Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu CCCLXXXIII (2007) EWA JABŁOŃSKA-RYŚ ZAWARTOŚĆ FURANOKUMARYN W SELERZE KORZENIOWYM Z Katedry Przetwórstwa Owoców i Warzyw Akademii Rolniczej w Lublinie ABSTRACT. Eighteen cultivars of celeriac were analysed in terms of content of furanocoumarins, using GC/MS. In the tissue the analysed celeriac xanthotoxin, bergapten and isopimpinellin were identified. The largest content of total furanocoumarins was found in the President cultivar (30 μg 100 g -1 of fresh tissue) and the Luna cultivar (28 μg 100 g -1 of fresh tissue). Total content of furanocoumarins occurring in the examined cultivars of celeriac does not pose a threat to human health. Key words: GC/MS, celeriac, furanocoumarins, xanthotoxin, bergapten, isopimpinellin Wstęp Furanokumaryny są zaliczane do fitoaleksyn, substancji produkowanych przez organizm roślinny w odpowiedzi na atak patogenów: bakterii, wirusów czy grzybów, stąd największe ilości tych związków występują w roślinach chorych. Stwierdzono jednak, że mogą również naturalnie występować w roślinach zdrowych, a na ich biosyntezę mogą mieć wpływ bardzo różne czynniki, zarówno chemiczne, jak i fizyczne. Poziom zawartości furanokumaryn w zdrowych roślinach jest zróżnicowany dla poszczególnych odmian (Diawara i in. 1993), a ich rozmieszczenie w roślinie nie jest równomierne największe ilości furanokumaryn zawierają liście, najmniejsze korzenie (Diawara i in. 1995). Uważa się, że furanokumaryny mają właściwości fotokancerogenne (mogą wywoływać raka skóry) i fotomutagenne (Roelandts 1984, Koch 1986, Young 1990). Badania przeprowadzone na szczurach wykazały, że dawka 200-400 mg ksantotoksyny na 1 kg masy ciała, utrzymywana przez 19 dni, wykazuje efekt hepatotoksyczny (Dunnik i in. 1984). Celem pracy było określenie zawartości furanokumaryn w odmianach selera korzeniowego dostępnych na rynku. Rocz. AR Pozn. CCCLXXXIII, Ogrodn. 41: 499-503 Wydawnictwo Akademii Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu, Poznań 2007 PL ISSN 0137-1738
500 E. Jabłońska-Ryś Materiały i metody Materiałem do badań było 18 odmian selera korzeniowego: Jabłkowy, Odrzański, Makar, Brilliant, Diamant, Gol, Luna, Mentor, Monarch, Cascade, Feniks, Edward, President, Prinz, Snehvide, Cisko, Dukat, Talar. Zdrowe korzenie selera myto, obierano, krojono w kostki o wymiarach 1 1 1 cm i mrożono w ciekłym azocie, a następnie rozdrabniano w młynku laboratoryjnym przez pięć minut. Rozdrobnioną próbkę w ilości 10 g poddawano dwukrotnej ekstrakcji chlorkiem metylenu (2 30 ml). Oczyszczone ekstrakty zagęszczano w wyparce próżniowej, dodawano 10 μl 0,08% roztworu salicylanu metylu w metanolu (wzorzec wewnętrzny) i uzupełniano dichlorometanem do objętości 4 ml. Zagęszczone ekstrakty poddawano analizie GC/MS, którą przeprowadzono w Zakładzie Fizyki Chemicznej i Fizykochemicznych Metod Rozdzielania Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. Zastosowano: układ ITS-40 firmy Finnigan MAT, USA (chromatograf gazowy Varian 3400 sprzężony ze spektrometrem masowym), kolumnę kapilarną z fazą DB-5 firmy J&W Scientific, 30 0,25 mm, o grubości