*Anna Gawron-Gzella
Aktywność antyoksydacyjna popularnych przypraw
Antioxidant activity of popular spices
Katedra i Zakład Farmakognozji, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu
Kierownik Katedry i Zakładu: prof. dr hab. n. farm. Judyta Cielecka-Piontek
Streszczenie
Wstęp. Niektóre z roślin leczniczych, będące jednocześnie przyprawami, wykazują wielokierunkową aktywność farmakologiczną, wynikającą z obecności licznych związków czynnych, w tym polifenoli. Ekstrakty z przypraw często posiadają właściwości przeciwutleniające, a stosowane jako poprawiające walory smakowe potraw, jednocześnie mają udział w zapobieganiu i leczeniu wielu chorób cywilizacyjnych. Do roślin o pewnym potencjale antyoksydacyjnym zaliczają się popularne przyprawy: cynamon, imbir, kurkuma, gałka muszkatołowa i kardamon.
Cel pracy. Porównanie 5 przypraw pod kątem zawartości sumy związków polifenolowych w wyciągach wodnych i alkoholowych oraz ich aktywności antyoksydacyjnej.
Materiał i metody. Badania przeprowadzono na wyciągach wodnych i metanolowych z 5 przypraw pochodzących od 3 producentów. Do oznaczenia sumy polifenoli w wyciągach wykorzystano metodę kolorymetryczną z użyciem odczynnika Folin-Ciocalteu (FC). Badanie aktywności antyoksydacyjnej przeprowadzono metodą z kationorodnikiem ABTS•+ oraz metodą redukowania jonów żelaza (III) (FRAP).
Wyniki. Suma polifenoli w przeliczeniu na kwas galusowy w badanych wyciągach wyniosła od 0,74 do 39,32%. Najwięcej polifenoli oznaczono w ekstraktach z cynamonu (29,72-39,32%). Właściwości antyoksydacyjne badanych wyciągów kształtowały się następująco: parametr IC50 (dla metody z kationorodnikiem ABTS•+) wyniósł od 245,94 do 1,148 (mg/ml), a parametr IC0,5 (dla metody FRAP) od 91,67 do 0,70 (mg/ml).
Wnioski. Zawartości związków polifenolowych w badanych wyciągach różniły się w zależności od rodzaju przyprawy oraz przygotowania wyciągu. Najwyższą aktywność antyoksydacyjną wykazywał wyciąg z cynamonu, następnie imbir, gałka muszkatołowa i kurkuma, natomiast najsłabiej zmiatającym wolne rodniki okazał się kardamon.
Summary
Introduction. Some of the medicinal plants, which are also spices, show multidirectional pharmacological activity resulting from the presence of numerous active compounds, including polyphenols. Spice extracts often have antioxidant properties, and when used to improve the taste of dishes, they also contribute to the prevention and treatment of many civilization diseases. Plants with a potential antioxidant activity are popular spices: cinnamon, ginger, turmeric, nutmeg and cardamom.
Aim. Comparison of water and alcohol extracts from five spices in terms of the total phenolic content and antioxidant activity.
Material and methods. The study was conducted on the water and methanol extracts from five spices derived from the three producers. The total phenolic content in the extracts was determined by the colorimetric method with the use of the Folin-Ciocalteu (FC). The antioxidant activity was determined by methods with the ABTS•+ radical cation and the reduction of iron (III) ions (FRAP).
Results. The total phenolic content in the examined extracts, ranged from 0.74 to 39.32%, expressed as gallic acid. The highest total polyphenol content was determined in cinnamon extracts (29.72-39.32%). The antioxidant properties of the examined extracts were as follows: the IC50 parameter (for the method with the ABTS•+ radical cation) was from 245.94 to 1.148 (mg/ml), and the IC0.5 parameter (for the FRAP method) from 91.67 to 0.70 (mg/ml).
Conclusions. The content of polyphenolic compounds in the tested extracts differed depending on the type of spice and the preparation of the extract. The highest antioxidant activity was shown by cinnamon extract, followed by ginger, nutmeg and turmeric, while cardamom turned out to be the least free radical scavenger.
