POTENCJAŁ PRZECIWUTLENIAJĄCY OWOCÓW BORÓWKI WYSOKIEJ W ZALEŻNOŚCI OD ODMIANY I ROKU BADAŃ. Wstęp

Transkrypt

1 Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu CCCLXXXIII (2007) BARBARA ŁATA, MARZENA WIŃSKA-KRYSIAK, JOLANTA LEWANDOWSKA POTENCJAŁ PRZECIWUTLENIAJĄCY OWOCÓW BORÓWKI WYSOKIEJ W ZALEŻNOŚCI OD ODMIANY I ROKU BADAŃ Z Samodzielnego Zakładu Przyrodniczych Podstaw Ogrodnictwa Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie ABSTRACT. Six cultivars of blueberry: Earliblue, Patriot, Bluecrop, Duke, Darrow and Lateblue were evaluated in 2005 and 2006, with respect to antioxidant content. The most significant effect on the constituent tested exhibited the growing season, as compared with cultivar. Earliblue exhibited the highest and Bluecrop the lowest antioxidant activity of fresh berries. Key words: Vaccinium corymbosum L. (Highbush), phenolics, FRAP assay Wstęp Liczne badania epidemiologiczne dowodzą, że zwiększona konsumpcja warzyw i owoców wywiera korzystny wpływ na zdrowie przez zapobieganie lub opóźnianie procesów degeneracyjnych w organizmie. Właściwości te przypisuje się zróżnicowanym jakościowo i ilościowo związkom o aktywności antyoksydacyjnej. Zarówno gatunki, jak i odmiany mają genetycznie zdefiniowany potencjał przeciwutleniający, który podlega fluktuacjom pod wpływem czynników środowiska, zaś intensywność zmian zależy od genotypu (Kalt i in. 2001, Łata i in a). Duże różnice w składzie chemicznym między odmianami lub liniami dają możliwość zwiększania wartości biologicznej owoców i warzyw w trakcie zabiegów hodowlanych (Ehlenfeldt i Prior 2001, Connor i in b). Jagody borówki wysokiej (Vaccinium corymbosum L.) zostały rozpoznane jako dobre źródło związków biologicznie aktywnych, zwłaszcza fenoli, wykazujące wysoką sumaryczną aktywność przeciwutleniającą. Ich skład chemiczny zależy od odmiany, dojrzałości jagód, przebiegu pogody czy lokalizacji plantacji, nawet na terenie tego samego kraju (Prior i in. 1998, Ehlenfeldt i Prior 2001, Connor i in a, Finn i in. 2003, Łata i in b). Rocz. AR Pozn. CCCLXXXIII, Ogrodn. 41: Wydawnictwo Akademii Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu, Poznań 2007 PL ISSN

2 340 B. Łata, M. Wińska-Krysiak, J. Lewandowska Celem przeprowadzonych badań było określenie zróżnicowania odmianowego oraz ocena wpływu warunków wegetacji na zawartość różnych podgrup związków fenolowych oraz sumaryczną aktywność przeciwutleniającą owoców borówki wysokiej, uprawianej na terenie Polski centralnej. Materiał i metody Analizy przeprowadzono w latach Materiał badawczy stanowiły jagody zebrane z plantacji borówki wysokiej (Vaccinium corymbosum L.), usytuowanej na Polu Doświadczalnym Borówek Uprawnych Katedry Sadownictwa SGGW w Błoniu pod Prażmowem. Owoce odmian: Earliblue, Patriot, Bluecrop, Duke, Darrow i Lateblue zbierano w fazie dojrzałości zbiorczej, próbki owoców (4 250 g) zamrażano w ciekłym azocie i przechowywano do czasu analizy w 80 C. Całkowitą aktywność przeciwutleniającą wskaźnik FRAP (ang. ferric reducing ability of plasma, Benzie i Strain 1999) oraz zawartość różnych podgrup związków fenolowych: flawonoli, antocyjanów i fenoli ogółem oznaczono metodą spektrofotometrii absorpcyjnej (spektrofotometr Lambda Bio 10 firmy Applied Biosystems). Szczegółowe informacje na temat ekstrakcji związków i ich oznaczeń znajdują się też we wcześniejszych publikacjach (Łata i in a, b). Wyniki i dyskusja Analiza statystyczna wykazała wysoce istotny wpływ zarówno odmiany, jak i roku badań na zawartość związków fenolowych oraz całkowitą aktywność przeciwutleniającą owoców borówki wysokiej. Z wyjątkiem średniej masy jednego owocu największy wpływ na oznaczane składniki wywierały jednak warunki wegetacji w danym roku, który to wpływ wielokrotnie przewyższył zróżnicowanie odmianowe (tab. 1). Istotnie wyższą zawartość fenoli ogółem i ich podgrup oraz całkowitą aktywność przeciwutleniającą odnotowano w 2006 roku, ale średnia masa owocu w tym sezonie była istotnie mniejsza (tab. 2). Rok 2006 charakteryzował się znacznie wyższymi średnimi temperaturami miesięcznymi w czasie wegetacji (zwłaszcza w lipcu i sierpniu) w porównaniu do 2005 roku, jak i średnich wieloletnich (dane dla Warszawy, przy jednocześnie niższych niż przeciętne opadach. Zawartość flawonoli, antocyjanów oraz fenoli ogółem w 2006 roku była średnio wyższa o: 84, 69 i 40% i jej wzrost zaznaczył się, choć z różną intensywnością, u większości odmian. Wyjątek stanowiła odmiana Duke. Całkowita, przeciętna zawartość fenoli wahała się w granicach od 1,99 ( Darrow ) do 3,34 ( Earliblue ) mg g -1 św.m. Całkowita aktywność antyoksydacyjna w 2006 roku, w porównaniu do roku poprzedniego, wzrosła od 6 ( Duke ) do 59% ( Bluecrop ). Wpływ lat czy interakcja między odmianą a sezonem wegetacyjnym są często obserwowane, ale takiego wpływu można też nie odnotować. Utrudnia to zarówno ocenę genotypów, jak i prace hodowlane. W niniejszych badaniach stabilnym poziomem związków fenolowych, a w efekcie również wskaźnikiem FRAP, w największym stopniu charakteryzowała się odmiana Duke. Wysoki potencjał antyoksydacyjny dla tej odmiany odnotowali także Prior i in. (1998) oraz Connor i in. (2002 b).

