Возможности использования пряностей в качестве антиокислителей

УДК 664.59

Возможности использования пряностей

в качестве антиокислителей

Е. Е. Роганова, Н. В. Макарова, д-р хим. наук, профессор Самарский государственный технический университет

Пищевые жиры, растительные масла и содержащие их продукты подвергаются окислению. Эта химическая реакция отвечает за развитие во многих продуктах запахов и привкусов, которые делают их прогорклыми. Когда жир или масло, содержащееся в продуктах питания, реагирует с атмосферным кислородом, образуются пероксиды и гидропероксиды как первичные продукты окисления, а также карбонильные соединения как вторичные продукты окисления. Продукты реакции окислительного прогоркания (альдегиды, кислоты, кетоны, спирты) имеют резкие ароматы и запахи, неприемлемые для потребителей. Антиоксиданты могут послужить фактором, позволяющим уменьшить окислительный стресс окружающей среды, который является последствием действия свободных радикалов, разрушающих клеточную систему организма. Для предотвращения, минимизации или замедления скорости окисления липидов можно использовать специи и травы, являющиеся богатыми источниками мощных антиоксидантов [1]. Специи

и травы используются для улучшения вкуса, цвета и аромата в течение более чем 2000 лет. Они также применяются для сохранения качества пищевых продуктов питания и напитков, прежде всего в связи с их фитохимическими свойствами. Антиоксиданты в специях и травах очень эффективны, потому что обладают высокой антиокислительной активностью.

Так, несколько исследований показали, что пряности и травы имеют высокие показатели антиоксидант-ной активности. Например, в тмине содержатся кофейная кислота, каэмпферол, другие флавоноиды, летучие и эфирные масла и кумари-ны, которые имеют антиоксидантные свойства [1].

Растения из семейства гвоздичных содержат большое количество фе-нольных соединений и флавонои-дов. Растительный экстракт из почек гвоздичного дерева показывает хорошую антирадикальную активность и может быть использован как анти-оксидант [2].

Бадьян считается хорошим источником природных соединений

Таблица 1

Результаты исследования химического состава пряностей

Объект Общее содержание фенолов, мг галловой кислоты / 100 г сырья Общее содержание флавоноидов, мг катехи-на / 100 г сырья

Гвоздика 974 321

Бадьян 819 277

Лемонграсс 686 241

Перец сычуаньский 1056 313

Перец розовый 932 108

Можжевеловые ягоды 525 327

Ягоды барбариса 973 346

Семена пажитника 98 27

Шалфей 922 347

Семена тмина 194 8 2

со значительным антиоксидантным и противомикробным действием, главным образом противогрибковым. Эфирное масло бадьяна может применяться в различных отраслях промышленности: косметической, фармацевтической и пищевой. Он способен заменить синтетические антиоксиданты [3].

Основными соединениями, которые дали значительную антиокси-дантную активность экстракту японского перца, являются кверцетины

[4].

В можжевеловых ягодах содержится большое количество феноль-ных соединений, в том числе флаво-ноидов [5]. Ягоды барбариса также являются богатым источником фе-нольных антиоксидантов [6].

Семена пажитника образуют основу индийских специй. Они являются отличным источником клетчатки, кроме того, доказана их антиокси-дантная активность [7].

Антиокислительные свойства тмина и шалфея были оценены различными учеными довольно подробно. Оба эти растения обладают сильным антиоксидантным действием [8].

Специи и травы используются в качестве антиоксидантов как в сухом и свежем виде, так и в виде экстрактов или эмульсий. Помимо их высокой эффективности в качестве антиоксидантов, специи и травы создают привлекательные для потребителей вкус, запах и качество продукта. Пряности и травы могут быть использованы в качестве средства для контроля окисления липи-дов в пищевых продуктах. И исследования в этой области постоянно расширяются.

Целью данной работы является изучение физико-химических показателей и антиоксидантной активности следующих пряностей: гвоздика, бадьян, лемонграсс, перец сычуаньский, перец розовый, можжевеловые ягоды, ягоды барбариса, шалфей, семена пажитника и тмина.

