CC BY
197
664.8.014/.019
АНТИОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ ЯГОД
Н.В. МАКАРОВА, А.В. ЗЮЗИНА, Ю.И. МИРОШКИНА
Самарский государственный технический университет,
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244; fax: (846) 332-20-69, электронная почта: [email protected]
Представлены данные исследований антиоксидантной активности ягод, опубликованные за последние 10 лет. Анти -окислительное действие экстрактов ягод изучено как на биологических, так и на химических системах. Выявлена связь между содержанием отдельных компонентов ягод и их антиокислительной активностью. Суммированы сведения по влиянию различных факторов на способность содержащихся в ягодах веществ улавливать свободные радикалы. Представлены примеры практического использования ягод в качестве антиоксидантов в пищевых системах.
Ключевые слова: свободные радикалы, окисление, антиоксидантная активность, ягоды, фенольные вещества, анто-цианы.
Рынок пищевых продуктов предлагает ягоды в свежем, замороженном, сушеном виде, в виде полуфабрикатов из ягод: концентрированных соков, джемов, пюре. С добавлением ягод можно изготовить кондитерские изделия, безалкогольные и алкогольные напитки, мясные и рыбные полуфабрикаты. Кроме того, ягоды широко распространены в блюдах общественного питания.
К числу наиболее изученных антиоксидантов (АО) относятся фенольные флавоноиды, ликопен, кароти-ноиды, витамины, ингибиторы протеаз и др. Все эти соединения представлены в ягодах [1].
В работе [2] на модельной системе липопротеинов низкой плотности (ЬБЬ) изучено АО действие ягод черной бузины против окисления в присутствии ионов меди. При изучении с помощью ВЭЖХ химической структуры соединений, ответственных за антиокисли-тельное действие в экстрактах бузины, было установлено, что основным действующим веществом является цианидин-3-глюкозид. На основании данных экспериментов авторы делают вывод, что абсорбция, метаболизм и превращение веществ в плазме зависят от многих условий и нуждаются в изучении в случае каждого антиоксиданта отдельно.
На двух биологических моделях: медь-катализи-руемого окисления липопротеинов низкой плотности и липосом исследована АО активность экстрактов различных ягод [3]. На первой модели по степени ингибирования образования гексаналя ягоды в порядке у быва-ния распределились следующим образом: ежевика > малина > сладкая вишня > черника > земляника. На второй модели ситуация резко изменилась и ежевика переместилась на предпоследнее место: сладкая вишня > черника > малина > ежевика > земляника. Такое разное поведение обусловлено, по мнению авторов, различным составом фенольных веществ (данные ВЭЖХ) в экстрактах из ягод. В первой системе действующими веществами являются антоцианы и флавоно-лы, которых больше всего в ежевике и малине. А во второй системе это оксикоричная кислота, которой богата черника и сладкая вишня. Определены оптимальные условия получения экстрактов ягод: растворитель и ферментативная обработка.
Антиокислительный эффект экстракта семян черной смородины, экстракта розмарина, а-токоферола или бутилгидрокситолуола изучен на модели липидно-
го окисления по перекисному числу и образованию гидропероксидов [4]. Из экспериментальных данных нельзя сделать однозначного вывода о предпочтительности использования какого-либо из исследованных антиоксидантов в качестве стабилизатора пищевых липидов.
В нескольких сортах голубики и черники [5] методом ВЭЖХ количественно и качественно определены индивидуальные фенольные кислоты (галловая, п-гид-роксибензойная, ферруловая, элагиновая) и флавоноиды (катехин, эпикатехин, мирецетин, кверцетин, ка-емпферол), а также найдена корреляция между общим содержанием антоцианов, полифенолов и АО активностью по методу TEAC (с радикалом ABTS 2,2'-азино-бис(3-этилбензотиазолин-6-сульфоновой кислоты) ди-аммониевой соли). В связи с их высокой антиокисли-тельной способностью авторы рекомендуют использовать эти плоды в качестве антиоксидантов для пищевых систем. Аналогичные исследования [6], проведенные для нескольких сортов греческой смородины, выявили дополнительно кроме вышеперечисленных соединений такие вещества, как ванилин, циннамовая, ванилиновая, сирингиновая кислоты, резвератрол. Изучение АО активности по объему улавливания свободных радикалов DPPH (2,2'-дифенил-1-пикрилгид-разида) позволило выявить лидеров антиокислитель-ного действия среди различных сортов смородины.
