AKTYWNO PRZECIWRODNIKOWA ZWIZKÓW FENOLOWYCH ZAWARTYCH W SUSZU JABŁKOWYM

Transkrypt

1 YWNO. Nauka. Technologia. Jako, 26, 2 (47) Supl., MAŁGORZATA RZCA, DOROTA WITROWA-RAJCHERT AKTYWNO PRZECIWRODNIKOWA ZWIZKÓW FENOLOWYCH ZAWARTYCH W SUSZU JABŁKOWYM S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie aktywnoci przeciwrodnikowej suszu jabłkowego otrzymanego metod konwekcyjn i metod wykorzystujc promieniowanie podczerwone oraz zbadanie zmian właciwoci przeciwrodnikowych w czasie przechowywania suszy w zrónicowanej temperaturze. Podczas suszenia konwekcyjnego aktywno przeciwrodnikowa jabłek osignła około 7% aktywnoci surowca przed suszeniem, a w suszu promiennikowym nie stwierdzono statystycznie istotnych zmian aktywnoci przeciwutleniajcej i zawartoci polifenoli w stosunku do jabłek surowych. W czasie przechowywania nastpowało zmniejszenie aktywnoci przeciwrodnikowej i zawartoci polifenoli. Wiksz szybkoci zmian charakteryzował si susz promiennikowy, jednak osigał on zdolno wygaszania wolnych rodników i zawarto polifenoli na poziomie przewyszajcym odpowiednie wartoci suszu konwekcyjnego. Przeprowadzone badania wykazały istnienie dodatniej korelacji pomidzy aktywnoci przeciwrodnikow i zawartoci polifenoli. Słowa kluczowe: aktywno przeciwrodnikowa, zawarto polifenoli, suszenie konwekcyjne, suszenie promiennikowe, przechowywanie Wprowadzenie Zawarte w surowcach rolinnych przeciwutleniacze maj prozdrowotne działanie na organizm człowieka. Brak zwizków przeciwutleniajcych w diecie prowadzi do zaburze w funkcjonowaniu organizmu. Badania biochemiczne wskazuj, e za powstawanie chorób cywilizacyjnych, tj. miadycy, nowotworów, szybszego starzenia organizmu, zawałów serca, itd. odpowiedzialne s wolne rodniki oraz reaktywne produkty ich działania. Wolne rodniki mog by wygaszane przez wewntrzustrojowy mechanizm obrony enzymatycznej lub przez układ nieenzymatyczny, który tworz m.in. witaminy, β-karoten, niektóre metale, tj. selen, mangan oraz zwizki polifenolowe [2, 5, 1, 11, 15, 16, 17, 18]. Niestety przetwarzanie ywnoci ma istotny wpływ na czciow lub całkowit utrat właciwoci przeciwutleniajcych produktów pochodzenia rolinnego. Aktywno Mgr in. M. Rzca, prof. dr hab. D. Witrowa-Rajchert, Katedra Inynierii ywnoci i Organizacji Produkcji, Wydz. Technologii ywnoci, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul. Nowoursynowska 159 C, Warszawa

