Aktywność przeciwrodnikowa wybranych wyciągów ziołowych
Transkrypt
Aktywność przeciwrodnikowa wybranych wyciągów ziołowych
Kiewlicz Probl HigJ, Epidemiol Malinowska2013, P, Szymusiak 94(2): 317-320 H. Aktywność przeciwrodnikowa wybranych wyciągów ziołowych 317 Aktywność przeciwrodnikowa wybranych wyciągów ziołowych Antiradical activity of selected herbal extracts Justyna Kiewlicz, Paulina Malinowska, Henryk Szymusiak Katedra Technologii i Analizy Instrumentalnej, Wydział Towaroznawstwa, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu Wprowadzenie. W królestwie roślin występuje ogromne bogactwo naturalnych związków organicznych o właściwościach przeciwutleniających. Herbatki i wodno-alkoholowe wyciągi roślin zielarskich i przyprawowych są produktami szczególnie bogatymi w unikalne bioaktywne składniki oraz naturalne przeciwutleniacze. Cel badań. Wyznaczenie właściwości przeciwrodnikowych wodnoalkoholowych wyciągów wybranych surowców zielarskich. Materiał i metody. W badaniach wykorzystano dostępne na polskim rynku wodno-alkoholowe wyciągi ziela bylicy piołun, ziela nostrzyka żółtego, ziela rdestu ptasiego oraz owoców rokitnika zwyczajnego. Zmierzono ich zdolność wygaszania rodnika DPPH oraz obliczono parametr EC50, który oznacza stężenie wyciągu ziołowego wymagane do obniżenia początkowego stężenia DPPH o 50%. Wyniki. Pod względem obserwowanej aktywności przeciwrodnikowej badane wyciągi można uszeregować następująco: ziele rdestu ptasiego > ziele bylicy piołun > ziele nostrzyka żółtego > owoce rokitnika zwyczajnego. Wnioski. Badane wyciągi ziołowe różnią się pod względem aktywności przeciwrodnikowej. Szybkość pierwszej fazy procesu wygaszania rodnika DPPH zależy od stężenia badanego wyciągu. Najniższe stężenie wyciągu ziołowego wymagane do obniżenia początkowej zawartości rodnika DPPH o 50% (EC50) stwierdzono dla wyciągu z ziela rdestu ptasiego. Wśród badanych surowców roślinnych, wodno-alkoholowy wyciąg z ziela rdestu ptasiego wykazuje zatem najwyższą aktywność przeciwrodnikową. Introduction. In the plant kingdom there is a wealth of natural organic compounds with antioxidant properties. Herbal teas and aqueous alcoholic extracts of herbal plants and spices are especially rich in unique bioactive compounds and natural antioxidants. Aim. Determination of antiradical properties for aqueous alcoholic extracts of selected herbal raw materials. Materials & methods. In the study the aqueous alcoholic extracts, available on the Polish market, from absinthe wormwood herb, yellow sweet clover herb, knot-grass herb and sea-buckthorn fruits were used. Their antiradical activity was determined by using the DPPH radical quenching test and then the EC50 parameter was calculated. EC50 denotes herbal extract concentration required to reduce the initial concentration of DPPH by 50%. Results. In terms of the antiradical activity observed the extracts tested can be divided as follows: knot-grass herb > absinthe wormwood herb > yellow sweet clover herb > sea-buckthorn fruits. Conclusions. The studied herbal extracts differ in their antiradical activity. The rate of the first phase of the DPPH quenching process depends on the concentration of the test extract. Herbal extract lowest concentration required to reduce the initial content of DPPH by 50% (EC50) was observed for the extract of the herb knot-grass. Among the tested plant materials, the aqueous alcoholic extract of the herb knot-grass thus has the highest antiradical activity. Key words: plant extracts, antiradical activity, DPPH Słowa kluczowe: wyciągi roślinne, aktywność przeciwrodnikowa, DPPH © Probl Hig Epidemiol 2013, 94(2): 317-320 www.phie.pl Nadesłano: 20.05.2013 Zakwalifikowano do druku: 16.06.2013 Wprowadzenie Wolne rodniki, jako atomy lub cząsteczki z niesparowanym elektronem, w zetknięciu z innymi cząsteczkami powodują ich rozkład i powstanie nowych wolnych rodników, rozpoczynając