CC BY
154
УДК 664.8.014/019
Н.В. Макарова, А.В. Зюзина
ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ ЯБЛОК
РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ
В статье представлены результаты экспериментального спектрофотометрического исследования антиок-сидантной активности методами FRAP (восстанавливающей силы)^Ю (хелирующей активности) и фосфомо-либдатным методом в соке и мезге трех сортов летних («Конфентное», «Мальт», «Монтет»), трех сортов осенних («Спартак», «Куйбышевское», «Жигулевка») яблок Поволжского региона и яблочных асептических концентратов, полученных из летних и осенних сортов яблок.
Яблоки, яблочный концентрат, антиоксиданты, осенние сорта, летние сорта, FRAP, хелирующая активность, фосфомолибдатный метод.______________________________________________________________________
Введение
Реакции с участием свободных радикалов происходят как в человеческом организме, так и в пищевых системах. Именно антиоксиданты блокируют действие свободных радикалов. Антиоксиданты используются в пищевых продуктах для предотвращения потери цвета, остановки прогоркания, появления неприятных запахов, возникающих за счет реакций автоокисления. Антиоксиданты не только останавливают или существенно замедляют процессы окисления, но и, что гораздо важнее с медицинской точки зрения, предотвращают образование в результате окисления токсичных для организма веществ. До недавнего времени в пищевой промышленности широко использовались синтетические вещества, предотвращающие процессы окисления. Однако в последние годы некоторые ученые показали, что синтетические антиоксиданты могут быть причиной раковых изменений клетки [1]. Поэтому в XXI веке начинаются интенсивные исследования антиоксидантного действия пищевых систем.
Среди всех методик по определению антиоксидантного действия важное место занимают методики по изучению восстанавливающей силы и хелирующей активности. Это связано с тем, что процессы окисления эффективно катализируются ионами железа или меди. Ряд исследователей доказали, что ионы железа заметно катализируют процессы липидного перокисления, разрушения нуклеиновых кислот и протеинов [2].
Целью наших исследований было изучение анти-оксидантной активности по методам FRAP (ferricre-ducingantioxidantpower),FIC (ferrous-ionchelating) и общей антиоксидантной силы по фосфомолибдатно-му методу яблок различных сортов, выращиваемых на территории Самарской области.
Объекты и методы исследований
Для исследований нами выбраны три сорта летних яблок («Мальт», «Монтет», «Конфетное») и три сорта осенних яблок («Куйбышевское», «Спартак», «Жигу-левка»). Мы исходили из предположения, что разные сорта яблок будут иметь различную антиоксидантную активность,поэтому было бы интересно проследить разницу в поведении яблок летних и осенних сортов. Для всех сортов яблок мы определяли антиоксидант-ное действие экстракта сока яблок. Кроме того, для
двух сортов: летнего - «Конфетное», осеннего -«Спартак» - аналогичные показатели определены и для экстракта мезги яблок. Также в качестве объектов исследования нами были выбраны два яблочных концентрата летних и осенних яблок производства ОАО «Кошелевский посад». Концентраты вызвали наш интерес, так как они могут быть основой производства восстановленных яблочных соков.
Переход ионов металлов может служить эффективным катализатором, провоцирующим образование радикалов, инициирующих цепь реакции окисления. Железо - это важный элемент для нормальной жизнедеятельности организма человека. Однако его избыток за счет участия в реакциях окисления может привести к разрушению клеток. Поэтому среди методик по исследованию антиоксидантной активности играет важную роль методика по определению восстанавливающей силы и хелирующей активности.
Сущность метода FRAP заключается в восстановлении комплекса Fe(Ш)-2,4,6-трипиридил-5-триазина в комплекс Fe(П)-2,4,6-трипиридил-5-триазин под действием редуктантов по следующей схеме [3]:
Fe(III)-L + антиоксидант ^ Fe(II)-L + окисленный антиоксидант, где L - железоселективный хромогенный лигант 2,4,6 -трипиридил-5-триазина
Реакция заключается в переносе электрона от молекулы антиоксиданта к молекуле окислителя. Восстановительная емкость соединений является эффективным индикатором их потенциальной антиоксидантной активности [4]. FRAP реагент готовится путем смешения ацетатного буфера, 2,4,6-трипиридил-^-триазина, FeCl3. Затем реагент смешивается с экстрактом исходных продуктов. Экстракт исходных продуктов готовится путем экстрагирования 50%-м водным спиртом при соотношении спирт:исходное сырье как 10:1 при температуре 37оС в течение 2 ч.
Определение хелирующей активности как один из методов исследования антиоксидантной активности также широко используется для исследования пищевых систем.
