Antioxidant potential of wild rose

Abstract

The presence in the hips of a complex of biologically active substances causes an antioxidant effect.

The aim of this study was to evaluate antioxidant activity of varietal rosehip of the Scientific Research Institute «Zhigulevskiye Sady» collection, which was cultivated in Samara region in the season 2016.

Material and methods. Antioxidant activity was analysed (antiradical activity, restoring force by FRAP method (Ferric Reducing Antioxidant Power), antioxidant activity in the system of linoleic acid), the content of total phenols and total flavonoids was determined. Along with this, vitamin C content, the total content of organic acids, reducing sugars, soluble substances were determined.

Results and discussion. The results of this research indicated high biological activity of the rosehip test samples. Thus, the maximum content of total phenols was found in the following varieties: Samarskiy Yubileyniy (966 mg of gallic acid/100g of feedstock), Samarskiy (922 mg/100g), Desertniy (858 mg/100 g), Krupnoplodniy VNIVI (723 mg/ 100 g). High content of total flavonoids was determined in Desertnyi variety (442 mg of catechin/100g of feedstock) and Rosa spinosissima L. variety (418 mg/100 g). Anthocyan presence was observed only in Rosa spinosissima L. (90.86 mg cyanidin-3-glycoside/100g of feedstock), as evidenced by its deep purple color. Desertnyi variety showed the highest indicator of antiradical activity (IC50=2.7 mg/сш?) and restoring force (18.18 mol Fe2+/1 kg of feedstock). The ability to inhibit the oxidation of linoleic acid was demonstrated by all the given samples. For the rosehip the content of vitamin C (leading variety: Rosa mollis Sm. - 67.3 mg%, Krupnoplodniy VNIVI - 47.3 mg%), acidity (leading variety: Yubileyniy - 1.39%), mass fraction of reducing sugars (leading variety: Samarskiy - 9.9%), the content of soluble substances (leading variety: Desertniy -22.2%) were determined.

Conclusion. Hence, the given varieties of rosehip have a high antioxidant activity. According to this, it can be recommended for mass cultivation on the territory of Samara region.

Keywords:Rosa L., antioxidants, vitamin C, phenols, anti-radical activity

For citation: Аleksashina SA, Makarova N.V., Demenina L.G. Antioxidant potential of wild rose. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2019; 88 (3): 84-9. doi: 10.24411/0042-8833-2019-10033. (in Russian)

Плоды шиповника (Rosa L.) широко применяются в качестве лекарственного и пищевого компонента. Показана их эффективность в уменьшении риска сердечно-сосудистых заболеваний, раковых опухолей, а также в профилактике недостатка витамина С при употреблении в сыром виде [1, 2]. Плоды шиповника используютя в пищу в виде чая, как компонент кондитерских изделий (мармелад, цукаты, варенье), в блюдах общественного питания.

С точки зрения современных исследователей, именно использование пищевой продукции растительного происхождения с высоким содержанием биологически активных веществ способно повысить уровень здоровья людей, а также значительно увеличить качество жизни.

В качестве источников биологически активных веществ в рационе человека могут быть использованы плоды произрастающих в Самарском регионе культур: шиповника, барбариса, калины, рябины, отличающихся высокой урожайностью и неприхотливостью. Современные технологии консервирования позволяют сохранить в этих культурах весь комплекс активных веществ в течение года и больше [3-5]. Представленные растения достаточно хорошо приспособлены для промышленного культивирования с внедрением индустриальных технологий, основанных на технологическом процессе с использованием максимальной механизации.

Содержание витамина С в свежих плодах шиповника сравнимо с его содержанием в цитрусовых. Кроме того, наличие в них целого комплекса биологически активных веществ позволяет рекомендовать плоды шиповника в качестве общеукрепляющего средства [6].

Цель данной работы - оценка антиоксидантной активности сортового шиповника из коллекции НИИ "Жигулевские сады", выращенного в Самарском регионе в сезон 2016 г.

Материал и методы

Для выявления зависимости антиоксидантной активности и химического состава от сорта исследуемого сырья выбраны различные формы шиповника.

Объекты исследования представлены сортами и видами шиповника (Rosa L.) из коллекции НИИ "Жигулевские сады", собранными в Самарском регионе в сезон 2016 г.: сорта Самарский, Самарский Юбилейный, Десертный, Юбилейный, Крупноплодный ВНИВИ, вид Rosa mollis Sm. (шиповник мягкий), вид Rosa spinosissima L. (шиповник колючий).

Из анализируемых образцов получали экстракты при соотношении сырье (свежие плоды) : 50% этанол 1:10. Повторность опытов троекратная.