2 AKTYWNO PRZECIWRODNIKOWA ZWIZKÓW FENOLOWYCH ZAWARTYCH W SUSZU JABŁKOWYM 281 zwizków o charakterze przeciwutleniajcym zaley równie od techniki uprawy surowca, stadium rozwoju, rodzaju, odmiany surowca, czasu jego magazynowania oraz od czci owocu [7, 9]. Przykładowo na skutek przetwarzania jabłek w celu otrzymania soku poziom flawonoidów i kwasu chlorogenowego w soku był zmniejszony, odpowiednio, do 3 i 5% w stosunku do surowca. Wicej przeciwutleniaczy zostało zachowanych w wytłokach ni w soku [16]. Zawarto, a tym samym aktywno, przeciwutleniaczy jest wysza w epidermie i tkance połoonej tu pod ni ni w miszu surowca [1, 7, 8, 15, 18]. Aktywno przeciwutleniajca jabłek ze skórk jest blisko o 1% wysza ni owoców bez skórki [6]. W czasie produkcji skórki s najczciej odrzucane, przez co tracone s cenne ródła zwizków fenolowych, a tym samym zostaje ich znacznie mniej w produkcie [18]. Suszenie jest jedn z metod przetwarzania owoców, w czasie której działanie wysokiej temperatury oraz usuwanie wody musi wpływa na obnienie aktywnoci przeciwutleniajcej. Informacje na temat właciwoci antyoksydacyjnych suszonych produktów s stosunkowo nieliczne, szczególnie w stosunku do materiałów otrzymanych niekonwencjonalnymi metodami suszenia, do jakich mona zaliczy suszenie z wykorzystaniem promieniowania podczerwonego. Celem pracy było okrelenie aktywnoci przeciwrodnikowej jabłek suszonych metod konwekcyjn oraz przy zastosowaniu promieniowania podczerwonego oraz jej zmian w czasie 5-miesicznego przechowywania suszy w trzech wartociach temperatury 4, 25 i 4 C. Materiał i metody bada Metody suszenia Jabłka odmiany Idared krojono w plastry o rednicy 3 mm i gruboci 2,5 ±,5mm i poddawano suszeniu. Suszenie konwekcyjne prowadzono w suszarce laboratoryjnej w temp. powietrza 7 C. Natomiast suszenie promiennikowe odbywało si przy tak ustalonych parametrach, by temperatura materiału suszonego w podczerwieni była zbliona do temperatury materiału suszonego konwekcyjnie (odległo lamp od powierzchni suszonego materiału 2 cm, przepływ powietrza równoległy do warstwy materiału o prdkoci 1,2-1,4 m/s). Susze przechowywano w słoikach typu twist-off bez dostpu wiatła w temp. 4, 25 i 4 C przez 2 tygodni. W materiale surowym oraz w suszu oznaczano zawarto suchej substancji zgodnie z PN-9/A-7511/3 [13]. Barw materiału surowego i suszonego okrelano za pomoc chromametru typu CR-3 firmy Minolta. Mierzono współrzdne trójchromatyczne x, y oraz jasno Y. Oznaczanie aktywnoci przeciwrodnikowej i zawartoci polifenoli w materiale Właciwoci przeciwrodnikowe surowych jabłek i suszu oznaczano metod polegajc na okreleniu stopnia wygaszania wolnych rodników DPPH przez przeciwutleniacze. W celu sporzdzenia ekstraktu do analiz odwaano 5 g

