WPŁYW TEMPERATURY I CZASU PRZECHOWYWANIA NA ZAWARTO POLOIFENOLI I WŁACIWOCI PRZECIWUTLENIAJCE LIOFILIZOWANEJ ARONII. 1.

Transkrypt

1 Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L I T E C H N I K I Ł Ó D Z K I E J Nr 1058 CHEMIA SPOYWCZA I BIOTECHNOLOGIA, z MARZENA MISIAK ZBIGNIEW IRZYNIEC Instytut Chemicznej Technologii ywnoci Politechnika Łódzka WPŁYW TEMPERATURY I CZASU PRZECHOWYWANIA NA ZAWARTO POLOIFENOLI I WŁACIWOCI PRZECIWUTLENIAJCE LIOFILIZOWANEJ ARONII Recenzent: dr hab. in. Lucjan Krala, prof. PŁ Badano zmiany zawartoci polifenoli i antocyjanów oraz wła- ciwoci przeciwutleniajcych liofilizowanej aronii przechowywanej w temperaturze 3, 23 i 40 C. Stwierdzono, e temperatura przechowywania wywiera silny wpływ na badane wyróniki. Wykazano, e najkorzystniej jest przechowywa liofilizaty aronii w warunkach chłodniczych (3 C). 1. Wprowadzenie Ze wzgldu na wielokrotnie potwierdzone właciwoci przeciwutleniajce, zwizane głównie z obecnoci polifenoli, owoce aronii wywieraj korzystny wpływ na zdrowie konsumenta. Składniki owoców aronii wykazuj równie wysok aktywno przeciwzapaln, przeciwwirusow oraz antyalergiczn [1] Aronia ciemnoowocowa charakterystyka oraz skład chemiczny Aronia melanocarpa (ang. Chokeberry) jest krzewem z rodziny róowatych, posiadajcym małe kuliste owoce, czarne jagody z błkitnym woskowym nalotem. Aronia jest wiatłolubna i bardzo wytrzymała na mrozy i susz. Owoce aronii s bardzo odporne na psucie si w czasie przechowywania [2]. Stwierdzono, e jej

2 74 M. Misiak, Z. Irzyniec owoce s najbogatszym ródłem polifenoli. Owoce aronii charakteryzuj si cierpkim smakiem, spowodowanym obecnoci epikatechin oraz pochodnych kwasu hydroksycynamonowego, z tego powodu nie jest spoywana w stanie surowym. Wymienione wyej zwizki powoduj, e aronia posiada bardzo du aktywno przeciwutleniajc, pomimo ladowych iloci takich przeciwutleniaczy jak witamina C czy karotenoidy [3] Polifenole klasyfikacja oraz wystpowanie Zwizki polifenolowe mona podzieli pod wzgldem struktury podstawowego szkieletu wglowego na: kwasy fenolowe, flawonoidy [4]. Polifenole wystpuj w owocach, kwiatach, liciach, nasionach, korzeniach, korze i czciach zdrewniałych rolin. Zwizki te wystpuj take w ziarnach zbó, nasionach rolin strczkowych i oleistych, ziemniakach, herbacie, kawie i przyprawach rolinnych [5]. Antocyjany Sporód wszystkich zwizków polifenolowych zawartych w aronii najwiksze znaczenie ma zawarto antocyjanów, naturalnych barwników. Antocyjany nale- do obszernej grupy zwizków, cechujcych si obecnoci w czsteczce dwóch piercieni fenylowych połczonych trójwglowym łacuchem (C 6 -C 3 -C 6 ), tzw. flawonoidów [6]. Pod wzgldem budowy chemicznej antocyjany przedstawia si ogólnie jako kation flawyliowy, posiadajcy w czsteczce róne podstawniki, (grupy -, - OCH 3 lub -H) i (grupy -O-glukoza, albo -), a przede wszystkim (połczenie glikozydowe z cukrami), charakteryzujce poszczególne antocyjany. Antocyjany swoj rónorodno zawdziczaj cukrowemu składnikowi, którym najczciej jest glukoza, a rzadziej galaktoza, ramnoza, arabinoza, czy te ksyloza. Mog wystpowa w postaci mono-, di-, triglikozydów. Dlatego te antocyjany wystpujce w produktach naturalnych, posiadaj róne właciwoci [7,8]. Antocyjany s zwizkami niestabilnymi, łatwo ulegaj przemianom, a tym samym zmianom barwy (rys. 1).

