© Borgis - Postępy Fitoterapii 4/2014, s. 239-246
Agata Nahorska, Magdalena Dzwoniarska, *Barbara Thiem
Owoce pigwowca japońskiego (Chaenomeles japonica (Thunb.) Lindl. ex Spach) źródłem substancji biologicznie aktywnych
Fruits of Japanese quince (Chaenomeles japonica (Thunb.) Lindl. ex Spach) as a source of bioactive compounds
Katedra i Zakład Botaniki Farmaceutycznej i Biotechnologii Roślin, Wydział Farmaceutyczny, Uniwersytet Medyczny im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu
Kierownik Katedry i Zakładu: dr hab. Barbara Thiem
Summary
Chaenomeles japonica (Thunb.) Lindl. ex Spach (Japanese quince) is a source of edible aroma fruits containing several bioactive compounds. Chaenomeles fruits have been widely used in traditional Chinese medicine. Polyphenols, such as flavonoids (flavonols, flavones, flavanols, anthocyanins and proantocyanidins), phenolic acids, vitamin C, two triterpenes (oleanolic acid and ursolic acid) and the high content of dietary fiber and pectin in the fruit makes C. japonica a potential effective medicinal plant. Due to its composition and antioxidant properties, Japanese quince fruits are consider as potential source of valuable compounds for medicinal and cosmetic uses and the interesting ingredients for the food industry
Wstęp
Gatunki z rodzaju Chaenomeles znane są w Chinach od tysięcy lat a ich owoce, zwane Mugua, stosowane są w tradycyjnej medycynie chińskiej (1). Zainteresowanie owocami ponownie wzrosło w ostatnich dwudziestu latach z uwagi na możliwość uprawy w Europie, głównie w krajach nadbałtyckich, różnych gatunków i odmian tych roślin pochodzących z Chin i Japonii. Metody hodowli i uprawy wysokiej jakości odmian, głównie pigwowca japońskiego, zostały opracowane w ramach specjalnego programu hodowlanego realizowanego w Szwecji, na Litwie i na Łotwie od 1992 roku (2, 3). Badania nad rodzajem Chaenomeles prowadzone były także w Mołdawii, na Ukrainie i w Finlandii. W Polsce, szerokie badania nad C. japonica i C. speciosa, skupione na składzie biochemicznym i możliwościach wykorzystania owoców w przetwórstwie spożywczym, prowadziła od 1978 r. Lesińska (4-7). O dużym potencjale owoców pigwowca japońskiego jako surowca przemysłowego stanowią: charakterystyczny, atrakcyjny aromat i ich znaczne wartości odżywcze: duża zawartość kwasów organicznych, polifenoli, błonnika, witaminy C oraz składników mineralnych (8).
Owoce pigwowców doceniano w Chinach i szeroko stosowano w medycynie chińskiej w leczeniu różnych chorób, jak reumatyzm, astma, niedobór witaminy C i przeziębienie (9). Według Farmakopei Chińskiej Republiki Ludowej z 2010 r. źródłem surowca leczniczego Mugua są owoce C. speciosa, ale owoce pozostałych trzech gatunków Chaenomeles są często stosowane jako substytut. W Europie owoce znalazły wiele zastosowań w przemyśle spożywczym. Najnowsze badania wskazują również na właściwości lecznicze ekstraktów z owoców i oleju z nasion pigwowca japońskiego (9, 10).
Przynależność systematyczna i taksonomia
Chaenomeles japonica (Thunb.) Lindl. ex Spach należy do rodziny Różowatych (Rosaceae), podrodziny Jabłkowych (Pomoideae). Ma wiele synonimów: Cydonia japonica (Thunb.) Pers., Cydonia lagenaria Loisel, Pyrus japonica Thunb. Nazwy pospolite stosowane w języku angielskim: Japanese quince, Japanese flowering quince, dwarf quince (11).
Nazwa rodzajowa Chaenomeles związana jest z anatomią owocu, pochodzi od greckich słów chainein (dzielić, otwierać się) oraz melon (jabłko). Ze względu na kolor kwiatów pigwowiec japoński nazywany jest także „ognistym krzewem” (12, 13).