Польские ученые исследовали химический состав и АО активность аронии черноплодной [7]. Установлено, что 66% от всех полифенольных соединений составляет эпикатехин (метод ВЭЖХ). Антоцианы в аронии представлены 4 цианидингликозидами (3-галакто-зид, 3-глюкозид, 3-арабинозид, 3-ксилозид) и составляют 25% от всех полифенолов. Содержание фенольных соединений выше в выжимках (8191,58 мг/100 г), чем в плодах или соке (1578,79 мг/100 г), эти данные хорошо коррелируют с активностью по улавливанию радикалов по методам DPPH и ABTS.
Сравнительные исследования ягод малины, ежевики, красной смородины, крыжовника и кизила на содержание фенольных соединений (по методу Фоли-на-Чиокалтеу), антоцианов, аскорбиновой кислоты и наличия АО активности по методам FRAP (с 2,4,6-три-пиридил-5-триазином) и превращению дезоксирибизы позволили выделить ягоды кизила как перспективный источник антиоксидантов [8].
Ряд работ посвящены исследованию зависимости АО активности от таких факторов, как степень созревания, температура хранения, температура замораживания, наличие обработки перед уборкой, температура сушки. Эти исследования важны, так как позволяют оценить степень устойчивости АО свойств ягод от условий обработки и хранения. Так, для ягод ежевики, малины и земляники оценена противоокислительная активность по методу ORAC (с радикалом из 2',2'- азо-бис(2-амидинопропан) дигидрохлорида) на стадии спелости и роста [9]. Авторы связали уровень АО активности с общим содержанием фенолов (по методу Фолина-Чиокалтеу) и антоцианов. Для земляники и ежевики наибольшая противоокислительная активность наблюдается на «зеленой» стадии роста, для красной малины - на стадии спелости. Общее содержание антоцианов возрастает по мере созревания плодов. Для спелых ягод существует прямая корреляция между уровнем АО активности и содержанием антоцианов. По содержанию антиоксидантов ягоды распределились следующим образом в порядке убывания: земляника > черная малина > ежевика > красная малина.
Определены оптимальные условия хранения ягод при экспериментальном изучении содержания общих фенолов (по методу Фолина-Чиокалтеу), антоцианов, аскорбиновой кислоты (ВЭЖХ) и АО активности по методу ORAC ягод земляники, голубики, малины, черники при температуре 0-30°С в течение 8 сут [10]. Антиоксидантная активность приблизительно в 3 раза выше у ягод голубики, чем земляники и малины. При хранении ягод при температурах выше 0°С увеличивается уровень антоцианов и общих фенолов, как результат возрастает АО активность. Исследовано влияние длительного замораживания на содержание антиокисли-тельных веществ - эллаговой кислоты (ВЭЖХ), общих фенолов (Фолин-Чекелау), витамина С (с 1,2-фенилен-диамином) - и АО активность 4 сортов культивируемой в Испании малины на свежих, свежезамороженных и хранившихся при -20°С в течение года плодах [11]. Установлено, что процесс замораживания мало изменяет содержание антиокислительных веществ, тогда как хранение при -20°С значительно уменьшает -на 14-55% - содержание элаговой кислоты и витамина С. Длительное морозильное хранение снижает АО активность (по методу DPPH) в зависимости от сорта малины на 4-26%. Исследование антоцианов и АО активности по методу ORAC для черники, хранившейся в течение 1-6 мес при -20°С, практически не выявило изменения этих параметров [12]. Холодное хранение рекомендуется также для плодов клубники [13]. Для ягод клюквы наблюдается не совсем аналогичная картина [14]. Хранение клюквы в течение 3 мес при температурах 0, 5, 10 и 20°С привело к увеличению таких показателей, как содержание антоцианов, полифенолов и поглощательной способности по отношению к О2 (ORAC). Оптимальной для хранения клюквы признана температура 15°С.