В ходе исследования определяли следующие показатели: общее содержание фенольных соединений, общее содержание флавоноидов, общее содержание анто-цианов, антиоксидантная активность по методу DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразил), восстанавливающая сила по методу FRAP (Ferric Reduce Antioxidant Power), антиоксидантная активность в системе линолевой кислоты, содержание витамина С, титруемая кислотность, содержание редуцирующих сахаров, содержание растворимых сухих веществ.

Общее содержание фенольных веществ определяли спектрофотометрическим методом с реактивом Фолина-Чокальтеу [7], в пересчете на галловую кислоту. Для определения общего содержания флавоноидов (в пересчете на катехин) был выбран метод, основанный на взаимодействии антиоксиданта с хлоридом алюминия и нитритом натрия [8]. Общее содержание антоцианов определяли методом рН-дифференциаль-ной спектрофотометрии согласно ГОСТ Р 53773-2010 "Продукция соковая. Методы определения антоциа-нинов".

Антирадикальную активность исследовали спектрофотометрически с использованием свободного радикала 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила (DPPH) при λ=517 нм и выражали как минимальная концентрация, необходимая для ингибирования 50% радикалов [9].

Железовосстанавливающая антиоксидантная способность (FRAP) отражает способность антиоксиданта тормозить переход ионов железа, катализирующий процессы окисления, и выражается в моль Fe2+ на 1 кг. Перед проведением анализа подготовили реактив FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power): в колбу помещали 10 см3 ацетатного буферного раствора (рН 3,6), 20 см3 раствора хлорида железа (III), 1 см3 реагента TPTZ [2,4,6-три-(2-пиридил)-1,3,5-триазина]. Смесь выдерживали в термостате в течение 10 мин при температуре 37 °С при периодическом перемешивании. В пробирки помещали 1 см3 реактива FRAP; 3 см3 дистиллированной воды; 0,1 см3 анализируемого экстракта (концентрацией 0,1 мг/см3). В контрольную пробу добавляли вместо экстракта 0,1 см3 дистиллированной воды. Смесь выдерживали 4 мин при температуре 37 °С при периодическом помешивании [10].

Определение антиоксидантной активности в системе линолевой кислоты, отражающей способность экстракта шиповника тормозить ее окисление, проводили фотоколориметрией железотиоцианатных комплексов [11]. Перокисление линолевой кислоты происходит при реакции веществ (образующихся при нагревании до 40 °С на протяжении 120 ч экстракта, линолевой кислоты и фосфатного буферного раствора) с радикалом аммония и хлоридом железа (II). Данный показатель выражали в процентах ингибирования.

Витамин С определяли согласно ГОСТ 24556-89 "Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина С", общее содержание органических кислот - по ГОСТ ISO 750-2013 "Продукты переработки фруктов и овощей. Определение титруемой кислотности", редуцирующие сахара - по ГОСТ 8756.13-87 "Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сахаров", содержание сухих растворимых веществ - по ГОСТ ISO 2173-2013 "Продукты переработки фруктов и овощей. Рефрактометрический метод определения растворимых сухих веществ".

Результаты и обсуждение

Результаты определения общего содержания фенольных соединений, флавоноидов и антоцианов представлены в табл. 1.

На основании данных по содержанию фенольных веществ высокие результаты показали образцы плодов сортов Самарский, Самарский Юбилейный, Десертный, Крупноплодный ВНИВИ. Однако неожиданно низкие показатели обнаружены у плодов шиповника мягкого (вид Rosa mollis Sm.) и колючего (вид Rosa spinosissima L.). Наибольшее количество флавоноидов выявлено в плодах сорта Десертный и вида Rosa spinosissima L. Средние значения у шиповника Самарского, Rosa mollis Sm., Десертного, Самарского Юбилейного. Минимальное содержание общих флавоноидов отмечено в плодах шиповника сорта Крупноплодный ВНИВИ. Достаточную концентрацию антоцианов для определения можно предположить лишь в шиповнике колючем, который имеет темно-фиолетовую окраску, что подтверждено экспериментально. В прочих представленных образцах антоцианы не обнаружены.

Результаты определения антиоксидантных свойств (в системе линолевой кислоты, по методам DPPH и FRAP) представлены в табл. 2.

Свободный радикал 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил (DPPH) используется для анализа способности исследуемых образцов сырья приостанавливать цепные реакции радикального окисления. Антиоксиданты, содержащиеся в экстрактах плодов шиповника, отдают протоны радикалу, обесцвечивая фиолетовый цвет раствора DPPH. При этом снижается степень поглощения. Ингибирование более 50% свободных радикалов при наименьшей концентрации экстракта считается наилучшим результатом [10]. Таковым свойством обладает шиповник Десертный. Он показал наилучший результат антирадикальной активности.