Przynależność systematyczna i nazewnictwo pigwowców było do niedawna nieuporządkowane (2). Obecnie do rodzaju Chaenomeles zaliczane są cztery gatunki: C. cathayensis (Hemsl.) Schneider (pigwowiec chiński), C. japonica (Thunb.) Lindl. (pigwowiec japoński), C. speciosa (Sweet) Nakai (pigwowiec okazały, p. właściwy) i C. thibetica Yu (pigwowiec tybetański) (13, 14). Owoce pigwowca często są mylone z pigwą (Cydonia oblonga), należącą do rodzaju Pseudocydonia, która różni się budową i składem chemicznym owoców (7). Pigwowce łatwo się krzyżują w obrębie rodzaju. C. japonica często tworzy mieszańce z pigwowcem okazałym (C. speciosa), dając C. superba Fran (pigwowiec pośredni) (15).
C. japonica to endemiczny gatunek pochodzący z Japonii; do Europy sprowadzony został w 1869 r. Przez krzyżowanie gatunków pigwowców otrzymano ponad 500 odmian ozdobnych. Gatunek C. thibetica opisany w 1963 roku, stosunkowo niedawno wprowadzony do Europy, nie został wykorzystany do hodowli (16). W Polsce popularna jest także odmiana C. x superba, rzadko owocująca (17).
Opis botaniczny i biologia gatunku
C. japonica jest powszechnie znany jako krzew ozdobny. Pochodzi z centralnej i południowej Japonii, gdzie rośnie na wysokości 100-2100 m, na zboczach oraz brzegach rzek i jezior (14). Po introdukcji do Europy gatunek pojawił się w większości krajów jako roślina ozdobna ze względu na swoje walory dekoracyjne; rozpowszechniona jako element parków i ogrodów. Duży potencjał użytkowy owoców pigwowca sprawił, że obecnie uprawiany jest w całej strefie umiarkowanej z uwagi na swoje właściwości ozdobne oraz jadalne owoce.
Pigwowiec japoński jest krzewem o wysokości ok. 1 m, silnie rozłożystym, gęstym, z licznymi pędami ciernistymi, rozgałęzionymi od samej nasady rośliny (ryc. 1).
Ryc. 1. Pokrój krzewu C. japonica (fot. B. Thiem).
Omawiana roślina ma liście odwrotnie jajowate, piłkowane, ciemnozielone, lśniące, nieco skórzaste, o dużych, trwałych przylistkach. Liście o długości do 5 cm, opadają na zimę nie zmieniając koloru. Kwiaty są ceglastoczerwone, pięciokrotne i pięciopłatkowe, z 1 słupkiem, powstałym ze zrośnięcia 5 owocolistków i licznymi pręcikami (40-60), o średnicy do 3 cm, rosnące w pęczkach po 1-6, głównie w dolnej części krzewu. Kwitną w kwietniu, czasem także jesienią razem z owocami. Kwiaty pozostałych 3 gatunków mogą mieć kolor biały, pomarańczowy, różowy lub są dwukolorowe. Owoce są kuliste, o nieregularnym kształcie i zróżnicowanej wielkości, budowie małych jabłek, o średnicy do 5 cm i masie nie przekraczającej 50 g (ryc. 2). Niedojrzałe są zielone i nagie, a gdy dojrzeją – żółkną i pokrywają się warstwą woskowej kutikuli (17). Owoce są bogate w nasiona (5-9% świeżej masy). W bardzo dużej komorze nasiennej, o skórzastej wyściółce, rozwija się ok. 50-80 nasion. Nasiona nie są ze sobą pozlepiane galaretowatą masą, co ma miejsce u pigw (12, 15, 19).
Ryc. 2. Owoce C. japonica (18).
