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.