CC BY
23https://doi.org/10.29296/25419218-2022-03-04 © ДА. Потапова, Т.Д. Рендюк, 2022
Изучение фенольных соединений и антиоксидантной активности в соцветиях капусты брокколи (Brassica oleracea L. var. Italica)
Д.А. Потапова, Т.Д. Рендюк
ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский университет), Российская Федерация, 1 19991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Потапова Дарья Алексеевна - ассистент кафедры фармацевтического естествознания Института фармации им. А.П. Нелюбина ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет). Тел.: +7 (916) 685-12-11. E-mail: 79166851211@ya.ru. ORCID: 0000-0002-8039-8615
Рендюк Тамара Даниловна - доцент кафедры фармацевтического естествознания Института фармации им. А.П. Нелюбина ФГАОУ ВО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), кандидат фармацевтических наук. Тел.: +7 (916) 517-16-13. E-mail: aramat_17@mail.ru. ORCID: 0000-0002-0359-3847
РЕЗЮМЕ
Введение. Овощи семейства капустных являются функциональными продуктами питания, способствующими укреплению здоровья благодаря уникальному химическому составу. В частности, брокколи (Brassica oleracea L. var. Italica) особенно ценится за высокое содержание биологически активных компонентов, таких как вторичные метаболиты - глюкозинолаты и фенольные соединения. Многочисленные исследования in vitro и in vivo показали, что брокколи обладает различными биологическими свойствами, включая антиоксидантную, противораковую, противомикробную, противовоспалительную и противодиабетиче-скую активность.
Цель исследования. Изучение качественного состава и количественного содержания фенольных соединений и определение антиокисдантной активности в соцветиях капусты брокколи.
Материал и методы. Для исследования фенольного профиля использовали методы тонкослойной хроматографии, спектро-фотометрии, ультраэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с фотодиодной матрицей и тройным квадрупольным масс-спектрометрическим детектором. Антиоксидантную активность определяли методом кулонометрии с помощью электро-генерированного брома.
Результаты. Компонентный состав соцветий капусты брокколи представлен флавоноидами (рутин, кверцетин), производными феруловой и синапиновой кислот, глюкозинолатами (4-метоксиглюкобрассицин, неоглюкобрассицин). Содержание дубильных веществ в пересчете на танин - 0,73±0,06%, суммы гидроксикоричных кислот в пересчете на хлорогеновую кислоту - 2,810±0,053% в абсолютно сухом сырье. Антиоксидантная активность составила 2749,06±113,69 мг рутина/100 г сухого сырья.
Заключение. Соцветия капусты брокколи богаты биоактивными соединениями и является потенциальным источником природных антиоксидантов.
Ключевые слова: соцветия капусты брокколи, Brassica oleracea L. var. Italica, фенольные соединения, антиоксидантная активность, ультраэффективная жидкостная хроматография (УЭЖХ) с фотодиодной матрицей (УФ) и тройным квадрупольным масс-спектрометрическим (МС/МС) детектором.
Для цитирования: Потапова Д.А., Рендюк Т.Д. Изучение фенольных соединений и антиоксидантной активности в соцветиях капусты брокколи (Brassica oleracea L. var. Italica). Фармация, 2022; 71 (3): 24-28. https://doi.org/10/29296/25419218-2022-03-04
STUDY OF INFLORESCENCES OF BROCCOLI (BRASSICA OLERACEA L. VAR. ITALICA) AT PHENOLIC COMPOUNDS AND ANTIOXIDANT ACTIVITY D.A. Potapova, T.D. Rendyuk
Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), 8/2, Trubetskaya str., Moscow, 119991, Russian Federation INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Potapova Daria Alekseevna - Assistant of the Department of the Pharmaceutical Natural Science of Sechenov University. Tel.: +7 (916) 685-12-11. E-mail: 79166851211@ya.ru. ORCID: 0000-0002-8039-8615
Rendyuk Tamara Danilovna - Associate Professor of the Department of the Pharmaceutical Natural Science of Sechenov University, PhD. Tel.: +7 (916) 517-16-13. E-mail: aramat_17@mail.ru. ORCID: 0000-0002-0359-3847
SUMMARY
Introduction. Brassicaceae vegetables are considering as functional foods owing to their unique chemical composition health-promoting properties. In particular, broccoli (Brassica oleracea L. var. italica) has been particularly prizing for their highly amount of bioactive constituents, as such secondary metabolites: glucosinolates, phenolic compounds. Numerous in vitro and in vivo studies demonstrated that broccoli possess various biological properties, including antioxidant, anticancer, anticancer, antimicrobial, anti-inflammatory, antidiabetic activities.