Wszystkie pigwowce są roślinami diploidalnymi o jednakowej liczbie chromosomów (2n = 34). Pigwowiec japoński należy do roślin zapylanych krzyżowo i wyposażony jest w silny system zabezpieczający przed samozapyleniem (20). Rośliny rozmnażane z nasion są mocno heterogenne. Rozmnażanie klonalne, wybierane najczęściej w celu zachowania odmiany, polega na stosowaniu półzdrewniałych sadzonek pobranych z tegorocznych pędów lub z odkładów z matecznej rośliny, które często pojawiają się przy uprawie tego krzewu. Dla C. japonica opracowano również metody mikropropagacji i hodowli komórkowych w warunkach in vitro (21, 22). Pigwowce owocują 3-4 lata po posadzeniu. Dobrze rosną na stanowiskach słonecznych i półcienistych, na glebie bogatej w wapń, raczej suchej. Krzew nie ma specjalnych wymagań glebowych. C. japonica jest najbardziej mrozoodpornym krzewem z pigwowców, odpornym również na inne czynniki środowiskowe (17).
Skład chemiczny owoców
Informacje o składzie chemicznym owoców pigwowców są ograniczone. Badania fitochemiczne owoców pigwowca japońskiego wskazują na bardzo dużą zawartość kwasów organicznych. W soku owoców wykryto głównie kwas jabłkowy (ryc. 3) oraz kwas bursztynowy i chinowy, przy braku innych kwasów organicznych, zwykle występujących w owocach (23).
 |  |
| Kwas jabłkowy | Kwas askorbinowy |
Ryc. 3. Wzory strukturalne kwasu jabłkowego i askorbinowego.
Ich kwasowość ogólna, w przeliczeniu na kwas jabłkowy, wynosi średnio 3,5%. Owoce pigwowca charakteryzują się także wysoką zawartością kwasu askorbinowego (ryc. 3) i jego dużą trwałością podczas przechowywania i przetwarzania. Zawartość witaminy C wynosi od 55-92 mg/100 g owoców, a jej aktywność jest wysoka z uwagi na obecność w owocach pigwowca bioflawonoidów (7).
Owoce pigwowca i uzyskany z nich sok mają stosunkowo dużą zawartość witaminy C. Średnio wynosi ona 59 mg na 100 ml soku. Jest to wartość porównywalna z zawartością witaminy C w owocach cytrusowych (23). W owocach zawartość witaminy C waha się w granicach 100 mg na 100 g s.m. (24).
Owoce pigwowca japońskiego zawierają 20 związków fenolowych. Są to kwasy fenolowe i flawonoidy. Fronc i Oszmiański (7) stwierdzili dużą zawartość związków fenolowych w owocach (645 mg/100 g sumy polifenoli). Analizy innych autorów z użyciem HPLC-DAD/ESI-MS/MS, wykazały w owocni obecność flawan-3-oli, włączając katechinę, epikatechinę i oligomery procyjanidyn, które stanowią ok. 95% sumy polifenoli. Świadczy to, że głównymi związkami fenolowymi w owocach są proantocyjanidyny (25).
Pozostałe polifenole w owocni to kwas chlorogenowy i glukozydy kwercetyny (25, 26). Badania zawartości w owocach reprezentatywnych związków polifenolowych (kwas chlorogenowy, katechina, procyjanidyna B1, epikatechina i procyjanidyna B2) wskazały na duże ilości epikatechiny i proantocyjanidyny B2 (25). Wzory chemiczne głównych związków polifenolowych obecnych w owocach C. japonica przedstawiono na rycinie 4.
Ryc. 4. Główne związki polifenolowe obecne w owocach C. japonica.
