Különböző szamóca fajták antocianin tartalmának vizsgálata nagy hatékonyságú folyadék kromatográfiával (HPLC)

Átírás

1 Ambrózy Zsuzsanna 1 Deák Konrád 1 Vizi Bernadett 2 Helyes Lajos 3 Daood Hussein 4 Különböző szamóca fajták antocianin tartalmának vizsgálata nagy hatékonyságú folyadék kromatográfiával (HPLC) Examination of anthocyanin content in different strawberry cultivars using high performance liquid chromatography (HPLC) ambrozy.zsuzsanna@mkk.szie.hu 1 Szent István Egyetem, Kertészeti Intézet, PhD hallgató 2 Szent István Egyetem, MKK-Kertészmérnök B.Sc., 3 Szent István Egyetem, Kertészeti Intézet, intézetigazgató 4 Szent István Egyetem, Regionális Egyetemi Tudásközpont, főkutató A szezonális kertészeti termékek közül a fogyasztók körében a szamóca az egyik legközkedveltebb gyümölcs Magyarországon. Vajon a szamóca csak a kulináris élvezetek miatt fontos? Valóban csak az ízéért és a zamatáért érdemes fogyasztani? Cassidy és munkatársai (2013) kutatásai alapján megállapították, hogy a szamóca fogyasztása a szív- és érrendszeri betegségek megelőzése szempontjából is igen hasznos, amit főként a benne lévő antocianinok okoznak. Ezért célunk volt különböző szamócafajták összehasonlítása az antocianin tartalom kvalitatív és kvantitatív meghatározása szempontjából. Kísérletünket randomizált elrendezésben a gödöllői Szent István Egyetem kertészeti tanüzemének területén állítottuk be. Négy különböző fajtájú szamócát vizsgáltunk, melyek a Joly F 1, a Dely F 1 a Marmolada F 1, és az Antea F 1, fajták voltak. A méréseket a Szent István Egyetem Regionális Tudásközpontjának Analitikai Laborjában HPLC technikával végeztük. Az antocianinok mennyiségi és minőségi meghatározását ecetsavas-metanolos kivonás után HPLC-vel, gradiens elúciós módszerrel és diódasoros detektor segítségével végeztük. (HPLC: Merck Hitachi-Chromaster; Oszlop: Nucleodur C18, szemcseméret: 5µm, hossz: 250 mm, belső átmérő: 4,6 mm; eluensek: A: 1%-os hangyasav, B: acetonitril, C: metanol; Chromaster 5430 diódasoros detektor). A mérés számítógépes irányítását EZChrom Elite kromatográfiás adatkezelő szoftverrel végeztük. Az antocianinokat 520 nm-en határoztuk meg. A szamóca antocianinjai közül 4 komponenst sikerült szétválasztani. Vizsgálataink során arra az eredményre jutottunk, hogy az antocianin tartalom nagymértékben függ a fajtától is. KULCSSZAVAK: Szamóca, antocianin, HPLC 62

