Флавоноиды и их изучение в растительных продуктах

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 «Кубанский государственный  университет»

(Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования «КубГУ»)

Факультет «Химии и Высоких Технологий»

Кафедра органической химии

 

 

Реферат

Флавоноиды и  их изучение в растительных продуктах

 

 

Выполнил (а):   _______________________________ Дзюба А.А

(студентка  3 курса, специальность Т.П.О.П.)

 

Проверил (а):    _____________________________ Елисеева О. Н.

(кандидат  технических наук, преподаватель)

 

 

 

 

Краснодар 2012

1. АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ ЯБЛОК В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГОДА УРОЖАЯ

 

 

В свежих сочных яблоках  содержится 70 – 90 % воды (чаще 80 – 85 %). Основные растворимые сухие вещества –  углеводы. В яблоках преобладает  фруктоза, доля которой в общем  содержании сахаров составляет 50 – 69 % ( в среднем 60 %). Наряду с сахарами в яблоках встречаются многоатомные спирты, самый известный из них – сорбит. Помимо сахаров и ароматобразующих веществ вкусовые свойства яблокам придают нелетучие кислоты. Доминирующая кислота – яблочная ( 270 – 790 мг/100 г.) К важнейшим компонентам яблок также относят витамин С и фенольные вещества. Содержание белков, пептидов и аминокислот ( сырого белка ) , напротив незначительно и составляет 0,3 – 0,4 %, жиров и восков ( сырого жира) – 0,1  – 0,5 %. Благодаря такому уникальному химическому составу яблоки относят к функциональным продуктам питания. Например, на основе принципов пищевой комбинаторики созданы рецептуры фруктового соуса, один из компонентов которого – яблочное пюре. Натуральный яблочный сок входит в состав рецептуры «Желе десертное» для повышения пищевой ценности и ускорения процессов структурообразования. Как отечественные, так и зарубежные учёные предлагают использовать яблочные выжимки в качестве ценного сырья, содержащего пищевые волокна, пектиновые вещества, полифенолы, аскорбиновую кислоту.    

  В последние десятилетия  здоровье населения России существенно  ухудшилось: продолжает снижаться  средняя продолжительность жизни,  увеличивается общая заболеваемость  и смертность. Среди опасных заболеваний  ведущее место занимают  сердечно  – сосудистые , желудочно- кишечные  и онкологические заболевания,  развития которых многие учёные  связывают с процессом окисления  важнейших веществ-белков ,  жиров,  углеводов, ДНК.

  Окисление - сложный  процесс, идущий по радикально  – цепному механизму. Начальные  продукты окисления: разнообразные по строению пероксиды и гидропероксиды; вторичные продукты - спирты , альдегиды, кетоны, кислоты и их производные. Этот процесс можно замедлить соединениями, называемыми антиоксидантами. Среди антиоксидантов наиболее известны B- токоферол, аскорбиновая кислота, лимонная кислота, кверцетин. При недостаточном синтезе и содержании подобных веществ в организме необходимо восполнить их запас поступлением с пищей и прежде всего продуктами, которые постоянно присутствуют в рационе любого человека. К таким продуктам в первую очередь относят фрукты и овощи.

В последние годы появился ряд работ по изучению антиоксидантной  активности яблок. Один из важнейших  факторов, влияющий на химический состав яблок, - климатические условия их произрастания. Однако до сих пор  открытым остается вопрос о влиянии  климатических условий произрастания  на содержание фенольных веществ  и уровень антиоксидантной силы яблок.

В зависимости от погодных условий сбора овощей и фруктов  показатели содержания фенольных веществ  и антиоксидантная активность  могут отличаться в 1,5-3 раза, что  показано на примере томатов, миндаля  и граната.

Цель исследований – сравнительный  анализ содержания фенолов, флавоноидов  и уровня антиокислительной силы яблок, собранных на территории Сызранского  р-на Самарской области в 2009, 2011г.

В качестве объектов исследования были выбраны четыре сорта яблок  – Куйбышевские, Спартак, Жигулевское  и Конфетное. Для анализа химического  состава и определения антиоксидантной  активности  использовали методы химического  анализа: измерение общего содержания фенольных веществ  с помощью реактива Фолина-Чекалау, общего содержания флавоноидов, уровня улавливания свободных радикалов DPPH(2,2г-дифенил-1-пикрилгидразила), общей антиоксидантной силы по методу FRAP (ferricreducingantioxidantpowerс реагентом 2,4,6-трипиридил-s-триазином) и измерение антиоксидантной активности в системе линолиевая кислота.

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ВО ФРУКТОВЫХ СОКАХ И НАПИТКАХ

 

 

Основная методика для  определения фенольных веществ  во фруктовых соках и напитках – спектрофотометрический метод  с реактивом Foil-Ciocalteu. Содержание флавоноидов определяют нитроалюминиевым колориметрическим методом, при котором нитрат алюминия взаимодействует с кетогруппойфлавоноидов, образуя стабильный кислотный комплекс, показывающий устойчивую спектрально-поглощательную способность при 510нм.

