bromatologia 16

BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. – XLI, 2008, 3, str. 333–337
Jerzy Borowski, Agnieszka Szajdek, Eulalia Julitta Borowska1)
CHARAKTERYSTYKA CHEMICZNA I AKTYWNOŚĆ
BIOLOGICZNA WARZYW Z TERENU OLSZTYNA
Katedra Żywienia Człowieka Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie
Kierownik: prof. dr hab. J. Borowski
1)
Katedra Przetwórstwa i Chemii Surowców Roślinnych
Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie
Kierownik: prof. dr hab. R. Zadernowski
Ocenie poddano warzywa 20 gatunków, zakupione na rynku olsztyńskim.
W warzywach oznaczono zawartość związków fenolowych ogółem, kwasu
askorbinowego oraz aktywność biologiczną w warunkach in vitro, mianowicie:
aktywność zmiatania rodników DPPH, zdolność inhibicji rodników OH· oraz
aktywność inhibicji enzymu trypsyny. Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej stosując jednoczynnikową analizę wariancji z testem Duncana na poziomie istotności p<0,05 przy użyciu programu STATISTICA 6.0.
Hasła kluczowe: warzywa, polifenole, kwas askorbinowy,·zmiatanie rodników
DPPH·, inhibicja rodników OH·, aktywność inhibicji trypsyny.
Key words: vegetables, polyphenols, ascorbic acid, scavenging DPPH·radicals, inhibition of OH· radicals, trypsin inhibition activity.
Warzywa są niezbędnym komponentem diety, dostarczającym składników wspomagających system obronny organizmu (1, 2, 3). Stanowią bogate źródło substancji
biologicznie aktywnych, zarówno odżywczych (np. witamin), jak i nieodżywczych,
określanych również mianem „BANS” (biologicznie aktywne nieodżwcze składniki
żywności). Należy podkreślić, że funkcje bioaktywnych składników warzyw są najczęściej wielokierunkowe i nie zawsze korzystne (2, 4). Przykładem mogą być białkowe inhibitory trypsyny, które oprócz inaktywacji tego enzymu, zawierają frakcję
białek wykazującą właściwości alergenne. Obróbka technologiczna (moczenie, obróbka cieplna, fermentacja) w dużym stopniu niweluje niekorzystne działanie, lecz
niektóre warzywa, jak sałata, rzodkiewka, kapusta pekińska i szereg innych, spożywane są na surowo. Liczną grupę wśród substancji biologicznie aktywnych warzyw
stanowią związki o działaniu przeciwutleniającym, i im przypisuje się istotną rolę
w profilaktyce wielu chorób (2, 5). Związki te reprezentowane są przede wszystkim
przez: polifenole (fenolokwasy i obszerną grupę flawonoidów wraz z antocyjanami), witaminę – C, tokoferole, karotenoidy, ponadto kwasy organiczne, wapń, selen,
chlorofiliny, glutation, indole, fityniany, tiocyjaniany i inne. Żywieniowcy zalecają
systematyczne spożycie polifenoli roślinnych w postaci warzyw i owoców, w pięciu
porcjach (po ok. 80 g) tych produktów dziennie. Witamina C jakkolwiek wykazuje
mniejszą aktywność przeciwutleniającą niż niektóre związki fenolowe, to badania
334
J. Borowski i inni
Nr 3
wskazują na jej dużą skuteczność prewencyjną w chorobie wieńcowej (2). Jakkolwiek koncentracja związków bioaktywnych i ich właściwości uwarunkowane są
przede wszystkim genetycznie i zależą od gatunku warzywa, to należy podkreślić
również oddziaływanie innych czynników, jak i klimat, warunki agrotechniczne,
czy też sposób przechowywania (2, 3).
W badaniach podjęto się oceny warzyw popularnych gatunków, dostępnych na
rynku olsztyńskim pod względem zawartości wybranych substancji biologicznie
aktywnych, jak polifenole i kwas askorbinowy, ponadto aktywności zmiatania rodników DPPH●, inhibicji rodników OH● oraz inhibicji enzymu trypsyny.