2 BEVEZETÉS A tavasz beálltával a szamóca az első friss gyümölcs hazánkban. Ennek köszönhetően piaci jelentősége igen nagy. Ezt a Fruitveb adatai is alátámasztják, hiszen hazánkban 2012-ben 680 hektáron 6,9 ezer tonna termést állítottak elő belőle. Napjainkban a szamóca népszerűségét nem csak frissességének, zamatos ízének, hanem az egyre inkább kutatott antioxidáns kapacitásának és betegségek megelőzését segítő szerepének tulajdoníthatjuk. Ezt a pozitív hatást nagyban az antocianinok okozzák. Ezért is van szükség arra, hogy a szamócában lévő antocianinokat minél magasabb szinten megismerjük, elválasztásukat, azonosításukat, mennyiségüket és egymáshoz viszonyított arányukat alapul véve. Stój et al., 2006 szerint a HPLC technika a legkiválóbb módszer az antocianinok meghatározásához. Az antocianinok kromatográfiás profilja, mint egy ujjlenyomat működik a HPLC-s szétválasztás után (Versari et al., 1997). Egyazon fajon belül viszont a különböző fajták különböző kromatográfiás profilt adnak (Hofsommer, 1995). Így a HPLC technika alkalmas a fajták és a termesztő körzetek beazonosítására, melynek a nyomon követhetőség szempontjából is óriási szerepe van. Az antocianinok antioxidáns tulajdonsága azt jelenti, hogy kémiai szerkezetükből is kifolyólag képesek semlegesíteni a szabadgyököket (hidrogénperoxid, H 2O 2, szuperoxid O 2 -). Több kutatás is rámutat arra, hogy a szív- és érrendszeri betegségek megelőzése szempontjából is igen hasznosak ezek a vegyületek (Jennings et al., 2012), (Cassidy et al., 2013), (Garcia-Alonso et al., 2004). Liu et al., 2005-ben tumor megelőző és a rákos sejtek körüli véredényképződést megakadályozó hatásukról írtak. Sharma kutatásai alapján (2001) megállapította, hogy az UV-B sugárzás ( nm) ellen is nyújtanak védelmet az antocianinok, közülük is a cianidineknek tulajdonítható ez a hatás. Az antocianinok polifenol vegyületek, azon belül is a flavonoidokhoz tartoznak (Harbone et al., 1964), (Mazza&Miniati, 1993). A szamóca piros színéért felelősek. Ezeket a jó vízoldékonyságú pigmenteket a növények a pentózfoszfát-ciklus, flavonoid és sikimisav szintézis útján termelik (Pascual-Teresa et al., 2008). Mennyiségüket a növényekben befolyásolhatják a környezeti tényezők, a fajta, a termesztési körülmények és az árúvákészítés módja és ideje. Az antocianinok tulajdonképpen másodlagos anyagcseretermékek, melyek a sejtek vakuólumában halmozódnak fel glikozidok formájában. Egy aglikonból - egy nem cukor jellegű szerves molekulából - és egy vagy több cukormolekulából állnak. A cukormolekula általában glükóz, de egyéb szénhidrátok (xilóz, ramnóz és rutinóz stb.) is előfordulnak. Az antocianinok leggyakoribb aglikonjai a pelargonidin, a cianidin, a delfinidin, a malvidin és a peonidin (Oancea & Oprean, 2011). Tanulmányok szerint az antocianinok nem stabil vegyületek (Rivas-Gonzalo, 2003), az alacsony hőmérsékleten való tárolás azonban növeli stabilitásukat (Delgado-Vargas et al., 2003). 63

3 ANYAG ÉS MÓDSZER A 2013-as évben kísérletünket véletlenszerű elrendezésben a göd gödöllői Szent István Egyetem kertészeti tanüzemének területén állítottuk be. A terület barna erdőtalaját alacsony vízkapacitás, de jó vízelvezető képesség jellemzi. A talajvíz 5 méternél mélyebben helyezkedik el, amely a növények számára már hozzáférhetetlen.. A hőmérsékleti adatokról és a csapadékmennyiség alakulásáról a kísérleti téren elhelyezett meteorológiai mérőál mérőállomás szolgáltatta az adatokat. Mivel a virágképződéstől a betakarításig általában 30 nap telik el, a szedések előtti utolsó hónap meteorológiaii adatait vettük alapul kísérletünkhöz (1. Ábra). 1. Ábra. A szedések előtti időszak meteorológiai adatai ban. Négy különböző fajtájú szamócát vizsgáltunk bakhátas termesztésből, melyek a Joly F1, a Dely F1 a Marmolada F1, és az Antea F1, fajták voltak. A minták szedését négy ismétlésben végeztük, két elkülönített területről, így es mintaszámmal dolgoztunk. A szedéseket 3 naponta végeztük, összesen három szedés volt a szamóca termés terméshozásának csúcsán. Ezt követően a mintákban lévő antocia antocianinok mennyiségi és minőségi meghatározását a Szent István Egyetem Regionális Tudásközpontjának Analitikai Laborjában HPLC technikával végeztük. A mintákat homogenizáltuk majd 5 gg-nyi lemérését követően 4:1 arányú ecetsavas-metanolos kivonás után 5 percre szobahőmérsékletű ultrahangfürdőbe helyeztük 64

