Optymalizacja warunków ekstrakcji związków fenolowych ogółem i aktywności przeciwutleniającej z ziarna pszenicy

• Autorzy: Przybylska A. , Stuper-Szablewska K. , Matysiak A. , Perkowski J.

Warianty tytułu

EN

Optimization of extraction conditions of total phenol compounds and antioxidant activity in grain wheat

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Bogatym źródłem związków przeciwutleniających jest ziarno pszenicy. Na zawartość polifenoli wpływają m.in. czynniki genetyczne (odmiana) i środowiskowe (rodzaj uprawy, warunki atmosferyczne, narażenie na stresy), a także procesy technologiczne. W związku z powyższym ważny jest dobór optymalnych parametrów procesu ekstrakcji polifenoli z ziarna pszenicy. Celem niniejszych badań było dobranie najbardziej optymalnych warunków do przeprowadzenia ekstrakcji związków fenolowych ogółem z ziarna pszenicy ozimej w celu oznaczenia ilościowego polifenoli ogółem metodą Folina-Ciocalteu. Materiałem badanym było ziarno pszenicy ozimej Muszelka (Instytut Hodowli i Aklimatyzacji w Radzikowie). Do ekstrakcji związków fenolowych przygotowano metanol oraz jego 90%, 80% i 75% roztwory wodne. Po przygotowaniu rozdrobnionej naważki pszenicy o masie 10 g zalewano ją 50 cm³ mieszaniny ekstrakcyjnej. Następnie poddawano mieszaninę działaniu ultradźwięków w 3 wariantach przez okres: 10, 20 i 30 minut. W kolejnych etapach próby sączono pod próżnią, supernant odparowywano na wyparce, a suche ekstrakty przenoszono za pomocą MeOH o czystości HPLC do fiolek i odparowywano do sucha w strumieniu azotu. Analizę związków fenolowych ogółem przeprowadzono stosując metodę Folina Ciocalteu. Zawartość polifenoli analizowano za pomocą spektrofotometru UV-Vis (Spectronic 200 Thermo Scientific) przy długości fali λ = 760 nm. Całkowitą zawartość związków fenolowych wyrażono w mg/kg, w przeliczeniu na kwas galusowy. Następnie stosując roztwór podstawowy ABTS, oznaczano spektrofotometrycznie (λ = 760 nm) aktywność przeciwutleniającą, którą wyrażono w μmol Trolox / 100 g próby, wobec krzywej wzorcowej. Uzyskane wyniki analizy aktywności przeciwutleniającej polifenoli pochodzących z ziarna pszenicy z różnych wariantów doświadczenia wykazują, że najbardziej skutecznym sposobem ekstrakcji było zastosowanie metanolu jako rozpuszczalnika i poddanie próby 30-minutowej ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami. Podobne rezultaty dała 90% mieszanina metanolu i wody, stosowana w tym samym czasie. Supernanty uzyskane podczas ekstrakcji z zastosowaniem 75% roztworu metanolu, wspomaganej ultradźwiękami przez okres 10 i 20 minut, cechowały się najmniejszą aktywnością przeciwutleniającą. Efektywność analizy mającej na celu określenie zawartości związków fenolowych ogółem dla metanolu podczas ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami przez 20 i 30 minut okazała się najwyższa. Z kolei ekstrakcja przeprowadzona przez okres 10 minut we wszystkich wariantach rozpuszczalników była najmniej skuteczna.

EN

The rich source of antioxidants is the wheat grain. The concentration of polyphenols in wheat grain is influenced by many factors, e.g. genetic, environmental and technological. Therefore, it is important to choose optimal conditions for extraction of polyphenols from wheat grain. The purpose of these studies was to select the most optimal conditions for the extraction of phenolic compounds from winter wheat grain. For this purpose a method was used Folin-Ciocalteu. The material studied was winter wheat seed Muszelka (Plant Breeding and Acclimatization Institute (IHAR) - National Research Institute in Radzików). Extraction of polyphenols was used methanol and its 90%, 80% and 75% aqueous solutions. After preparation of 10 grams of wheat weight, it was poured 50 cm³ of extraction. Subsequently, ultrasound was performed in 3 variants for 10, 20 and 30 minutes. After filtered of the vacuum, the supernatant was evaporated on a rotary evaporator, dry extracts were transferred by HPLC to the vials and evaporated to dryness under a stream of nitrogen. Polyphenol content analyzed by method UV-Vis spectrophotometry (Spectronic 200 Thermo Scientific) at wavelength λ = 760 nm. Total phenol content expressed in mg/kg, calculated as gallic acid. A spectrophotometric confirmation (λ = 760 nm). An ABTS solution was used to determine the antioxidant activity. The antioxidant activity of polyphenols was expressed in μmol of the Trolox / 100 g sample, relative to the calibration curve. Data on antioxidant activity vary according to the variant of the sample. The best parameters were obtained using a 30 minutes ultrasonically assisted extraction with methanol. Total phenolic content of methanol using ultrasound-assisted extraction for 20 and 30 minutes was the highest. Whereas the extraction performed over 10 minutes period in all solvent variants was the least effective.