MATERIAŁ I METODY
Materiałem badanym były warzywa 20 gatunków zakupione na targowisku miejskim w Olsztynie w październiku i listopadzie 2007 r. Były to: burak czerwony,
brokuł, cebula, czosnek, fasola, groch, kalafior, kapusta biała, kapusta brukselska,
kapusta pekińska, marchew, ogórek, papryka czerwona, pietruszka korzeniowa, pomidor, rzodkiewka, sałata, seler, soja, ziemniak.
W warzywach oznaczono: zawartość związków fenolowych ogółem (jako ekwiwalent kwasu galusowego) wg Shahidi i Naczk (6), zawartość kwasu askorbinowego
wg Polskiej Normy (7), aktywność zmiatania rodników DPPH· (jako EC50 wyrażone w mg produktu) wg Brand-Williams i współpr. (8), zdolność inhibicji rodników
OH (jako μmol TE/g) wg Chu i współpr. (9), aktywność inhibicji trypsyny (jako
TUI/mg) wg Kakade i współpr. (10). Wszystkie wyniki wyrażono w świeżej masie warzyw. Zakupu warzyw dokonano dwukrotnie, a wszystkie analizy wykonano
w trzech powtórzeniach.
Analizę statystyczną wyników przeprowadzono stosując jednoczynnikową analizę wariancji z testem Duncana na poziomie istotności p<0,05 za pomocą programu
komputerowego STATISTICA 8.0.
WYNIKI I ICH OMÓWIENIE
Poddane ocenie warzywa, odznaczały się dużym zróżnicowaniem pod względem
zawartości badanych składników bioaktywnych, jak i właściwości biologicznych
oznaczonych in vitro (tab. I). W przypadku większości gatunków warzyw były
to różnice istotne statystycznie (p<0,05). Zawartość związków fenolowych ogółem kształtowała się w szerokim zakresie, od 0,66 mg/100 g w ogórkach do 126,7
mg/100 g w soi. Na szczególnie dużą zawartość związków fenolowych w soi, głównie izoflawonów, wskazują badania Mazur i współpr. (2) Z innych gatunków dużą
zawartością polifenoli odznaczały się również papryka czerwona, burak czerwony
i kapusta brukselska. Inne badane gatunki z rodziny kapustnych zawierały znacznie
mniej polifenoli. Duże zróżnicowanie zawartości tej grupy związków w warzywach
kapustnych uprawianych w Indiach potwierdzają badania Singh i współpr. (3). Najwięcej polifenoli stwierdzili w brokułach (63,4 mg/100 g) i kapuście brukselskiej
(37,7 mg/100 g), a najmniej w kapuście pekińskiej (9,93 mg/100 g).
Nr 3
335
Aktywność biologiczna warzyw
Badane warzywa odznaczały się również dużym zróżnicowaniem zawartości
kwasu askorbinowego (tab. I). Zdecydowanie najwięcej kwasu askorbinowego,
na poziomie 128,7 mg/100 g, oznaczono w papryce czerwonej. Z innych gatunków zasobnych w kwas askorbinowy wymienić należy kapustę brukselską
(72,49 mg/100 g). Najmniejsze ilości tego składnika, poniżej 3 mg/100 g, stwierdzono w ogórku, cebuli i fasoli.
Ta b e l a I. Zawartość polifenoli, kwasu askorbinowego oraz aktywność biologiczna warzyw
Ta b l e I. Polyphenol content, ascorbic acid content and biological activity of vegetables
Polifenole
(mg/100 g)
Kwas
askorbinowy
(mg/100 g)
Zmiatanie
DPPH·
EC50 (mg)
Inhibicja OH·
(μmol TE/g)
Inhibicja
trypsyny
TUI/mg
Burak czerwony
60,32ł
4,12d
15,0b
0,46d
0,32d
Brokuł
33,81i
22,81i
24,9c
0,99g
0,30d
Cebula
45,81
b
2,82
95,2
0,50
0,55f
Czosnek
36,10j
5,81e
33,1f
0,84f
1,23j
Fasola
50,52l
2,90b
31,0ef
1,16h
10,3m
Groch
34,08i
5,72e
25,8cd
1,88j
3,27ł
Kalafior
25,52
27,91
139,5
e
0,54
1,53k
Kapusta biała
18,99d
17,13g
122,7k
0,83f
0,24c
Kapusta brukselska
78,12n
72,49l
7,8a
0,45d
0,71g
Kapusta pekińska
21,43e
28,85k
65,1h
0,58e
0,33d
Marchew
1,16
3,41
267,2
i
1,75
0,40e
Ogórek
0,66a
2,32a
253,2p
0,31b
0,12a
Papryka czerwona
68,50m
128,7ł
11,9b
0,35bc
0,79g
Pietruszka korzeniowa
29,84h
19,89h
131,5l
1,18h
0,26c
Pomidor
5,09c
13,88f
157m
0,42cd
0,20b
Rzodkiewka
45,18
22,01
61,1
f
0,79
0,79g
Sałata
6,06c
11,42f
245,1°
0,23a
0,86h
Seler
5,74c
5,69e
232,5n
0,79f
0,96i
Soja
126,7o
3,01b
28,2de
2,85k
29,6n
Ziemniak
28,67
3,02
110,3
0,21
1,76l
Gatunek
k
f
b
k
g
j
c
h
b
i
de
ł
r
g
j
a
Wyniki podano w przeliczeniu na świeżą masę warzywa.