4 őket. Másnap a szűrőpapírral átszűrt mintákat HPLC szűrővel (0,45µm) tisztítottuk. Az antocianinok mennyiségi és minőségi meghatározását HPLC készülékkel, gradiens elúciós módszerrel és diódasoros detektor segítségével végeztük. (HPLC: Merck Hitachi-Chromaster; Oszlop: Nucleodur C18, szemcseméret: 5µm, hossz: 250 mm, belső átmérő: 4,6 mm; eluensek: A: 1%-os hangyasav, B: acetonitril, C: metanol; Chromaster 5430 diódasoros detektor). A mérés számítógépes irányítását EZChrom Elite kromatográfiás adatkezelő szoftverrel végeztük. Az antocianinokat 520 nm-en határoztuk meg. Az egyes antocianinok beazonosítását a spektrum, az elúciós sorrend és az irodalmak alapján határoztuk meg. A hullámhossz maximuma (λ max) a látható tartományban szorosan összefügg az antocianin hidroxilációs mintázatával. A pelargonidin származékokat (λ max=502nm) így meg tudjuk különböztetni a cianidin (λ max= nm) és a delfinidin (λ max= nm) származékoktól (Bakker et al., 1994), (Goiffon et al., 1991). A cukor természete nincs lényeges hatással a spektrum alakulására (Hong & Wrolstad, 1990), (Versari et al., 1997). Az aglikonok elúciós sorrendje a következő: delfinidin, cianidin majd pelargonidin. EREDMÉNYEK ÉS MEGVITATÁSUK Az antocianinok mennyiségi meghatározásához rutin standard volt segítségünkre. A szamóca antocianinjai közül mindegyik mintában minimum 4 komponenst sikerült szétválasztani. Az első csúcs cianidin-3-glükozid, a második pelargonidin-3-glükozid, a harmadik és negyedik csúcsok cianidin- és pelargonidin származékok voltak. Megfigyeltük, hogy az 1. szedéshez képest a 2. és a 3. szedéseknél a komponensek száma növekedett, ezzel párhuzamosan arányuk változott. Ez azt jelenti, hogy antocianin-összetétel nagyban megváltozott az első szedéstől az utolsó szedésig. Ezt az antocianin-bioszintézis szabályozásában szerepet játszó enzimek aktivitásának változása okozta. Szakirodalmak alapján a szamóca antocianin-tartalma µg/g-ra tehető (García-Viguera et al., 1999), (Gil et al., 1997), (Zheng et al., 2005). Ezzel szemben kísérletünkben a Marmolada F 1 fajtában 318,56 µg/g antocianin volt, mely kiugróan magas értéknek számít. Meglepő, hogy a Joly F 1 fajtában már csak átlagosan 163,88 µg/g-ot találtunk. Ezt követte a Dely F 1 128,44 µg/g-mal és végül az Antea F1 (kevesebb, mint a Marmolada F 1 harmadával), 108,09 µg/g-mal (2. ábra). 65

5 µg/g Dely Marmolada Anthea Joly 2. Ábra A vizsgált fajták antocianin-tartalma (µg/g) A szedések előrehaladtával az antocianin-tartalom egyre növekedett, míg az első szedésnél összesen 141,01 µg/g-ról beszélhetünk, addig a második szedésnél már 164,97- µg/g-ról, a harmadik szedésnél pedig már 245,69 µg/g-ról. Az első szedésnél több mint 100 µg/g-mal kevesebb volt átlagosan az antocianin-tartalom! Mivel a fajták, a termesztési körülmények és a betakarítás módja minden szedésnél megegyezett, ezt a változást valószínűleg a környezeti tényezőkben bekövetkezett változásokra vezethetjük vissza. A szedéseket megelőző hónapok hőmérsékleti és csapadék adatait összevetve a következőket állapítottuk meg: Az első szedést megelőző hónap átlagos napi középhőmérséklete 15,4 C volt, ami a 2. szedésnél 15,7 C-ra, a 3. Szedésnél 15,9 C-ra növekedett. A csapadék szempontjából elhanyagolható volt a különbség az egyes szedéseknél. A hőmérséklet és a besugárzás mértékének növekedése okozhatta az antocianin-tartalom növekedését a szamóca mintákban. Ezek pontos tisztázására további vizsgálatok szükségesek. A kutatást a TÁMOP B-11/2/KMR és a Szent István Egyetem, Mezőgazdaság és Környezettudományi Kar /2013/TUDPOL és a KTIA-AIK-12 projectek támogatták. 66