Wprowadzenie
Rośliny lecznicze zawierają liczne związki biologicznie czynne, którym zawdzięczają wielokierunkową aktywność farmakologiczną. Niektóre z nich, będące przyprawami, są wykorzystywane dwukierunkowo – jako działające leczniczo oraz poprawiające walory sensoryczne potraw i przetworów. Wiele z roślin przyprawowych posiada monografie ESCOP, EMA czy WHO dokumentujące ich działanie lecznicze, a także monografie farmakopealne określające metody ich badania.
Podstawowym kryterium oceny przypraw jest ich aromat, czyli smak odbierany za pomocą receptorów smakowych w nabłonku języka oraz zapach wyczuwany dzięki receptorom w błonie śluzowej nosa. Z kolei dla oceny działania leczniczego ważne są właściwości, które można potwierdzić między innymi badaniami in vitro. Prezentowane badania dotyczą aktywności antyoksydacyjnej 5 przypraw: kurkumy, imbiru, kardamonu, cynamonu oraz gałki muszkatołowej.
Kurkuma – przyprawę stanowi zmielone kłącze ostryżu długiego (Curcuma longa), zawierające 3,0-5,4% kurkuminoidów, głównie kurkuminy (FPXI n.m.n. 2% kurkuminy) i 4-6% olejku eterycznego (FPXI n.m.n. 25 ml/kg) z α- i β-turmeronem, kurkumenem i zingiberenem oraz liczne węglowodany, w tym skrobię. Kurkuma pobudza wydzielanie żółci, a działając rozkurczająco na mięśnie gładkie przewodu pokarmowego, przywraca prawidłową kurczliwość pęcherzyka i dróg żółciowych, ułatwia przepływ oraz zapobiega objawom zastoju żółci i tworzeniu się kamieni żółciowych, głównie cholesterolowych. Zwiększa wydzielanie soku żołądkowego i trzustkowego oraz działa przeciwzapalnie w obrębie przewodu pokarmowego. Za działanie kurkumy odpowiada głównie kurkumina, która wykazuje silne właściwości przeciwzapalne poprzez obniżanie poziomu cytokin (TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8, IL-12, IL-1β), enzymów zapalnych i czynników transkrypcyjnych. Kurkumina dzięki silnym właściwościom przeciwutleniającym (10 razy większym niż witamina E) zwiększa antyoksydacyjną obronę komórkową, ponieważ aktywuje enzymy przeciwutleniające, zwiększa działanie przeciwutleniaczy (GST, GSH, SOD i GPx), hamuje peroksydację lipidów oraz eliminuje reaktywne formy tlenu, będące skutkiem hiperglikemii. Ze względu na liczne badania potwierdzające skuteczność działania, kurkuma ma szerokie zastosowanie w zaburzeniach trawiennych (niewydolności wątroby, niestrawności, wzdęciach) oraz w stanach zapalnych wątroby i dróg żółciowych, a nawet uszkodzeniach jej miąższu, a także odgrywa ważną rolę w zapobieganiu i leczeniu innych chorób, w tym nowotworów, chorób autoimmunologicznych, a nawet neurologicznych (1-5).