Wartości średnie oznaczone w kolumnach odmiennymi inskrypcjami literowymi a, b, c... różnią się między sobą istotnie na poziomie p<0,05; n=6; TE – ekwiwalent troloksu; TUI – jednostki inhibicji trypsyny.
Właściwości przeciwutleniające oznaczono poprzez aktywność zmiatania rodników DPPH· i inhibicję rodników OH● (tab. I). Aktywność zmiatania rodników
DPPH● wyrażona jako EC50 była największa dla kapusty brukselskiej i papryki czerwonej; EC50 wynosiło odpowiednio: 7,8 mg i 11,9 mg. Najmniejszą aktywność wykazywały: seler, sałata, ogórek i marchew. Podkreślić należy ponadto dużą zdolność
336
J. Borowski i inni
Nr 3
inhibicji rodników OH● przez soję. Wielu autorów (2, 11) wskazuje na korelacje
między zawartością polifenoli i witaminy C a właściwościami przeciwutleniającymi. W naszych badaniach także zaobserwowaliśmy tę zależność.
Za aktywność antytrypsynową odpowiedzialne są niskocząsteczkowe frakcje
białek, jednakże właściwości takie wykazywać mogą również związki fenolowe
(4, 12).
Wśród badanych gatunków zdecydowanie największą aktywność inhibicji trypsyny, równą 29,6 TUI/mg wykazywała soja, w następnej kolejności inne strączkowe
– fasola i groch, co jest potwierdzeniem naszych wcześniejszych badań i innych autorów (13, 14). Najmniejszą aktywność inhibicji stwierdzono dla ogórka i pomidora.
WNIOSKI
1. Stwierdzono duże zróżnicowanie w zawartości analizowanych składników
i aktywności biologicznej warzyw popularnych gatunków dostępnych na rynku olsztyńskim.
2. Do warzyw wyróżniających się szczególnie dużą zawartością polifenoli, silnymi właściwościami inhibicji rodników OH●, ale także dużą aktywnością inhibicji
trypsyny należy soja, największą zawartością kwasu askorbinowego oraz dużą aktywnością zmiatania rodników DPPH● wyróżniała się papryka czerwona i kapusta
brukselska.
3. Przy ocenie jakości żywieniowej warzyw należy uwzględnić fakt, że niektóre
z nich jak np. strączkowe, spożywane są dopiero po obróbce termicznej, która obniża zawartość składników odżywczych i ich aktywność biologiczną.
J. B o r o w s k i, A. S z a j d e k, E.J. B o r o w s k a
CHEMICAL PROPERTIES AND BIOLOGICAL ACTIVITY
OF VEGETABLES FROM THE OLSZTYN REGION
Summary
The objective of this study was to analyse 20 vegetable species purchased at on one o Olsztyn markets.
The vegetable material was investigated to determine the total content of phenolic compounds, ascorbic
acid content and its biological activity in vitro, i.e. DPPH radical scavenging activity, OH● radical inhibition activity and trypsin inhibition activity. The values of the investigated parameters were expressed
with regard weight fresh vegetable. The obtained results were verified statistically applying one-factorial
analysis. The significance of differences at p<0.05 was evaluated by Duncan’s test with the use of STATISTICA 6.0 software.