3 Wpływ temperatury i czasu przechowywania na zawarto poloifenoli 75 H + O HO O + Zasada chinoidowa niebieska Kation flawyliowy czerwony 2 O HO O Chalkon bezbarwny Rys. 1. Schemat zmian strukturalnych antocyjanów [6] Podczas przechowywania albo te w trakcie procesu technologicznego otrzymywania produktów z aronii moe nastpowa rozkład antocyjanów, głównie wywołany reakcjami nieenzymatycznego brzowienia. Barwniki antocyjanowe ulegaj zniszczeniu pod wpływem promieni słonecznych, enzymów utleniajcych i hydrolizujcych oraz pod wpływem wielu innych czynników [9]. Antocyjany zaliczane s do grupy tzw. naturalnych substancji nieodywczych pochodzenia rolinnego. Ze wzgldu na intensywn barw znajduj szerokie zastosowanie w przemyle spoywczym, poniewa zwikszaj atrakcyjno wizualn produktów, np. ciast, deserów, czy te win. Stosowane s równie do barwienia galaretek, kisieli i napojów. Wykorzystywane s równie w przemyle farmaceutycznym oraz kosmetycznym [10]. 2. Suszenie sublimacyjne Suszenie sublimacyjne, inaczej nazywane liofilizacj, jest jedn z metod utrwalania ywnoci. Liofilizacja polega na usuwaniu wody z zamroonego uprzednio produktu poprzez sublimacj lodu, czyli przemian lodu w par z pominiciem stanu ciekłego. Jest to proces złoony i wieloetapowy. Liofilizacja gwarantuje otrzymanie produktu o wysokich walorach jakociowych [11]. Pseudozasada karbinolowa bezbarwna

4 76 M. Misiak, Z. Irzyniec 3. Materiał i metody bada Materiałem do bada były owoce aronii, pochodzce z plantacji w województwie łódzkim. Wysuszony materiał pakowano w woreczki z folii polietylenowej po około 10 g. Opakowany surowiec dzielono losowo na trzy grupy dowiadczalne, które przechowywano w temperaturze 3 C, 23 C, i 40 C. Ze wieego surowca i kadej partii aronii liofilizowanej pobierano losowo w jednakowych odstpach czasu (po około 30 dób) po 3 próbki, w których oznaczano: zawarto wody metod suszarkow [12]; zawarto antocyjanów metod Fuleki ego i Francis a [13]; Metoda Fuleki ego i Francis a polega na pomiarach absorbancji ekstraktów z badanego produktu rozcieczonych buforami o ph 1,0 i ph 4,5 przy długoci fali = 510 nm. Zawarto antocyjanów liczono ze wzoru: TA cy = [100(5*A ph1,0 - A ph4,5 )*n]/77,5 (1) gdzie: A ph1,0 absorbanacja roztworu rozcieczonego buforem o ph 1,0, A ph4,5 absorbanacja roztworu rozcieczonego buforem o ph 4,5, n rozcieczenie próbki. Ilo antocyjanów podawano w mg/100 g s.m. sum zwizków polifenolowych metod Folina-Ciocialteu [14]; Metoda Folina-Ciocialteu wykorzystuje redukcyjne właciwoci zwizków polifenolowych. Odczynnik Folina-Ciocialteu zawiera w swym składzie kwas fosfowolframowy oraz kwas fosfomolibdenowy. Substancje te po utlenieniu fenoli przekształcaj si do tlenków odpowiednio wolframu i molibdenu. Powstały barwny roztwór wykazuje maksymaln absorbancj przy długoci fali = 700 nm. Ilo polifenoli podawano w mg/100 g s.m. w przeliczeniu na katechin, dla której sporzdzono krzyw wzorcow. stopie zmiatania wolnych rodników DPPH, metod Yena i Chena [15]; Metoda polega na okreleniu stopnia redukcji stabilnych rodników DPPH (1,1-difenylo-2-pikrylohydrazylu) przez antyoksydanty zawarte w ywnoci. Zmiany właciwoci przeciwutleniajcych okrelono przez podanie iloci ekstraktu badanej próby, która powodowała 50% redukcj wolnych rodników DPPH (współczynnik IC 50 ).