Imbir – przyprawą jest kłącze imbiru lekarskiego (Zingiber officinale), które zawiera 1-4% olejku eterycznego (FPXI n.m.n. 15 ml/kg) bogatego w seskwiterpeny (główny nośnik zapachu – zingiberol oraz α-zingiberen, β-seskwifellandren, β-bisabolen) i odpowiadającą za działanie lecznicze surowca żywicę (5-8%), którą stanowią fenyloalkany – gingerole i szogaole. Podczas suszenia i przechowywania kłączy gingerole (determinujące ostry smak imbiru) ulegają dehydratacji do szogaoli. Znane są liczne właściwości lecznicze kłącza imbiru: działanie przeciwwymiotne, pobudzające wydzielanie śliny, soku żołądkowego, trzustkowego i żółci oraz wzmagające perystaltykę jelit. Imbir działa też przeciwzapalnie (hamuje COX-2, 5-LOX, zmniejsza syntezę TNF-α, IL-β, białka CRP oraz obniża peroksydację lipidów) i przeciwutleniająco, dzięki czemu m.in. usprawnia transport glukozy, poprawia jej tolerancję i zmniejsza insulinooporność. Działa antyagregacyjnie i ochronnie na serce, a także hipolipemizująco i neuroprotekcyjnie. Kłącze imbiru jest stosowane w zaburzeniach trawiennych oraz w profilaktyce wymiotów, zwłaszcza w chorobie lokomocyjnej, po narkozie, chemioterapii, a nawet w wymiotach u kobiet w ciąży. Skuteczność w hamowaniu rozwoju stanu zapalnego i syntezy jego mediatorów pozwala na stosowanie imbiru w schorzeniach reumatycznych, a wyniki nowych badań wskazują także na wpływ na układ immunologiczny, działanie ochronne na wątrobę, zwiększanie wrażliwości na insulinę oraz znaczenie w chemioprewencji nowotworów i chorób neurodegeneracyjnych (5-10).
Cynamon – jest przyprawą otrzymywaną z kory młodych gałązek różnych gatunków cynamonowca, głównie cejlońskiego (Cinnamomum zeylanicum) i chińskiego (Cinnamomum cassia). Kora cynamonowca jest aromatycznym surowcem, zawierającym 0,5-4,0% olejku eterycznego (FPXI n.m.n. 12 ml/kg) bogatego w aldehyd cynamonowy (65-75%), octan cynamylu, eugenol i β-kariofilen. Ponadto w korze występują oligomeryczne proantocyjanidyny, pentacykliczne diterpeny, polisacharydy, kumaryny, witaminy i związki mineralne. Wyniki wielu badań potwierdzają działanie hipoglikemiczne cynamonu, polegające na łagodzeniu glikemii poposiłkowej (hamuje α-glukozydazę) oraz poprawie działania insuliny, przez zwiększanie wychwytu glukozy i wzmacnianie szlaku sygnalizacji insuliny w mięśniach szkieletowych. Cynamon posiada wysoki potencjał przeciwutleniający, dzięki czemu poprawia profil lipidowy krwi – działa hipolipemicznie, hipotensyjnie i ułatwia redukcję masy ciała, ma też właściwości przeciwzapalne oraz przeciwdrobnoustrojowe (5, 11-15).
Kardamon – całe lub sproszkowane nasiona kardamonu malabarskiego (Elettaria cardamomum) są jedną z najstarszych przypraw na świecie. Aromat zawdzięczają obecności olejku eterycznego, w którego składzie znajdują się: 1,8-cyneol, octan α-terpinylu, sabinen i linalol. Ponadto kardamon zawiera dużą ilość związków fenolowych (flawonoidów i tanin) oraz terpenów, a także liczne sole mineralne. Kardamon jest stosowany głównie w dolegliwościach układu pokarmowego (niestrawność, kolki, brak apetytu) oraz w schorzeniach dróg oddechowych. Działa też przeciwzapalnie, przeciwbakteryjnie, a blokując kanały wapniowe, pośredniczy w rozszerzaniu oskrzeli, co stanowi uzasadnienie jego skuteczności w astmie (16-19).
Gałka muszkatołowa – jest przyprawą pozyskiwaną z nasion muszkatołowca korzennego (Myristica fragrans). Stanowi bogate źródło olejku eterycznego (do 16%, głównymi składnikami są eugenol i mirystycyna) oraz różnego rodzaju związków fenolowych i terpenowych. Gałka muszkatołowa jest stosowana głównie we wzdęciach i niestrawności jako środek ułatwiający trawienie, a także w przeziębieniach ze względu na działanie przeciwdrobnoustrojowe. W najnowszych badaniach potwierdzono również jej działanie przeciwzapalne, wynikające z obniżania poziomu prozapalnych prostaglandyn, oraz działanie przeciwbólowe, które uzasadnia miejscowe stosowanie olejku z gałki muszkatołowej w schorzeniach reumatycznych. Znane jest także działanie przeciwmiażdżycowe wynikające z obecności lignanów. Wewnętrzne stosowanie lecznicze tego surowca ogranicza jednak psychoaktywne działanie metabolitu mirystycyny. Gałka muszkatołowa od wieków uważana jest także za jeden z najskuteczniejszych afrodyzjaków (20-24).