Железовосстанавливающая сила для исследуемых образцов шиповника колебалась незначительно: от 16,02 (вид Rosa mollis Sm.) до 18,18 (сорт Десертный) ммоль Fe2+ на 1 кг исходного сырья.

При окислении полиненасыщенной линолевой кислоты она образует пероксиды, которые окисляют ионы Fe2+ до Fe3+, образующие тиоцианат-комплексы. Антиоксидантная активность тем меньше, чем больше пероксидов. При изучении свойств плодов шиповника по данному показателю из табл. 2 видно, что все сорта способны ингибировать окисление полиненасыщенных жирных кислот. При этом наилучшие результаты показали образцы Самарский, Rosa spinosissima L. Низкие показатели принадлежат сортам Крупноплодный ВНИВИ и Десертный.

Содержание в плодах шиповника витамина С, титруемой кислотности, редуцирующих сахаров и общего содержания растворимых сухих веществ представлены в табл. 3. Плоды шиповника вида Rosa mollis Sm. значительно опережают прочие представленные образцы по содержанию витамина С. Хорошие результаты также показали сорта Самарский Юбилейный и Крупноплодный ВНИВИ. Образцы шиповника отличаются незначительным расхождением в результатах определения титруемой кислотности. Минимальное количество кислот было установлено в сортах Самарский и Крупноплодный ВНИВИ. Больше всего кислот содержится в сортах Юбилейный, Самарский Юбилейный.

Необходимо отметить незначительную разницу в полученных данных содержания редуцирующих сахаров. Однако максимальным содержанием сахаров характеризуется сорт Самарский.

Максимальное содержание растворимых сухих веществ у плодов шиповника сорта Десертный. Минимальный результат по сравнению с прочими образцами показал вид Rosa spinosissima L. Подобный эффект объясняет органолептический анализ плода: мякоть мясистая с небольшой семечковой камерой, при механическом воздействии выделяется достаточно много сока для данного вида растения.

Заключение

Результаты, представленные выше, показали, что плоды всех видов и сортов шиповника, выращенных в Самарском регионе, действительно обладают антиоксидантным эффектом, содержат фенольные соединения, флавоноиды, витамин С. Большинство из анализируемых образцов могут составить конкуренцию не только типичному местному сырью (яблоки, злаки) [12-14], но и зарубежному [15].

Таким образом, можно сделать вывод, что шиповник рода Rosa L., выращенный в Самарском регионе, можно предложить для промышленного культивирования. При этом логично выделить ряд очень перспективных сортов и видов:

- по содержанию фенольных соединений и флавоноидов - Самарский, Самарский Юбилейный, Десертный, Крупноплодный ВНИВИ;

- присутствие антоцианов наблюдалось лишь у вида Rosa spinosissima L., о чем свидетельствует его насыщенный темно-фиолетовый цвет;

- по антирадикальной активности и железовосстанавливающей антиоксидантной способности - Десертный;

- по содержанию витамина С - Rosa mollis Sm.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература

1. Korkmaz M., Dogan N.Y. Analysis of genetic relationships between wild roses (Rosa L. Spp.) growing in Turkey // Food Chem. 2018. Vol. 60, N 4. Р. 305-310.

2. Saricaoglu F.Т. Application of multi pass high pressure homogenization to improve stability, physical and bioactive properties of rosehip (Rosacanina L.) nectar // Food Chem. 2019. Vol. 282, N 1. Р. 67-75.

3. Козлова А.Б. Оценка развития и продуктивности перспективных сортов шиповника в условиях Благовещенска // Дальневосточный аграрный вестн. 2018. № 4. С. 94.

4. Furrianca М. Hypoglycemic effect of Berberismicrophylla G Forst root extract // Trop. J. Pharm. Res. 2017. Vol. 16, N 9. Р. 2179-2184.

5. Дубцова Г.Н., Кусова И.У., Куницына И.К. Пищевая ценность продуктов из шиповника // Вопр. питания. 2018. Т. 87, № S5. С. 85.

6. Mаrmol I. Therapeutic applications of rose hips from different Rosa Species // Int. J. Mol. Sci. 2017. Vol. 18, N 6. Р. 1137.

7. Augusto T.R. Phenolic compounds and antioxidant activity of hydroalcoholic extracts of wild and cultivated murtilla (Ugnimolinae Turcz) // Food Sci. Technol. 2014. Vol. 34, N 4. P. 667-673.

