FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ OBSAH ANTIOXIDANTŮ V BRAMBORECH A JABLKÁCH - VÝZNAMNÝCH NUTRIČNÍCH ZDROJÍCH

Jaromír LACHMAN1, Karel HAMOUZ2, Vladimír PIVEC1, Matyáš ORSÁK1

Katedra chemie1, katedra rostlinné výroby2, Agronomická fakulta, Česká zemědělská univerzita v Praze

Souhrn

Brambory a jablka představují bohatý zdroj antioxidantů typu polyfenolických látek a askorbové kyseliny v lidské výživě. Tyto látky jsou velmi významné při snižování rizika infarktu myokardu, vzniku rakoviny a redukci volných radikálů. V létech 1995 až 1997 byl sledován vliv podmínek prostředí oblastí s různou nadmořskou výškou, odrůdy, ročníku a ekologického způsobu pěstování na obsah celkových polyfenolů (u odrůd Agria a Karin) a kyseliny askorbové (u sedmi odrůd po pěti měsících skladování) v hlízách brambor a v létech 1997 a 1998 obsah askorbové kyseliny (AK) a celkových polyfenolů (CP) u 3 odrůd jablek - Ontario, Gloster a Idaret. Bylo zjištěno, že statisticky významný vliv prokazuje odrůda, zralost, ročník a oblast pěstování. U ekologicky pěstovaných brambor dochází k nárůstu antioxidantů, skladováním dochází k jejich poklesu.

Polyfenolické antioxidanty; askorbová kyselina; brambory; jablka; odrůdové rozdíly; vliv podmínek pěstování; vliv skladování

Summary

Potatoes and apples represent a rich source of antioxidants of polyphenol type compounds and ascorbic acid in human nutrition. These compounds are very significant in reducing of infarct of myocard risk, rise of cancer and reducing of free radicals. In 1995 - 1997 years in field trials was investigated the effect of environmental conditions of regions of different altitudes, variety, year of cultivation and ecological way of cultivation on the total polyphenol content (CP) (in Agria and Karin varieties) and ascorbic acid (AK) (in seven varieties after storage for seven months) in potato tubers. In 1997 - 1998 years AK and CP contents were determined in three apple varieties - Ontario, Gloster and Idaret. It was determined that statistically significant effect had variety, maturity, year and region of cultivation. In potatoes cultivated in ecological way increases the content of antioxidants but during storage it decreases.

Polyphenol antioxidants; ascorbic acid; potatoes; apples; varietal differences; effect of environmental conditions; effect of storage

Úvod

Flavonoidy jsou deriváty difenylpropanu a sekundární metabolity, které jsou obsaženy v potravinách rostlinného původu a jsou důležitými konstituenty lidské výživy. Zájem o flavonoidy v lidské výživě vyvolala jejich potenciální role v prevenci rakoviny. Flavonoidy jsou silné antioxidanty a zachytávače (”scavengers”) volných radikálů, které se podílí na poškození buněk a tvorbě nádorů. Proto je v poslední době věnována značná pozornost jejich zdrojům v lidské výživě.

Literární přehled

Volné radikály mohou atakovat biomolekuly (lipidy, bílkoviny, DNA) nebo jejich biomembránu, čemuž brání antioxidanty. Za antioxidanty se považují všechny látky, které vykazují při pH=7 negativnější potenciál než +0,816 (redoxpotenciál O2). Molekula antioxidantu musí reagovat s volnými radikály rychleji než volné radikály reagují s lipidem. Protizánětlivé účinky a likvidace volných radikálů jsou ve velmi úzké korelaci (r=0,992). V současné době jsou flavonoidy zařazovány pod pojmy nutraceutikálie, fytonutrienty, fyto- nebo funkční potraviny.

Obvykle jsou zastoupeny jako O-glykosidy s cukry vázanými převážně v poloze C3. Flavonoidy vykazují řadu biochemických a farmakologických účinků, především protizánětlivé a antialergické. Antioxidanty flavonoidního charakteru (např. kvercetin) inhibují oxidaci a cytotoxicitu ”low-density” lipoproteinů a snižují tak jejich atherogenicitu a následující riziko koronárních srdečních onemocnění, krevní srážlivost ovládáním prostaglandinu aj. Anthokyany inhibují enzymy, které degradují kolagen a podporují existující struktury kolagenu. Také vitamín C hraje důležitou roli při syntéze kolagenu a snižuje kapilární permeabilitu.