w ten sposób reakcję łańcuchową [1, 2]. W żywym organizmie powstają w warunkach zarówno fizjologicznych, jak i patologicznych. W warunkach fizjologicznych występuje równowaga oksydacyjna, czyli wolne rodniki nie gro- Adres do korespondencji / Address for correspondence Dr hab. Henryk Szymusiak, prof. nadzw. UEP Katedra Technologii i Analizy Instrumentalnej, Wydział Towaroznawstwa Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu al. Niepodległości 10, 61-875 Poznań tel. 61 856 90 92, e-mail: [email protected] madzą się w tkankach, dzięki stałemu nadzorowi przez lokalne mechanizmy antyoksydacyjne. W stanach patologicznych z kolei mogą one prowadzić do degeneracji i obumierania komórek w wyniku stresu oksydacyjnego (szoku tlenowego), czyli zaburzenia równowagi między ilością wyprodukowanych wolnych rodników a ilością ich inhibitorów czyli przeciwutleniaczy [3-7]. Najbardziej narażonymi na atak wolnych rodników składnikami organizmów żywych są przede 318 wszystkim związki zawierające w swoich cząsteczkach podwójne wiązania, lipidy, DNA i białka. Uszkodzenia tych struktur wpływają na proces starzenia się organizmu [8, 9]. W celu obrony przed wolnymi rodnikami dietetycy zalecają spożywanie produktów zawierających przeciwutleniacze, z których najbardziej znane są tokoferole, kwas askorbinowy i związki polifenolowe. W świecie roślinnym występuje ogromne bogactwo naturalnych związków organicznych o właściwościach przeciwutleniających. Produktami, które wykazują wysoką aktywność przeciwrodnikową są również herbatki i wyciągi ziołowe. Konsumenci coraz częściej sięgają po herbatki lub wyciągi ziołowe przy niektórych niewielkich dolegliwościach organizmu. Herbatki lub wyciągi z roślin leczniczych poprawiające przemianę materii, korzystnie wpływające na funkcjonowanie układu trawiennego (na niestrawność), poprawiające krążenie, zmniejszające lub nawet zwiększające łaknienie stają się coraz częściej dodatkiem lub składnikiem codziennej diety. Oprócz łagodnego działania leczniczego preparaty ziołowe zwiększają pulę dostarczanych do organizmu przeciwutleniaczy przywracających w nim równowagę redukcyjno-oksydacyjną. Dlatego ogólnie dostępne w aptekach i sklepach ziołowych popularne mieszanki i preparaty ziołowe powinny zwrócić uwagę również żywieniowców i dietetyków. Cel pracy Określenie aktywności przeciwrodnikowej wodno-alkoholowych wybranych wyciągów ziołowych przy użyciu testu z rodnikiem DPPH. Materiał i metody Materiał badawczy stanowiły handlowe wyciągi wodno-alkoholowe następujących surowców zielarskich: –ziele bylicy piołun (Artemisia absinthium L.) –ziele nostrzyka żółtego (Melilotus officinalis L.) –ziele rdestu ptasiego (Polygonum aviculare L.) –owoce rokitnika zwyczajnego (Hippophae rhamnoides L.) Zastosowane odczynniki: DPPH (2,2-difenylo-1-pikrylo-hydrazyl) (Sigma-Aldrich), methanol (Chempur). Do oznaczania aktywności przeciwrodnikowej wyciągów ziołowych wybrano metodę spektrofotometryczną przy użyciu testu z rodnikiem DPPH [10]. Metoda ta jest prawdopodobnie najczęściej stosowana w analizie właściwości przeciwutleniających wyciągów roślinnych. Obszerny przegląd innych metod przedstawili Cybul i Nowak [11]. W niniejszej pracy zastosowano modyfikację tej metody polegającą na Probl Hig Epidemiol 2013, 94(2): 317-320 zastosowaniu wyższego stężenia rodnika w próbie, proporcji dodawanych ekstraktów oraz czasu pomiaru. Oznaczenie polegało na ocenie zdolności wyciągów ziołowych do wygaszania rodnika DPPH (2,2difenylo-1-pikrylhydrazylu), co odzwierciedlało się w obniżaniu absorbancji roztworu metanolowego DPPH podczas reakcji ze składnikami ekstraktu badanego surowca. Badania prowadzono przy maksimum absorpcji roztworu DPPH (λ=515 nm). Stopień rozcieńczenia próbek wyciągów został dobrany eksperymentalnie. Zmiany natężenia absorbancji mierzono przez 10 minut przy użyciu spektrofotometru Genesys II (Milton Roy), zapisując