Один из способов оценки антиоксидантной активности – колориметрия свободных радикалов. Данный метод  основан на реакции DPPH(2,2г-дифенил-1-пикрилгидразила),растворенного в этаноле, с образцом антиоксиданта, содержащегося в яблочном экстракте.

Метод определения железовосстанавливающей (антиоксидантной) способности основан  на реакции восстановления комплекса  Fe(III) –2,4,6-трипиридил-s-триазина, имеющее ярко-синее окрашивание и полосу поглощения при л=593нм.

Метод на модели с линолиевой кислотой основан на окислении линолиевой кислоты, при этом образуются пероксиды, которые окисляют Fe(II) до Fe(III). Ион Fe(III) образует комплекс с ионом SCN-, имеющий максимальную спектральную поглощательную способность при 500нм. Таким образом, высокая степень спектральной поглащательной  способности служит индикатором образования большого количества пероксидов.

Изучая полученные экспериментальные  данные можно подтвердить общепринятую информацию о том, что мякоть содержит большее количество активных веществ  по сравнению с соком. Лидеры по содержанию фенольных веществ за 2009г. – мякоть сорта яблок Спартак, сок сортов Жигулевка и Куйбышевское (соответственно 704, 550, 456мг галловой кислоты/100г сырья). Наиболее высокое содержание флавоноидов отмечено в мякоте и соке яблок сорта Спартак и соке сортов Куйбышевское и Жигулевка (200, 173, 157 и 148мг катехина/100г сырья). В общей сложности по содержанию фенольных веществ и флавонидов можно выделить одних и тех же лидеров, что ещё раз доказывает то, что сорт – главный фактор, влияющий на антиоксидантную активность. При рассмотрении данных за 2011г. наблюдалось неоднозначная картина. Учитывая содержание фенольных веществ и флавоноидов, можно выделить единого лидера – сок яблок сорта Куйбышевское. В лидирующей группе по содержанию фенолов находятся сок и мякоть яблок сорта Конфетная.

Сок сорта яблок Куйбышевское, выращенные в 2011г, имеет самые высокие  показатели останавливающие силы по FRAP-методу.  Этот же сорт яблок, проанализированный в 2009г., находится в группе лидера: Конфетное, Жигулевка, Куйбышевское – 9, 1, 8,3 и 8,1ммоль Fe²/1кг исходного сырья, соответственно.

Самой высокой антирадикальной  активностью обладает мякоть сорта  Спартак как урожая 2009г., так и 2011г. По данным 2009г., на первом месте  по антирадикальной активности находится  мякоть сорта Конфетное 16мг/мл, далее  по убыванию – сок сорта Куйбышевское 17мг/мл и мякоть сорта Спартак 18мг/мл. Рассматривая показатели сортов урожая 2011г., можно расположить в следующем порядке по убыванию: мякоть сорта Спартак, сок сорта Куйбышевское, сок сорта Спартак (18, 28 и 39мг/мл, соответственно).

Таким образом, суммируя данные всех показателей, можно сделать  следующие выводы: в зависимости от года урожая мякоть яблок имеет большую антирадикальную активность, нежели сок; сорт яблок – наиболее значительный фактор, влияющий на химический состав и антиоксидантную силу; климатическому фактору в исследованиях по антиоксидантной активности уделяется недостаточное внимание.

 

3. ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА АНТИОКСИДАНТНУЮ АКТИВНОСТЬ КРАСНЫХ ПЕРЦЕВ

 

Сладкий перец – чрезвычайно  популярная и ценная овощная культура. По содержанию аскорбиновой кислоты  перец превосходит черную смородину, и даже лимон.

Кроме того перец проявляет  противовоспалительные, противоопухолевые, сосудорасширяющие, сахаропонижающие, общеукрепляющие свойства.

Антиоксидантами  называют вещества способные прервать реакции  окисления, которым особенно подвержены лепиды, протеины и углеводороды. Именно с неконтролируемым окисление, происходящем в организме человека, связывают  болезни – окислительный стресс. Последствиями окислительного стресса  медики считают возникновение и  развитие рака, сахарного диабета, атеросклероза, заболевание нервной системы  и т.д.

В качестве профилактики аксидативного  стресса учеными предлагается регулярное употребление пищевых продуктов, богатых  антиоксидантами и имеющих высокий  антиокислительный статус. Работы по поиску таких продуктов ведутся  с 1990гг. наиболее интенсивно они начали уже проводиться в 21веке.

