Document

Differentiation between Omani acacia (Acacia tortilis) and white acacia (Robinia Pseudoacacia) honeys using botanical, molecular, physicochemical, antioxidant and antifungal analysis

Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2014
Language
English
English abstract
Honey is the natural sweet substance produced by honeybees. It is a very important energy source. Since adulteration of honey is frequently encountered, its quality must be controlled analytically with the aim of guaranteeing that it is genuine and protect the consumer from commercial exploitation. Besides, there is a need to establish the geographical limits of production to assure the quality. In Northern Oman, bees produce true Acacia honey from Acacia tortilis. This native wild plant is one of the most common trees throughout the country, abundant in the plains, wadies and foothills. It's flowering and fruiting period is from April to June, hence it is an important source for summer honey in Oman. Acacia honey is very popular locally and called as Sumr. It is characterized by its dark color, thick texture and stronge aroma and taste. It has many medicinal values. Moreover, in the market there is a 'white acacia' honey which is produced from the nectar of Robinia pseudoacaia flowers. This is an American species and does not grow in Oman. Robinia honey is actually a false acacia honey. It is characterized by its light amber color and distinct flavor, and fragrance due to its floral source. The commercial name of this honey as 'Acacia honey' confuses the consumer. Because of the significant importance of Acacia honey in Oman and neighboring regions, the present study was undertaken to evaluate and characterize Omani Acacia honey by using botanical, molecular, physicochemical, antioxidant and antifungal analysis. This will help in controlling the quality to identify spurious, adulterated, non Omani samples and protect its production zones. In addition Omani Acacia honey will be differentiated from Robinia (false acacia) honey, The analyses were carried out on 200 summer honey samples from Apis mellifera and Apis florea colonies collected from nine governorates of Oman during the period of 2009 - 2012. The analysis was also done on 18 Robinia honeys purchased from Omani market which were imported from six countries. These samples were labeled commercially as Acacia. This research is divided into four studies as follows: Study 1: Botanical, geographical and molecular analysis of Acacia and Robinia honeys Acetolysed pollen from honey samples were studied and photographed using light microscope (LM) and scanning electron microscope (SEM). For molecular studies, pollen DNA from each sample was subjected to parallel pyrosequencing for DNA barcoding analysis using universal primers to study the species diversity and geographical origins of the honey samples. Analysis was also done with the imported false acacia (Robinia) honey samples for comparison. To establish a standard pollen concentration value for "pure Acacia honey", Lycopodium spore counting technique was used with the coefficient formulas to assess the quality of the honey samples. From 200 honey samples analyzed, 80 were unifloral with predominant (> 45%) Acacia tortilis pollen while out of 18 commercial Robinia honeys only 14 were authentically Robinia. Pollen concentration results showed 64% of the Omani Acacia and 79% of Robinia were classified within the normal category (Group II). This indicates that they are produced from normal floral source without addition of pollen or external feeding. From the pyrosequencing run of 12 Acacia honey samples, 678461 molecular sequences and 69 molecular taxonomic units (MOTUS) were obtained. Sixty of the MOTUs were from melliferous plants and 9 were from non-melliferous plants. This analysis showed that the bee flora of Acacia honey consisted mostly the herbaceous plants such as ompositae, Convolvulus spp., Dipterygium glaucum, Fagonia spp., Tephrosia villosa, Zygophyllum spp. and a few tree and shrub species such as Anacardiaceae type, Conocarpus erectus, Madicago sativa, Rhamnaceae type etc. The molecular analysis results showed a wide diversity in bee forage plants and incorporate both wild and cultivated plant taxa for the production