Poszukiwanie wskaźników molekularnych do charakterystyki sumaka z różnych obszarów

Wprowadzenie

Il

Sumak (nazwa naukowa Rhus coriaria L.) to roślina należąca do rodziny Anacardiaceae. Do lat 60. XX wieku występowała w południowych Włoszech i była wykorzystywana głównie do garbowania skóry, natomiast obecnie jest wykorzystywana komercyjnie w regionie Morza Śródziemnego i na Bliskim Wschodzie w różnych sektorach, takich jak farmaceutyki, kosmetyki i żywność. Znajduje wiele zastosowań jako przyprawa w kuchni lub zioło lecznicze w kulturze perskiej. Roślina przystosowuje się do każdej gleby, rozmnaża się zimą przez podział pędów, a kwitnie od maja do sierpnia. W wyniku suszenia i mielenia jagód (owoców) uzyskuje się proszek. Sumak zawiera kwasy organiczne (np. jabłkowy), niezbędne i zbędne kwasy tłuszczowe, cukry, takie jak ksyloza i glukoza, oraz kwasy fenolowe. Profil aromatyczny charakteryzują związki takie jak mono-, di- i seskwiterpeny. Związki fenolowe, w tym galotaniny, flawonoidy i antocyjany, są odpowiedzialne za działanie przeciwutleniające i przeciwbakteryjne, co potwierdzają liczne badania literaturowe.

Cel badań

Projekt, realizowany we współpracy z firmą I9factory s.r.l.,

ma na celu uzyskanie globalnego obrazu aspektów charakteryzujących sumaka poprzez poszukiwanie wskaźników molekularnych, takich jak polifenole i cząsteczki o aktywności aromatycznej. Ponadto porównano próbki z różnych regionów świata (Sycylii, Jordanii, Afryki Północnej, Izraela, Libanu, Kalifornii i Iranu), zwracając uwagę na podobieństwa i/lub różnice między poszczególnymi obszarami geograficznymi.

Celem końcowym było rozważenie możliwych zastosowań sumaka w sektorze spożywczym, w świetle wyników uzyskanych w fazie eksperymentalnej.

Materiały i metody

Po odpowiedniej obróbce i ewentualnym rozcieńczeniu siedem próbek sumaka poddano analizie w celu określenia całkowitej zawartości polifenoli metodą Folina-Ciocâlteu, która polegała na reakcji pomiędzy ekstraktami, odczynnikiem, tj. mieszaniną kwasu fosfotungstowego (H₃PW₁₂O₄₀) i kwasu fosfomolibdenowego (H₃PMo₁₂O₄₀), oraz katalizatorem Na₂CO₃. Odczyt absorbancji wykonano przy długości fali 760 nm za pomocą spektrofotometru JASCO® V-530.

Następnie oceniano aktywność przeciwutleniającą, stosując rodnik 2,2- difenylo-1-pikrylohydrazylowy (DPPH) – odczynnik w postaci proszku o fioletowym zabarwieniu, który w obecności przeciwutleniacza lub donora wodoru ulega redukcji do DPPH-H. Odczyt absorbancji wykonano tym razem przy długości fali 517 nm.

Do badań aromatycznych przeprowadzono mikroekstrakcję w fazie stałej (SPME) lotnych składników różnych próbek, której towarzyszyła analiza GC-MS z użyciem chromatografu gazowego firmy Thermo Scientific. Kwantyfikację przeprowadzono przy użyciu metody wzorca wewnętrznego. Na koniec wyniki porównano statystycznie, stosując analizę głównych składowych (PCA) i analizę wariancji (ANOVA).

Polifenole oznaczano jakościowo przy użyciu techniki UHPLC-ESI-MS/MS i pułapki jonowej jako analizatora. W szczególności galotaniny i elagotaniny identyfikowano w trybie ESI- z wykorzystaniem MS3 zależnego od pełnych danych skanowania w zakresie 100-2000 m/z, natomiast antocyjany identyfikowano w trybie ESI+ z wykorzystaniem MS3 zależnego od pełnych danych skanowania w zakresie 220-900 m/z.

W celu stworzenia produktu komercyjnego przeprowadzono dogłębne badania na próbce sycylijskiej, uzyskując dwa ekstrakty, macerat i wywar, które następnie poddano analizie całkowitej zawartości polifenoli metodą Folina-Ciocâlteu oraz ocenie aktywności przeciwutleniającej za pomocą testu DPPH.