Для исследования антиокси-дантной активности ягод получали 50%-ный водно-этиловый экстракт при температуре 37 °С в течение 2 ч. Для анализируемых объектов определяли химический состав (общее содержание фенолов, флаво-ноидов) и уровень антиоксидантной активности. Для проведения анализа физико-химического состава и измерения антиоксидантной активности использовали методы измерения: содержания фенольных соединений с помощью реактива

HIGH QUALITY INGREDIENTS - THE BASIS OF FOOD SAFETY

Таблица 2

Значения антирадикальной и антиоксидантной активности пряностей

Объект Антирадикальная активность ^си г/ см3 FRAP, моль Fe2+/1 кг сырья Антиоксидантная активность в системе линолевой кислоты, % ингибирования ее окисления

Гвоздика 1,8 17,82 61,5

Бадьян 6,7 18,63 86,7

Лемонграсс 28,0 5,30 15,1

Перец сычуаньский 3,9 19,71 83,2

Перец розовый 8,3 6,93 85,0

Можжевеловые ягоды 34,5 20,16 65,4

Ягоды барбариса 5,4 19,77 52,8

Семена пажитника 106,0 19,17 64,6

Шалфей 2,5 11,50 58,3

Семена тмина 67,0 32,40 43,6

Folin-Ciocolteu, общего содержания флавоноидов, уровня улавливания свободных радикалов DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразила), общей антиоксидантной силы по методу FRAP, антиоксидантной активности в системе линолевой кислоты.

Общее содержание фенолов в экстрактах специй определено с помощью колориметрической окислительно-восстановительной реакции при 725 нм. В качестве окислительного агента был использован реактив Folin-Ciocolteu. Результаты выражали в мг галловой кислоты на 100 г исходного сырья по калибровочной кривой (табл. 1) [8, 9].

Анализируя показатели содержания фенольных соединений (см. табл. 1), следует отметить, что показатели перца сычуаньского (1056 мг) значительно превосходят показатели розового перца (932 мг) и остальных пряностей. Наиболее низкими показателями характеризуются высушенные семена тмина и пажитника (194 и 98 мг).

Как и фенольные соединения, флавоноиды принимают участие в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в растениях [10]. Общее содержание флавоноидов определялось фотоколориметрическим методом при образовании флавоноид-алюминиевых комплексов при коэффициенте пропускания 510 нм и выражалось в мг катехина /100 г вещества по калибровочной кривой. Результаты исследований также представлены в табл. 1.

По содержанию флавоноидов среди исследуемой группы пряностей лидирующую позицию занимают ягоды барбариса (346) и сушеный шалфей (347).

Антирадикальная активность исследуемых объектов определялась по способности улавливать свободные радикалы DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразила), содержащиеся в экстракте специй. Поглощение при 517 нм была определено через 30 мин и рассматривается как процент ингибирования. После этого рассчитывают активность ЕС50, которая выражается в мг/см3 исходного сырья [3].

Данные, полученные при измерении антирадикальной активности (табл. 2), оценивали по величине показателя ЕС50, т. е. концентрации исследуемого экстракта, необходимой для поглощения 50% свободных радикалов DPPH. Чем меньше этот показатель, тем выше способ-

ность поглощать радикалы. Среди всех исследуемых образцов пряностей наилучшими показателями обладают сычуаньский перец (3,9) и ягоды барбариса (5,4).

Определение железовосста -навливающей способности основано на восстановлении комплекса трехвалентного железа 2,4,6,-трипиридилом или триазином до двухвалентного, с характерным ярко-синим окрашиванием. Данный параметр определяется при коэффициенте поглощения при Х=593 нм (табл. 2).

Однако по показателю антиокси-дантной силы FRAP значение тмина (32,4) значительно превышает другие показатели. Сравнительно на одном уровне находятся значения гвоздики (17,82), бадьяна (18,63), сычуаньского перца (19,7), ягод можжевельника (20,16), ягод барбариса (19,77) и семян пажитника (19,17). Самыми низкими значениями обладают розовый перец (6,93) и лемонграсс (5,30).