Polyfenoly tvoří především anthokyanidiny, flavonoly, flavony, katechiny a flavanony. Důležitými zdroji flavonoidů v lidské výživě jsou zelenina, ovoce a nápoje (ty tvoří přinejmenším 25-30 % celkového denního příjmu flavonoidů. Denní příjem celkových flavonoidů je odhadován až na 1 g/denně. Hlavními flavonoly v lidské výživě jsou kvercetin, kempferol a myricetin, z flavonů to jsou luteolin a apigenin, které se nejvíce podílejí na antikancerogenicitě potravin rostlinného původu (Tab. I a II, Hertog et al., 1992, 1993).

Průměrný denní příjem flavonoidů představuje asi 23 mg/denně, v dietě Američanů je odhadován až na 1000 mg /denně, z toho nejvíce zastoupeným flavonoidem je flavonol kvercetin (16 mg/ denně). Na základě denní dávky v mg lze konstatovat, že příjem flavonoidů antioxidačního charakteru převyšuje příjem antioxidantů b -karotenu a vitamínu E a synergicky zvyšuje účinek vitamínů C a E. Hlavní dietní zdroje flavonoidů ve Finsku jsou cibule a jablka. Lidé s velmi nízkým příjmem flavonoidů mají vyšší riziko koronárního onemocnění (Tab. III, Knekt et al., 1996).

Významným antioxidantem spojeným v antioxidační síti s flavonoidy je vitamín C (askorbová kyselina) působící jako zachytávač O2, donor vodíku polyfenolům se synergickým účinkem s jinými antioxidanty. Reaguje-li askorbová kyselina s některými kovy, redukuje je a nechá je působit účinněji jako prooxidanty.

V této studii jsme srovnali obsah polyfenolů stanovených Folin-Ciocalteuovým činidlem a askorbové kyseliny stanovené titrační metodou s 2,6-dichlorindofenolem u brambor a jablek jako hlavních zdrojů antioxidantů v lidské výživě a vliv některých faktorů na jejich obsah.

Materiál a metody

V létech 1997 a 1998 byly sledovány obsahy askorbové kyseliny (AK) a celkových polyfenolů (CP) u 3 odrůd jablek - Ontario, Gloster a Idaret. Vzorky těchto odrůd byly pěstovány v Praze 6 - Suchdole za stejných podmínek na pokusném poli ČZU v létech 1997 a 1998 a skladovány po dobu 6 měsíců při 50C.

V létech 1995 až 1997 byl sledován obsah celkových polyfenolů (u odrůd Agria a Karin) a kyseliny askorbové (u sedmi odrůd po pěti měsících skladování) v hlízách brambor.

Stanovení celkových polyfenolů. Byla použita modifikovaná metodika dle Lachmana et al. (1996) pro stanovení celkových polyfenolů Folin-Ciocalteuovým činidlem. Jablka nebo brambory byly co nejrychleji zhomogenizovány nastrouháním. Do 100 ml odměrné baňky bylo odváženo 10 g hmoty a baňka byla co nejrychleji doplněna 80% ním vodným ethanolem. Po promíchání a zfiltrování přes buničitou vatu na vrstvě gázy bylo pipetováno 5 ml filtrátu do 50 ml odměrné baňky. Poté byl filtrát naředěn několika ml destilované vody. Po přidání 2,5 ml Folin-Ciocalteuova činidla a 7,5 ml 20%-ního roztoku Na2CO3 byl roztok doplněn destilovanou vodou a ponechán stát po 2 hodiny. Po této době stání byly roztoky odstředěny na centrifuze Janetzki T 30 při 2 000 ot/min po dobu 12 min. Absorbance byla změřena na spektrofotometru Spekol 11 oproti slepému pokusu při vlnové délce l =765 nm. Hodnoty celkových polyfenolů byly vyjádřeny v mg gallové kyseliny.