Cel pracy
Celem przeprowadzonych badań było porównanie 5 przypraw pod kątem zawartości sumy związków polifenolowych w wyciągach wodnych i alkoholowych oraz aktywności antyoksydacyjnej tych wyciągów.
Materiał i metody
Materiał roślinny
Materiał do badań stanowiło 5 popularnych przypraw: kurkuma, imbir, kardamon, cynamon i gałka muszkatołowa, pochodzących od trzech popularnych na polskim rynku producentów (oznaczonych w pracy jako P-1, P-2 oraz P-3), które zakupiono w 2019 roku w jednej z sieci handlowych w Poznaniu.
Odczynniki użyte do badań, o stopniu czystości cz.d.a., pochodziły z firm: odczynnik Folina-Ciocalteu i sześciowodny chlorek żelaza (III) (FeCl3·6H2O) – Merck (Darmstadt, Niemcy); kwas galusowy – Carl RothGmbH Co. (Niemcy); BHA (butylowany hydroksyanizol) – Fluka (Francja); ABTS [2,2-azyno-bis-(3-etylobenzotiazolino-6-sulfonianu)], troloks (kwas 6-hydroksy-2,5,7,8-tetrametylochromano-2-karboksylowy) i TPTZ (2,4,6-tris(2-pirydylo)-1,3,5-triazyna) – Sigma Aldrich (USA); trójwodny octan sodu (CH3COONa·3H2O) i witamina C (kwas askorbinowy) z firmy Pol-Aura (Polska), natomiast kwas octowy 99,5%, kwas solny 36%, węglan sodu bezwodny, metanol, nadsiarczan potasu (K2S2O8) i sześciowodny chlorek żelaza (III) (FeCl3·6H2O) z firmy POCh Gliwice (Polska).
Sprzęt
Pomiaru absorbancji do oznaczania sumy polifenoli i aktywności antyoksydacyjnej dokonywano na spektrofotometrze Thermo Scientific Multiscan Go 1510, przy użyciu 96-dołkowych płytek mikrotitracyjnych.
Przygotowanie wyciągów do badań
Z każdej przyprawy (od trzech producentów) przygotowano wyciągi wodne (napary) i alkoholowe (metanolowe). Wszystkie oznaczenia prowadzono na tych samych wyciągach z danej przyprawy (wyciągi po przygotowaniu zamrażano, a przed oznaczeniami rozmrażano odpowiednie ich ilości, maksymalny czas przechowywania zamrożonych ekstraktów wynosił 2 miesiące).
Wyciągi wodne – surowce zalewano wrzącą wodą destylowaną, parzono przez 30 minut, następnie sączono i uzupełniano wodą destylowaną do określonej objętości.
Wyciągi alkoholowe – surowce zalewano metanolem i prowadzono dwukrotną ekstrakcję na łaźni ultradźwiękowej (temp. 35°C, 30 minut). Uzyskane wyciągi po przesączeniu zagęszczano do sucha (wyparka próżniowa, temp. 50°C). Suchą pozostałość rozpuszczano w wodzie destylowanej. Stężenie wyciągów wodnych i alkoholowych, przygotowanych do badań, wynosiło 10 mg suchego surowca/1 ml wyciągu.
Oznaczanie zawartości sumy polifenoli (TPC)
Sumę polifenoli oznaczono metodą spektrofotometryczną z użyciem odczynnika Folin-Ciocalteu (FC). Związki fenolowe w alkalicznym środowisku (20% Na2CO3) wywołują redukcję molibdenu (VI), obecnego w odczynniku Folin-Ciocalteu, do Mo(V), czego efektem jest zmiana zabarwienia kompleksu z żółtego na niebieski. Intensywność zabarwienia roztworu jest proporcjonalna do zawartości związków fenolowych, reagujących z odczynnikiem FC (25, 26).