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Pharmacopoeia of the Poeple’s Republic of China (PPRC 2010). 2. Rumpunen K. Chaenomeles: potential new fruit crop for northern Europe. W: Trends in new crops and new uses (red. Janick J, Whipkey A), ASHA Press, Alexandria 2002; 385. 3. Kviklys D, Ruisa S, Rumpunen K. Management of Japanese quince (Chaenomeles japonica) orchards. W: Japanese quince – Potential fruit crop for Northern Europe (red. Rumpunen K) 2003; 93. 4. Lesińska E. Porównawcza charakterystyka owoców pigwy i pigwowców pod względem cech istotnych dla przetwórstwa. Przem Spoż 1982; 36(2):56-8. 5. Lesińska E, Kempińska W. Zastosowanie soku z owoców pigwowca do produkcji bezalkoholowych napojów niskokalorycznych. Zesz Nauk AR w Krakowie, Technol Żywn 2 1987; 213:61-73. 6. Lesińska E. Zastosowanie owoców i przecieru pigwowcowego do produkcji wyrobów cukierniczych. Przegl Piek Cuk 1990; 6:14-18. 7. Fronc A, Oszmiański J. Pigwowiec i aronia – surowce do produkcji herbat owocowych. Wiad Ziel 1994; 1:19-20. 8. Tarko T, Duda-Chodak A, Pogoń P. Charakterystyka owoców pigwowca japońskiego i derenia jadalnego. Żywn Nauka Technol Jakość 2010; 6(73):100-8. 9. Zhang SY, Han LY, Zhang H i wsp. Chaenomeles speciosa: A review of chemistry and pharmacology. Biomed Rep 2014; 2(1):12-18. 10. Strek M, Gorlach S, Podsedek A i wsp. Procyanidin oligomers from Japanes quince (Chaenomeles japonica) fruit inhibit activity of MMP-2 and MMP-9 metalloproteinases. J Agric Food Chem. 2007; 55(16):6447-52. 11. www.ars-grin.gov (GRIN Taxonomy for plants). 12. Nowiński M. Dzieje roślin i upraw ogrodniczych. PWRiL, Warszawa: 1977; 196. 13. Philipps JB, Robertson KR, Smith PG i wsp. A checklist of the subfamily Maloideae (Rosaceae). Can J Bot 1990; 68:2209-69. 14.Weber C. The genus Chaenomeles (Rosaceae). J Arnold Arbor 1964; 45:161-205, 302-45. 15. Seneta W, Dolatowski J. Dendrologia. PWN, Warszawa 2003; 240. 16. Weber C. Cultivars in the genus Chaenomeles. J Arnold Arbor 1963; 23(3):17-75. 17. Lesińska E, Kraus D. Charakterystyka morfologiczna owoców pigwowca. Zesz Nauk AR w Krakowie, Ogrodnictwo 20 1987; 17:47-58. 18. www.plantsgallery.blogspot.com. 19. Andersone D, Kaufmane E. Flowering and fruit set in Japanese quince (Chaenomeles japonica). W: Japanese quince – potential fruit crop for Northern Europe (red. Rumpunen K.) 2003; 29. 20. Garkava LP, Rumpunen K. Bartish IV. Genetic relationships in Chaenomeles (Rosaceae) revealed by isozyme analysis. Sci Horticult 2000; 85:21-35. 21. Kauppinen S, Kviklys D, Rumpunen K i wsp. Propagation of Japanese quince (Chaenomeles japonica) plants. W: Japanese quince – Potential fruit crop for Northern Europe (red. Rumpunen K) 2003; 81. 22. Thiem B,
Nahorska A. Roślinne kultury komórkowe i ich potencjalne kosmetyczne zastosowanie – kultura kalusowa Chaenomeles japonica L. Mat Konf, 56 Zjazd PTB, Olsztyn 2013; 24. 23. Ros JM, Laencina J, Hellin P i wsp. Characterization of juice in fruits of different Chaenomeles species. Lebens-Wissen Technol 2004; 37:301-7. 24. Golubev VN, Kolechik AA, Rigavs UA. Carbohydrate complex of the fruit of Chaenomeles maulei. Chem Nat Comp 1991; 26(4):387-90. 25. Du H, Wu J, Li H. Polyphenols and triterpenes from Chaenomeles fruits: Chemical analysis and antioxidant activities assessment. Food Chem 2013; 141:4260-8. 