filmu 0,25 μm; dozownik typu Split- -Splitless, pracujący w systemie Splitless; gaz nośny hel, o szybkości przepływu 1,5 ml/min; temperatura dozownika wynosiła 300 C, temperatura linii łączącej chromatograf ze spektrometrem 300 C, temperatura pracy MS 220 C; jonizację elektronową (70 ev); zakres analizowanych mas 35-550 wynosił amu; a częstotliwość skanowania 1 s. Do identyfikacji substancji w analizowanych ekstraktach stosowano porównanie widm związków badanych z widmami zawartymi w bibliotece NIST, zawierającej około 62 000 widm, uzyskanych metodą jonizacji elektronowej przy energii elektronów 70 ev. Analizy prowadzono w trzech powtórzeniach. Wyniki i dyskusja Największą zawartością furanokumaryn ogółem charakteryzowały się odmiany: President 30 μg 100 g -1 świeżej tkanki oraz Luna 28 μg 100 g -1 świeżej tkanki. Najmniejszą zawartość furanokumaryn miały odmiany: Talar 5 μg 100 g -1 świeżej tkanki oraz Cisko 7 μg 100 g -1 świeżej tkanki. Zawartość furanokumaryn w selerze korzeniowym analizowali Järvenpää i in. (1997), za pomocą HPLC. W swojej pracy autorzy podali dużo większe wartości: 210- -420 μg 100 g -1 świeżej tkanki. W badanym materiale roślinnym, spośród związków należących do furanokumaryn, zidentyfikowano ksantotoksynę, bergapten i izopimpinelinę. Największą zawartość ksantotoksyny miały korzenie odmian Dukat, Luna i President odpowiednio 16, 14 i 13 μg 100 g -1 świeżej tkanki. W przypadku bergaptenu najmniejszą zawartością tego związku charakteryzowały się korzenie selera odmiany Cisko i Talar odpowiednio 2 i 3 μg 100 g -1 świeżej tkanki, a największą Luna i Mentor odpowiednio 14 i 15 μg 100 g -1 świeżej tkanki. Izopimpinelina występowała w ilościach kilkakrotnie mniejszych, co jest potwierdzeniem wyników badań uzyskanych przez Beier i in. (1983). Związek ten wykryto
Zawartość furanokumaryn w selerze korzeniowym 501 jedynie w korzeniach sześciu odmian selera: Makar, Brilliant, Monarch, Feniks, President oraz Prinz. Zawartość furanokumaryn w 18 odmianach selera korzeniowego The content of furanocoumarins in 18 cultivars of celeriac Tabela 1 Odmiana Cultivar Ksantotoksyna Xanthotoxin Zawartość furanokumaryn (μg 100 g -1 świeżej tkanki) Content of furanocoumarins (μg 100 g -1 of fresh tissue) Bergapten Bergapten Izopimpinelina Isopimpinelin Jabłkowy 11 13 0 24 Odrzański 7 6 0 13 Makar 11 9 5 25 Brilliant 6 8 2 16 Diamant 7 10 0 17 Gol 4 11 0 15 Luna 14 14 0 28 Mentor 4 15 0 19 Monarch 5 6 5 16 Cascade 3 8 0 11 Feniks 10 13 2 25 Edward 5 5 0 10 President 13 11 6 30 Prinz 10 11 1 22 Snehvide 4 6 0 10 Cisko 5 2 0 7 Dukat 16 8 0 24 Talar 2 3 0 5 NIR 0,05 LSD 0.05 1,7 1,9 1,1 ogółem total Badania przeprowadzone na szczurach wykazały, że wysokie dawki ksantotoksyny (200-400 mg na kg masy ciała) utrzymywane przez 19 dni wykazują działanie toksyczne na wątrobę (Dunnik i in. 1984). Spożycie 300 g selerów korzeniowych, o łącznej zawartości furanokumaryn 2820 μg 100 g -1 świeżej tkanki, nie dawało reakcji skórnej po naświetlaniu promieniami UV A, a poziom furanokumaryn we krwi był poniżej dolnej granicy wykrywalności, wynoszącej 2 ng ml -1 (Schlatter i in. 1991).
