Ethiopia. It focuses on evaluating the physicochemical properties and fatty acid composition of the oil, particularly emphasizing the potential synergy between its high linoleic acid content and antioxidant-antimicrobial properties when extracted using optimized green ethanol methods. This research is crucial for assessing whether this regional variety meets the international FAO/WHO Codex standards for industrial and dietary applications.
Methods
In this study, seeds of Citrullus colocynthis were sourced from the Adama Science and Technology University Botanic Garden in Dembela, with formal permission obtained from the center’s administration (Ref: ASTUBGD/Va/123/2024). The plant material was identified by Mr. Zena, and a voucher specimen (Number: ASTUBGD-VA-003) was deposited in the herbarium of the ASTU Botanic Garden, ensuring compliance with institutional, national, and international guidelines, including the IUCN Policy Statement and CITES regulations.
For the extraction of oil yields, the AOAC (2000) Soxhlet extraction method was employed. This method allowed for the determination of the percentage of oil extracted from the seeds, adhering to established protocols for accurate and reliable results.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the multifaceted potential of bitter apple seed oil (Citrullus colocynthis) as a sustainable bio-resource for functional foods and natural preservatives, emphasizing its dual role as an antioxidant and antimicrobial agent. The physicochemical analysis revealed significant properties of the oil, including an acid value ranging from 3.49 to 4.51 mg KOH/g, indicating a moderate level of free fatty acids, and a saponification value between 197.61 and 204.39 mg KOH/g, suggesting a high proportion of fatty acids suitable for soap production. Additionally, the iodine value (116.90 mg I₂/100 g) classified the oil as semi-drying, while a low peroxide value (6.98 to 7.9 meq O₂/kg) indicated high oxidative stability, making it resistant to rancidity.
In terms of antimicrobial efficacy, the ethanolic extract of C. colocynthis seeds demonstrated concentration-dependent activity against both Gram-positive and Gram-negative bacteria, with inhibition zones increasing with extract concentration. Notably, the extract exhibited stronger effects against Gram-positive bacteria, such as Staphylococcus aureus and Bacillus cereus, compared to Gram-negative strains like E. coli and Pseudomonas aeruginosa. The study also confirmed the presence of various bioactive compounds, including phenolics and flavonoids, which correlate with the observed antioxidant and antimicrobial activities. Overall, the findings support the potential application of bitter apple seed oil in food preservation and as a natural antimicrobial agent, warranting further exploration for functional food development and nutraceuticals.