Objective: to study the qualitative composition and quantitative content of phenolic compounds and determination of the antioxidant activity in broccoli.
Material and methods. The phenolic profile was determined by methods: chromatography in a thin sorbent layer, spectrophotometry, ultra-performance liquid chromatography coupled with photodiode array and triple-quadrupole mass spectrometry detector (MS/MS). Antioxidant activity determined by coulometry using electrically generated bromine.
Results and discussion. The component composition of broccoli is represented by flavonoids (rutin, quercetin), derivatives of ferulic and sinapic acids, glucosinolates (4-methoxyglucobrassicin, neoglucobrassicin). The content of tannins was 0.73±0.06%, the total quantity of hydroxycinnamic acids converted to chlorogenic acid was 2.81±0.053% in absolutely dry raw materials of broccoli cabbage. Antioxidant activity was 2749.06±113.69 mg of rutin/100 g of dry raw material.
Conclusion. Broccoli is rich in bioactive compounds and are a potential source of natural antioxidants.
Key words: inflorescences of broccoli, Brassica oleracea L. var. Italica, phenolic compounds, antioxidant activity, UHPLC/UV-MS/MS.
For reference: Potapova D.A., Rendyuk T.D. Study of inflorescences of broccoli (Brassica oleracea L. var. Italica) at phenolic compounds and antioxidant activity. Farmatsiya, 2022; 71 (3): 24-28. https://doi.org/10/29296/25419218-2022-03-04
Введение
Растительные продукты содержат питательные вещества (клетчатка, сахара, минеральные вещества) и значительное количество биологически активных соединений - фитону-триентов, которые участвуют в обмене веществ и положительно влияют на организм [1, 2]. Результаты эпидемиологических исследований подтверждают, что разнообразный рацион, включающий овощи и фрукты, является необходимым для профилактики заболеваний и укрепления здоровья человека [3]. В последние десятилетия обращается внимание на овощные культуры, в особенности богатые вторичными метаболитами, также следует отметить растущий интерес к анти-оксидантной активности таких фитохимических соединений [4]. Последние изыскания подтверждают, что овощи семейства капустных являются источником природных антиоксидантов благодаря высоким концентрациям фенольных соединений различных классов - флавоноиды, гидрокси-коричные кислоты, каротиноиды, аскорбиновая кислота [5, 6]. Многочисленными исследованиями доказано, что эти соединения помогают защитить организм от повреждений активными формами кислорода, также они являются идеальными акцепторами перекисных радикалов, что делает их эффективными ингибиторами пере-кисного окисления липидов, в результате уменьшается риск хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистые, и сахарный диабет 2 типа,
снижается вероятность возникновения нескольких форм рака [7-10].
Семейство капустные (Brassicaceae) состоит из 350 родов и более 4000 видов. Род «капуста» является наиболее важным из них, ведь входящие в него культуры имеют большое экономическое значение во всем мире - масличные, кормовые, овощные и медоносные культуры. Овощи семейства Brassicaceae составляют важную часть рациона человека, одна из таких культур - капуста брокколи (Brassica oleracea L. var. Italica Plenck) - берет свое начало от дикорастущей формы капусты огородной (Brassica oleracea L.) с итальянского побережья. Брокколи сейчас возделывают на всех континентах, она имеет множество сортов, только в Госреестре селекционных достижений, допущенных к использованию на территории РФ, - 53 сорта.
Фенольные соединения представляют собой группу, к которой относится более 8000 биоактивных молекул. Фенольные соединения производятся в растениях как вторичные метаболиты через пути биосинтеза шикимовой кислоты (ши-киматный путь). Фенилаланин аммиаклиаза является ключевым ферментом, катализирующий биосинтез фенольных соединений из ароматической аминокислоты фенилаланин. Фенольные соединения варьируются от простых соединений с низким молекулярным весом и одним ароматическим кольцом до больших и сложных танинов и производных полифенолов (флавоноиды и фенольные кислоты) в виде гликозидов и конъю-
гатов с органическими кислотами. Группа полифенолов в капусте брокколи представлена фла-воноидами, гидроксикоричными кислотами и дубильными веществами [11-13].
Кроме того, капустные, как известно, содержат глюкозинолаты - это большая группа серосодержащих соединений, обладающих противоопухолевой активностью и отвечающая за резкий вкус и запах растений, однако свободные сахара брокколи ответственны за маскировку горького вкуса глюкозинолатов [14, 15].
