Антиоксидантный потенциал плодов шиповника

Резюме

Наличие в плодах шиповника комплекса биологически активных веществ обусловливает антиоксидантное действие.

Цель исследования - оценка антиоксидантной активности плодов сортового шиповника из коллекции ГБУ Самарской области "Научно-исследовательский институт садоводства и лекарственных растений "Жигулевские сады", выращенного в Самарском регионе в сезон 2016 г.

Материал и методы. Определены антиоксидантная активность [антирадикальная активность, восстанавливающая сила по методу FRAP (железовосстанавливающая антиоксидантная сила), антиоксидантная активность в системе с линолевой кислотой], содержание фенольных веществ в пересчете на галловую кислоту и флавоноидов в пересчете на катехин. Помимо этого определены содержание витамина С, общее содержание органических кислот, редуцирующих сахаров, сухих растворимых веществ.

Результаты и обсуждение. Результаты исследования свидетельствуют о высокой антиоксидантной активности анализируемых образцов плодов шиповника. Так, максимальное содержание фенолов имеют сорта Самарский Юбилейный (966 мг галловой кислоты на 100 г исходного сырья), Самарский (922 мг/100 г), Десертный (858 мг/100 г), Крупноплодный ВНИВИ (723 мг/ 100 г). Высокое содержание флавоноидов определено у сорта Десертный (442 мг катехина/100 г исходного сырья) и вида Rosa spinosissima L. (418 мг/100 г). Присутствие антоцианов наблюдалось только у вида Rosa spinosissima L. (90,86 мг цианидин-3-гликозида/100 г сырья), что подтверждается его насыщенным фиолетовым цветом. Сорт Десертный показал наибольший показатель антирадикальной активности (IC50=2,7 мг/см3) и восстанавливающей силы (18,18 моль Fe2+/1 кг исходного сырья). Способность ингибировать окисление линолевой кислоты проявили все представленные образцы. Были определены содержание витамина С (лидер вид Rosa mollis Sm. - 67,3 мг%, сорта Самарский Юбилейный - 50,12 мг% и Крупноплодный ВНИВИ - 47,3 мг%), кислотность (лидер сорт Юбилейный - 1,39%), массовая доля редуцирующих сахаров (лидер сорт Самарский - 9,9%), содержание растворимых сухих веществ (лидер сорт Десертный - 22,2%).

Заключение. Представленные сорта шиповника обладают высокой антиоксидантной активностью.

Ключевые слова:Rosa L., антиоксиданты, витамин С, фенолы, антирадикальная активность

Для цитирования: Алексашина С.А., Макарова Н.В., Деменина Л.Г Антиоксидантный потенциал плодов шиповника // Вопр. питания. 2019. Т 88, № 3. С. 84-89. doi: 10.24411/0042-8833-2019-10033.

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.