Метод исследования антиокси-дантной активности в системе ли-нолеевой кислоты основан на ее окислении с образованием гидроперекисей, которые окисляют Fe (II) до Fe (III). В данной системе Fe (III) образует соединение с SCN- с коэффициентом поглощения 500 нм. Таким образом, высокая степень поглощения свидетельствует о высокой антиоксидантной активности.

При анализе образцов по значению показателя антиоксидантной активности в системе линолевой кислоты наибольший эффект инги-бирования ее окисления был достигнут следующими пряностями: бадьяном (86,7 %о), перцем сычу-аньским (83,2%) и розовым перцем (85,0 %).

Результаты анализа антирадикальной и антиоксидантной активности в системе линолевой кислоты представлены в табл. 2.

Таким образом, суммируя данные всех показателей по химическому составу и показателям антиокси-дантной активности, можно сделать следующие выводы:

подтверждаются литературные данные, что специи имеют высокую антиоксидантную активность и высокое содержание флавоноидов и фенольных соединений;

наилучшими антиоксидантными способностями обладают ягоды барбариса и сычуаньский перец.

Полученные в результате исследования данные открывают широкие возможности по использованию ягод барбариса и сычуаньского перца в качестве природных антиокси-дантов в таких пищевых продуктах, как колбасные изделия, а также в качестве антиокислителя в растительных и животных жирах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Milda, E. E. Spices and herbs: Natural sources of antioxidants - a mini review / E. E. Milda // Journal of Functional Foods. - 2015. - № 18. -Р. 811-819.

2. Satish, C. Medicinal plants of the family Caryophyllaceae: a review of ethno-medicinal uses and pharmacological properties/C. Satish // Integrative Medicine Research. - 2015.-№ 4. - Р. 123-131.

3. Aly, S.E. Assessment of antimycotoxigenic and antioxidant activity of star anise (IUiciumverum) in vitro/ S. E. Aly [et al.] // Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. - 2016. - Vol. 15. - № 1. -P. 20-27.

4. Yamazaki, E. Antioxidant activity of Japanese pepper (Zanthoxylum piperitum DC.) fruit/E. Yamazaki [et al.] // Food Chemistry. - 2007. - Vol. 100. - № 1. -P. 171-177.

5. Тaviano, M. F. Juniperus oxycedrus L. subsp. oxycedrus and Juniperus oxycedrus L. subsp. Macrocarpa (Sibth. & Sm.) Ball. «berries» from Turkey: Comparative evaluation of phenolic profile, antioxidant, cytotoxic and antimicrobial activities/M. F. Taviano M. F. [et al.] // Food Chem. - 2013. -Vol. 49. - № 10. - P. 22-29.

6. Rodonia, L.M. Ethylene responses and quality of antioxidant-rich stored barberry fruit (Berberis microphyUa)/L. M. Rodonia [et al.] // Scientia Horticulturae. - 2014. - Vol. 179. - № 9. - P. 233-238.

7. Khole, S. Bioactive constituents of germinated fenugreek seeds with strong antioxidant potential/S. Khole [et al.] // Journal of Functional Foods. - 2014. -№ 6. - P. 270-279.

8. Padmashree, A. Star-anise (IUicium verum) and black caraway (Carum nigrum) as natural antioxi-

dants/ A. Padmashree [et al.] // Food Chemistry. - 2007. - Vol. 104. - № 1. -P. 59-66.

9 . Skerget, M. Phenols, proanthocyanidins, flavones and flavonols in some plant materials and their antioxidant activities /M. Skerget [et al.] // Food Chemistry. - 2005. - Vol. 89. - № 2. - P. 191-198.

10. Skibola, Ch. F. Potential health impacts of excessive flavonoid intake/Ch. F. Skibola, M. T. Smith // Free Radical Biology & Medicine. - 2000. -Vol. 29. - № 3/4. - P. 375-383.