Целью исследования явилось качественное и количественное изучение фенольных соединений, а также антиокисдантной активности соцветий капусты брокколи.
Материал и методы
Объект исследования - высушенные соцветия капусты брокколи, собранные с поля ВНИИ овощеводства (Московская область, сентябрь 2016 г).
Из сырья готовили спиртовое извлечение с использованием 40 и 70% спирта этилового (размер частиц сырья 1 мм, соотношение сырье : экстра-гент 1:25, экстракция в течение 1 ч).
Для обнаружения фенольных соединений методом тонкослойной жидкостной хроматографии (ТСХ) готовили исследуемый раствор (ИР): извлечение из сырья получали с использованием 70% этилового спирта, а также растворы стандартных образцов и детекторов.
Приготовление растворов стандартных образцов (СО). Около 0,005 г СО кверцетина, рутина тригидрата, гиперозида, лютеолина, лютеолин-7-глюкозида, хлорогеновой кислоты и галловой кислоты растворяли в 5 мл спирта 96% и перемешивали.
1% раствор алюминия хлорида готовили в соответствии с требованиями ГФ РФ XIV изд. ОФС.1.3.0001.15 «Реактивы. Индикаторы», железа (III) хлорида раствор 1% - в соответствии с требованиями ГФ РФ XIV изд. ОФС.1.3.0001.15 «Реактивы. Индикаторы».
Условия хроматографического определения фенольных соединений методом ТСХ: неподвижная фаза - хроматографическая пластинка Sorbfil (10x15); подвижная фаза - этилацетат : уксусная кислота : вода (5:2:1); способ хроматографиро-вания - восходящий; объем наносимой пробы -10 мкл ИР, 20 мкл ИР, 5 мкл РСО; детектор - алюминия хлорида спиртовой раствор 1%, УФ-свет (365 нм) и железа (III) хлорида спиртовой раствор 1%, дневной свет.
Для обнаружения гидроксикоричных кислот методом СФМ готовили ИР: в мерную колбу объемом 25 мл приливали 1 мл извлечения из сырья на 70% этиловом спирте, доводили до метки спиртом той же концентрации и перемешивали.
Приготовление раствора СО. Около 0,02 г СО хлорогеновой кислоты растворяют в спирте 70% в мерной колбе вместимостью 25 мл, доводят объем раствора спиртом 70% до метки и перемешивают.
В качестве раствора сравнения использовали спирт этиловый 70%.
Оптическую плотность растворов измеряли на спектрофотометре Helios (Spectronic Unicam, Великобритания) в кювете с толщиной слоя 10 мм при длине волны 327 нм.
Содержание суммы гидроксикоричных кислот в пересчете на хлорогеновую кислоту в абсолютно сухом сырье вычисляли с использованием удельного показателя поглощения раствора СО хлорогеновой кислоты при 328 нм (Е1 %м=504).
Для обнаружения фенольных соединений методом ультраэффективной жидкостной хроматографии (УЭЖХ) с фотодиодной матрицей (УФ) и тройным квадрупольным масс-спектрометрическим (МС/МС) детектором готовили ИР: извлечение из сырья получали с использованием 40% этилового спирта.
Анализ проводили на жидкостном хроматографе ACQUITY UPLC TQD (Waters, США) с фотодиодной матрицей, тройным квадрупольным масс-спектрометрическим детектором. Ионизацию осуществляли методом электрораспыления, регистрировали как положительные, так и отрицательные ионы, обработку данных выполняли в ПО MassLynx 4.1.
Условия хроматографического определения фенольных соединений методом УЭЖХ/УФ-МС/МС: колонка - Acquity UPLC ВЕН С18, 2,1x150 мм, с размером частиц 1,7 мкм, (35°С); режим элюи-рования - градиентный; подвижная фаза - ПФ А: смесь вода :ацетонитрил : муравьиная кислота (95:5:0,1), ПФ В: ацетонитрил : муравьиная кислота (100:0,1); скорость потока - 0,3 мл/мин; детектор - спектрофотометрический (220-500 нм), масс-спектрометрический; объем вводимой пробы - 5 мкл.
Градиентный режим элюирования формировали путем смешивания подвижных фаз А и В по схеме: 0-3 мин - 5% В, 3-32 мин - 50% В, 32-33 мин -100% В, 33-36 мин - 5% В).