8. Wang J. Free radical and reactive oxygen species scavenging activities of peanut skins extract // Food Chem. 2007. Vol. 104, N 2. P. 242-250.

9. Wijngaard H.H. A survey of Irish fruit and byproducts as a sourue of polyphenolic antioxidants // Food Chem. 2009. Vol. 116, N 1. Р. 202-207.

10. Mussatto S.I. Extraction of antioxidant phenolic compounds from spent coffee grounds // Sep. Purif. Technol. 2011. Vol. 83. P. 173-179.

11. Ebrahimzadeh M.A. Antioxidant and antihaemolytic activities of the leaves of Kefe cumin (Laser trilobum L) umbelliferae // Trop. J. Pharm. 2010. Vol. 9, N 5. P. 441-449.

12. Макарова Н.В., Валиулина Д.Ф., Бахарев В.В. Антиокислительные свойства и химический состав зимних сортов яблок // Изв. вузов. Пищевая технология. 2012. № 5. С. 27-28.

13. Бординова В.П., Макарова Н.В. Антиоксидантные свойства зерна ячменя, овса, сорго, риса и продуктов их переработки // Изв. вузов. Пищевая технология. 2011. № 5. С. 5-6.

14. Петрова С.Н., Ивкова А.В. Химический состав и антиоксидантные свойства видов рода Rosa L. (обзор) // Химия растительного сырья. 2014. № 2. С. 13.

15. Roman1 I., Stănilă A. Bioactive pounds and antioxidant activity of Rosa canina L. biotypes from spontaneous flora of Transylvania // Chem. Centr. J. 2013. Vol. 7, N 73. Р. 3-7.

References

1. Korkmaz M., Dogan N.Y. Analysis of genetic relationships between wild roses (Rosa L. Spp.) growing in Turkey. Food Chem. 2018; 60 (4): 305-10.

2. Saricaoglu F.Т. Application of multi pass high pressure homogenization to improve stability, physical and bioactive properties of rosehip (Rosacanina L.) nectar. Food Chem. 2019; 282 (1): 67-75.

3. Kozlova A.B. Assessment of the development and productivity of promising wild rose varieties in Blagoveshchensk. Dal’nevostochnyi agrarniy vestnik [Far Eastern Agrarian Bulletin]. 2018; (4): 94. (in Russian)

4. Furrianca М. Hypoglycemic effect of Berberismicrophylla G Forst root extract. Trop J Pharm Res. 2017; 16 (9): 2179-84.

5. Dubtsova G.N., Kusova I.U., Kunitsyna I.K. The nutritional value of dogrose products. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2018; 87 (S5): 85. (in Russian)

6. Mаrmol I. Therapeutic applications of rose hips from different Rosa Species. Int J Mol Sci. 2017; 18 (6): 1137.

7. Augusto T.R. Phenolic compounds and antioxidant activity of hydroalcoholic extracts of wild and cultivated murtilla (Ugnimolinae Turcz). Food Sci Technol. 2014; 34 (4): 667-73.

8. Wang J. Free radical and reactive oxygen species scavenging activities of peanut skins extract. Food Chem. 2007; 104 (2): 242-50.

9. Wijngaard H.H. A survey of Irish fruit and byproducts as a sourue of polyphenolic antioxidants. Food Chem. 2009; 116 (1): 202-7.

10. Mussatto S.I. Extraction of antioxidant phenolic compounds from spent coffee grounds. Sep. Purif Technol. 2011; 83: 173-9.

11. Ebrahimzadeh M.A. Antioxidant and antihaemolytic activities of the leaves of Kefe cumin (Laser trilobum L) umbelliferae. Trop J Pharm. 2010; 9 (5): 441-9.

12. Makarova N.V., Valiulina D.F., Bakharev V.V. Antioxidant properties and chemical composition of winter apple varieties. Izvestiya vuzov. Pischevaya tehnologiya [News of Higher Educational Institutions. Food Technology]. 2012; (5): 27-8. (in Russian)

13. Bordinova V.P., Makarova N.V. Antioxidant properties of barley grain, oats, sorghum, rice and their products. Izvestiya vuzov. Pischevaya tehnologiya [News of Higher Educational Institutions. Food Technology]. 2011; (5): 5-6. (in Russian)

14. Petrova S.N., Ivkova A.V. The chemical composition and antioxidant properties of species of the genus Rosa L. (review). Khimiya rastitel’nogo syr’ia [Chemistry of Plant Raw Material]. 2014; (2): 13. (in Russian)

15. Roman1 I., Stănilă A. Bioactive pounds and antioxidant activity of Rosa canina L. biotypes from spontaneous flora of Transylvania. Chem Centr J. 2013; 7 (73): 3-7.