of Acacia honey. This indicated the adequate floral sources in the country that can add additional nutritional value to this type of honey. Study 2: Physicochemical properties of Acacia and Robinia honeys The following physicochemical properties of Acacia and Robinia honey samples were studied: pH, moisture content, free acidity, electrical conductivity, diastase activity and invertase activity were analyzed. Acacia honey samples showed the mean of pH 4.83, moisture content 16.75%, electrical conductivity (EC) 1.82 mS/cm, free acidity 95.30 meq/kg, diastase activity 12.00 DN and invertase activity 141.07 U/kg. These values are on par with the permitted specifications except electrical conductivity and free acidity, which were elevated. The EC of Acacia honey samples were found to correlate significantly and positively with pH, moisture content, free acidity, diastase and invertase activities. This may point out at the influence of these parameters in raising the EC of this honey indicating the richness of Acacia honey with mineral and organic acid contents. This can increase its nutritional and medicinal values. Robinia honey samples showed the mean of pH 3.80, moisture content 17.41%, EC 0.33 mS/cm, free acidity 8.03 meq/kg, diastase activity 8.00 DN and invertase activity 17.53 U/kg. These values met the national and international standards. This satisfies the consumer to deal with this product safely. The values of these parameters were higher in Acacia honey samples than Robinia. This may be attributed to the higher quality of the honey. This study showed a serious need to construct database and standards for the Arab peninsula regional honeys because the current standards were formulated based on analyses of honey from temperate or European countries. Study 3: Antioxidant properties of Acacia and Robinia honeys The color, proline content, total phenolic content, and free radical scavenging activities (DPPH) were recorded for the honey samples using spectrophotometer. Dark amber color was dominant in the 79% of Acacia honey samples whereas 50% of Robinia showed extra white color. In Acacia honey samples the mean values of color Pfund was 133.41 mm, color intensity ABS 560 nm 0.21AU, proline content 91.03 mg/100 g, total phenolic content 45.20 mg GAE/100 g, RSA value 59.39% and IC50 16.07 mg/mL. In Robinia honey samples the mean values of color Pfund 23.11 mm, color intensity ABS 560 nm 0.04 AU, proline content 22.22 mg/100 g, total phenolic content 2.87 mg GAE/100g, free radical scavenging value 51.00% and IC50 112.27 mg/mL. The antioxidant parameter values of Acacia honey were compared with Robinia honey as well as the buckwheat and manuka, citrus and cotton honeys. It was concluded that sample set of 80 Acacia honeys is adequate to make the generalization that these types of honeys exhibited overall better antioxidant properties which may reflect its potential of therapeutic activity. It was also observed that the dark color Acacia honeys presented the highest phenolic content than the light Robinia honey samples. Accordingly, the color intensity is a good indicator of the total phenolic content which is the antioxidant factor in honey. Thus the color intensity and phenolic compounds can be considered a significant determinant of the antioxidant capacity of honey. This fact was also supported by the strong correlation of DPPH scavenging values with IC50 values, color intensity Abs 560 nm, Pfund values and phenolic contents in the Acacia honey samples. It can be concluded that dark Acacia honey samples possess higher antioxidant activity than the light Robinia honey samples. The study recommends labeling Acacia for Acacia spp. honeys and Robinia for Robinia pseudacacia honey to differentiate between them in both scientific and public communications. Study 4: Effect of Omani Ziziphus spina-christi and Acacia tortilis honey samples on the growth and aflatoxin B1 production of Aspergillus parasiticus Aflatoxins are the most serious carcinogenic, hepatotoxic, teratogenic and mutagenic secondary metabolites which adversely affect human and animal health. This study was designed to evaluate the in vitro inhibitory effect of different concentrations of Ziziphus and Acacia honeys on the growth and aflatoxins