Do dołków płytki mikrotitracyjnej, owiniętej folią aluminiową, odmierzano kolejno: 0,195 ml wody destylowanej, 0,030 ml analizowanych wyciągów (lub roztworu kwasu galusowego o określonych stężeniach – dla wykreślenia krzywej kalibracyjnej), następnie do każdego dołka dodawano 0,015 ml odczynnika FC, a po 1 minucie 0,060 ml 20% roztworu węglanu sodu. Równolegle przygotowano próbę ślepą (wyciąg lub roztwór kwasu galusowego zastąpiono wodą destylowaną). Po 30 minutach inkubacji prób (temp. pokojowa, bez dostępu światła) mierzono wartość absorbancji przy długości fali λmax = 760 nm wobec próby ślepej.
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. Kocaadam B, Sanlier N. Curcumin, an active component of turmeric (Curcuma longa), and its effects on health (Review). Crit Rev Food Sci Nutr 2017; 57(13):2889-95.
2. Rahaman M, Rakib A, Mitra S i wsp. The genus Curcuma and inflammation: Overview of the pharmacological perspectives. Plants 2021; 10(1):63-82.
3. Kunnumakkara AB, Bordoloi D, Padmavathi G i wsp. Curcumin, the golden nutraceutical: multitargeting for multiple chronic diseases. Br J Clin Pharmacol 2017; 174:1325-48.
4. EMA – European Medicines Agency: Assessment report on Curcuma longa L., rhizome. Doc. Ref.: EMA/HMPC/329745/2017 (data dostępu: 29.06.2021).
5. Farmakopea Polska XI. Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, Warszawa 2017.
6. EMA – European Medicines Agency: Assessment report on Zingiber officinale Roscoe, rhizome. Doc. Ref.: EMA/HMPC/ 577856/2010 (data dostępu: 29.06.2021).
7. Liu Y, Liu J, Zhang Y. Research progress on chemical constituents of Zingiber officinale Roscoe. BioMed Res Intern 2019; (6):1-21.
8. Łażewska D, Miętiewska K, Studzińska-Sroka E. Imbir lekarski – roślina o właściwościach neuroochronnych. Post Fitoter 2019; 20(4):268-76.
9. Kulczyński B, Gramza-Michałowska A. Znaczenie żywieniowe imbiru. Bromat Chem Toksykol 2016; 49(1):57-63.
10. Kania-Dobrowolska M, Baraniak J, Górska A i wsp. Imbir i czosnek – surowce roślinne obniżające poziom cholesterolu i glukozy. Post Fitoter 2020; 21(3):169-76.
11. EMA – European Medicines Agency: Assessment report on Cinnamomum verum J.S. Presl, cortex and corticis aetheroleum. Doc. Ref.: EMA/HMPC/246773/2009 (data dostępu: 29.06.2021).
12. Jayaprakasha GK, Rao JM. Chemistry, biogenesis, and biological activities of Cinnamomum zeylanicum. Crit Rev Food Sci Nutr 2011; 51(6):547-62.
13. Dorri M, Hashemitabar S, Hosseinzadeh H. Cinnamon (Cinnamomum zeylanicum) as an antidote or a protective agent against natural or chemical toxicities: a review. Drug Chem Toxicol 2018; 41(3):338-51.
14. Czapska-Pietrzak I, Studzińska-Sroka E, Bylka W. Ocena aktywności biologicznej cynamonu w badaniach in vivo. Post Fitoter 2020; 21(1):28-34.
15. Ranasinghe P, Perera S, Gunatilake M i wsp. Effects of Cinnamomum zeylanicum (Ceylon cinnamon) on blood glucose and lipids in a diabetic and healthy rat model. Pharmacognosy Res 2012; 4(2):73-9.