3 Potencjał przeciwutleniający owoców borówki wysokiej Tabela 1 Sumaryczna tabela analizy wariancji (ANOVA) dla badanych wskaźników; wartości F dla poszczególnych źródeł zmienności i ich istotność Summary of analysis of variance (ANOVA) for the tested components; values of F for particular sources of variation and their significance Składnik Constituent odmiana cultivar (A) Źródło zmienności Source of variation rok year (B) df Flawonole Flavonols Antocyjany Anthocyanins Fenole Phenolics Całkowita aktywność przeciwutleniająca FRAP Total antioxidant activity FRAP assay (ferric reducing ability) Masa owocu Weight of fruit interakcja interaction (AB) 10,6 *** 42,2 *** 2,31 n.i. n.s. 8,93 *** 101,0 *** 6,10 *** 22,9 *** 89,0 *** 2,01 n.i. n.s. 12,8 *** 37,8 *** 1,68 n.i. n.s. 184,2 *** 76,0 *** 23,5 *** Istotność przy: *** α = 0,001, ** α = 0,01, * α = 0.05, n.i. wpływ nieistotny. Significant at: *** α = 0.001, ** α = 0.01, * α = 0.05, n.s. insignificant. Różnice między odmianami o najniższej i najwyższej wartości badanego wskaźnika wynosiły, w zależności od roku, 100 i 65 dla fenoli ogółem oraz 85 i 65% dla aktywności przeciwutleniającej (tab. 2). Wśród różnych podgrup związków fenolowych największe różnice (2,5-krotne) miały miejsce w przypadku antocyjanów. Około dwukrotne różnice w zawartości fenoli ogółem oraz aktywności przeciwutleniającej między uprawnymi odmianami borówki wysokiej uzyskali Prior i in. (1998), Connor i in. (2002 a) czy Cho i in. (2004). Większe, prawie 6-krotne różnice między odmianami otrzymano dla zawartości antocyjanów (Cho i in. 2004). Natomiast ocena 87 odmian borówki wysokiej, w tym różnych linii hodowlanych, przyniosła już około 10-krotne różnice w zawartości fenoli, a 7-krotne dla całkowitej aktywności przeciwutleniającej (Ehlenfeldt i Prior 2001). Warto zatem uwzględniać tzw. wartość zdrowotną owoców i warzyw w programach hodowlanych. Odmiany, które wyróżniały się na tle badanych pod względem badanych wskaźników to Earliblue, Duke oraz Patriot. Pierwsza z nich charakteryzowała się najmniejszą średnią masą owocu (tab. 2), ale masa ta u pozostałych odmian nie różniła się istotnie od średniej z wyjątkiem Earliblue i Lateblue (około 2 g). W badaniach wskazuje się na ujemną korelację między masą lub wielkością owoców a stężeniem przeciwutleniaczy oraz aktywnością przeciwutleniającą (Howard i in. 2003). Generalnie pomiar tego wskaźnika jest wygodnym narzędziem (sumuje aktywność wielu związków