production by A. parasiticus by using VICAM technique. This study was divided to four parts. In the 1° part, A. parasiticus was inoculated in seven concentrations (1,5, 7, 10, 15, 20 and 25g/100 mL H20) of each of Ziziphus and Acacia honeys. The results showed that the myceliai dry weights significantly increased by 44.81% - 71.70% in Ziziphus cultures and 49.55% - 76.50% in Acacia cultures. Both honey types did not inhibit the fungal growth. In the 214 part of the study it was found that the Ziziphus honey caused 6.10% - 92.34% inhibition of aflatoxin secretion. Therefore, this type of honey can be recommended as a biopreservative to enhance the shelf life of food and feed products, On the other hand the level of aflatoxin increased in Acacia honey cultures from 12.96% - 18.97%. No correlation was found between the amount of aflatoxin and the honey concentration. In the 3rd part of the study, none of the Ziziphus and Acacia honey solutions (15 g/100 mL H2O) detoxified pure aqueous aflatoxin B1. In the 4" part of the study, it was observed that the controls in honey culture that were not inoculated with A. parasiticus showed growth of yeast and different species of phycomycetes. In addition, different amounts of aflatoxin were recorded in all cultures. This showed that aflatoxin producers can grow and produce toxin in honey
Description
Thesis
Arabic abstract
العسل مادة غذائية طبيعية يصنعها النحل من رحيق الأزهار. وهو مصدر هام للطاقة لإحتوائه على نسبة عالية من السكريات. ولتزايد الطلب على هذه المادة فإنها قد تتعرض للغش التجاري، فلكي يتم الحفاظ على نقاوتها لابد من معرفة خصائصها والتعرف على مصادرها النباتية والجغرافية من الأعسال الهامة التي تنتج في سلطنة عمان عسل أكاسيا الذي يطلق عليه إسم عسل سمر والذي ينتج من رحيق أزهار نبات أكاسيا تورتيليز. ينتشر هذا النبات في جميع أنحاء السلطنة ويتواجد بكثرة في السهول والأودية والهضاب يزهر هذا النبات ويثمر في الفترة من شهر ابريل الى شهر يونيو. عسل أكاسيا من الأعسال الصيفية المشهورة في البلاد ويمتاز بلونه الغامق وملمسه الكثيف ورائحته النفاذة وطعمة الحاذق ويمتلك خواصا علاجيه كثيره. بالإضافه الى هذا النوع من العسل يوجد في الأسواق عسل أوروبي يسمي عسل أكاسيا ايضا وهو يختلف تماما في مصر انتاجه وخصائصه عن عسل أكاسيا العماني حيث أن هذا العسل يعرف أيضا بأكاسيا الأبيض أو أكاسيا الكاذب وهو ينتج من رحيق أزهار نبات روبينيا بسيدوأكاسيا. وهذا العسل يمتاز بلونه الفاتح الشفافه ورائحته وطعمه الخفيف وملمسه الرقيق. والإسم التجاري المستخدم لعسل روبينيا هو عسل أكاسيا وهذا التشابه في التسمية يؤدي الى الخلط بين النوعين لدى المستهلك.
ولأهمية عسل أكاسيا (سمر) في عمان والدول المجاوره تم إعداد هذا البحث بهدف معرفة الأصل النباتي والجغرافي لمصادر هذا العمل ودراسة خصائصه البيوكيميائية والمضادة للأكسده وقدرته على احباط نمو فطر عالي السميه وهو فطر أسبرجيلاس بارازيتيكس والسيطره على سم (أفلاتوكسين) الذي يفرزه في البيئة التي ينمو فيها ومقارنة النتائج مع تحاليل عسل روبينيا وبالتالي تمييز كلا العسلين عن بعضهما. وقد تم تحليل 200 عينة عسل صيني عماني والمنتج بواسطة نوعين من النحل وهما النحل الأليف ايبس ميليفيرا والنحل البري ايبس فلورا. وقد تم تجميع هذه العينات من 9 محافظات في السلطنة في الفترة من عام 2009-2012. بالإضافة إلى ذلك تم شراء 18 عينة عسل من المحال التجاريه تحت المسمى التجاري (عسل أكاسيا)، وهي مستورده من 6 دول مختلفة. وقد انقسم هذا البحث إلى أربع دراسات رئيسية وهي: الدارسة الأولى: تحديد المصادر النباتية والجغرافية والجزيئية لصال أكاسيا العماني وعسل روبينيا تمت دراسة أشكال وأعداد حبوب لقاح عسل أكاسيا وعسل روبينيا وحساب كثافتهم بعد تحضيرهم بتقنية الأسيتوليس وتصويرهم بالمجهر الضوئي والإلكتروني. وقد أظهرت النتائج أن من بين 200 عينة عسل تم تجميعها، 80 عسلا منها صنف الى عسل أكاسيا النقي، وأن من بين مجموع 18 عسل روبينيا التجاري، 4 منها صنف الى عسل روبينيا النقي. أما العينات الأربعة الباقية فأسماؤها التجارية على العبوة لا تدل على نوعها. وعند حساب كثافة حبوب اللقاح في العينات المدروسة بمساعدة أبواغ الليكوبونیوم تم تصنيف 64% من عينات عسل أكاسيا و79% من عينات عسل روبينيا في المجموعة الثانية من حيث كثافة حبوب اللقاح وهذه المجموعة من الأعسال تتكون نتيجة التغذية الطبيعية للنحل على رحيق النباتات. أما عند دراسة التركيب الجزيني لحبوب لقاح 12 عينة من أعسال أكاسيا بواسطة تقنية البيروسكونج فقدت أكدت النتائج فعلا أن جميع الأعسال تصنف تحت نوع أكاسيا وأن 69 نباتا اخر من الأشجار والنباتات العشبية مثل الغاف والمانجو والحمضيات والهرم والمشكاع يساهم في تكوين هذا العسل. وهذا يدل على ثراء سلطنة عمان بالمصادر النباتية النحليه لانتاج العسل.