Marked differences, predominantly significant statistically (p<0.05), were reported for the tested chemical and biological properties of the analysed vegetables. A wide disparity was noted in the total content
of phenolic compounds, which ranged from 0.66 mg/100 g in cucumbers to 126.7 mg/100 g in soybeans.
Brussel sprouts, red bell peppers and red beets were also characterised by a high polyphenol content. The
highest ascorbic acid content was reported for red bell peppers and it reached 128.69 mg/100 g, and the
lowest value was found for onions – 2.82 mg/100 g. Vegetables with high concentrations of polyphenols
and ascorbic acid, such as Brussels sprouts, red bell peppers and red beets, were characterised by the
highest DPPH● free radical scavenging activity. Soybeans showed the highest capacity of inhibiting OH·
radicals. Soybeans and the remaining legumes were marked by the highest antitrypsin activity within the
Nr 3
Aktywność biologiczna warzyw
337
range 3.27 TUI/mg – 19.58 TUI/mg. However, it should be noted that the above vegetables are most often
consumed after thermal treatment, which inactivates trypsin inhibitors to a large extent.
PIŚMIENNICTWO
1. Vallejo F., Tomas-Barberán F.A., Garcia-Viguera C.: Potential bioactive cmpounds in health promotion from broccoli cultivars grown in Spain. J. Sci. Food Agric., 2002; 82: 1293-1297. – 2. Szajdek A.,
Borowska E.J.: Właściwości przeciwutleniające żywności pochodzenia roślinnego. Żywność; 2004; 41:
1-24. – 3. Singh J., Upadhyay A.K., Prasad K., Bahadur A., Rai M.: Variability of carotenes, vitamin C, E
and phenolics in Brassica vegetables. J. Food Compos. Analys., 2007; 20: 106-112. – 4. Frank P., Moneret
Vautrin D.A., Dousset B., Kanny G., Nabet P., Guénard-Bilbaut L., Parisot L.: The allergenicity of soybean-based products is modified by food technologies. Int. Arch. Allergy Immunol., 2002; 128: 212-219.
– 5. Grajek W.: Rola przeciwutleniaczy w zmniejszeniu ryzyka wystąpienia nowotworów i chorób układu
krążenia. Żywność, 2004; 11: 3-12. – 6. Shahidi F., Naczk M.: Methods of analysis and quantification
of phenolic compounds. Food phenolics: Sources, Chemistry, Effects and Applications (ed. Shahidi F.,
Naczk M.), Technomic Publishing Company, Inc., Lancaster, Pennsylvania, U.S.A., 1995; 287-293. – 7.
PN-90/A-75101/11: Oznaczanie witaminy C. – 8. Brand-Williams W., Cuvelier M.E., Berset C.: Use of
free radical method to evaluate antioxidant activity. Lebensmittel-Wissenschaft u-Technol., 1995; 28: 2530. – 9. Chu Y.H., Chang Ch.L., Hsu H.F.: Flavonoid content of several vegetables and their antioxidant
activity. J. Sci. Food Agricult., 2000; 80: 561-566. – 10. Kakade M., Rackis J.J., McGhee J.E., Puski G.:
Determination of trypsin inhibitor activity of soy products: a collaborative analysis of an improved procedure. Cereal Chem., 1974; 57: 376-382.
11. Horubała A.: Pojemność przeciwutleniająca i jej zmiany w procesach przetwarzania owoców i warzyw. Przem. Ferment. Owoc. Warz., 3: 30-32. – 12. Siebert K.J., Troukhanova N.V., Lynn P.Y.: Nature
of polyphenol– protein interactions. J. Agric. Food Chem., 1996; 44: 90-85. – 13. Vollman J., Grausgruber H., Wagen Triste H., Wohleser H., Michele P.: Trypsin inhibitor activity of soybean as affected by
genotype and fertilisation. J. Sci. Food Agric., 2003, 83: 1581-1586. – 14. Borowska J., Giczewska A.,
Zadernowski R.: Nutritional value of broad bean seeds. Part 2. Selected biologically active components.
Nahrung/Food, 2003; 47: 98-101.
Adres: 10-926 Olsztyn, Plac Cieszyński 1