16. Masoumi-Ardakani Y, Mandegary A, Esmaeilpour K i wsp. Chemical composition, anticonvulsant activity, and toxicity of essential oil and methanolic extract of Elettaria cardamomum. Planta Med 2016; 82(17):1482-6.
17. Khan A, Khan QJ, Gilani A. Pharmacological basis for the medicinal use of cardamom in asthma. Bangladesh J Pharm 2011; 6(1):34-7.
18. Kandikattu HK, Rachitha P, Jayashree GV i wsp. Anti-inflammatory and anti-oxidant effects of Cardamom (Elettaria repens (Sonn.) Baill) and its phytochemical analysis by 4D GCXGC TOF-MS. Biomed Pharmacother 2017; 91:191-201.
19. Nair KP. Pharmacological properties of Cardamom. W: The Geography of Cardamom (Elettaria cardamomum M.). Springer Nature Switzerland AG. 2020: 227-43.
20. Asgarpanah J, Kazemivash N. Phytochemistry and pharmacologic properties of Myristica fragrans Hoyutt.: A review. Afr J Biotechnol 2012; 11(65):12787-93.
21. Abourashed EA, El-Alfy AT. Chemical diversity and pharmacological significance of the secondary metabolites of nutmeg (Myristica fragrans Houtt.). Phytochem Rev 2016; 15(6):1035-56.
22. Rahman N, Xin TB, Kamilah H i wsp. Effects of osmotic dehydration treatment on volatile compound (Myristicin) content and antioxidants property of nutmeg (Myristica fragrans) pericarp. J Food Sci Technol 2018; 55(1):183-9.
23. Adiani V, Gupta S, Chatterjee S i wsp. Activity guided characterization of antioxidant components from essential oil of Nutmeg (Myristica fragrans). J Food Sci Technol 2015; 52(1):221-30.
24. Wahab SMA, Sivasothy Y, Liew SY i wsp. Natural cholinesterase inhibitors from Myristica cinnamomea King. Bioorg Med Chem Lett 2016; 26(15):3785-92.
25. Agbor GA, Vinson JA, Donnelly PE. Folin-Ciocalteau reagent for polyphenolic assay. Int J Food Sci Nutr Diet 2014; 3(8):147-56.
26. Gawron-Gzella A, Królikowska A, Pietrzak M. Antioxidant activity of teas obtained from leaves of Camellia sinensis (L.) Kuntze in course of various production processes available on Polish market Herba Pol 2018; 64(2):60-7.
27. Floegel A, Kim D, Chung S i wsp. Comparison of ABTS/DPPH assays to measure antioxidant capacity in popular antioxidant-rich US foods. J Food Compos Anal 2011; 24:1043-8.
28. Tiveron AP, Melo PS, Bergamaschi KB i wsp. Antioxidant activity of Brazilian vegetables and its relation with phenolic composition. Int J Mol Sci 2012; 13:8943-57.
29. Kusznierewicz L, Wolska L, Bartoszek A i wsp. Metody oznaczania in vitro właściwości przeciwutleniających próbek żywności. Cz. I. Bromat Chem Toksykol 2006; 39(3):251-60.
30. Gupta AD, Bansal VK, Babu V i wsp. Chemistry, antioxidant and antimicrobial potential of nutmeg (Myristica fragrans Houtt). J Genet Eng Biotechnol 2013; 11(1):25-31.
31. Dudonne S, Vitrac X, Coutiere P i wsp. Comparative study of antioxidant properties and total phenolic content of 30 plant extracts of industrial interest using DPPH, ABTS. J Agric Food Chem 2009; 57:1768-74.
32. Akter J, Hossain A, Takara K i wsp. Antioxidant activity of different species and varieties of turmeric (Curcuma spp.): Isolation of active compounds. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol 2019; 215:9-17.
33. Saranya B, Sulfikarali T, Chindhu S i wsp. Turmeric and cinnamon dominate in antioxidant potential among four major spices. J Spices Aromatic Crops 2017; 26(1):27-32.