الدراسة الثانية: تحديد الخصائص الفيزيوكيميائية لعلي أكاسيا وروبينيا. تمت دراسة 6 خصائص فيزيوكيميائية للعينات المذكورة في الدراسة الأولى. وهذه الخصاص هي الرقم الهيدروجيني ومحتوى الرطوبه والتوصيل الكهرباني والحموضه الحره ونشاط إنزيمي الديستيز والإنفرتیز. متوسط قيم هذه الخصائص لعسل أكاسيا هي كالتالي: الرقم الهيدروجيني 4
. 83، محتوى الرطوبة 16 75 %، التوصيل الكهربائي 1 . 82 سيمنس رسم، الحموضة الحرة 95 30. مللي مكافی غم، نشاط إنزيم الديستيز 12 دن ونشاط إنزيم الإنفرتيز 141 . 07 يكجم. وقد أوجدت الدراسة علاقة إيجابية بين قيمة التوصيل الكهربانی وقيم كل من الرقم الهيدروجيني ومحتوى الرطوبه والحموضه الحره ونشاط إنزيمي الديستيز والأنفرتيز. وهذا قد يدل على تأثير هذه الخصانص على قيمة التوصيل الكهربائي وسبب إرتفاعه في عسل أكاسيا أما عسل روبينيا فمتوسط قيم خصائصه هي كالتالي: الرقم الهيدروجيني 3
. 80، محتوى الرطوبة % 17 . 41 ، التوصيل الكهربائي 0 . 33 سيمنس سم، الحموضة الحرة 8 . 03 مللي مكافئ غم، نشاط إنزيم الحيستيز 8 دن ونشاط إنزيم الإنفرتیز 17 . 53 يكجم. جميع هذه القيم تقع ضمن المواصفات القياسية المحلية والدولية وهذا يدل على صلاحية المنتج للإستهلاك الآدمي. أما التوصيل الكهربائي والحموضة الحرة لعمل أكاسيا فهما أعلى من المواصفات القياسية مما يشير الى ثراء هذا العسل بمحتواه الغذائي من الأحماض العضوية والأملاح المعدنية. وتقترح الدراسة بناء مواصفات قياسية جديدة تناسب عسل منطقة الجزيرة العربية خصوصا الحد الأدني للتوصيل الكهربانی والحموضة الحرة الدراسة الثالثة: تحديد خصائص عسلي أكاسيا وروبينيا كمواد مضادة للتأكسد تمت دراسة 6 عوامل تبين نشاط عسلي أكاسيا وروبينيا كمواد مضادة للتأكسد وهذه العوامل هي التدرج اللوني والكثافة اللونية ومحتوى الحمض الأميني (برولين) والمحتوى الفينولي الإجمالي والقدرة على قضاء على الإلكترونات الحره والتركيز الإحباطي (أسود). وقد تم تحديد متوسط قيم هذه العوامل كالتالي: عسل أكاسيا يمتاز بلونه الغامق الذي يحتل 133
. 41 مم في التدريج اللوني الإمريكي وكثافته اللونية تساوي 0 . 21 أي. ومحتواه من الحمض الأميني برولين فهو 91
, 03 مجرام/100جم ومحتواه الفينولي الإجمالي 45 . 20 مجرام حمض الجاليك/100جم و قدرته على القضاء على الإلكترونات الحره و59
. 3 % والتركيز الإحباطي (أسود) له يساوي 16 . 07 مجرام/مل. أما عسل روبينيا فيمتاز بلونه الفاتح الذي يحتل 23
. 11 مم في التدريج اللوني الإمريكي وكثافته اللونية تساوي 0 . 04 أي. ومحتواه من الحمض الأميني برولين فهو 22
. 22 مجرام/100جم ومحتواه الفينولي الإجمالي 2 . 87 مجرام حمض الجاليك/00اجم و قدرته على القضاء على الإلكترونات الحره 51 . 00 % والتركيز الإحباطی (اسso) له يساوي 112 . 27 مجرام مل. وبعد مقارنة عسل أكاسيا مع عسل روپينيا في العوامل السابقة، تبين أن عسل أكاسيا يملك قدرة أعلى كمادة مضادة للأكسدة. وعند مقارنة عسل أكاسيا بأعسال أخرى عالية الجودة مثل عمل منوكا النيوزلندي وعسل بوكويت الإمريكي تبين أن عسل أكاسيا يساوي في قدرته هذه الأعسال كمادة مضاده للاكسده.