На ягодах ирги исследовано влияние способов сушки: сублимационный метод, воздухом, сочетание вакуумной и микроволновой сушки, воздушной и вакуумно-микроволновой сушки [15]. Как показывают экспе-
риментальные данные, сушеные ягоды существенно теряют фенольные соединения, антоцианы и антиокис-лительную активность по сравнению со свежезамороженными ягодами при любом методе сушки. Наиболее щадящим из всех является сублимационный метод, наименее - сушка на воздухе.
Обработка ягод земляники и малины в период сбора и хранения таким веществом, как метилжасмонат в сочетании с этанолом увеличивает срок хранения ягод, повышает содержание фенольных соединений, антоцианов и как следствие АО активность [16, 17].
Исследований АО действия пищевых продуктов, полученных с использованием экстрактов ягод, немного. Но они важны, поскольку демонстрируют результаты практического использования ягод в качестве антиоксидантов. Например, установлено [18], что экстракт выжимок клюквы ингибирует окисление липидов, образование гидропероксидов и малонового альдегида (по методу TBARS с тиобарбитуровой кислотой) на уровне кверцетина в мясе индейки механической обвалки. При сравнительном исследовании [19] спиртовых экстрактов из семян ежевики и винограда сорта Шардонэ на процесс замедления окисления липидов, прогоркания рыбьего жира и ингибирования развития микроорганизмов было выявлено, что экстракт из семян ежевики является более эффективным антиоксидантом, чем семена винограда или токоферол.
Суммируя представленные данные, можно констатировать следующее:
исследования антиокислительных свойств ягод на различных биологических и химических моделях свидетельствуют об их высоком уровне антиоксидантной активности;
эксперименты подтверждают взаимосвязь между антиокислительными свойствами и химическим составом ягод;
такие факторы, как степень созревания, температуры хранения, замораживания, сушки, наличие обработки изменяют способность компонентов ягод улавливать радикалы;
имеются примеры практического использования ягод как замедлителя процесса окисления липидов в мясе и рыбе.
Таким образом, ягоды имеют широкие перспективы при использовании в качестве антиоксидантов в пищевых системах.
Суммирование и анализ исследований антиокисли-тельного действия ягод на химических и биологических модельных системах позволяет не только обобщить накопленный к настоящему времени материал, но и будет способствовать широкому распространению сведений по АО действию ягод и развитию дальнейших исследований в этом направлении.
ЛИТЕРАТУРА
1. Balasundram N., Sundram K., Samman S . Phenolic compounds in plants and agri-industrial by-products: antioxidant activity, occurrence, and potential uses // Food Chemistry. - 2006. - Vol. 99. -№ 1. - P. 191-203.
2. Abuja P.M., Murkovic M., Pfannhauser W. Antioxidant and prooxidant activities of elderberry §ambucus nigra) extract in
low-density lipoprotein oxidation // J. of Agricultural and Food Chemistry. - 1998. - Vol. 46. -№ 10. - P. 4091-4096.
3. Heinonen I.M., Meyer A.S., Frankel E.N. Antioxidant activity of berry phenolis on human low-density lipoprotein and liposome oxidation // J. of Agricultural and Food Chemistry. - 1998. - Vol. 46. -№ 10. - P. 4107-4112.
4. Samotyja U., Maaecka M. Effects of blackcurrant seeds and rosemary extracts on oxidative stability of bulk and emulsified lipid substrates // Food Chemistry. - 2007. - Vol. 104. -№ 1. - P. 317-323.
5. Sellappan S., Akoh C.C., Krewer G. Phenolic compounds and antioxidant capacity of Georgia-Grown blueberries and blackberries // J. of Agricultural and Food Chemistry. - 2002. - Vol. 50. -№ 8. -P. 2432-2438.
6. Currants (Vitis vinifera L.) content of simple phenolics and antioxidant activity / A. Chiou, V.T. Karathanos, A. Mylona et al. // Food Chemistry. - 2007. - Vol. 102. - № 1. - P. 516-522.
7. Oszmiaeski J., Wojdylo A. Aronia melanocarpa phenolics and their antioxidant activity // Eur. Food Res. and Technol. - 2005. -Vol. 221. - № 6. - P. 809-813.