3 282 Małgorzata Rzca, Dorota Witrowa-Rajchert rozdrobnionego miszu surowych jabłek i dodawano 5 ml 8-procentowego etanolu. W przypadku suszu wielko próbki potrzebn do analizy obliczano przy załoeniu, e masa suchej substancji w suszu ma by równa masie suchej substancji zawartej w 5 g surowego jabłka. Do odwaonego suszu dodawano tak ilo wody, aby sumaryczna masa wynosiła 5 g, a nastpnie 5 ml 8-procentowego etanolu. Prób homogenizowano przez 1 min, a nastpnie gotowano pod przykryciem przez 15 min. Tak przygotowany roztwór sczono. W ekstrakcie oznaczano aktywno przeciwrodnikow zgodnie z metodyk podan przez Brand-Williams i wsp. [3]. Pomiar polegał na okreleniu absorbancji przy długoci fali 515 nm szeciu roztworów zawierajcych tak sam objto roztworu DPPH (2 ml), o steniu odpowiadajcym absorbancji próby kontrolnej z zakresu,6-,7 (próba kontrolna = 2 ml roztworu DPPH + 2 ml 8-procentowego etanolu), ale róne objtoci ekstraktu w przedziale,2-,2 ml. Na tej podstawie wykrelono zaleno liniow pomidzy objtoci ekstraktu a stopniem wygaszania rodników DPPH. Z równania linii prostej obliczano objto ekstraktu, powodujc 5-procentow redukcj rodników. Warto t przeliczano na mas suchej substancji, odpowiadajc danej objtoci ekstraktu. Tak wic efektywno wygaszania wolnych rodników przez badane susze wyraano w formie współczynnika IC 5, okrelajcego mas suchej substancji suszu, potrzebn do 5-procentowej redukcji wolnych rodników DPPH. Zawarto zwizków polifenolowych oznaczano metod Folina-Ciocalteu a [14], stosujc jako wzorzec kwas chlorogenowy. Do analiz wykorzystano ekstrakt przygotowany do oznaczania stopnia wygaszania wolnych rodników. Statystyczna interpretacja wyników W celu zbadania wpływu dwóch parametrów przechowywania, tj. temperatury i czasu, przeprowadzono dwuczynnikow analiz wariancji bez powtórze. Za pomoc testu t-studenta zbadano istotno rónic pomidzy wartociami rednimi badanych parametrów. Porównania wielokrotne (szczegółowe) umoliwiły uzyskanie podziału rednich na grupy jednorodne, czyli nierónice si istotnie w ujciu statystycznym. Wyniki i dyskusja Wpływ metody suszenia na właciwoci przeciwrodnikowe i zawarto polifenoli Surowce rolinne poddawane suszeniu ulegaj zmianom, powodujcym najczciej pogorszenie jakoci przetworzonej ywnoci. Informacje na temat właciwoci przeciwutleniajcych suszonych produktów s stosunkowo nieliczne. Podczas suszenia konwekcyjnego aktywno przeciwrodnikowa jabłek zmniejszyła si znaczco, osigajc około 7% aktywnoci surowca przed suszeniem (rys.1).

4 AKTYWNO PRZECIWRODNIKOWA ZWIZKÓW FENOLOWYCH ZAWARTYCH W SUSZU JABŁKOWYM 283,2,178,15,1312,1198 IC5 [mg s.s.] IC5[mg d.m.],1,5, Jabłka surowe Fresh apples Susz konwekcyjny Convective dried apples Susz promiennikowy Infrared dried apples Rys. 1. Aktywno przeciwrodnikowa suszonych jabłek. Fig. 1. Radical scavenging activity of dried apples. Zawarto polifenoli [mg kwasu chlorogenowego/1 g s.s.] Polyphenols content [mg chlorogenic acid/1 g d.m. ] Rys. 2. Fig Jabłka surowe Fresh apples Zawarto polifenoli w surowych jabłkach i suszach. Polyphenols content in raw and dried apples Susz konwekcyjny Convective dried apples 1816 Susz promiennikowy Infrared dried apples Zaleno pomidzy aktywnoci przeciwutleniajc i zawartoci polifenoli nie s do koca poznane. Najczciej podaje si, e przyczyn zmniejszania zdolnoci wygaszania wolnych rodników jest ubytek zwizków fenolowych. Zawarto polifenoli w jabłkach w czasie suszenia konwekcyjnego w przeprowadzonych badaniach uległa zmniejszeniu o około 1%, jednak zmiana ta w stosunku do jabłka surowego była statystycznie nieistotna (rys. 2).