Возможности использования пряностей в качестве антиокислителей

Ключевые слова

антиоксиданты; антирадикальная активность; специи; фенолы; флавоноиды

Реферат

Несмотря на широкое промышленное использование пряностей, количественных и качественных данных о содержании в них антиоксидантных веществ недостаточно. Антиоксидантную активность можно контролировать с помощью различных анализов и различными механизмами. В настоящей работе используются методы измерения: уровня антиоксидантной активности, общего количества фенольных соединений - эквивалента галловой кислоты, флавоноидов (эквивалент катехина), антирадикальной способности с использованием свободного радикала DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразила), восстанавливающей силы по методу FRAP (ferric reducing antioxidant power), антиоксидантной активности в системе линолевой кислоты. Для проведения исследования получали водно-спиртовой экстракт (1:1) при температуре 37 °C в течение 2 ч. Для достижения максимального экстрагирования все пряности непосредственно перед получением вытяжки измельчали в ступке. Значительное число методов оценки антиоксидантной активности соединений систематизировано по способу регистрации параметров, на основе которых определяется антиоксидантная активность, в том числе количественно. В статье описаны результаты изучения химического состава, антирадикальной и антиоксидантной активности на примере специй (гвоздики, бадьяна, лемонграсса, перца сычуаньского, перца розового, можжевеловых ягод, ягод барбариса, шалфея, семян пажитника и тмина), определены наиболее перспективные пряности с высокими показателями антиоксидантной активности. В результате данных исследований по общему содержанию фенольных веществ и флавоноидов наиболее перспективными были признаны перец сычуаньский и розовый, ягоды барбариса и сушеный шалфей. Антирадикальная активность исследуемых объектов наиболее высокого уровня наблюдалась также у ягод барбариса и сычуаньского перца. Что касается изучения желе-зовосстанавливающей способности по методу FRAP, наиболее значительные результаты были получены при оценке экстрактов сушеного тмина. Наряду с другими методами измерения анти-оксидантной активности важным является показатель ингибиро-вания в системе линолевой кислоты, по этому методу наиболее сильным эффектом ингибирования обладают экстракты бадьяна, перца сычуаньского и розового.

Авторы

Роганова Екатерина Евгеньевна, аспирант, Макарова Надежда Викторовна, д-р хим. наук, профессор Самарский государственный технический университет, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244, ekaterina.evg.r@gmail.com

Possibilities of Using Spices as Antioxidants Key words

antioxidants; anti-radical activity; spices; phenols; flavonoids Abstracts

Despite wide production use, the quantitative and qualitative data about the content of antioxidatic substances in spices not the considerable. Antioxidatic activity can be controlled by means of various analyses and various mechanisms. In the real work various methods of level of antioxidatic activity are used: the maintenance of total of phenolic connections an equivalent of trioxybenzoic acid, flavonoids a catechol equivalent, the anti-radical ability with use of the free radical of DPPH (2,2-diphenyl-1-pikrilgidrazila) restoring force by the FRAP method (ferric reducing antioxidant power), antioxidatic activity in system a linoleic acid. For research aqueous-alcoholic extract (1:1) was received at a temperature of 37 C within 2 clocks. For achievement of the maximal infusion all spices just before receiving an extract crushed in a mortar. The considerable number of methods of an assessment of antioxidatic activity of connections is systematized on a way of filing of parameters on the basis of which is defined antioxidatic activity, including quantitatively. In article results of studying of chemical composition, anti-radical and antioxidatic activity on the example of spices are described (carnations, an anisetree, a lemongrass, pepper of sychuansky, pepper pink, juniper berries, berries of a barberry, sage, seeds of a fenugreek and caraway seeds) the most perspective spices high-performance of antioxidatic activity are defined. On the sum of these researches on keeping of common to the content of phenolic substances and flavonoids by the most perspective are pepper sychuansky and pink, berries of a barberry and a dried sage. Anti-radical activity of the studied objects of the most high level was observed also at berries of a barberry and sychuansky pepper. As for studying of zhelezovosstanavlivayushchy ability by the FRAP method, the most considerable results were received at measurement of extracts of dried caraway seeds. On more exactly with other methods of measurement of antioxidatic activity an important index is the index of inhibition in system a linoleic acid, by this method the most strong effect of inhibition extracts of an anisetree, pepper sychuansky and pink have.

Authors

Roganova Ekaterina Evgenyevna, Graduate Student, Makarova Nadezhda Viktorovna, Doctor of Chemical Science, Professor

Samara State Technical University, 244, Molodogvardeyskaya St., Samara, 443100, ekaterina.evg.r@gmail.com