26. Zhang L, Cheng YX, Liu AL i wsp. Antioxidant, anti-inflammatory and anti-influenza properties of components from Chaenomeles speciosa. Molecules 2010; 15(11):8507-17. 27. Sokołowska-Woźniak A, Szewczyk K, Nowak R. Phenolic acids from Cydonia japonica Pers. Herba Pol 2002; 48(8):214-8. 28. Lesińska E. Zawartość składników mineralnych w owocach pigwowca. Zesz Nauk AR w Krakowie, Rolnictwo 25 1985; 192:175-83. 29. Thomas M, Thibault JF. Cell wall polysaccharides in the fruits of Japanese quince (Chaenomeles japonica): extraction and preliminary characterisation. Carbohydr Polym 2002; 49:345-55. 30. Thomas M, Guillemin F, Guillon F i wsp. Pectins in the fruits of Japanese quince (Chaenomeles japonica). Carbohydr Polym 2003; 53(4) 361-72. 31. Thomas M, Crepeau MJ, Rumpunen K i wsp. Dietary fibre and cell-wall polysaccharides in the fruits of Japanese quince (Chaenomeles japonica). Lebens-Wissen Technol 2000; 33:124-31. 32. Lamer-Zarawska E, Chwała C, Gwardys A. Rośliny w kosmetyce i kosmetologii przeciwstarzeniowej. PZWL, Warszawa 2012; 126. 33. Lesińska E, Przybylski R, Eskin M. Some volatile and nonvolatile flavor components of the Dwarf Quince (Chaenomeles japonica). J Food Sci 1988; 53(3):854-6. 34. Jordan MJ, Vila R, Hellin P i wsp. Volatile compounds associated with the fragrance and flavour of Chaenomeles juice. W: Japanese Quince-potential fruit crop for Northern Europe (red. Rumpunen K) 2003; 149. 35. Granados MV, Vila R, Laencina J i wsp. Characteristics and composition of Chaenomeles seed oil. W: Japanese quince - potential fruit crop for Northern Europe (red. Rumpunen K) 2003; 159. 36. Górnaś P, Siger A, Juhnevica K i wsp. Cold – pressed Japanese quince (Chaenomeles japonica (Thumb.) Lindl. Ex Spach) seed oil as a rich source of a-tocopherol, carotenoids and phenolics: A comparison of the composition and antioxidant activity with nine other plant oils. Eur J Lipid Sci Technol 2014; 116:563-70. 37. Mierina I, Serzane R, Strele M i wsp. Extracts of Japanese quince seeds – potential source of antioxidants. 6 th Baltic Conf on Food Sci Technol 2011; 98. 38. Bae KH. The medicinal plants of Korea. Kyo-Hah Publ Co, Seoul 2000; 213. 39. Gorlach S, Wagner W, Podsedek A i wsp. Procyanidins from Japanese quince (Chaenomeles japonica) fruit induce apoptosis in human colon cancer caco-2 cells in a degree of polymerization-dependent manner. Nutr Cancer 2011; 63(8):1348-60. 40. Lewandowska U, Szewczyk K, Owczarek K i wsp. Flavanols from Japanese quince (Chaenomeles japonica) fruit inhibit human prostate and breast cancer cell line invasiveness and cause favorable changes in bax/bcl-2 mRNA ratio. Nutrit Cancer 2013; 65(2):273-85. 41. Zawirska-Olszańska A, Kucharska AZ, Sokół-Łętowska i wsp. Ocena jakości dżemów z dyni wzbogaconych pigwowcem, dereniem i truskawkami. Żywn Nauka Techn Jakość 2010; 1(68):40-8. 42. Czerpak R, Jabłońska-Trypuć A. Roślinne surowce kosmetyczne. MedPharm, Wrocław 2008; 128. 43. Góra J, Kurowska A. Skład chemiczny oleju z nasion pigwowca japońskiego (Chaenomeles japonica Lindl.). Herba Pol 1979; 25:53-56. 44. Lista roślin z których surowce lub ich przetwory mogą być składnikami suplementów diety. Lista opracowana przez zespół ekspertów Polskiego Komitetu Zielarskiego oraz Katedry i Zakładu Farmakognozji Uniwersytetu Medycznego w Lublinie. Post Fitoter 2013; 2:146-56. 45. Przybylak-Zdanowicz M. ABC kosmetyki naturalnej. Tom I, Owoce. Eko Media, Bydgoszcz 2013.