4 342 B. Łata, M. Wińska-Krysiak, J. Lewandowska Stężenie związków fenolowych i całkowita aktywność antyoksydacyjna w zależności od odmiany i roku badań Content of phenolic compounds and total antioxidant activity depending on cultivar and growing season Tabela 2 Odmiana Cultivar Związek Compound Earliblue Patriot Bluecrop Duke Darrow Lateblue rok year Związki fenolowe flawonole, antocyjany oraz fenole ogółem (mg g -1 św.m.) Phenolic compounds flavonols, anthocyanins and total (mg g -1 f.m.) Flawonole 1 Flavonols 1 0,444 0,980 0,166 0,620 0,402 0,694 0,682 0,638 0,267 0,708 0,488 0,872 Śr. odm. Av. cv 0,712 d 4 0,393 a 0,548b c 0,660 cd 0,488 ab 0,680 d Antocyjany 2 Anthocyanins 2 1,61 2,59 0,912 1,74 0,563 1,12 1,62 1,89 0,702 1,55 0,912 1,79 Śr. odm. Av. cv 2,10 d 1,32 b 0,84 a 1,75 c 1,13 b 1,35 b Fenole ogółem 3 Phenolics 3 2,81 3,88 1,81 2,67 1,75 2,35 2,68 2,67 1,38 2,60 2,04 3,27 Śr. odm Av. cv5 3,34 c 2,24 ab 2,05 a 2,67 b 1,99 a 2,65 b Całkowita aktywność przeciwutleniająca FRAP (μmol g -1 św.m.) Total antioxidant activity FRAP assay (ferric reducing ability) (μmol g -1 f.m.) FRAP 20,3 28,9 20,0 28,1 11,0 17,5 19,6 20,7 15,9 19,7 16,0 20,8 Śr. odm. Av. cv 24,6 c 24,0 c 14,3 a 20,2 b 17,8 b 18,4 b Średnia masa owocu (g) Mean weight of fruit (g) Masa owocu Weight of fruit 1,63 1,01 2,19 1,97 2,25 1,75 1,88 2,26 2,90 2,62 1,76 1,47 Śr. odm. Av. cv 1,32 a 2,08 c 2,00 c 2,07 c 2,76 d 1,62 b 1 Flawonole (mg kwercetyny), 2 antocyjany (mg cyjanidyny), 3 fenole ogółem (mg kwasu galusowego), 4 średnie oznaczone tą samą literą w wierszach nie różnią się istotnie. 5 Śr. odm średnio dla odmiany. 1 Flavonols (mg quercetin), 2 anthocyanins (mg cyanidin di-glucoside), 3 phenolics (mg gallic acid), 4 means marked with the same letter in lines do not differ significantly. 5 Av. cv mean value for cultivar.