Тепловая обработка снижает  уровень антиокислительной активности овощей так, на примере 12 овощей показано,  что антиокислительная активность против перекисного окисления лепидов  на примере микросом печени крыс до и после кипячения или сушки  овощных продуктов снижается. На примере чеснока, лука, белого сорта  Armstrong и красного сорта RedBaron изучено влияние бланширования, кипячения, поджаривания, микроволновой обработки на химический состав (содержание полифенолов, флавоноидов, флавонолов, антоцианинов, танинов, полифенольных кислот, аскорбиновой кислоты) и антиоксидантную активность против свободных радикалов DPPH(2,2г-дифенил-1-пикрилгидразила), и ABTS (2,2-азинобис ( 3-этилбензотиазолин-6-сульфоновой кислоты) диаммониевая соль) и восстанавливающую силу по методу FRAP ( с реагентом 2,4,6-триперидил-s-триазином). На основании результатов экспериментов авторы делают вывод, что после бланширования, поджаривания и микроволновой обработки не происходит снижения содержания биологически активных веществ и уровня антиоксидантной активности. Напротив, варка и пропаривание фасоли сорта Pinto и сорта TurtleEclipseприводят к существенному снижению показателей химического состава, таких как фенольных соединений флавоноидов, танинов, атоцианов и антиоксидантной активности по методам DPPH, FRAP, ORAC(2,2-азобис (2-амидинопропан) дигидрохлоридом). Интенсивность этого снижения определяется сортом фасоли, но наименьшее влияние из всех видов обработки оказывает пропаривание. Аналогичные исследования проведены на примере аконитолистной фасоли, которую подвергали прогреву сухим паром и в сырых и обработанных  образцах изучали химический состав и антиоксидантную активность биохимическими методами (на моделях с диоксирибозой и линолиевой кислотой), химическими методами (FRAP, DPPH, ABTS, хелирующую активность), в результате чего установили, что все показатели ниже в обработанной фасоли, чем в сырой. На примере шести видов овощей исследовано влияние тепловой обработки при 50, 75, 100 С в течение 10 и 30 мин на содержание фенольных веществ, антирадикальную активность против DPPH и антиокислительную силу в модели с диоксорибозой. Любая тепловая обработка снижает все показатели, но наименьшее воздействие оказывает мягкий режим – 50 С в течение 10 мин.

 

4. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ НА ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ ФЕНОЛОВ, ФЛАВОНОИДОВ И В-КАРОТИНА.

 

Определение содержания флавоноидов  проводили колориметрическим методом  при длине волны 510 нм. Содержание флавоноидов было пересчитано на миллиграммы катехина в 100г продукта по калибровочному графику. Содержание в-каротина в экстрактах  образцов контролировали при длине волны 470 нм, пересчитано на миллиграммы в-каротина на 100 г продукта по калибровочному графику.

Метод с использованием реактива DPPH основан на способности антиоксидантов экстракта блокировать свободные радикалы 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила и регистрации протекания этой реакции при длине волны 517 нм. Результаты измерения выражены в Е – концентрации экстракта, при которой наблюдается 50-%-ное ингибирование радикалов DPPH.

Сущность метода FRAP заключается в восстановлении комплекса Fe (3)-2,4,6-трипиридил-s- триазин под действием редуктантов. FRAP-реагент готовится путём смешения ацетатного буфера, 2,4,6-трипиридил-s-триазина, FeCl3. Затем реагент смешивается с экстрактом овощей и спектрофотометрируется при 593 нм. Величина FRAP определена по калибровочной кривой в моль Fe2/1 кг продукта.

Суммируя результаты по анализу  химсостава и антиоксидантной активности для свежего и термообработанного красного перца, можно сделать следующие выводы: любая тепловая обработка повышает содержание фенолов, флавоноидов, в-каротина в перцах; микроволновая обработка больше повышает содержание фенолов и флавоноидов, чем стерилизация, содержание в-каротина, наоборот, больше в стерилизованных образцах; тенденции в изменениях химсостава отразились на антиоксидантной активности образцов термообработанных перцев; два образца способны лучше улавливать свободные радикалы и обладают наивысшими показателями восстановительной силы: стеризизованный при 850Вт и при 130 С.

Увеличение показателей  по химсоставу и, как следствие, повышение антиокислительной силы в случае термообработанных перцев предположительно можно связать с переходом антиоксидантных веществ из связанного в свободное состояние в ходе термообработки. Результаты исследований могут быть использованы при планировании рецептур функциональных пищевых продуктов с направленным антиоксидантным действием.

 

5. СОДЕРЖАНИЕ ФЛАВОНОИДОВ И В-КАРОТИНА В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ НА ПРИМЕРЕ ХЛЕБА «СТОЛИЧНЫЙ», «ЮБИЛЕЙНЫЙ», НЕКТАРА «ТЫКВА-ЯБЛОКО» И ФРУКТОВОГО МИКСА «КЛУБНИКА-ЯБЛОКО»

 

Для исследования использовали экстракты образцов, полученные при соотношении продукт: растворитель как 1:10.  В качестве растворителя применяли 50%-ный водный спирт. Эстрагирование проводили при непрерывном перемешивании в течение 2ч при 37 С. Готовый экстракт центрифугировали 15 мин при скорости 3000 мин.