Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu CCCLXXXIII (2007) RYSZARD KOSSON 1, MARCIN HORBOWICZ 2 WPŁYW PRZECHOWYWANIA NA ZAWARTOŚĆ IZOTIOCYJANIANÓW W KORZENIACH CHRZANU Z 1 Zakładu Przechowalnictwa i Przetwórstwa Instytutu Warzywnictwa w Skierniewicach oraz z 2 Katedry Fizjologii Roślin i Genetyki Instytutu Biologii Akademii Podlaskiej w Siedlcach ABSTRACT. The effect of storage on isothiocyanates in horseradish roots and processed horseradish was studied. The higher root diameter the lower content of isothiocyanates was found in horseradish grown in Poland. Concentration of isothiocyanates in horseradish roots and processed horseradish was also affected by the period and temperature of storage. Key words: horseradish, storage, isothiocyanates, quality Wstęp Badania epidemiologiczne wskazują na istotną rolę diety bogatej w warzywa kapustne w przeciwdziałaniu różnym formom nowotworów u ludzi (Johnson 2002, Horbowicz 2003). Uważa się, że do najważniejszych składników warzyw kapustnych, wykazujących działanie antynowotworowe, należą glukozynolany oraz produkty ich rozkładu izotiocyjaniany. Izotiocyjaniany powstają z glukozynolanów w wyniku reakcji, zachodzącej w następstwie uszkodzenia tkanek i uwolnienia enzymu myrozynazy, odpowiedzialnej za te przemiany (Fahey i in. 2001). Częścią jadalną chrzanu (Armoracia rusticana) są korzenie bogate w witaminę C, składniki mineralne i glukozynolany głównie synigrynę i glukonasturcynę, które myrozynaza przekształca odpowiednio w izotiocyjaniany: allilu i fenetylu (Fahey i in. 2001). Wykazano, że pożywienie bogate w izotiocyjanian allilu sprzyja ograniczeniu występowania raka pęcherza (Munday 2002). Izotiocyjanian fenetylu wykazał hamujące działanie na komórki raka płuc i przełyku w badaniach modelowych (Stoner i Morse 1997). Rocz. AR Pozn. CCCLXXXIII, Ogrodn. 41: 541-545 Wydawnictwo Akademii Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu, Poznań 2007 PL ISSN 0137-1738
542 R. Kosson, M. Horbowicz Materiał i metody Celem prac prowadzonych w latach 2005-2006 było określenie wpływu przechowywania korzeni chrzanu, uprawianego w Polsce oraz na Węgrzech, oraz chrzanu tartego na zawartość izotiocyjanianów związków decydujących o jego ostrym smaku. Materiał do badań stanowiły korzenie chrzanu, uprawianego w 2005 roku w Polsce, o średnicy: 5-6 mm, 8-12 mm i 20-30 mm, oraz uprawianego na Węgrzech, o średnicy 20-30 mm oraz 30-50 mm, a także chrzan tarty Łowicki (firmy Bracia Urbanek, Łowicz). Korzenie chrzanu, umieszczone w skrzynkach z folią polietylenową, przechowywano w chłodni w temperaturze 0-1 C. Chrzan tarty, wyprodukowany w listopadzie 2005 roku, przechowywano w trzech różnych warunkach temperaturowych: 2 C, 10 C oraz 20 C. Zawartość izotiocyjanianów oznaczano metodą chromatografii gazowej według Sultana i in. (2002) oraz Horbowicza i Rogowskiej (2006). Analizę zawartości izotiocyjanianów w chrzanie prowadzono z wykorzystaniem chromatografu Shimadzu GC 17A oraz komputerowego programu sterującego Class VP, version 4.3. Wyniki i dyskusja W korzeniach chrzanu występują w dużych ilościach dwa izotiocyjaniany: allilowy i fenyloetylowy (tab. 1). Izotiocyjanian allilowy, dominujący w chrzanie, jest odpowiedzialny za ostrość chrzanu tartego. Izotiocyjanian Isothiocyanate (ITC) ITC-A ITC-F Zawartość izotiocyjanianów w dwóch typach chrzanu (mg kg -1 ) Isothiocyanates content in two types of horseradish (mg kg -1 ) Średnica korzeni chrzanu Horseradish root diameter (mm) polski Polish węgierski Hungarian 5-6 8-12 20-30 20-30 30-50 1 710,7 477,4 1 605,0 426,2 1 001,5 271,1 1 046,6 232,0 1 554,3 274,5 ITC-A + ITC-F 2 188,1 2 