Originalni nau~ni rad - Original scientific paper ANTIOKSIDATIVNI POTENCIJAL PROIZVODA DOBIJENIH OD P[ENICE Marijana Saka~ 1, Julianna Gyura 2, Slavko Filipovi} 1, Milutin Risti} 1, \or e Medi} 2, Mladenka Pestori} 1 1 Nau~ni institut za prehrambene tehnologije u Novom Sadu, Novi Sad 2 Tehnolo{ki fakultet, Novi Sad Izvod: U etanolnim ekstraktima p{eni~nog bra{na tip 400, 500, 850, integralnog p{eni~nog bra{na i p{eni~nih mekinja ispitana je antioksidativna aktivnost odre ivanjem "skevind`er" efekta na DPPH-radikale, uz odre ivanje sadr`aja ukupnih fenola. Najni`a ustanovljena vrednost IC 50 iznosila je 31,64 ± 0,33 mg/ml za ekstrakt p{eni~nih mekinja, dok je najvi{a za ekstrakt bra{na tip 400 iznosila 39,36 ± 0,31 mg/ml. Sadr`aji ukupnih fenola ispitivanih eks - trakata, izra`eni kao ekvivalenti galne kiseline, variraju od 19,45 ± 0,35 µg/g za bra{no tip 400 do 410,63 ± 6,98 µg/g za p{eni~ne mekinje. Klju~ne re~i: proizvodi od p{enice, antioksidanti, ukupni fenoli, DPPH "skevind`er" efekat. Uvod Naru{avanje ravnote`e izme u oksidanata i antioksidanata na }elijskom nivou, nazvano oksidativni stres (Tem ple, 2000), rezultira pove}anjem koncen - tracije reaktivnih kiseonikovih vrsta i kiseonikovih slobodnih radikala, koji o{te}uju biomolekule, poput DNK, proteina, lipida i ugljenih hidrata, pospe{uju akumulaciju "pigmenata starenja" i vode dokazanom razvijanju mnogih bolesti (Halliwell, 1996). Epidemiolo{ke studije otkrivaju da su mnoge hroni~ne bolesti, uklju~uju}i aterosklerozu, kardiovaskularne bolesti, kancerogena oboljenja, dija betes, Alchajmerovu bolest i druga oboljenja, u tesnoj vezi sa oksidativnim stresom (Baublis et al., 2000). Jednu od mogu}nosti supresiranja oksidativnog stresa u smislu o~uvanja zdravstvene dobrobiti, s jedne strane, kao i spre~avanja ne`eljene reakcije oksi - dacije lipida u prehrambenoj industriji u cilju o~uvanja nutritivnih i senzornih karakteristika proizvoda, s druge strane, predstavlja upotreba antioksidanata. Ovakva orijentacija u unapre enju ishrane primarno podrazumeva kori{}enje namirnica koje su bogate antioksidantima, odnosno onih ~iji je prirodni anti - oksidativni potencijal o~uvan tokom nekog tehnolo{kog postupka kori{}enog u proizvodnji hrane, {to doprinosi njenoj funkcionalnosti, koja poslednjih godina biva sve vi{e favorizovana. Antioksidanti biljnog porekla, pre svega polifenoli, deluju kao "skevind`eri" slobodnih radikala, redukcioni agensi i metal-helatori (Rice-Ev ans et al., 1996). @itarice, kao osnovna sirovinska baza u proizvodnji visokofrekventno kori{}enih pekarskih i drugih proizvoda, sadr`e visoke nivoe derivata benzoeve i hidro - ksicimetne kiseline, kao i antocijanidine, flavonole, halkone, flavone, flavo none i aminofenolna jedinjenja, za koje postoje navodi o dokazanoj zdravstvenoj do - 495