wyniki pomiarów w pamięci komputera PC połączonego ze spektrofotometrem poprzez interface RS232C. Sporządzono krzywą wzorcową, przedstawiającą zależność absorbancji metanolowego roztworu DPPH od jego stężenia. Na jej podstawie obliczono stężenie rodnika DPPH w układzie reakcyjnym, a następnie procentową zawartość pozostałego rodnika za pomocą wzoru: [DPPH • ] t =10 % DPPH • POZ = ⋅ 100% [DPPH • ]t =0 %DPPH•POZ – procentowa zawartość pozostałego, niezredukowanego rodnika DPPH• , [DPPH•]t=10 – stężenie rodnika w układzie reakcyjnym z dodatkiem wyciągu ziołowego po 10 minutach, [DPPH]•t=0 – początkowe stężenie rodnika w układzie reakcyjnym bez dodatku wyciągu ziołowego. Na podstawie obliczonej zawartości pozostałego w układzie reakcyjnym rodnika DPPH•, dla każdego badanego wyciągu ziołowego wyznaczono parametr EC50, czyli stężenie wyciągu ziołowego wymagane do obniżenia początkowego stężenia DPPH• o 50%. Analiza statystyczna Przedstawione w pracy wyniki stanowią średnią arytmetyczną co najmniej trzech równoległych pomiarów. Obliczenia statystyczne wykonano za pomocą programu SPSS Statistics 14.0 z zastosowaniem analizy wariancji (ANOVA). Różnice uznawano za istotne z poziomem istotności p=0,05. Wyniki i ich omówienie Na rycinie 1 przedstawiono wyniki badań kinetyki procesu wygaszania rodnika DPPH uzyskane po dodaniu do jego roztworu różnych ilości wyciągów ziołowych. Po dodaniu wyciągu ziołowego do roztworu rodnika DPPH, jego stężenie obniżało się z różną szybkością, w zależności od ilości dodanego wyciągu i czasu pomiaru. Najwyższy stopień wygaszania rodnika DPPH obserwowano w ciągu pierwszych kilkunastu sekund reakcji. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Pozostałość rodnika DPPH [%] Pozostałość rodnika DPPH [%] Kiewlicz J, Malinowska P, Szymusiak H. Aktywność przeciwrodnikowa wybranych wyciągów ziołowych 0 200 2% 0,2% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 300 400 Czas [s] 1% 0,1% 500 600 0,5% 0,02% 0 100 200 2% 0,2% C 300 Czas [s] 400 1% 0,05% 500 0 600 0,5% 0,02% 100 200 2% 0,2% B Pozostałość rodnika DPPH [%] A Pozostałość rodnika DPPH [%] 100 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 100 500 1% 0,1% 200 300 Czas [s] 2% 0,2% D 300 400 Czas [s] 600 0,5% 0,02% 400 1% 0,05% 500 600 0,5% 0,01% Ryc. 1. Kinetyka zmian absorbancji roztworów rodnika DPPH w obecności wyciągów ziołowych przy różnych stężeniach: A – rdest ptasi, B – bylica piołun, C – nostrzyk żółty, D – rokitnik zwyczajny Fig. 1. Kinetics of the absorbance changes in DPPH solutions in the presence of herbal extracts at various concentrations: A – knot-grass, B – wormwood, C – sweet clover, D – buckthorn Z danych przedstawionych na rycinie 1 wynika, że wyciągi ziołowe, dodane do roztworu w tych samych ilościach, wykazywały zróżnicowaną zdolność wygaszania rodnika DPPH. Stężenie zastosowanego wyciągu ziołowego w znaczący sposób wpływa również na szybkość wygaszania rodnika DPPH. Zaobserwowano, że zwiększenie stężenia badanych wyciągów ziołowych w największym stopniu przyspiesza szybkość pierwszej fazy procesu wygaszania rodnika DPPH w porównaniu do układów z niższymi stężeniami wyciągów. Zdolność do wygaszania rodnika DPPH przez wyciągi ziołowe w różnych stężeniach po 10 minutach trwania reakcji przedstawiono na rycinie 2. Wyciąg wodno-alkoholowy z ziela rdestu ptasiego w każdym stężeniu charakteryzował się najwyższą aktywnością przeciwrodnikową. Przykładowo, 2% roztwór wyciągu z ziela rdestu ptasiego dezaktywował 91,3% rodników DPPH. Jego aktywność przeciwrodnikowa (w stężeniach 0,05-2%) była dwukrotnie wyższa Zdolność do wygaszania rodnika DPPH [%] 100 90 Rdest ptasi 80 Bylica piołun 70 Nostrzyk żółty 60 Rokitnik zwyczajny 50 40 30 20 10 0 2,00 1,00 0,50 0,20 0,10 0,05 Stężenie wyciągu ziołowego [%] Ryc. 2. Zdolność do wygaszania rodnika DPPH [%] Fig. 2. Ability to quench DPPH radical [%] 0,02 0,01 319 od aktywności wyciągu z owoców