5 Wpływ temperatury i czasu przechowywania na zawarto poloifenoli Wyniki i dyskusja 4.1. Zmiany zawartoci antocyjanów Badania wykazały, e zawarto antocyjanów w wieych owocach aronii wynosi 600 mg/100 g s.m. Stwierdzono, e w liofilizatach zawarto antocyjanów ulegała obnieniu w miar upływu czasu przechowywania. Udokumentowano, e temperatura 3 C znacznie spowalniała ten proces sprzyjajc zachowaniu znacznie wikszej zawartoci antocyjanów w liofilizatach w porównaniu z ich przechowywaniem temperaturze wyszej (rys. 2). Na podstawie oblicze kinetycznych stwierdzono istotny wpływ czasu przechowywania na zawarto antocyjanów. Wykazano, e po 185 dobach przechowywania zawarto antocyjanów zmalała o około 80% dla temperatury 3 C oraz 90% dla pozostałych temperatur przechowywania. Zawarto antocyjanów[mg/100gs.m.] y = 1678,7e -0,0133x R 2 = 0,7874 y = 1690,4e -0,014x R 2 = 0, y = 1215,5e 600-0,0114x R 2 = 0, Czas [doby] Rys. 2. Zmiany zawartoci antocyjanów w czasie przechowywania 3oC 23oC 40oC 4.2. Zmiany zawartoci zwi zków polifenolowych Zawarto zwizków polifenolowych w wieych owocach aronii wynosiła 2500 mg/100g s.m.. Z danych literaturowych wynika, e zawarto zwizków polifenolowych w aronii moe by 1,5-krotnie wysza i wynosi nawet 3870 mg/100g s.m.[16]. Tak due rónice wyników mog by spowodowane stosowaniem innych procedur analitycznych, np. przeliczeniem zawartoci polifenoli na katechin, a nie na kwercetyn.

6 78 M. Misiak, Z. Irzyniec Wyniki bada przedstawione na rys. 3 sugeruj, e w miar upływu czasu przechowywania zawarto polifenoli w liofilizowanych owocach aronii obnia si. Jednake temperatura przechowywania nie wpływa istotnie na te zmiany. Wykazano, e zawarto polifenoli w liofilizatach aronii zmalała w czasie przechowywania o około 30%, 50%, 60% odpowiednio dla temperatury 3 C, 23 C 40 C. Zawarto polifenoli [mg/100gs.m] y = 2742,8e -0,0021x 1000 R 2 = 0, y = 2948e -0,0021x R 2 = 0,3508 y = 3258,2e -0,0029x R 2 = 0, Czas [doby] 3oC 23oC 40oC Rys. 3. Zmiany zawartoci zwizków polifenolowych w liofilizowanych owocach aronii w czasie przechowywania 4.3. Zmiany stopnia zmiatania wolnych rodników DPPH Przeprowadzone analizy wykazały, e badane owoce aronii maj wysok zdolno zmiatania wolnych rodników. Podczas przechowywania liofilizatów aronii zaobserwowano spadek zawartoci zwizków polifenolowych i w konsekwencji stopniowy wzrost współczynnika IC 50, czyli iloci ekstraktu potrzebnej do zredukowania 50% wolnych rodników DPPH. Po upływie 185 dób przechowywania warto współczynnika IC 50 wzrosła o około 30%, 40%, 70%, odpowiednio dla temperatury 3 C, 23 C oraz 40 C. Zaleno funkcjonaln pomidzy efektywnoci zmiatania wolnych rodników a czasem przechowywania ustalono, badajc kinetyk tych zmian (rys. 4). Badania te wykazały istnienie korelacji midzy czasem przechowywania a temperatur, na co wskazuj wysokie wartoci współczynników determinacji (R 2 ). Najszybciej malała zdolno zmiatania wolnych rodników DPPH przez liofilizaty aronii przechowywane w temperaturze 3 C. Szybko spadku efektywnoci zmiatania wolnych rodników w funkcji czasu stosuje si do reakcji pierwszego rzdu. Czas połowicznej przemiany wynosi 94,5 doby, a stała szybkoci reakcji 0,0047.

7 Wpływ temperatury i czasu przechowywania na zawarto poloifenoli oC Współczynnik IC 50 [g s.m. *10-6 ] y = 328,21e 0,0036x R 2 = 0,618 y = 401,27e 0,0031x R 2 = 0,7125 y = 208,37e 0,0034x R 2 = 0, oC 40oC Czas [doby] Rys. 4. Zmiany współczynnika IC 50 w czasie przechowywania 5. Podsumowanie Podsumowujc wyniki bada wpływu temperatury i czasu przechowywania na właciwoci przeciwutleniajce liofilizowanej aronii, mona stwierdzi, e zarówno temperatura, jak i czas maj due znaczenie. Analiza wyników oblicze kinetycznych daje podstaw do stwierdzenia, e liofilizowane owoce aronii powinny by przechowywane w warunkach chłodniczych (3 C). Po szeciu miesicach przechowywania w tej temperaturze zawarto zwizków polifenolowych oraz efektywno zmiatania wolnych rodników w liofilizatach aronii zmniejszyła si o około 30%. Temperatura pokojowa (23 C) oraz wysza (40 C) jest mniej korzystna. Po analogicznym okresie przechowywania efektywno zmiatania wolnych rodników przez badane owoce zmniejszyła si a o 70%, a antocyjanów o 90%. 6. Literatura [1] K. Raj Narayana, M. Spiral Reddy, M.R. Chaluvadi, D.R. Kriszna: Bioflavonoids classification, pharmacological, biochemical effects therapeutic potential. Indian J. Pharmacol. 33, 2-16, (2001). [2] Borowska J.: Owoce i warzywa jako ródło naturalnych przeciwutleniaczy. Cz. I. Przem. Ferm. Owoc.Warz. 5, 11-12, (2003).