496 Institut za ratarstvo i povrtarstvo, Novi Sad brobiti (Andreasen et al., 2001). Pozitivni efekti u prevenciji i le~enju niza hroni~nih bolesti sistematskim konzumiranjem integralnih `itarica uslovljeni su, izme u ostalog, izrazitom antioksidativnom delotvorno{}u derivata hidro ksi - cimetne kiseline (Emmons et al., 1999). Zhou i saradnici (2004) su ustanovili da je "skevind`er" efekat i sadr`aj ukupnih fenola p{enice u korelaciji sa sadr`ajem ferulne kiseline, dominantne fenolne kiseline ove `itarice, koja ~ini 57-77% ukupnih fenolnih kiselina p{enice. Antioksidativna delotvornost ferulne kiseline i strukturno sli~nih fenolnih kiselina dokazana je u razli~itim model sistemima, kako registrovanjem "skevind`er" efekta na DPPH-radikale, tako i pra}enjem inhibicije oksidacije metil linoleata i lipozoma (Kikuzaki et al., 2002). Primena komercijanih tehnolo{kih postupaka u obradi `itarica rezultira dobijanjem pasa`nih bra{na i frakcija niske nutritivne vrednosti, pre svega p{eni~nih mekinja, za koje se, me utim, saznaje da mogu da poslu`e kao potencijalni izvori prirodnih antioksidanata (Bryngelsson et al., 2002). U skladu sa navedenim, ovsene mekinje sadr`e znatno vi{e fenolnih materija od endosperma, te, shodno tome, ispoljavaju vi{u antioksidativnu aktivnost (Pe ter - son, 2001), dok p{eni~ne mekinje deluju kao "skevind`eri" slobodnih radikala i metal-helatori (Yu et al., 2002). Liyana-Pathirana i Shahidi (2007) su, ispituju}i antioksidativni potencijal i "skevind`er" efekat na neke slobodnoradikalske vrste ekstrakata frakcija mle ve - nja p{enice, ustanovili slede}i hijerarhijski niz pra}enjem sposobnosti sni`a - vanja koncentracije DPPH-radikala: mekinje > sitne mekinje > p{eni~no sto~no bra{no > celo zrno > p{eni~no bra{no. Isti autori su na osnovu rezultata drugih ispitivanja potvrdili da p{eni~ne mekinje poseduju najizra`enija antioksidativna svojstva, koja su u korelaciji sa najvi{im sadr`ajem fenolnih materija u meki - njama, pre svega sa nivoom ferulne kiseline. Antioksidativni potencijal p{eni - ~nih mekinja svrstava ih u sirovine od posebnog zna~aja u proizvodnji funkci - onalne hrane u odnosu na druge frakcije mlevenja p{enice. Obzirom da u na{oj zemlji jo{ uvek preovladava navika konzumiranja belog p{eni~nog hleba, kao i pekarskih proizvoda koji nisu od integralnog zrna p{e - nice, opredelili smo da cilj ovoga rada bude utvr ivanje antioksidativne aktivnosti pojedinih komercijalno dostupnih proizvoda dobijenih od p{enice, kako bi se stekla delimi~na saznanja o potencijalu ispitivanih proizvoda kao komponenti za proizvodnju funkcionalne hrane. Materijal i metod rada Materijal. Za ispitivanja kori{}ena su komercijalno dostupna p{eni~na bra{na tip 400, 500, 850, integralno p{eni~no bra{no i p{eni~ne mekinje. Ekstrakcija. U 10 g uzorka dodato je 100 ml 96% etanola. Ekstrakcija je vr{ena uz intenzivno mu}kanje (60 omin -1 ) na sobnoj temperaturi tokom 1 h. Ekstrakt je odvojen filtriranjem kroz kvalitativni fil ter-papir (Whatman No 41), a postupak je nakon toga ponavljan jo{ dva puta sa po 100 ml etanola. Sjedinjeni ekstrakti (3x100 ml) upareni su na rotacionom vakuum upariva~u (40 o C) do suva, kako bi se izra~unao prinos sirovog ekstrakta. Sirovi ekstrakt je potom ponovo rastvoran u etanolu, te kvantitativno prenet i dopunjen istim do zapremine od 10 ml. Ovako dobijeni ekstrakti kori{}eni su za dalja ispitivanja sadr`aja ukupnih fenola i antioksidativne aktivnosti ("skevind`er" efekat na DPPH-radikale).