031,2 1 272,2 1 278,6 1 828,8 Tabela 1 NIR LSD α = 0.05 292,3 68,5 ITC-A = allilowy ITC, ITC-F = fenyloetylowy ITC. ITC-A = allyl ITC, ITC-F = phenetyl ITC. Stwierdzono, że zawartość izotiocyjanianów w chrzanie zależy w dużej mierze od średnicy korzeni. W przypadku chrzanu polskiego sumaryczna zawartość izotiocyjanianu allilowego i fenyloetylowego zwiększa się z 1272 mg kg -1 do 2188 mg kg -1 w miarę zmniejszania się średnicy korzeni (tab. 1). Te wartości są zbliżone do zawartości izotiocyjanianów w chrzanie (Armoracia rusticana), uprawianym w Nowej Zelandii
Wpływ przechowywania na zawartość izotiocyjanianów w korzeniach chrzanu 543 (1900 mg kg -1 ) i w chrzanie japońskim (Wasabia japonica (Miq.) Matsum), będącym innym gatunkiem niż chrzan uprawiany w Europie (2067 mg kg -1 ) (Sultana i in. 2003). Przy czterokrotnym zmniejszeniu średnicy korzenia chrzanu zawartość izotiocyjanianu allilowego i fenyloetylowego zwiększa się odpowiednio o 70 i 74%. W przeciwieństwie do chrzanu polskiego, korzenie chrzanu pochodzenia węgierskiego, o średnicy 30-50 mm, wykazywały większą o 43% zawartość izotiocyjanianów niż korzenie cieńsze, o średnicy 20-30 mm. Korzenie chrzanu polskiego i węgierskiego, o średnicy 20-30 mm, charakteryzowały się zbliżoną zawartością izotiocyjanianu allilowego i fenetylowego (tab. 1). Zawartość glukozynolanów zależy również od odmiany i typu chrzanu. Wcześniejsze badania (Horbowicz i Rogowska 2006) wykazały, że zawartość izotiocyjanianu allilu w chrzanie typu białego i kremowego może mieścić się w granicach od 800 mg do 1200 mg kg -1. Kushad i in. (2002) na podstawie analiz 32 odmian i linii hodowlanych chrzanu wykazali, że zawartość synigryny (prekursora izotiocyjanianu allilu) może wynosić 84,6-258 μmol g -1 suchej masy. Zarówno w korzeniach chrzanu polskiego, jak i węgierskiego dominującym ilościowo jest izotiocyjanian allilu: 1001,5-1710,7 mg kg -1, którego zawartość jest około czterokrotnie większa niż izotiocyjanianu fenetylu (tab. 1). Zbliżoną przewagę ilościową izotiocyjanianu allilu nad fenetylu stwierdzono także w chrzanie nowozelandzkim i japońskim (Sultana i in. 2003). W korzeniach chrzanu (Armoracia rusticana) uprawianym w Nowej Zelandii poziom izotiocyjanianu allilu wynosił 1658,1 mg kg -1, zaś izotiocyjanianu fenetylu 185,2 mg kg -1. W korzeniach chrzanu japońskiego (Wasabia japonica (Miq.) Matsum), nie stwierdzono obecności izotiocyjanianu fenetylu, natomiast stężenie iztiocyjanianu allilu wynosiło 1937,8 mg kg -1. Po przechowywaniu korzeni chrzanu węgierskiego w chłodni w temperaturze 0-1 C przez okres jednego miesiąca notowano około 5-procentowe obniżenie poziomu zawartości izotiocyjanianu allilu i fenetylu (ryc. 1). Natomiast po dwóch miesiącach przechowywania sumaryczna zawartość izotiocyjanianów była mniejsza o 23% w stosunku do chrzanu świeżego. Tempo zmian zawartości obu analizowanych izotiocyjanianów w trakcie przechowywania było jednakowe. Po dwóch miesiącach składowania sumaryczna zawartość izotiocyjanianów w korzeniach chrzanu wynosiła około 800 mg kg -1. mg kg -1 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 ITC-A allilowy ITC allyl ITC ITC-F fenyloetylowy ITC phenetyl ITC ITC A+F 0 30 60 Okres przechowywania (dni) Storage time (days) Ryc. 1. Zawartość izotiocyjanianów w chrzanie składowanym w 0 C Fig. 1. Effect of storage at 0 C on isothiocyanates in horseradish