5 284 Małgorzata Rzca, Dorota Witrowa-Rajchert Równie w przypadku suszu promiennikowego nie stwierdzono statystycznie istotnych zmian aktywnoci przeciwutleniajcej i zawartoci polifenoli w stosunku do jabłek surowych, chocia mona było zaobserwowa około 8% zwikszenie aktywnoci przeciwrodnikowej (rys. 1) i około 2% wzrost zawartoci polifenoli (rys. 2). Susz promiennikowy charakteryzował si wysz zdolnoci wygaszania wolnych rodników o około 4% i wiksz zawartoci polifenoli o około 3% w stosunku do suszu konwekcyjnego. Wzrost aktywnoci przeciwrodnikowej suszu promiennikowego moe by prawdopodobnie skorelowany ze zmniejszajc si jasnoci tego produktu (rys.1 i 3). Stwierdzono statystycznie istotne zmiany jasnoci suszu promiennikowego, w porównaniu z suszem konwekcyjnym, jak i z owocami przed suszeniem. Moe to wiadczy o tym, e w czasie suszenia w podczerwieni powstaj zwizki, bdce produktami procesów brunatnienia enzymatycznego i nieenzymatycznego, które maj charakter przeciwutleniaczy, co tłumaczyłoby wysok zdolno wygaszania wolnych rodników [12] ,4 6,5 55,8 Jasno Y [%] Lightness Y [%] Jabłka surowe Fresh apples Susz konwekcyjny Convective dried apples Susz promiennikowy Infrared dried apples Rys. 3. Fig. 3. Jasno jabłek surowych i suszonych. Lightness of raw and dried apples. Wpływ przechowywania suszu na właciwoci przeciwrodnikowe i zawarto polifenoli W czasie przechowywania nastpowało zmniejszenie aktywnoci przeciwrodnikowej i zawartoci polifenoli (rys. 4-7). Podobn tendencj malejcej aktywnoci przeciwutleniajcej odnotowali Caro i wsp. [4] w czasie przechowywania, przez 4 miesice, suszonych liwek. Czas i temperatura przechowywania suszu konwekcyjnego nie miały statystycznie istotnego wpływu na aktywno przeciwrodnikow oraz zawarto polifenoli. Natomiast analiza wariancji wyników suszu promiennikowego wykazała, e wikszy wpływ na aktywno

6 AKTYWNO PRZECIWRODNIKOWA ZWIZKÓW FENOLOWYCH ZAWARTYCH W SUSZU JABŁKOWYM 285 przeciwrodnikow miała temperatura przechowywania ni czynnik czasowy, a na zawarto polifenoli parametry te nie miały wpływu. Zdolno wygaszania wolnych rodników w przypadku suszu konwekcyjnego zmniejszyła si po 12 tygodniach od 2 do 7%, a suszu promiennikowego od 2 do 4% w stosunku do suszu wyjciowego (rys. 4 i 5). Zalenoci te zostały potwierdzone zmianami zawartoci polifenoli (rys. 6 i 7). Najwiksz strat polifenoli, wynoszc 28% w suszu konwekcyjnym i 4% - w promiennikowym, w porównaniu z suszem wyjciowym, stwierdzono w temp. 25 C. W temp. 4 C nastpiły najmniejsze straty polifenoli, wynoszce odpowiednio 15 i 24%. Rys. 4. Fig. 4.. Aktywno. przeciwrodnikowa [%]. Radical scavenging activity [%] Temperatura [ o C] Temperature [ o C] Czas [tyg] Time [week] Zmiana aktywnoci przeciwrodnikowej suszu konwekcyjnego w czasie przechowywania. The change of the radical scavenging activity in convective dried apples during storage. Po 2 tygodniach przechowywania suszu konwekcyjnego aktywno przeciwrodnikowa zmniejszyła si od 1 do 36% w stosunku do suszu wyjciowego, ale zmian statystycznie istotn odnotowano jedynie w suszu przechowywanym w temp. 4 C. W przypadku suszu promiennikowego zdolno wygaszania wolnych rodników znaczco zmalała we wszystkich wartociach temperatury przechowywania od 55 do 75%. Zauwaono tendencj, e wraz ze wzrostem temperatury przechowywania malała zdolno wygaszania wolnych rodników. Analizujc wartoci bezwzgldne aktywnoci przeciwrodnikowej mona stwierdzi, e prawie we wszystkich przypadkach susz promiennikowy charakteryzował si wiksz moliwoci wygaszania wolnych rodników.