Stanovení askorbové kyseliny. Askorbová kyselina byla stanovena titračně 2,6-dichlorindofenolem dle Davídka et al. (1977). 2 g hmoty jablek nebo brambor byly zhomogenizovány se 3 ml 2% HCl, homogenát převeden se stejnou kyselinou do 25 ml odměrné baňky, doplněn kyselinou po rysku , promíchán a odstředěn. K titraci byly pipetovány 4 ml supernatantu a titrace byla provedena po kapkách za intenzivního míchání roztokem 0,001 M 2,6-dichlorindofenolu (DCHPIP) do slabě růžového zbarvení.

Výsledky a diskuse

Sledováním obsahu celkových polyfenolických antioxidantů u vybraných odrůd jablek a brambor bylo zjištěno, že jejich obsah je ovlivněn řadou faktorů, jako je odrůda, stupeň zralosti, pěstebními podmínkami, regionem a způsobem pěstování (Hamouz et al.,1997).

U 3 vybraných odrůd jablek (Ontario, Gloster a Idaret) byl sledován obsah askorbové kyseliny (AK) a celkových polyfenolů (CP) v létech 1997 a 1998 v šesti časových měsíčních odstupech (září až únor). Jablka byla vypěstována stejným způsobem a za stejných podmínek na pokusném pozemku ČZU Praha v Suchdole a skladována při 50 C. Byly zjištěny značné meziodrůdové rozdíly v obou sledovaných létech. Nejnižší obsah AK vykazovala odrůda Gloster (4,01 mg.kg-1 v r. 1997/98 a 4,3 mg.kg-1 v r. 1998/99) a nejvyšší obsah odrůda Ontario (11,8 mg.kg-1 v r. 1997/98 a 12,3 mg.kg-1 v r. 1998/99). Tyto výsledky jsou v souhlase s údaji Fragnera et al. (1961), který charakterizuje jablka obsahem AK 1,8-6,4 mg.100g-1. Reference USDA (1998) uvádějí pro jablka se slupkou průměrný obsah AK 5,7 mg.100g-1, bez slupky 4,4 mg.100g-1 a pro jablečnou šťávu 0,9-1,2 mg.100g-1. V průběhu skladování docházelo k poklesu obsahu AK u všech sledovaných odrůd (tab. IV). V obou sledovaných létech byl pokles statisticky významný. U jednotlivých odrůd představoval pokles po 6 měsících skladování pokles o cca 20-40 % původní hodnoty. Relativně nejnižší pokles byl v období 1997/98 a 1998/99 u odrůdy Gloster ( z původních 5,3 mg.kg-1 na 4,1 mg.kg-1 a z 5,6 mg.kg-1 na 4,3 mg.kg-1) a v období 1998/99 u odrůdy Idaret ( z původní hodnoty 6,3 mg.kg-1 na 5,2 mg.kg-1). Nejvyšší pokles byl zjištěn u odrůdy Ontario ( z 11,8 mg.kg-1 na 7,3 mg.kg-1 v r. 1997/98 a v r. 1998/99 ze 12,3 mg.kg-1 na 9,6 mg.kg-1).

Obsah CP se pohyboval v intervalu 1231,5-2165 mg.kg-1 jablek (tab. V). Během skladování docházelo ke statisticky významnému poklesu obsahu CP. V obou sledovaných ročnících vykazovala nejvyšší obsah CP odrůda Idaret (v období 1997/98 2165 mg.kg-1 - pokles za 6 měsíců skladování na 1450 mg.kg-1, v období 1998/99 2046 mg.kg-1 - pokles na 1405 mg.kg-1). V obou sledovaných ročnících vykazovala nejmenší obsah CP odrůda Gloster (1787 mg.kg-1 v období 1997/98 a 1689 mg.kg-1 v období 1998/99).

Srovnáním průměrných hodnot obou sledovaných ročníků (tab. VI)) vyplývá, že nejvyšší obsah AK i CP vykazovala odrůda Ontario (12,05 mg.kg-1 AK a 2011,5 mg.kg-1 CP), nejnižší odrůda Gloster (5,45 mg.kg-1 AK a 1738 mg.kg-1 CP). Těmto hodnotám odpovídá i průměrný relativní pokles po 6 měsících skladování, kdy pro AK byl největší u odrůdy Ontario (-30,05 %) a nejmenší u odrůdy Gloster (-22,93 %), zatímco u obsahu CP byly úbytky velmi vyrovnané (-27,82 % u odrůdy Gloster a -27,14 % u odrůdy Ontario). Přes tyto úbytky zůstává odrůda Ontario nejbohatším zdrojem askorbové kyseliny a CP s antioxidačními účinky i po 6 měsících skladování (8,45 mg.kg-1 AK a 1466,5 mg.100g-1 CP), zatímco nejméně těchto látek obsahovala odrůda Gloster (4,20 mg.kg-1 AK a 1253,0 mg.kg-1 CP).