Среди всех металлов железо играет наиважнейшую роль в процессе липидного окисления благодаря своей высокой активности. Именно Fe2+ является самым
мощным прооксидантом среди всех других ионов металлов. Бивалентный переход ионов металлов катализирует окислительные процессы, так как приводит к образованию гидроксильных радикалов. Липидное окисление с образованием свободных радикалов ускоряется железом согласно реакции Фентона [5]:
Ре2+ + Н202 — Fe3+ + ОН- + ОН
или реакции Хабера-Висса
Н2О2 + О2 —— ОН + ОН + О2.
Восстановленное железо может образовывать высокореакционные гидроксильные радикалы, которые вызывают глубочайший окислительный стресс в организме. Они могут разрушать клетки липидов, нуклеиновых кислот, протеинов. Если железо хелиро-вать, то оно теряет свои прооксидантные свойства, что является эффективным предотвращающим средством оксидативного стресса организма.
Ион Бе3+ также катализирует образование радикалов, но в гораздо меньшей степени, чем ион Бе2+. Фер-розин используется как индикатор присутствия хела-торов в испытуемых системах. Он образует комплекс со свободным ионом Бе2+ и не образует комплекса с Ре2+, связанным антиоксидантами экстракта. В присутствии хелирующих агентов образование комплекса между железом и феррозином снижается, что отражается на цвете и составляет сущность метода ИС.
Исследование общей антиоксидантной активности с использованием фосфомолибдатного метода основано на восстановлении Мо (VI) в Мо (V) антиоксидантом при реакции с реагентом, состоящим из серной кислоты, фосфата натрия, молибдата аммония, при этом образуется фосфомолибдатный (фосфат/Мо (V) комплекс, имеющий зеленую окраску и максимум поглощения при 695 нм. Результаты выражены в ммоль аскорбиновой кислоты на г исходного вещества, определены по калибровочной кривой и представлены на рис. 3.
Результаты и их обсуждение
Результаты экспериментального исследования ан-тиоксидантной активности по методу РЯЛР для яблок и яблочных концентратов представлены на рис. 1.
В результате изучения антиоксидантной активности по методу ЖАР сока и мезги яблок и асептических концентратов яблочного сока из летних и осенних сортов яблок получены очень интересные результаты:
1) сок летних сортов яблок («Мальт», «Монтет») имеет более высокие показатели ЖАР, чем сок осенних сортов яблок («Жигулевка», «Куйбышевское», «Спартак»);
2) мезга яблок проявляет большую антиоксидантную активность, чем сок («Конфетное», «Спартак»);
3) однако концентрат из сока осенних сортов яблок на основе результатов испытаний по методу ЖАР является лучшим антиоксидантом, чем из сока летних сортов яблок.
Для яблок и яблочных концентратов значения антиоксидантной активности, определенные по методу ЖАР, превышают в 2-5 раз показатели ЖАР для красных вин [6], находятся на уровне показателей для лекарственных растений [7, 8], в 4-10 раз выше, чем для растительных масел (оливкового, рапсового, рисового, подсолнечного, кукурузного) [3].
Таким образом, можно рекомендовать местные сорта яблок как основу профилактического питания против окислительного стресса в организме человека. При этом их положительным качеством является низкая стоимость.
Рис. 2. Результаты определения хелирующей активности для яблок и яблочных концентратов
Результаты испытаний яблок различных сортов и яблочных концентратов на наличие хелирующей активности представлены на рис. 2.
Сок осенних сортов яблок («Жигулевка», «Куйбышевское») (см. рис. 2) имеют более высокую хе-лирующую активность, чем сок летних сортов яблок («Монтет», «Мальт», «Конфетное»). Мезга яблок также как в случае антиоксидантной активности по методу ЖАР обладает более высокой хелирующей активностью, чем сок. А вот яблочный концентрат из сока летних сортов яблок более активен, чем из сока осенних сортов яблок.
Рис. 1. Восстанавливающая сила (БИАР) для яблок различных сортов и яблочных концентратов
Мезга яблок "Спартак" Сок яблок "Жигулевка " Сок яблок "Монтет" Сок яблок.. Сокяблок "Спартак" Сокяблок"Конфетное" Мезга яблок.. Сокяблок "Мальт" Яблочный концентрат Яблочный концентр ат
19J
20 1.4
□ 21
□ 22
' ,8 ,1
□ 2 □ :
,1
□ 2-19.8
□ 2)1,2
72.5
06.6
Т
□ 101
HUTS
0,7
,8
оль а Щ-биноШкислАл&Р исходного вещества
Рис. 3. Результаты исследования антиоксидантной активности яблок по фосфомолибдатному методу
Исходя из данных рис. 3 по уровню общей антиоксидантной активности, определенной фосфомо-либдатным методом, все исследуемые объекты можно распределить в следующем порядке:
1) лок более активен, чем из осенних;
2) летние сорта яблок («Мальт», «Конфетное») имеют более высокий уровень антиоксидантной активности, чем осенние сорта яблок («Спартак», «Жи-гулевка», «Куйбышевское»).