544 R. Kosson, M. Horbowicz Zawartość analizowanych składników ostrości w przechowywanym chrzanie tartym zależy od temperatury i okresu składowania (ryc. 2). Po pierwszym miesiącu przechowywania w temperaturze 2 C zawartość izotiocyjanianów zwiększyła się o około 15%, utrzymując się przez następny miesiąc na podobnym poziomie. Składowanie tartego chrzanu w temperaturze 10 i 20 C wpływa w pierwszym okresie na nieznaczny tylko spadek zawartości izotiocyjanianów. Jednak po dwóch miesiącach sumaryczna ich zawartość jest już o około 50% mniejsza w porównaniu z chrzanem świeżym. Przechowywany w 10 C chrzan tarty charakteryzuje się wyższym poziomem izotiocyjanianów o około 8% po 30 dniach i o około 22% po 60 dniach, w porównaniu z przechowywaniem w temperaturze 20 C. mg kg -1 800 700 600 500 400 300 200 100 0 2 C 10 C 20 C 0 30 60 Okres przechowywania (dni) Storage time (days) Ryc. 2. Zawartość izotiocyjanianów w przechowywanym chrzanie tartym Fig. 2. Isothiocyanates content in processed horseradish at storage Wnioski 1. W chrzanie polskim sumaryczna zawartość izotiocyjanianu allilowego i fenyloetylowego zwiększała się w miarę zmniejszania się średnicy korzeni. Grubsze korzenie chrzanu węgierskiego zawierały więcej izotiocyjanianów niż korzenie cienkie. 2. Po dwóch miesiącach przechowywania korzeni chrzanu w temperaturze 0 C zawartość izotiocyjanianów była o ponad 20% mniejsza w stosunku do chrzanu świeżego. 3. Składowanie chrzanu tartego przez okres dwóch miesięcy w temperaturze 10 i 20 C wpłynęło na zmniejszenie się zawartości izotiocyjanianów o około 50%, w porównaniu z chrzanem przechowywanym w 2 C, a także z chrzanem świeżym. Literatura Fahey J.W., Zalcmann A.T., Talalay P. (2001): The chemical diversity and distribution of glucosinolates and isothiocyanates among plants. Phytochemistry 56: 5-51. Horbowicz M. (2003): The occurrence, role and contents of glucosinolates in Brassica vegetables. Veg. Crops Res. Bull. 58: 23-40.
Wpływ przechowywania na zawartość izotiocyjanianów w korzeniach chrzanu 545 Horbowicz M., Rogowska M. (2006): Content of isothiocyanates and flavonols in roots during vegetation of two types horseradish. Veg. Crops Res. Bull. 65. (in press). Johnson I.T. (2002): Glucosinolates in the human diet. Bioavailability and implications for health. Phytochemistry Rev. 1, 2: 183-188. Kushad M., Juvik J., Klein B., Walling E., Jeffery E., Chakravarthula S. (2002): Variation of glucosinolates levels among thirty-two accessions of horseradish cultivars. W: Abstracts of XXVI Int. Hortic. Congress, Toronto, Canada: 183-184. Munday C.M. (2002): Selective induction of phase II enzymes in the urinary bladder of rats by allyl isothiocyanate, a compound derived from Brassica vegetables. Nutrition & Cancer 44: 52-59. Stoner G.D., Morse M.A. (1997): Isothiocyanates and plant polyphenols as inhibitors of lung and esophageal cancer. Cancer Letters 114: 113-119. Sultana T., Savage G.P., McNeil D.L., Porter N., Martin R.J., Deo B. (2002): Effects of fertilisation on the allyl isothiocyanate profile of the above ground tissues in New Zealand grown wasabi. J. Sci. Food Agric. 82: 1477-1482. Sultana T., Savage G.P., McNeil D.L., Porter N., Clark B. (2003): Comparison of flavour compounds in wasabi and horseradish. J. Food Agric. Environ. 1: 117-121. THE EFFECT OF STORAGE ON ISOTHIOCYANATES CONTENT OF HORSERADISH Summary The influence of storage on isothiocyanates in horseradish roots and processed horseradish was studied. Content of isothiocyanates in horseradish depends on root diameter. The higher root diameter the lower content of isothiocyanates was found in horseradish grown in Poland. After two months of storage at 0 C the content of isothiocyanates in horseradish was lower by about 20% compared to fresh roots, while in processed horseradish stored at 10 i 20 C the concentration of isothiocyanates was lower by about 50%.