7 286 Małgorzata Rzca, Dorota Witrowa-Rajchert Rys. 5. Fig. 5.. Aktywno. przeciwrodnikowa [%]. Radical scavenging activity [%] Temperatura [ o C] Temperature [ o C] Czas [tyg] Time [week] Zmiana aktywnoci przeciwrodnikowej suszu promiennikowego w czasie przechowywania. The change of the radical scavenging activity in infrared dried apples during storage. Zawarto polifenoli [%]. Polyphenols content [%] Temperatura [ o C] Temperature [ o C] Czas [tyg] Time [week] Rys. 6. Fig. 6. Zmiana zawartoci polifenoli w suszu konwekcyjnym w czasie przechowywania. The change of the polyphenols content in convective dried apples during storage.

8 AKTYWNO PRZECIWRODNIKOWA ZWIZKÓW FENOLOWYCH ZAWARTYCH W SUSZU JABŁKOWYM 287 Zawarto polifenoli [%]. Polyphenols content [%] Temperatura [ o C] Temperature [ o C] Czas [tyg] Time [week] Rys. 7. Zmiana zawartoci polifenoli w suszu promiennikowym w czasie przechowywania. Fig. 7. The change of the polyphenols content in infrared dried apples during storage. Objanienie: / Explanatory notes: Na rys. 4-7 wartoci aktywnoci przeciwrodnikowej i zawartoci polifenoli wyraone s jako procent w odniesieniu do jabłek surowych / On fig 4-7 values of radical scavenging activity and polyphenols content are showed as a percentage in relation to raw apples. 3,5 Aktywno przeciwrodnikowa Radical activity (IC5) [mg s.s.] 3, 2,5 2, 1,5 1, r=, Zawarto polifenoli [mg kwasu chlorogenowego/1g s.s.] Content of polyphnols [mg chlorogenic acid/1g d.m.] Rys. 8. Fig. 8. Zaleno midzy aktywnoci przeciwrodnikow i zawartoci polifenoli. Dependence between the radical scavenging activity and the content of polyphenols. Uzyskane wyniki nie pozwalaj w sposób jednoznaczny na okrelenie wpływu temperatury przechowywania na badane wskaniki jakoci. Mona jednak stwierdzi,

9 288 Małgorzata Rzca, Dorota Witrowa-Rajchert e w przypadku suszu promiennikowego wpływ temperatury jest bardziej znaczcy. Przy czym do dwunastego tygodnia przechowywania wysza aktywno przeciwrodnikowa i zawarto polifenoli odpowiadała wyszej temperaturze przechowywania. Na rys. 8. przedstawiono zaleno aktywnoci przeciwrodnikowej i zawartoci polifenoli. Współczynnik korelacji, r =,79, wikszy od wartoci tablicowej na poziomie istotnoci α =,5, wiadczy o korelacji pomidzy badanymi wartociami, czyli zawarto polifenoli ma istotny wpływ na aktywno przeciwrodnikow badanych suszy. Wnioski 1. Aktywno przeciwrodnikowa oraz zawarto polifenoli zale od metody suszenia, przy czym w suszu promiennikowym stwierdzono wysze ich wartoci ni w suszu konwekcyjnym. 2. Wraz z wydłueniem czasu przechowywania nastpowało zmniejszenie aktywnoci przeciwrodnikowej i zawartoci polifenoli. Wiksz szybkoci zmian charakteryzował si susz promiennikowy, jednak osigał on zdolno wygaszania wolnych rodników i zawarto polifenoli na poziomie przewyszajcym odpowiednie wartoci w suszu konwekcyjnym. 3. Stwierdzono istnienie dodatniej korelacji pomidzy aktywnoci przeciwrodnikow i zawartoci polifenoli w przechowywanych suszach. Literatura [1] Bocco A., Cuvelier M.E., Richard H., Berset C.: Antioxidant activity and phenolic composition of citrus peel and seed extracts. J. Agric. Food Chem., 1998, 46 (6), [2] Borowska J.: Owoce i warzywa jako ródło naturalnych przeciwutleniaczy. Przem. Ferm. Owoc. Warz., 23, 5, [3] Brand-Williams W., Cuvelier M.E., Berset C.: Use of free radical method to evaluate antioxidant activity. Lebensm.-Wiss. U. Techn., 1995, 28, [4] Caro A., Piga A., Pinna I., Fenu P.M., Agabbio M.: Effect of drying conditions and storage period on polyphenolic content, antioxidant capacity, and ascorbic acid of prunes. J. Agric. Food Chem., 24, 52, [5] Dietrych-Szóstak D., Burda S.: Wystpowanie i rola przeciwutleniaczy w ywnoci. Biuletyn Informacyjny, IUNG, Puławy, III/IV kwartał 1999, 11, [6] Eberhardt M.V., Lee Ch.Y., Liu R.H.: Antioxidant activity of fresh apples. Nature, 2, 45, [7] Kondo S., Tsuda K., Muto N., Ueda J.: Antioxidative activity of apple skin or flesh extracts associated with fruit development on selected apple cultivars. Scientia Horticulturae, 22, 96 (1-4), [8] Lu Y., Foo Y.: Antioxidant and radical scavenging activities of polyphenols from apple pomace. Food Chem., 2, 68, [9] Łata B., Przeradzka M.: Changes of antioxidant content in fruit peel and flesh of selected apple cultivars during storage. J. Fruit Ornam. Plant Res., 22, 1, [1] Madsen H.L., Andersen C.M., Jorgensen L.V., Skibsed L.H.: Radical scavenging by dietary flavonoids. A kinetic study of antioxidant efficiencies. Eur. Food Res. Techn., 2, 211,