ESI-МС-детектирование заключалось в регистрации положительных и отрицательных ионов в
Производные гидроксикоричной кислоты и глюкозинолатов идентифицированные
в соцветиях капусты брокколи
Derivatives of hydroxycinnamic acid and glucosinolates identified in inflorescences of broccoli
№ п/п Соединение Rt, мин Положительная ионизация, m/z фрагменты Отрицательная ионизация, m/z фрагменты
1 1,2-дисинапилгентиобиозид 10,8 777 753
2 1-синапил-2-ферулилгентиобиозид 11,4 747 723
3 1,2,2'-трисинапилгентиобиозид 12,7 983 959
4 1,2'-дисинапил-2-ферулилгентиобиозид 13,2 953 929
5 4-метоксиглюкобрассицин 4,9 398 477
6 неоглюкобрассицин 6,9 398 477
диапазоне 100-1500 ед, напряжение на капилляре источника инизации 3 кВ, температура капилляра 450°С, поток газа осушителя в конусе 50 л/мин.
Результаты интерпретировали по данным библиотек масс-спектров и литературы.
Определение содержания дубильных веществ в пересчете на танин в сырье проводили титриме-трическим методом согласно методике ГФ РФ XIV изд. 0ФС.1.5.3.0008.18.
Для определения суммарной антиоксидант-ной активности (САО) методом кулонометрии с помощью электрогенерированного брома готовили извлечение из сырья с использованием 70% этилового спирта.
Параметры определения: прибор - кулоно-метр «Эксперт-006» (ООО «Эконикс-Эксперт», Россия), брома генерировали из 0,2 М раствора бромида калия в 0,1 М водном растворе серной кислоты, сила тока - 5,0 мА, величина разности потенциалов, накладываемая на индикаторные
электроды - 300 мВ. Для калибровки прибора использовался стандартный раствор рутина.
Результаты и обсуждения
Методом ТСХ в соцветиях капусты брокколи установлено наличие соединений с темной флуоресценцией в УФ свете: 0,23 - рутин, 0,43 -гиперозид.
На УФ-спектрах растворов ИР и СО хлоро-геновой кислоты наблюдались максимумы поглощения при длине волны 328 нм. Сумма гидроксикоричных кислот в пересчете на хлоро-геновую кислоту в абсолютно сухом сырье составила 2,81±0,053%.
При изучении методом УЭЖХ-УФ-МС/МС выявлены гликозиды гидроксикоричных кислот и соединения класса глюкозинолаты, имеющие максимум поглощения при 330 нм, их характеристики указаны в таблице, а структурные формулы представлены на рисунке.
12 3 4
Структурные формулы идентифицированных фенольных соединений в соцветиях капусты брокколи: 1 - синаповая кислота, 2 - феруловая кислота, 3 - 4-метоксиглюкобрассицин, 4 - неоглюкобрассицин Structural formulas of phenolic compounds identified in inflorescences of broccoli: 1 - synaptic acid, 2 - ferulic acid, 3 - 4-methoxyglucobrassicin, 4 - neoglucobrassicin
Титриметрическим методом установлено содержание дубильных веществ в пересчете на танин в соцветиях капусты брокколи в сумме 0,73±0,06%.
Спиртовое извлечение из капусты брокколи имеет существенную САО - 2749,06±113,69 мг рутина/100 г сухого сырья.
Заключение
В соцветиях капусты брокколи установлено наличие рутина и гиперозида методом ТСХ; идентифицированы 4 соединения - производные си-наповой и феруловой кислот, 2 соединения класса глюкозинолаты методом УЭЖХ-УФ-МС/МС; рассчитана сумма гидроксикоричных кислот в пересчете на хлорогеновую кислоту в абсолютно сухом сырье (2,81±0,053%) методом СФМ; проведен анализ на содержание дубильных веществ в пересчете на танин (0,73±0,06%) методом титри-метрия, определена САО - 2749,06±113,69 мг рутина/100 г сухого сырья методом кулонометрии.
Исследование фенольного профиля соцветий капусты брокколи показало, что данный вид сырья может использоваться в качестве потенциального источника антиоксидантов. Результаты, полученные в этой работе, служат основой для разработки проекта фармакопейной статьи на растительное сырье «Капусты брокколи соцветия».
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Conflict of interest
The authors declare no conflict of interest
Литература/Reference
1. Moreno D.A., Carvajal M., Lopez-Berenguer C., Garcia-Viguera C. Chemical and biological characterisation of nutraceu-tical compounds of broccoli. J. Pharm. Biomed. Anal. 2006; 41: 1508-22. DOI: 10.1016/j.jpba.2006.04.003.