Słowa kluczowe

PL

ekstrakcja; związki fenolowe; aktywność przeciwutleniająca; pszenica

EN

extraction; phenol compounds; antioxidation activity; wheat

• Wydawca: Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Aparatury Badawczej i Dydaktycznej, COBRABiD sp. z.o.o
• Czasopismo: Aparatura Badawcza i Dydaktyczna
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 23, nr 1
• Strony: 4--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Przybylska A.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Technologii Drewna, Katedra Chemii

autor

Stuper-Szablewska K.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Technologii Drewna, Katedra Chemii

autor

Matysiak A.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Technologii Drewna, Katedra Chemii

autor

Perkowski J.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Technologii Drewna, Katedra Chemii

Bibliografia

• [1] Wawrzyniak A., Krotki M., Stoparczyk B., Właściwości antyoksydacyjne owoców i warzyw. Medycyna Rodzinna, 2011, 1, 19-23.
• [2] Mišan A. Č., Mimica-Dukić N. M., Mandić A. I., Sakač M. B., Milovanović I. L., Sedej I. J., Development of rapid resolution HPLC method for the separation and determination of 17 phenolic compounds in crude plant extracts. Cent. Eur. J. Chem, 2011, 9, 133-142.
• [3] Skalicka-Woźniak K., Głowniak K., Quantitative analysis of phenolic acids in extracts obtained from the fruits of Peucedanum alsaticum L. and Peucedanum cervaria (L.) Lap. Chromatographia, 2008, 68, 85-90.
• [4] Wang J., Sun B., Cao Y., Tian Y., Li X., Optimisation of ultrasound-assistedextraction of phenolic - compounds from wheat bran. Food Chem., 2008, 106, 804-810.
• [5] Štĕrbová D., Matĕjíček D., Vlček J., Kubáň V., Combined microwave-assisted isolation and solid-phase purification procedures prior to the chromatographic determination of phenolic compounds in plant materials. Analytica Chimica Acta, 2004, 513, 435-444.
• [6] Rangsriwong P., Rangkadilok N., Satayavivad J., Goto M., Shotipruk A., Subcritical water extraction of polyphenolic compounds from Terminalia chebula Retz. fruits. Sep. Purif. Technol., 2009, 66, 51-56.
• [7] Ziaková A., Brandsteterová E., Blahová E., Matrix solid-phase dispersion for the liquid chromatographic determination of phenolic acids in Melissa officinalis. J. Chromatogr. A, 2003, 983, 271-275.
• [8] Mróz P., Wilczek K., Żak M., Zielińska-Pisklak M., Chromatograficzne metody izolacji i identyfikacji fenolokwasów. Biul. Wydz. Farm. WUM, 2012, 6, 40-48.
• [9] Strzelecka H., Kamińska J., Kowalski J., Wawelska E., Chemiczne metody badań roślinnych surowców leczniczych, PZWL Warszawa 1978, 55-56.
• [10] Pieszko C., Zaremba A., Zawartość związków fenolowych w ekstraktach z próbek materiału roślinnego, Bromat. Chem. Toksykol. - XLVI, 2013, 4, 434-439.
• [11] Zgórka G., Dawka S., Application of conventional UV, photodiode array (PDA) and fluorescence (FL) detection to analysis of phenolic acids in plant material and pharmaceutical preparations. J. Pharm. Biomed. Anal., 2001, 24, 1065-1072.
• [12] Stuper-Szablewska K., Ostrowska A., Góral T., Matysiak A., Perkowski J., Porównanie aktywności przeciwutleniającej różnych odmian pszenicy ozimej naturalnie porażonej oraz inokulowanej grzybami z rodzaju Fusarium. Biuletyn IHAR, 2015, 276, 9-18.
• [13] Przybylska A., Stuper-Szablewska K., Perkowski J., Optymalizacja warunków ekstrakcji związków fenolowych ogółem z ziarna pszenicy, V Łódzkie Seminarium Doktorantów Chemii, Łódź, 05.2017.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).