8 80 M. Misiak, Z. Irzyniec [3] Borowska J.: Owoce i warzywa jako ródło naturalnych przeciwutleniaczy. Cz. II. Przem. Ferm. Owoc. Warz. 3, 94-96, (1995). [4] Cielik E.: Wystpowanie przeciwutleniaczy w owocach jagodowych. [w:] Przeciwutleniacze w ywnoci. Aspekty zdrowotne technologiczne molekularne i analityczne. Red. Grajek W., WNT, Warszawa, s , (2007). [5] Maniak B., Targoski Z.: Przeciwutleniacze naturalne wystpujce w ywnoci. Przem. Ferm. Owoc. Warz. 40 (4), 7-9, (1996). [6] Irzyniec Z.: Antocyjany. [w:] Technologia chłodnictwa ywnoci składniki pokarmowe i kontrola ich przemian. Red. S. Michałowski, PŁ, Łód, s , (1995). [7] Oszmiaski J.: Prozdrowotne polifenole w chorobach serca i naczy krwiononych. Przem. Ferm. Owoc. Warz., 7, 42-43, (2008). [8] Kozłowska-Wojciechowska M.: Antyoksydanty sprzymierzecy zdrowia. Wiad. Ziel. 5, 8, (1985). [9] Sikora J., Markowicz M.: Właciwoci zwizków biologicznie aktywnych zawartych w owocach aronii czarnoowocowej (Aronia melanocarpa Elliot). Farm. Polska 64 (17), , (2008). [10] Wilska-Jeszka J., Zaj c K.B.: Antocyjany naturalne barwniki dla przemysłu spoywczego. Cz. I. Budowa, właciwoci i metody otrzymywania barwników antocyjanowych przegld wiadomoci. Przem. Ferm. Owoc. Warz. 3, 21, (1991). [11] Irzyniec Z., Klimczak J.: Suszenie sublimacyjne. [w:] Technologia chłodnictwa ywnoci procesy i ich kontrola. Red. S. Michałowski, PŁ, Łód, s , (1994). [12] Irzyniec Z., Klimczak J.: Woda i aktywno wody. [w:] Technologia chłodnictwa ywnoci składniki pokarmowe i kontrola ich przemian. Red. S. Michałowski, PŁ, Łód, s , (1995). [13] Vernon L. Singleton, Rudolf Orthofer, Rosa M. Lamuela-Raventos.: Analysis of Total Phenols and Other Oxidation Substrates and Antioxidants by Means of Folin Ciocialteu Reagent. Meth. Enzymol. 14, , (1999). [14] Fuleki T., Francis F.I.: Quantitative methods for anthocyanins. 1. Extraction and determination of total anthocyanin in cranberries. 2. Determination of total anthocyanin and degradation index for Canberry juice. J. Food Sci. 33, 72-78, (1968). [15] Yen G.C., Chen H.Y.: Antioxidant activity of various tea extracts in relation to their antimutagenicity. J. Agric. Food Chem. 43, 27-32, (1995). [16] Kalemba D., Góra J., Kurowska A.: Charakterystyka chemiczna owoców aronii ciemnoowocowej. Przem. Ferm. Owoc.Warz. 12, 25-26, (1985).

9 Wpływ temperatury i czasu przechowywania na zawarto poloifenoli 81 EFFECT OF THE TEMPERATURE AND STORAGE TIME ON POLYPHENOL CONTENT AND ANTIOXIDANT PROPERTIES OF FREEZE - DRIED CHOKEBERRIES Summary The research present changes of antioxidant properties of freeze dried chokeberries storaged in various temperatures. The temperature and storage time have the pronounced effect on antioxidant properties. Storage in cooling conditions (3 C) is the most advantageously. Institute of Chemical Food Technology Technical University in Lodz