Zbornik radova, Sveska 44, 2007. 497 Ukupni fenoli. Odre ivanje sadr`aja ukupnih fenola, izra`enih kao ekvi va - lenti galne kiseline, u ispitivanim uzorcima vr{eno je po metodi Singletona i saradnika (1999). "Skevind`er" efekat na DPPH-radikale. Alikvoti serije razbla`enih etanolnih ekstrakata ispitivanih uzoraka (10, 20, 30 i 40 mg/ml) (0,1 ml) me{ani su sa 2,9 ml metanola i 1 ml metanolnog rastvora 1,1-difenil-2-pikrilhidrazil radikala, ~ija je polazna koncentracija iznosila 90 µm (22,5 ml 0,4 mm rastvora DPPH (0,01577 g DPPH u 100 ml metanola) razbla`i se sa 95% metanolom do 100 ml). Apsorbancija je merena nakon 60 minuta stajanja sme{e u mraku na 515 nm (6405 UV/Vis, Jenway) (Hatano i et al., 1988). IC 50 predstavlja koncentraciju etanolnog ekstrakta koja ostvaruje 50% sni`enja koncentracije DPPH-radikala pod izbaranim uslovima navedene metode. Dobijeni rezultati, izra`eni kao srednja vrednost tri nezavisna odre ivanja ± standardna devijacija, obra eni su analizom varijanse i uz primenu testa najmanje zna~ajne razlike (SPSS for Win dows). Prag zna~ajnosti je P < 0,05. Rezultati i diskusija U cilju odre ivanja antioksidativnog potencijala nekih komercijalnih proiz - voda dobijenih od p{enice kori{}eni su etanolni ekstrakti p{eni~nog bra{na tip 400, 500, 850, integralnog p{eni~nog bra{na i p{eni~nih mekinja, koji su podvrgnuti odre ivanju "skevind`er" efekta na DPPH-radikale i sadr`aja ukupnih fenola (tabela 1). Tabela 1. Sadr`aj ukupnih fenola i "skevind`er" efekat na DPPH-radikale etanolnih ekstrakata proizvoda dobijenih od p{enice Ta ble 1. To tal phe no lic con tent and scav eng ing ac tiv ity on DPPH rad i cals of ethanolic ex - tracts of var i ous wheat prod ucts Ekstrakti Extracts P{eni~no bra{no tip 400 Wheat flour type 400 P{eni~no bra{no tip 500 Wheat flour type 500 P{eni~no bra{no tip 850 Wheat flour type 850 Integralno p{eni~no bra{no In te gral wheat flour P{eni~ne mekinje Wheat bran Ukupni fenoli (µg/g kao ekvivalenti galne kiseline) Total phenolic content (µg/g as gal lic acid equiv a lents) IC 50 (mg ekstrakta/ml) IC 50 (mg ex tract/ml) 19,45 ± 0,35a 39,36 ± 0,31c 37,08 ± 0,15b 34,24 ± 0,26b 50,76 ± 0,48c 31,59 ± 0,20a 137,19 ± 1,69d 31,26 ± 0,06a 410,63 ± 6,98e 31,64 ± 0,33a Vrednosti su izra`ene kao srednja vrednost tri nezavisna odre ivanja ± standardna devijacija. Vrednosti obele`ene istim slovom u koloni nisu statisti~ki zna~ajno razli~ite (P < 0,05). Obzirom da vrste i koli~ine identifikovanih fenolnih kiselina, odnosno uku - pnih fenola u `itaricama, zavise od pripreme uzorka (Onyeneho & Hettiarachchy, 1992), na~ina i uslova ekstrakcije (Kader et al., 1996; Zhou & Yu, 2004) i pri me - njene hidrolize (za odre ivanje tzv. vezanih fenolnih kiselina) (Kim et al., 2006), dobijeni sadr`aji ukupnih fenola ispitivanih ekstrakta (tabela 1) nisu uporedivi sa literaturno dostupnim podacima za iste (Yu et al., 2002; Liyana-Pathirana &
498 Institut za ratarstvo i povrtarstvo, Novi Sad Shahidi, 2007), ali me usobnim pore enjem pru`aju saznanja od zna~aja za proizvodnju funkcionalne hrane. Uvidom u sadr`aj tabele 1 mo`e se zaklju~iti da se ekstrakti ispitivanih proiz voda statisti~ki zna~ajno (P < 0,05) razlikuju po sadr`aju ukupnih fenola, {to je u saglasnosti sa rezultatima Zhoua i saradnika (2004), koji navode da se zrno, mekinje i druge frakcije p{enice bitno razlikuju po antioksidativnoj aktivnosti i sadr`aju ukupnih fenola. Sadr`aj ukupnih fenolnih materija najvi{i je u ekstraktu p{eni~nih mekinja, jer su najvi{e koncentracije fenolnih kiselina u `itaricama prisutne u spoljnim omota~ima zrna, koji ulaze u sastav mekinja (Baublis et al., 2000). Dominantne fenolne kiseline p{eni~nih