502 E. Jabłońska-Ryś Badania przeprowadzone w Stanach Zjednoczonych ujawniły, że poziom dziennego spożycia tych związków z normalną dietą nie przekracza 1,3 mg na osobę (Wagstaff 1991). Badania wykazały, że poziom furanokumaryn w żadnej z analizowanych odmian selera korzeniowego nie osiągnął wartości stanowiącej próg szkodliwości dla zdrowia. Ważne jest jednak, by spożywać warzywa zdrowe, właściwie przechowywane, nie porażone przez choroby, gdyż w takich poziom furanokumaryn gwałtownie rośnie i może już stanowić zagrożenie dla zdrowia. Furanokumaryny są fitoaleksynami, mają bronić rośliny przed chorobami i szkodnikami. Chorobą, która najczęściej może dotyczyć selerów, jest septorioza. Hodowla nowych odmian jest prowadzona między innymi w kierunku uzyskania większej odporności na tę chorobę. Jest jednak ważne, by nowo wyhodowane odmiany badać pod kątem naturalnej zawartości furanokumaryn, aby wykluczyć, że odporność na septoriozę jest związana z wysokim poziomem tych związków w roślinie. Wnioski 1. W zgrubieniach korzeniowych selera zidentyfikowano trzy furanokumaryny: ksantotoksynę, bergapten i izopimpinelinę. 2. Największą zawartością furanokumaryn ogółem charakteryzowały się odmiany: President 30 μg 100 g -1 świeżej tkanki oraz Luna 28 μg 100 g -1 świeżej tkanki. 3. Izopimpinelinę wykryto jedynie w korzeniach sześciu odmian selera: Makar, Brilliant, Monarch, Feniks, President oraz Prinz. 4. Ogólna zawartość furanokumaryn w żadnej z analizowanych odmian selera korzeniowego nie przekraczała wartości stanowiącej próg szkodliwości dla zdrowia. Literatura Beier R.C., Ivie G.W., Oerli E.H., Holt D.L. (1983): HPLC analysis of linear furocoumarins (psolarens) in healthy celery (Apium graveolens). Food Chem. Toxicol. 21, 2: 163-165. Diawara M.M., Trumble J.T., Quiros C.F. (1993): Linear furanocoumarins of three celery breeding lines; implications for integrated pest management. J. Agric. Food Chem. 41: 819-824. Diawara M.M., Trumble J.T., Quiros C.F., Hansen R. (1995): Implications of distribution of linear furanocoumarins within celery. J. Agric. Food Chem. 43: 723-727. Dunnik J.K., Davis W.E., Jorgrnson T.A., Rosen V.J., McConnell F.E. (1984): Subchronic toxicity in rats administered oral 8-methoxypsolaren. Natl. Cancer Inst. Monogr. 66: 84-95. Järvenpää E.P., Jestoi M.N., Huopalahti R. (1997): Quantitative determination of phototoxic furocoumarins in celeriac using supercritical fluid extraction and high performance liquid chromatography. Phytochem. Anal. 8, 5: 250-256. Koch W.H. (1986): Psolaren photomutagenic specificity in Salmonella typhimurium. Mutat. Res. 160: 195-205. Roelandts R. (1984): Mutagenicity and carcinogenicity of methoxsalen plus UV-A. Arch. Dermatol. 120: 662-669. Schlatter J., Zimmerli B., Dick R., Panizzon R., Schlatter C. (1991): Dietary intake risk assessment of phototoxic furocoumarins in humans. Food Chem. Toxicol. 29, 8: 523-530. Wagstaff D.J. (1991): Dietary exposure to furocoumarins. Regul. Toxicol. Pharmacol. 14: 261-272.
Zawartość furanokumaryn w selerze korzeniowym 503 Young A.R. (1990): Photocarcinogenicity of psolarens used in UVA treatment present status in mouse and man. J. Photochem. Photobiol. 6: 237-247. THE CONTENT OF FURANOCOUMARINS IN CELERIAC Summary It is known that celery contains furanocoumarins, a group of photomutagenic and photocarcinogenic substances. Eighteen cultivars of celeriac ( Jabłkowy, Odrzański, Makar, Brilliant, Diamant, Gol, Luna, Mentor, Monarch, Cascade, Feniks, Edward, President, Prinz, Snehvide, Cisko, Dukat, Talar ) were analysed in terms of their content of furanocoumarins, using GC/MS. In the tissue of the analysed celeriac xanthotoxin, bergapten and isopimpinellin were identified. The largest content of total furanocoumarins was found in the President cultivar (30 μg 100 g -1 of fresh tissue) and the Luna cultivar (28 μg 100 g -1 of fresh tissue). The content of xanthotoxin. and bergapten was similar, in all the studies cultivars and ranged: 7.6 and 8.8 μg 100 g -1 of fresh tissue respectively. Isopimpinellin was found in roots of six cultivars of celeriac: Makar, Brilliant, Monarch, Feniks, President and Prinz. Total amount of furanocoumarins occurring in the examined cultivars of celeriac does not pose a threat to human health.