6 IRODALOMJEGYZÉK 1. BAKKER J., BRIDLE P., KOOPMAN A. (1992): Strawberry juice color: the effect of some processing variables on the stability of anthocyanins. J. Sci. Food. Agric., 60, CASSIDY A., MUKAMAL K. J., LIU L., FRANZ M., ELIASSEN A. H., RIMM E. B. (2013): High anthocyanin intake is associated with a reduced risk of myocardial infarction in young and middle-aged women. Circulation, 127, DE PASCUAL-TERESA S., SANCHES-BALLESTA M.T. (2008): Anthocyanins: from plant to health. Phytochemistry Rev., 7, DELGADO-VARGAS F., PAREDES-LÓPEZ O. (2003): Anthocyanins and betalains. In Natural Colorants for Food and Nutraceutical Uses. CRC Press, Boca Ration, pp: GARCIA-ALONSO M, RIMBACH G., RIVAS-GONSALO J.C. (2004): Antioxidant and cellular activities of anthocyanins and their corresponding vitisins A studies in platelets, monocytes, and human endothelial cells. J. Agric. Food Chem., 52, GARCIA-VIGUERA C., ZAFRILLA P., ROMERO F., ABELLÁN P., ARTÉS F., TOMÁS-BARBERÁN F.A. (1999): Color stability of strawberry jam as affected by cultivar and storage temperature. Journal of Food Science, 2, GIL M. I., HOLCROFT D. M., KADER A. A. (1997): Changes in strawberry anthocyanins and other polyphenols in response to carbon dioxide treatments. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 45, GOIFFON J.P, BRUN M., BOURRIER M. J. (1991): High-performance liquid chromatography of red fruit anthocyanins. J. Chromatogr., 537, HARBONE J.B., HALL E. (1964): Plant polyphenols. 13. The systematic distribution and origin of antocyanins containing branched trisaccharides. Phytochem. 3, HOFSOMMER H.J. (1995): Determination of anthocyanins and carotinoids in fruit juices. Fruit Processing, 4, HONG V., WROLSTAD R.E. (1990): Use of HPLC separation/photodiode array detection for characterization of anthocyanins. J. Agric. Food. Chem., 38, JENNINGS A., WELCH A. A., FAIRWEATHER-TAIT S. J., KAY C., MINIHANE A.M., CHOWIENCZYK P., JIANG B., CECELJA M., SPECTOR T., MACGREGOR A., CASSIDY A. (2012): Higher anthocyanin intake is associated with lower arterial stiffness and central blood pressure in women. American Journal of Clinical Nutrition, 96: 4,

7 13. LIU Z., SCHWIMER J., LIU D. (2005): Black raspberry extract and fractions contain angiogenesis inhibitors. J. Agric. Food Chem., 53, MAZZA G., MINIATI E. (1993): Anthocyanins in Fruits, Vegetables and Grains. Boca Raton: CRC Press Inc., OANCEA S., OPREAN L. (2011): Anthocyanins, from biosynthesis in plants to human health benefits. Food Technology, 1, RIVAS-GONSALO J.C. (2003): Analysis of Antocyanins. In: Santos-Buelga C., Williamson G. Methods in polyphenol analysis. The Royal Society of Chemistry, Cambridge, SHARMA R. (2001): Impact of Solar Uv-B on tropical ecosystems and agriculture. Case study: effect of UV-B on rice, Proceedings of SEAWIT98 and SEAWPIT2000, 1, STÓJ A., MALIK A., TARGONSKI Z. (2006): Comparative analysis of anthocyanin composition of juices obtained from selected species of berry fruits, Pol. J. Food Nutr. Sci. 4, VERSARI A., BERBANTI D., BIESENBRUCH S., GARNELL P.J. (1997): Analysis of anthocyanins in red fruits by use of HPLC spectral array detection. Ital. J. Food Sci., 9, ZHENG Y., WANG S. Y., WANG C. Y., ZHENG W. (2007): Changes in strawberry phenolics, anthocyanins, and antioxidant capacity in response to high oxygen treatments, Swiss Society of Food Sci. And Tech., 40,