8. Pantelidis G.E., Vasilakakis M., Manganaris G.A., Diamantidis Gr. Antioxidant capacity, phenol, anthocyanin and ascorbic acid contents in raspberries, blackberries, red currants, gooseberries and Cornelian cherries // Food Chemistry. - 2007. - Vol. 102. -№ 3. -P. 777-783.
9. Wang S.Y., Lin H.-S. Antioxidant activity in fruits and leaves of blackberry, raspberry, and strawberry varies with cultivar and developmental stage // J. of Agricultural and Food Chemistry. - 2000. -Vol. 48. - № 2. - P. 140-146.
10. Kalt W., Forney C.F., Martin A., Prior R.L. Antioxidant capacity, vitamin C, phenolics, and anthocyanins after fresh storage of small fruits // J. of Agricultural and Food Chemistry. - 1999. - V ol. 47. -№ 11. - P. 4638^644.
11. De Ancos B., Gonzlez E.M., Cano M.P. Ellagic acid, vitamin C, and total phenolic contents and radical scavenging capacity affected by freezing and frozen storage in raspberry fruit // J. of
Agricultural and Food Chemistry. - 2000. - Vol. 48. - № 10. -P. 4565^570.
12. Hager T.J., Hoard L.R., Prior R.L. Processing and storage effects on monomeric anthocyanins, percent polymeric color, and antioxidant capacity of processed blackberry products // J. of Agricultural and Food Chemistry. - 2008. - Vol. 56. -№ 3. - P. 689-695.
13. Effects of temperature on the chemical composition and antioxidant activity of three strawberry cultivars / B.R. Cordenunsi, M.I. Genovese, J.R.O. Do Nascimento et al. // Food Chemistry. - 2005. -Vol. 91. - № 1. - P. 113-121.
14. Wang S.Y., Stretch A.W. Antioxidant capacity in
cranberry is influenced by cultivar and storage temperature // J. of Agricultural and Food Chemistry. -2001. - Vol. 49. -№ 2. - P. 969-974.
15. Kwok B.H.L., Hu C., Durabce T., Kitts D.D. Dehydration techniques effect phytochemical contents and free radical scavenging activities of Saskatoon berries (Amelanchier alnifolia nutt.) // J. Food Sci.
- 2004. - Vol. 69. - № 3. - P. 122-126.
16. Ayala-Zavala J.F., Wang S.Y., Wang C.Y.,
Gonz5lez-Aguilar G.A. Methyl jasmonate in conjunction with ethanol treatment increases antioxidant capacity, volatile compounds and postharvest life of strawberry fruit // Eur. Food Res. and Technol. - 2005.
- Vol. 221. - № 6. - P. 731-738.
17. Wang S.Y., Zheng W. Preharvest application of methyl jasmonate increases fruit quality and antioxidant capacity in raspberries // Int. J. Food Sci. and Technol. - 2005. - Vol. 40. -№ 2. - P. 187-196.
18. Raghavan S., Richards M.P. Comparison of solvent and microwave extracts of cranberry press cake on the inhibition of lipid oxidation in mechanically separated turkey // Food Chemistry. - 2007. -Vol. 102. - № 3. - P. 818-826.
19. Inhibitory effect of Chardonnay and black raspberry seed
extracts on lipid oxidation in fish oil and their radical scavenging and
antimicrobial properties / M. Luther, J. Parry, J. Moore et al. // Food Chemistry. - 2007. - Vol. 104. - № 3. - P. 1065-1073.
Поступила 21.12.09 г.
ANTIOXIDATION EFFECT OF BERRIES
N.V. MAKAROVA, A.V. ZYUZINA, YU.I. MIROSHKINA
Samara State Technical University,
244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100; fax: (846) 332-20-69, e-mail: fpp@sam gtu ru
The data about investigation of berries antioxidant activity published for last ten years were presented. Antioxidation effect of berries extract was studied with the help of biological and chemical systems. The connection between berries content of individual components and their antioxidant activities were exposed. The information about impact of the different factors on ability of substances containing in berries catch the free radicals was summarized. The examples of berries practical use in food systems as the antioxidant were showed.
Key words: the free radicals, oxidation, antioxidant activity, berries, fenolic substance, anthocyanins.