V přesných polních pokusech v létech 1995 až 1997 byl sledován vliv podmínek prostředí oblastí s různou nadmořskou výškou, odrůdy, ročníku a ekologického způsobu pěstování na obsah celkových polyfenolů (u odrůd Agria a Karin) a kyseliny askorbové (u sedmi odrůd po pěti měsících skladování) v hlízách brambor. Výsledky stanovení jsou k dispozici u autorů. V tříletých pokusech byl zjištěn průkazně vyšší obsah celkových polyfenolů (46,25mg.100g-1) v hlízách brambor z tradičních bramborářských poloh České republiky s vyšší nadmořskou výškou (vlhčích a chladnějších) proti sušším a teplejším nižším polohám (43,50mg.100g-1). Mezi dvěma užitými odrůdami byly shledány vysoce průkazné rozdíly v obsahu celkových polyfenolů, který byl vyšší u odrůdy Karin (52,89 mg.100g-1) než u odrůdy Agria (36,85 mg.100g-1). Vliv odrůdy se projevil výrazněji než oblast. Vliv ročníku na obsah celkových polyfenolů jsme v naší práci neprokázali. U brambor z ekologického pěstování byl prokázán v průměru tří let vyšší obsah celkových polyfenolů v hlízách (47,64mg.100g-1) než u brambor vypěstovaných konvenční technologií (43,20mg.100g-1). Naše pokusy neprokázaly závislost obsahu kyseliny askorbové na rozdílných podmínkách prostředí výše a níže položených oblastí České republiky. Významný vliv na obsah kyseliny askorbové měla odrůda. Ze sedmi sledovaných odrůd jsme zjistili nejvyšší hodnoty askorbové kyseliny u odrůdy Impala (6,37mg.100g-1), nejnižší u odrůdy Rosella (5,16mg.100g-1). Rozdíly mezi těmito dvěma odrůdami byly vysoce průkazné. Vliv ročníku na obsah kyseliny askorbové se projevil výrazněji než odrůda. Vegetace všech tří let se mezi sebou obsahem kyseliny askorbové průkazně odlišily, když v letech 1995, 1996 a 1997 dosáhly průměrů 4,91mg, 6,47mg a 5,75 mg.100g-1. Ekologický způsob pěstování neovlivnil obsah kyseliny askorbové v hlízách, neboť rozdíly proti výsledkům z konvenční technologie nepřesáhly hranici statistické významnosti, ani se neprojevil jednoznačný trend. Výsledky variační analýzy (t-test a F-test) jsou uvedeny v tab. VII - IX.

Literatura

DAVÍDEK, J., HRDLIČKA, J., KARVÁNEK, M., POKORNÝ, J., SEIFERT, J., VELÍŠEK, J. (1977): Laboratorní příručka analýzy potravin. Praha, SNTL: 335-345

FRAGNER, J. et al.(1961): Vitamíny, jejich chemie a biochemie. Praha, ČSAV: 735-737.

HAMOUZ, K. - LACHMAN, J. - PIVEC, V. - ORSÁK, M.: Vliv podmínek pěstování na obsah polyfenolických látek v bramborách u odrůd Agria a Karin. Rostl. Výr., 43, 1997 (11): 541 - 546.

HERTOG, M.G.L. - HOLLMAN, P.C.H. - KATAN, M.B., 1992: Content of potentially anticarcinogenic flavonoids of 28 vegetables and 9 fruits commonly consumed in the Netherlands. J. Agric. Food Chem., 40, 12: 2379-2383.

HERTOG, M.G.L. - HOLLMAN, P.C.H. - KATAN, M.B. - KROMHOUT, D., 1993: Intake of potentially anticarcinogenic flavonoids and their determinants in adults in the Netherlands. Nutr. Cancer, 20, 1: 21-29.