بعد تحليل 80 عينة عسل أكاسيا العماني في هذه الدراسة يمكننا أن نعمم إن هذا العسل يمتاز بنشاط عالي كمادة مضادة للاكسده مما يعكس ذلك إيجابا على خواصه الطبية وقد تم التوصل الى هذا الإستنتاج من خلال العلاقات الإيجابية التي ظهرت بين عامل القدرة على القضاء على الإلكترونات الحره وبين كل من التدرج اللوني والكثافة اللونية والمحتوى الفينولي الإجمالي والتركيز الإحباطي (أسوی) لعسل أكاسيا. وتبين أن العسل الغامق اللون كأكاسيا يظهر نشاطا أعلى كمادة مضادة للأكسدة من العسل الفاتح اللون كروبينيا. فقد أثبتت الدراسة أن الكثافة اللونية العسل تعتبر مؤشرا جيدا لمحتواه الفينولي الإجمالي لذا فإن هذين العاملين دليلان على نشاط العسل كمادة مضادة للاكسدة. تقترح الدراسة تمييز عسل أكاسيا عن عسل روبينيا بعدم تسمية الأخير باسم أكاسيا وتسجيله علميا وتجاريا تحت اسم روبينيا
الدراسة الرابعة : تأثير الصلين العمانيين زيزيفس (السدر) وأكاسيا (السمر) على نمو قطر إسبرجيلاس برازیتیکس وإنتاج سم أفلاتوكسين ب1. أفلاتوكسين يعتبر من المركبات الأيضية التي تنتجها بعض الفطريات مثل إسبرجيلس برازيليكس وهي مركبات ذات سمية عالية الخطورة على صحة الإنسان والحيوان والتي قد تسبب السرطان والتسمم الكبدي والطفرات والتشوهات الجنينية. وقد تم تنفيذ هذه الدراسة لإختبار التأثير الإحباطي لتركيزات نوعين من العسل العماني وهما السدر والسمر على نمو فطر إسبرجيلاس و علی سم أفلاتوكسين. وقد إنقسمت هذه الدراسة إلى أربعة أقسام. في القسم الأول تم زراعة فطر إسبرجيلاس برازيتيكس في سبعة تركيزات مختلفة لكل من عسلي السدر والسمر العمانيين وهذه التركيزات هي 1، 5، 7، 10، 15، 20 و 25 جرام لكل 100 مل ماء. وتبين أن الفطر ينمو في كليهما بصوره فعاله في جميع التراكيز ويزداد النمو مع زيادة تركيز العسل. هذا يعني أن كلا العسلين ليس لهما القدرة على إحباط نمو الفطر في المحاليل.
في القسم الثاني من الدراسة تم قياس كمية أفلاتوكسين في التراكيز المختلفة لمحاليل العسلين بواسطة تقنية
الفيكام واستخدام جهاز الفلوروميتر. أظهرت النتائج أن عسل السدر يخفض تراكيز أفلاتوكسين بنسبة 6 . 10 % - xi % 92 . 34 بدون وجود علاقة بين كمية أفلاتوكسين وتركيز العسل في العينات. أما عسل السمر فهو يحفز انتاج كمية أفلاتوكسين في التراكيز المختلفة بنسبة 12 . 96 %- 18 . 97 %. في القسم الثالث من الدراسة تم إضافة محلول سم أفلاتوكسين لبا1 النقي بكميات 0 . 5، 1
. 0، 2 . 0 مل كل على حده الى كل من عسل السدر والممر المحضرين بتركيز 15 جرام لكل 100 مل ماء، وتبين أن كلا العسلين لا يؤثران على كميات أفلاتوكسين مقارنة بالعينه الضابطة الكنترول). وفي القسم الرابع من الدراسة تم فحص أنواع الفطريات التي نمت في محاليل العسل المختلفة التي تمثل الكنترول فتبين أن الفطريات التي نمت هي أنواع من الخمائر وریزويس وبنيسليوم وميوكر وإسبرجيلاس كذلك تم تسجيل كميات من أفلاتوكسين في هذه المحاليل وهذا الجزء من الدراسة قد يكون مؤشرا على نظافة العسل.
Category
Theses and Dissertations

Same Subject

Journal articles
1
0
Nzeako, Basil C.
College of Medicine, Sultan Qaboos University.
2006-12
Theses and Dissertations
3
0
Al-Hosniyah, Sumaya A'amor.
Sultan Qaboos University
2005
Theses and Dissertations
0
0
Al-Hinaiyah, Eiman Abdullah Mohammed
Sultan Qaboos University
2010