rokitnika zwyczajnego. Badane wyciągi ziołowe można uszeregować pod względem aktywności przeciwrodnikowej następująco: ziele rdestu ptasiego > ziele bylicy piołun > ziele nostrzyka żółtego > owoce rokitnika zwyczajnego. Dla każdego wyciągu ziołowego wyznaczono również parametr EC50 (tab. I). Niższa wartość parametru EC50 wskazuje na wyższą aktywność przeciwrodnikową. Wyciąg z ziela rdestu ptasiego charakteryzuje się najniższą wartością parametru EC50, która jest dwukrotnie niższa niż dla wyciągu z ziela nostrzyka żółtego i pięciokrotnie niższa niż dla wyciągu z owoców rokitnika zwyczajnego. Warto zauważyć, że przebadane przykładowe surowce zielarskie są składnikami wielu popularnych obecnie herbatek ziołowych i owocowych oraz nalewek. Bogate w związki o działaniu przeciwutleniającym ziele rdestu ptasiego stosuje się w wielu schorzeniach, m.in. jako środek moczopędny, który sprzyja usuwaniu wraz z moczem nadmiaru jonów sodu, a także mocznika – stąd zastosowanie w skazie moczanowej i w chorobach reumatycznych. Związki zawarte w tej roślinie mają również działanie rozkurczowe, poprawiające przemianę materii. Pomocne są też w chorobach płuc, wątroby, przewodu pokarmowego oraz przy przeroście gruczołu krokowego. Ziele rdestu zebrane wczesną wiosną można dodawać do sałatek, lecz na ogół stosuje się go w postaci naparów i odwarów. Tabela I. Aktywność przeciwrodnikowa handlowych wyciągów ziołowych wyrażona jako EC50 Table I. Antiradical capacity of commercial herbal extracts expressed as EC50 Ekstrakt ziołowy /Herbal extract EC50 [%, v/v] Rdest ptasi /Polygonum aviculare L. 0,35a±0,03 Bylica piołun /Artemisia absinthium L. Nostrzyk żółty /Melilotus officinalis L. Rokitnik zwyczajny /Hippophae rhamnoides L. 0,61b±0,03 0,75c±0,05 1,71d±0,12 Wartości średnie dla trzech niezależnych badań /Values (mean ±SD) are average of three independent experiments a b c d , , , – mean with different letters in rows are statistically different at p≤0.05. Wnioski 1. Badane wyciągi ziołowe wykazały zróżnicowaną zdolność wygaszania rodnika DPPH. 2. Stężenie zastosowanego wyciągu ziołowego w znaczący sposób wpływało na szybkość pierwszej fazy procesu wygaszania rodnika DPPH. 3. Aktywność przeciwrodnikowa wyciągów ziołowych maleje odpowiednio: ziele rdestu ptasiego > ziele bylicy piołun > ziele nostrzyka żółtego > owoce rokitnika zwyczajnego. 4. Stężenie wyciągu ziołowego wymagane do obniżenia początkowej zawartości rodnika DPPH o 50% (EC50) było najniższe dla wyciągu z ziela rdestu ptasiego. 320 Probl Hig Epidemiol 2013, 94(2): 317-320 Piśmiennictwo / References 1. Bartosz G. Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. PWN, Warszawa 2004. 2. Härtel B. Mechanizmy obronne komórek przed wolnymi rodnikami. Pollena – TŚPK 1996, 5: 200-211. 3. Lee J, Koo N, Min DB. Reactive Oxygen Species, aging and antioxidative nutraceuticals. Compr Rev Food Sci Food Safety 2004, 3: 21-33. 4. Głód BK, Olszewska E, Piszcz P. Wolne rodniki a stres oksydacyjny. Tłuszcze Jadalne 2006, 3/4: 254-263. 5. Sezer E, et al. Lipid peroxidation and antioxidant status in lichen planus. Clin Exp Dermatol 2007, 32(4): 430-434. 6. Thannickal VJ, Fanburg BL. Reactive oxygen species in cell signaling. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2000, 279(6): 1005-1028. 7. Sorg O. Oxidative stress: a theoretical model or a biological reality? CR Biologies 2004, 327(7): 649-662. 8. Getoff N. Anti-aging and aging factors in life. The role of free radicals. Radiat Phys Chem 2007, 76(10): 1577-1586. 9. Biesalski H, et al. Oxidative and premature skin ageing. Exp Dermatol 2003, 12(3): 3-15. 10. Sánchez-Moreno C, Larrauri JA, Saura-Calixto F. A procedure to measure the antiradical efficiency of polyphenols. J Sci Food Agric 1998, 76(2): 270-276. 11. Cybul M, Nowak R. Przegląd metod stosowanych w analizie właściwości antyoksydacyjnych wyciągów roślinnych. Herba Pol 2008, 54(1): 69-78.