KNEKT, P. - JARVINEN, R. - REUNANEN, A. - MAATELA, J., 1996: Flavonoid intake and coronary mortality in Finland: A cohort study. Br. Med. J., 312, 7029: 478-481.

LACHMAN, J. - PIVEC, V. - ORSÁK, M., 1996: Polyphenols and Enzymatic Oxidative Browning of Potatoes Regarding Their Quality. Proc. Symp. Chemical Reactions in Foods III, FECS WP Fd and Agric. Chem., Fed. Eur. Chem. Soc., Event, 217: 17-20.

USDA Nutrient Database for Standard Reference Release 12, 1998.

VINSON, J. A., 1996: U. S. per capita consumption from common fruits, vegetables and beverages. American Chemical Society Annual Meeting, Orlando, August 1996.

Doc. Ing. Jaromír L a c h m a n, CSc, Agronomická fakulta, Česká zemědělská univerzita , Kamýcká 129, CZ-165 21 Praha 6 - Suchdol, E-mail: lachman@af.czu.cz tel.: 02-2438 2720, fax: 02-2092 0312

Tato práce byla řešena za podpory grantu NAZV MZe ČR 0950975119 a výzkumného záměru MSM 41200002

PŘÍLOHY

I. Konsumace polyfenolů z obvyklého ovoce, zeleniny, nápojů v U.S.A. a obsah polyfenolů a askorbové kyseliny ve vybraných zdrojích. U.S. per capita polyphenol consumption from common fruits, vegetables and beverages and polyphenol and ascorbic acid contents in chosen sources (Vinson, 1996)

Q=kvercetin, K=kempferol, M=myricetin, A=anthokyany

II. Hlavní zdroje konsumace polyfenolických antioxidantů v Holandsku. Dominant sources of polyphenolic antioxidants in the Netherlands (Hertog et al., 1992, 1993, USDA, 1998 )

III. Riziko koronárního onemocnění ve vztahu k příjmu polyfenolických antioxidantů z jablek a cibule. Risk of coronary disease in relation to intake of polyphenol antioxidants from apples and onion (Knekt et al., 1996)

IV. Obsah askorbové kyseliny u tří odrůd jablek v průběhu skladování (mg.kg-1). Ascorbic acid content in three apple varieties during storage (mg.kg-1).

1 harvest; 2 variety; 3 September; 4 October; 5 November; 6 December; 7 January; 8 February

V. Obsah celkových polyfenolů u tří odrůd jablek v průběhu skladování (mg.kg-1). Total polyphenol content in three apple varieties during storage (mg.kg-1).

1 harvest; 2 variety; 3 September; 4 October; 5 November; 6 December; 7 January; 8 February

VI. Průměrné obsahy askorbové kyseliny (AK) a celkových polyfenolů (CP) v jablkách v létech 1997/98 a 1998/99 a jejich obsah a pokles po 6 měsících skladování - Average ascorbic acid contents (AK) and total polyphenol contents (CP) in apples in 1997/1998 and 1998/1999 years and their content and decrease after 6 months storage.

1 variety; 2 average ascorbic acid content; 3 average total polyphenol content; 4 average ascorbic acid content after 6 months storage; 5 average total polyphenol content after 6 months storage; 6 decrease of ascorbic acid after 6 months storage by [ %rel]; 7 decrease of total polyphenol content after 6 months storage by [ %rel]

VII. Variační analýza obsahu celkových polyfenolů (3-leté výsledky odrůd Agria a Karin ze 12 lokalit). Analysis of variance of the content of total polyphenols (results of three years of Agria and Karin varieties from 12 localities)

* významné rozdíly - significant differences (P< 0,05), * * vysoce významné rozdíly - highly significant differences (P< 0,01)

VIII. Variační analýza obsahu celkových polyfenolů (3-leté výsledky odrůd Agria a Karin ze 2 lokalit). Analysis of variance of the content of total polyphenols (results of three years of Agria and Karin varieties from two localities)

IX. Variační analýzy obsahu askorbové kyseliny (3-leté výsledky 7 odrůd ze 12 lokalit). Analysis of variance of the content of ascorbic acid (results of three years of seven varieties from twelve localities)