Суммируя ряблочный концентрат из летних сортов ябезультаты исследований антиоксидантной активности по всем трем методам, можно выделить лидеры среди изученных объектов:
1) среди яблочных асептических концентратов -это концентрат из летних сортов яблок;
2) среди летних сортов яблок - это яблоки сорта «Мальт»;
3) среди осенних сортов яблок - это яблоки сорта «Жигулевка».
Полученные результаты антиоксидантного действия по методам ЕЯАР^Юи фосфомолибдатным для сока и мезги летних и осенних сортов яблок позволяют дать рекомендации по выбору наиболее перспективных сортов с точки зрения антиокислитель-ной активности, а также выбрать яблочный концентрат для создания рецептуры сока со специальным антиоксидантным действием. Именно асептический яблочный концентрат из летних сортов яблок и можно рекомендовать как основу для получения соков с направленным функциональным действием по профилактике окислительного стресса.
Все три используемых для изучения антиокси-дантной активности в данной работе метода достаточно широко используются в зарубежных исследованиях для анализа пищевых систем. Два метода ЕЯАРиРЮ являются достаточно простыми и быстрыми в применении. В среднем на анализ одного образца тратится около 10 мин. Тогда как фосфомо-либдатный метод требует выдержки образцов при температуре 95оС в течение 90 мин. что создает определенные трудности и общее время анализа составляет около двух часов. Поэтому можно рекомендовать для изучения ингибирования процессов взаимного перехода ионов Бе3+ ^ Бе2+ метод определения восстанавливающей силы ЕЯАРи хелирующей активности Б1С.
Список литературы
1. Yen, G.Ch. Antioxidant activity of antraquinones and anthrone /G.Ch. Yen, P.-D.Duh, D.-Y. Chuang // Food Chemistry. -2000. - Vol. 70. -№ 4. - P. 437-441.
2. Chvatalova, K. Influence of dietary phenolic acids on redox status of iron: ferrous iron autoxidation and ferric iron reduction. /K. Chvatalova, I.Slaninova, L.Brezinova, J. Slanina // Food Chemistry. - 2008. - Vol. 106. -№ 2. - P. 650-660.
3. Szydlowska-Czerniak, A.Determination of antioxidant capacities of vegetable oils by ferric-ion spectrophotometric methods /A. Szydlowska-Сzemiak, C.Dianoczki,K. Recseg,G. Karlovits, E.Szlyk // Talanta. - 2008. - Vol. 76. -№ 4. - P. 899-905.
4.Loo, A.Y. Antioxidant and radical scavenging activities of the pyroligneous acid from a mangrove plant, Rhizophora apicu-lata /A.Y. Loo, K.Jain, I. Darah // Food Chemistry. - 2007. - Vol. 104. -№ 1. - P. 300-307.
5. Juntachote, T. Antioxidative properties and stability of ethanolic extracts of Holy basil and Galangal / T.Juntachote, E. Berg-hofer // Food Chemistry. - 2005. - Vol. 92. -№ 2. - P. 193-202.
6.KataliniC, V.Antioxidant effectiveness of selected wines in comparison with (+)-catechin /V. Katalimc,M. Milos,D. Modun,
I.Music, M. Bodan // Food Chemistry. - 2004. - Vol. 86. -№ 4. - P. 593-600.
7.Katalinic, V. Screening of 70 medicinal plant extracts for antioxidant capacity and total phenols /V. Katalinic,M. Milos,
T.Kulisic, M. Jukic // Food Chemistry. - 2006. - Vol. 94. -№ 4. - P. 550-557.
8. Wong, C.-C. A systematic survey of antioxidant activity of 30 Chinese medicinal plants using the ferric reducing antioxidant power assay / C.-C.Wong,H.-B. Li,K.-W. Cheng, F. Chen // Food Chemistry. - 2006. - Vol. 97. -№ 4. - P. 705-711.
ГОУ ВПО«Самарский государственный технический университет», 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244.
Тел./факс: (846) ЗЗ2-20-69 e-mail: [email protected]
SUMMARY N.V. Makarova, A.V. Zyuzina INVESTIGATION ON ANTIOXIDANT ACTIVITY OF DIFFERENT VARIETIES OF APPLES
The article presents the results of the spectrophotometric experimental investigation on antioxidant activity with FRAP (ferric reducing ability of plasma) and FIC (ferrous-ion chelating) and phosphomolybdate methods in the apple juice and pulp of three summer varieties («Konfetnoe», «Malt», «Montet»), three autumn varieties of the Volga region («Spartak», «Kuibyshevskoe», «Jigulevka») and apple aseptic concentrates produced from summer and autumn varieties.
Apples, apple concentrate, antioxidant, summer variety, autumn variety, FRAP, chelating activity, phosphomolybdate method.
Samara State Technical University 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russia Phone/Fax: (846) 332-20-69 e-mail: [email protected]