10 AKTYWNO PRZECIWRODNIKOWA ZWIZKÓW FENOLOWYCH ZAWARTYCH W SUSZU JABŁKOWYM 289 [11] Mareczek A., Leja M., Ben J.: Total phenolics, anthocyanins and antioxidant activity in the peel of the stored apples. J. Fruit Ornam. Plant Res., 2, 8 (2), [12] Nowak D., Lewicki P.P.: Quality of infrared dried apple slices. Drying Techn., 25, 23 (4), [13] PN-9/A-7511/3 Oznaczanie zawartoci suchej masy metod wagow. [14] Singleton L., Orthofer R., Lamuela-Raventions R.M.: Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocalteu reagent. Methods Enzymol., 1999, 299, [15] Schirrmacher G., Schempp H.: Antioxidative potential of flavonoid-rich extracts as new quality marker for different apple varieties. J. Appl. Bot. Food Quality/Angewandte Botanik, 23, 77 (5-6), [16] Sluis A., Dekker M., Skrede G., JongenW.: Activity and concentration of polyphenolic antioxidants in apple juice. Effect of existing production methods. J. Agric. Food Chem., 22, 5 (25), [17] Sikorski Z. E.: Chemia ywnoci. Barwniki. WNT. Warszawa 1994, s [18] Wolfe K., Wu X., Liu R.H.: Antioxidant activity of apple peels. J. Agric. Food Chem., 23, 51 (3), RADICAL SCAVENGING ACTIVITY OF PHENOLIC COMPOUNDS CONTAINED IN DRIED APPLE S u m m a r y The aim of this study was investigation of radical scavenging activity of apples dried by convection and with using the infrared and study of changes of radical scavenging activity during dried materials storages in different temperatures. Radical scavenging activity of apples reached about 7% of raw material during convective drying. Statistically essential changes of radical activity and polyphenols content with relation to raw apples where not observed for infrared dried material. Radical scavenging activity and polyphenols content decrease took place during the storage. Infrared dried material was characterized by higher rate of decrease, nevertheless it gained the ability to scavenging free radicals and polyphenols content on the level exceeding suitable convective dried material values. The research proved the positive correlation existence between radical scavenging activity and polyphenols content. Key words: radical scavenging activity, poliphenols content, convective drying, infrared drying