2. Vasanthi H.R., Mukherjee S., Das D.K. Potential Health Benefits of Broccoli - A Chemico-Biological Overview. Med. Chem. 2009; 9: 749-59. DOI: 10.2174/138955709788452685.
3. Le TN, Luong HQ, Li H-P, Chiu C-H, Hsieh P-C. Broccoli (Brassica oleracea L. var. italica) Sprouts as the Potential Food Source for Bioactive Properties: A Comprehensive Study on In Vitro Disease Models. Foods. 2019; 8 (11): 532. DOI: 10.3390/ foods8110532
4. Podsedek A. Natural antioxidants and antioxidant capacity of Brassica vegetables: A review. LWT. 2007; 40: 1-11. DOI: 10.1016/j.lwt.2005.07.023.
5. Granado F., Olmedilla B., Herrero C., Pérez-Sacristán B., Blanco I., Blázquez S. Bioavailability of carotenoids and tocopherols from broccoli: In vivo and in vitro assessment. Exp. Biol. Med. 2006; 231: 1733-8. DOI: 10.1177/153537020623101110.
6. Verkerk R., Schreiner M., Krumbein A., Ciska E., Holst B., Rowland I., De Schrijver R., Hansen M., Gerhauser C., Mithen R., Dekker M. Glucosinolates in Brassica vegetables: the influence of the food supply chain on intake, bioavailability and human health. Mol Nutr Food Res. 2009; 53 (2): 219. DOI: 10.1002/ mnfr.200800065.
7. Abbaoui B., Lucas C.R., Riedl K.M., Clinton S.K., Mortazavi A. Cruciferous vegetables, isothiocyanates, and bladder cancer prevention. Mol Nutr Food Res. 2018; 62 (18): e1800079. DOI: 10.1002/mnfr.201800079.
8. Armah C.N., Derdemezis C., Traka M.H., Dainty J.R., Doleman J.F., Saha S., Leung W., Potter J.F., Lovegrove J.A., Mithen R.F. Diet rich in high glucoraphanin broccoli reduces plasma LDL cholesterol: Evidence from randomised controlled trials. Mol. Nutr. Food Res. 2015; 59: 918-26. DOI: 10.1002/mnfr.201400863.
9. Favela-González K.M., Hernández-Almanza A.Y., De la Fuente-Salcido N.M. The value of bioactive compounds of cruciferous vegetables (Brassica) as antimicrobials and antioxidants: A review. J. Food Biochem. 2020; 44: e13414. DOI: 10.1111/jfbc.13414.
10. Herr I., Büchler M.W. Dietary constituents of broccoli and other cruciferous vegetables: Implications for prevention and therapy of cancer. Cancer Treat. Rev. 2010; 36: 377-83. DOI: 10.1016/j.ctrv.2010.01.002.
11. Le T.N., Sakulsataporn N., Chiu C.-H. Polyphenolic Profile and Varied Bioactivities of Processed Taiwanese Grown Broccoli: A Comparative Study of Edible and Non-Edible Parts. Pharmaceuticals. 2020; 13: 82. DOI: 10.3390/ph13050082
12. Lin L.Z., Harnly J.M. Identification of the phenolic components of collard greens, kale, and chinese Broccoli. J. Agric. Food Chem. 2009; 57: 7401-8. DOI: 10.1021/jf901121v.
13. Moreira-Rodriguez M., Nair V., Benavides J., Cisneros-Zevallos L., Jacobo-Velazquez D.A. UVA, UVB Light Doses and Harvesting Time Differentially Tailor Glucosinolate and Phenolic Profiles in Broccoli Sprouts. Molecules. 2017; 22: 1065. DOI: 10.3390/molecules22071065.
14. Cieslik E., Leszczynska T., Filipiak-Florkiewicz A., Sikora
E., Pisulewski PM. Effects of some technological processes on glu-cosinolate contents in cruciferous vegetables. Food Chem. 2007; 105 (3): 976-81. DOI: 10.1016/j.foodchem.2007.04.047.
15. Maldini M., Baima S., Morelli G., Scaccini C., Natella F. A liquid chromatography-mass spectrometry approach to study "glucosinoloma" in broccoli sprouts. J. Mass Spectrom. 2012; 47: 1198-206. DOI: 10.1002/jms.3028.
Поступила 8 апреля 2022 г. Received 8 апреля 2022
Принята к публикации 18 апреля 2022 г.
Accepted 18 April 2022