mekinja, ferulna, vanilinska, p-ku - ma rinska, kafena i hlorogenska kiselina (Kähkönen et al., 1999; Kim et al., 2006), odnosno njihova distribucija u p{eni~nom zrnu, obezbe uju da ekstrakt p{eni~nih mekinja ispoljava ja~u antioksidativnu aktivnost u odnosu na ekstrakte drugih frakcija p{enice (Onyeneho & Hettiarachchy, 1992). Me utim, vrednosti IC 50 za ekstrakte p{eni~nog bra{na tip 850, integralnog p{eni~nog bra{na i mekinja (tabela 1) nisu statisti~ki zna~ajno razli~ite (P < 0,05), {to ukazuje da ovi ekstrakti sadr`e antioksidativno delotvorne komponente sli~nih hemijskih struktura, ali prisutne u razli~itim koncentracijama u ispitivanim ekstraktima. Ta ~injenica obja{njava stanovi{te da hleb od integralnog p{eni - ~nog bra{na poseduje antioksidativni potencijal skoro dva puta vi{i od belog hleba (Miller et al., 2000), {to obezbe uje njegovu "skevind`er" aktivnost du` celog digestivnog trakta, a posebno u debelom crevu (Esposito et al., 2005). Potpuni uvid u antioksidativni potencijal ispitivanih komercijalnih proiz - voda dobijenih od p{enice stekao bi se odre ivanjem sadr`aja svih oblika fenol - nih materija, obzirom da one u `itaricama egzistiraju u slobodnom, rastvornom konjugovanom i nerastvornom vezanom obliku, pri ~emu je najve}i deo polifenola prisutan u nerastvornoj formi vezanoj za komponente }elijskog zida (Bunzel et al., 2001). Zaklju~ak Rezultati antioksidativne delotvornosti ispitivanih ekstrakata proizvoda od p{enice ukazuju na zna~aj primene integralnog p{eni~nog bra{na i p{eni~nih mekinja u namirnicama kategorizovanim kao funkcionalna hrana, odnosno, posredno, na zdravstvenu dobrobit koju navedene frakcije mlinske prerade p{enice dugoro~nim konzumiranjem mogu da obezbede. Zahvalnice Istra`ivanje je sprovedeno u okviru projekta Specijalni pekarski proizvodi kao funkcionalna hrana BTN 371009B, sufinansiranog od strane Ministarstva nauke i za{tite `ivotne sredine Republike Srbije. Literatura Andreasen m. f., Landbo A-K., Christensen L. P., Hansen A., Meyer A. S. (2001): An ti ox i dant ef fects of phe no lic rye (Secale cereale L.) ex tracts monomeric hydroxycinnamates, and ferulic acid dehydrodimers on hu man low-den sity lipoproteins, Jour nal of Ag ri - cul tural and Food Chem is try, 49, 8, 4090-4096.
Zbornik radova, Sveska 44, 2007. 499 Baublis A. J., Clydesdale F. M., Decker E. A. (2000): An ti ox i dants in wheat-based break fast ce re als, Ce real Food World, 45, 71-74. Bryngelsson s., Dimberg l. h., Kamal-Eldin a. (2002): Ef fects of com mer cial pro cess ing on levels of antioxidants in oats (Avena sativa L.), Jour nal of Ag ri cul tural and Food Chem is try, 50, 7, 1890-1896. Bunzel M., Ralph J., Martia J. M., Hat field R. D., Steinhart H. (2001): Diferulates as struc tural components in soluble and insoluble cereal dietary fibre, Journal of the Science of Food and Ag ri cul ture, 81, 7, 653-660. Emmons C. L., Pe ter son D. M., Paul G. L. (1999): An ti ox i dant ca pac ity of oat (Avena sativa L.) extracts. 2. In vitro antioxidant activity and contents of phenolic and tocol antioxi - dants, Jour nal of Ag ri cul tural and Food Chem is try, 47, 12, 4894-4898. Esposito F., Arlotti G., Bonifati A. M., Napolitano A., Vitale D., Fogliano V. (2005): An ti ox i - dant ac tiv ity and di etary fi bre in durum wheat bran by-prod ucts, Food Re search In ter - na tional, 38, 1167-1173. Halliwell B. (1996): Oxidative stress, nutrition and health. Experimental strategies for opti - mi za tion of nu tri tional antioxidative in take in hu mans, Free Rad i cal Re search, 25, 57-74. Hatano T., Kagawa H., Yasuhara T., Okuda T. (1988): Two new flavonoids and other con stit - uents in licorice root: Their relative astringency and radical scavenging effects, Chemical and Pharmaceutical Bulletin, 36, 2090-2097. Kader F., Rovel B., Girardin M., Metche M. (1996): Frac tion ation and iden ti fi ca tion of the phenolic compounds of highbush blueberries (Vaccinium corymbosum L.), Food Chemistry, 55, 35-40. Kähkönen M. P., Hopia A. I., Vuorela H. J., Rauha J.