5 Potencjał przeciwutleniający owoców borówki wysokiej obecnych w surowcu) przy poszukiwaniu dobrych źródeł antyoksydantów i ocenie dużej liczby gatunków, czy odmian. Stosowane są różne metody pomiaru, a w przypadku borówki okazało się, że wyniki niezależnie od metody były zbieżne (Connor i in a). Odmiana Bluecrop charakteryzowała się najniższą, a Earliblue najwyższą aktywnością przeciwutleniającą, odpowiednio 14,3 i 24,6 μmol g -1 św.m. (tab. 2). Ponadto stwierdza się istotnie pozytywną korelację między stężeniem fenoli czy ich podgrup a aktywnością przeciwutleniającą (Howard i in. 2003). Również w niniejszych badaniach, odmiana o najwyższej wartości wskaźnika FRAP, tj. Earliblue, charakteryzowała się największą zawartością flawonoli, antocyjanów oraz fenoli ogółem, natomiast będąca w tej samej grupie homologicznej pod względem aktywności przeciwutleniającej odmiana Patriot wykazywała najmniejszą zawartość flawonoli oraz przeciętne zawartości antocyjanów oraz fenoli ogółem. Stąd też wysoka aktywność przeciwutleniająca tej odmiany mogła być wywołana wysokim stężeniem innych niż fenole związków występujących w jagodach borówki, na przykład tiolowych czy askorbinianu (Łata i in b). Odmiana Bluecrop, zajmująca największy areał wśród uprawianych w Polsce odmian, odznaczała się najniższą aktywnością przeciwutleniającą. Także w innych badaniach odmiana ta nie była zaliczana do najbogatszych źródeł związków biologicznie aktywnych wśród odmian borówki wysokiej (Prior i in. 1998) lub przy ocenie większej ilości materiału genetycznego charakteryzowała się przeciętną aktywnością przeciwutleniającą (Connor i in b, Howard i in. 2003). Oznaczone wartości FRAP dla odmian uprawianych w Polsce były zbliżone dla odmian borówki wysokiej uprawianej na terenie Stanów Zjednoczonych (Connor i in a). Wnioski 1. Potencjał przeciwutleniający borówki wysokiej jest warunkowany genetycznie, ale wpływ ten może być zdominowany czynnikami środowiskowymi. 2. Największą zawartością flawonoli, antocyjanów jak i fenoli ogółem oraz wskaźnikiem FRAP charakteryzowała się odmiana o najmniejszych owocach Earliblue. Najniższą aktywność przeciwutleniającą stwierdzono dla odmiany Bluecrop. 3. Najmniejsze wahania sezonowe w zawartości związków fenolowych oraz aktywności antyoksydacyjnej, przy jednocześnie wysokiej wartości tych wskaźników, odnotowano dla odmiany Duke. Literatura Benzie F.F., Strain J.J. (1999): Ferric reducing/antioxidant power assay: direct measure of total antioxidant activity of biological fluids and modified version for simultaneous measurement of total antioxidant power and ascorbic acid concentration. Anal. Biochem. 239: Cho M.J., Howard L.R., Prior R.L., Clark J.R. (2004): Flavonoid glycosides and antioxidant capacity of various blackberry, blueberry and red grape genotypes determined by highperformance liquid chromatography/mass spectrometry. J. Sci. Food Agric. 84: Connor A.M., Luby J.J., Tong C.B.S. (2002 a): Variability in antioxidant activity in blueberry and correlations among different antioxidant activity assays. J. Am. Soc. Hort. Sci. 127, 2:

6 344 B. Łata, M. Wińska-Krysiak, J. Lewandowska Connor A.M., Luby J.J., Tong C.B.S., Finn C.E., Hancock J.F. (2002 b): Genotypic and environmental variation in antioxidant activity, total phenolic content, and anthocyanin content among blueberry cultivars. J. Am. Soc. Hort. Sci. 127, 1: Ehlenfeldt M.K., Prior R.L. (2001): Oxygen radical absorbance capacity (ORAC) and phenolic and anthocyanin concentrations in fruit and leaf tissues of highbush blueberry. J. Agric. Food Chem. 49: Finn C.E., Hancock J.F., Mackey T., Serçe S. (2003): Genotype Environment interactions in highbush blueberry (Vaccinium sp. L.) families grown in Michigan and Oregon. J. Am. Soc. Hort. Sci. 128, 2: Howard L.R., Clark J.R., Brownmiller C. (2003): Antioxidant capacity and phenolic content in blueberries as affected by genotype and growing season. J. Sci. Food Agric. 83: Kalt W., Hawell A., Duy J.C., Forney C.F., Mc Donald J.E. (2001): Horticulture factors affecting antioxidant capacity of blueberries and other small fruit. Hort. Technol. 11, 4: Łata B., Przeradzka M., Bińkowska M. (2005 a): Great differences in antioxidant properties exist between 56 apple cultivars and vegetation seasons. J. Agric. Food Chem. 53, 23: Łata B., Trąmpczyńska A., Mike A. (2005 b): Effect of cultivar and harvest date on thiols, ascorbate and phenolic compounds content in blueberries. Acta Sci. Pol. Hort. Cult. 4, 1: Prior R.L., Cao G., Martin A., Sofic E., McEwen J., O'Brien C., Lischner N., Ehlenfeldt M., Kalt W., Krewer G., Mainland C.M. (1998): Antioxidant capacity as influenced by total phenolic and anthocyanin content, maturity, and variety of Vaccinium species. J. Agric. Food Chem. 46: THE ANTIOXIDANT POTENTIAL OF BLUEBERRY FRUITS: YEAR AND CULTIVAR VARIATION Summary The effect of cultivar and growing season on some subgroup of phenolics, total antioxidant activity (FRAP assay) as well as weight of blueberry fruit were investigated. Six cultivars: Earliblue, Patriot, Bluecrop, Duke, Darrow and Lateblue were evaluated in 2005 and The influence of cultivar and growing season on the tested constituent, at a very high probability level, were statistically proved. The most significant effect (an exception was weight of fruits) exhibited the growing season, as compared with cultivar. Earliblue was characterized by the highest and Bluecrop by the lowest antioxidant activity of fresh berries. The lowest differences between the growing season, with simultaneously high antioxidant content and total antioxidant activity exhibited Duke.