-P., Pihlaja K., Kujala T. S., Heinonen M. (1999): Antioxidant activity of plant extracts containing phenolic compounds, Journal of Ag ri cul tural and Food Chem is try, 47, 10, 3954-3962. Kikuzaki H., Hisamoto M., Hirose K., Akiyama K., Taniguchi H. (2002): An ti ox i dant prop er - ties of ferulic acid and its re lated com pounds, Jour nal of Ag ri cul tural and Food Chem - is try, 50, 7, 2161-2168. Kim K-H., Tsao R., Yang R., Cui S. W. (2006): Phe no lic acid pro files and an ti ox i dant ac tiv i ties of wheat bran ex tracts and the ef fect of hy dro ly sis con di tions, Food Chem is try, 95, 466-473. Liyana-Pathirana C. M., Shahidi F. (2007): An ti ox i dant and free rad i cal scav eng ing ac tiv i ties of whole wheat and mill ing frac tions, Food Chem is try, 101, 1151-1157. Miller h. e., Rigelhof f., Marquart l., Prakash a., Kanter m. (2000): Whole-grain prod ucts and antioxidants, Cereal Food World, 45, 59-62. Onyeneho S. N., Hettiarachchy N. S. (1992): An ti ox i dant ac tiv ity of durum wheat bran,, Jour nal of Ag ri cul tural and Food Chem is try, 40, 9, 1496-1500. Pe ter son D. M., Emmons C. L., Hibbs A. H. (2001): Phe no lic an ti ox i dants and an ti ox i dant ac - tiv ity in pearling frac tions of oat groats, Jour nal of Ce real Sci ence, 33, 97-103. Rice-Ev ans C. A., Miller N. J., Paganga G. (1996): Struc ture-an ti ox i dant ac tiv ity re la tion ships of flavonoid and phe no lic ac ids, Free Rad i cal Bi ol ogy and Med i cine, 20, 933-956. Sin gle ton V. L., Orthofer R., Lamuela-Raventos R. M. (1999): Anal y sis of to tal phe nols and other ox i da tion sub strates and an ti ox i dants by means of Folin-Ciocalteu re agent, Meth ods Enzymology, 299, 152-178. Tem ple n. j. (2000): An ti ox i dants and dis ease: More ques tions than an swers, Nu tri tion Re - search, 20, 449-459. YU L., Haley S., Perret J., Har ris M. (2002): An ti ox i dant prop er ties of hard win ter wheat ex - tracts, Food Chem is try, 78, 457-462. Zhou K., Laux J. J., Yu L. (2004): Com par i son of Swiss red wheat grain and frac tions for their antioxidant properties, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52, 5, 1118-1123. Zhou K., Yu L. (2004): Ef fect of ex trac tion sol vent on wheat bran an ti ox i dant ac tiv ity es ti ma - tion, LWT - Food Sci ence and Tech nol ogy, 37, 717-721.
500 Institut za ratarstvo i povrtarstvo, Novi Sad ANTIOXIDATIVE POTENTIAL OF SOME WHEAT PRODUCTS Marijana Saka~ 1, Julianna Gyura 2, Slavko Filipovi} 1, Milutin Risti} 1, \or e Medi} 2, Mladenka Pestori} 1 1 Research Institute of Food Technologies, Novi Sad 2 Faculty of Technology, Novi Sad Sum mary: The antioxidative ac tiv i ties of ethanolic ex tracts of wheat flour type 400, 500, 850, in te gral wheat flour and wheat bran were in ves ti gated mea sur ing the scav eng - ing ac tiv ity on DPPH rad i cals and to tal phe no lic con tents. The low est IC 50 value was 31,64 ± 0,33 mg/ml for wheat bran ex tract, while the high est was 39,36 ± 0,31 mg/ml for wheat flour type 400 ex tract. To tal phe no lic con tents of in ves ti gated ex tracts, ex pressed as gal lic acid equiv a lents, var ied from 19,45 ± 0,35 µg/g for wheat flour type 400 to 410,63 ± 6,98 µg/g for wheat bran. Key words: wheat prod ucts, an ti ox i dants, to tal phe nols, DPPH scav eng ing ef fect