Wyniki i dyskusja

Z tabeli wynika, że sumak charakteryzuje się szczególną kwasowością, prawdopodobnie ze względu na obecne w nim kwasy organiczne, takie jak kwas jabłkowy i kwas cytrynowy. Analiza zawartości polifenoli przyniosła interesujące wyniki: dwa sumaki najbogatsze w polifenole to sumak libański i irański. Próbka sycylijska jest podobna pod względem zawartości do próbki jordańskiej. W przypadku metody DPPH uzyskano kontrastujące wyniki, ponieważ próbki sycylijskie, irańskie i północnoafrykańskie wykazały wyższą aktywność przeciwutleniającą. Może to sugerować, że aktywność ta w sumaku sycylijskim związana jest z innymi substancjami, poza związkami polifenolowymi. W obu analizach próba izraelska została uznana za jakościowo gorszą. Ekstrakcja przez macerację i tworzenie wywaru na próbce sycylijskiej zapewniła stały wzrost zawartości polifenoli, właśnie ze względu na ich stężenie, oraz obniżenie aktywności przeciwutleniającej, która w tym przypadku odnosi się tylko do ekstrahowanej frakcji polifenolowej, podczas gdy w próbce jako takiej prawdopodobnie odnosi się także do innych związków niż polifenole.

Analizując wszystkie próbki techniką GC-MS, wykryto 35 związków lotnych. Najbardziej reprezentatywne składniki to: heksanal (0,07 ± 0,08 μg/100 mg produktu), limonen (0,06 ± 0,03 μg/100 mg), eukaliptol (0,02 ± 0,03 μg/100 mg), 6-metylo-5-epten-2-on (0. 02 ± 0,01 μg/100 mg), furfural (2,02 ± 1,45 μg/100 mg), karwon (0,05 ± 0,07 μg/100 mg), tymol (0,05 ± 0,10 μg/100 mg) i karwakrol (0,07 ± 0,12 μg/100 mg).

Następnie przeprowadzono statystyczne analizy PCA i ANOVA, w których porównano niektóre z najbardziej znaczących cząsteczek pomiędzy różnymi próbkami, uzyskując następujące wyniki:

• Podział próbek na 3 główne grupy: (1) Sycylia-Iran; (2) Izrael, Kalifornia, Liban i Jordania; (3) Afryka Północna;
• Limonen: charakteryzuje wszystkie próbki, zwłaszcza sycylijską (0,12 ± 0,04μg/100 mg produktu);
•  Eukaliptol: odpowiedzialny za aromat eukaliptusa, ziół i kamfory, charakteryzuje próbkę z Jordanii (0,1 ± 0,002 μg/100 mg);
•  Furfural: jego słodkie, drzewne i migdałowe nuty, będące oznaką obróbki cieplnej, są prawie nieobecne w próbkach sycylijskich i irańskich, podczas gdy przeważają w pozostałych, prawdopodobnie dlatego, że są one stabilizowane termicznie przed wprowadzeniem do obrotu (powyżej 2,6 μg/100 mg)
• Tymol i karwakrol: pierwszy z nich ma tymiankowe, ziołowe i fenolowe nuty, drugi – korzenny, drzewny i kamforowy aromat. Izomery pomiędzy nimi wyróżnia próbka Libanu (odpowiednio 0,3 ± 0,2 μg/100 mg i 0,35 ± 0,22 μg/100 mg).

Przy użyciu techniki UHPLC-ESI-MS/MS zidentyfikowano 77 związków polifenolowych, w tym galotaniny, elagotaniny i antocyjany. Oprócz pięciu głównych związków występujących w postaci wolnej (kwas galusowy, kaempferol, kwas elagowy, kwercetyna i mirycetyna), znaleziono wiele złożonych cząsteczek. W wybranym trybie akwizycji sygnału full-scan obserwowano również widma ms² i ms³, aby ocenić rozwój fragmentacji w kolejnych etapach procesu wykonywanego przez urządzenie.

Na podstawie analizy chromatogramu próbki izraelskiej można było również wyśledzić barwnik spożywczy, azorubinę (E122), co pozwoliło wysunąć hipotezę o oszustwie handlowym dotyczącym czystości produktu i przejrzystości na etykiecie.

Wnioski

É

Należy podkreślić, że w badaniu wykorzystano reprezentatywne mieszanki próbek dla różnych badanych krajów. Aby rozszerzyć tę koncepcję, można przeprowadzić analizy na roślinach pochodzących z różnych obszarów, różnych lat i badanych oddzielnie. Charakterystyka obejmowała niektóre ważne wskaźniki molekularne, tj. substancje o prawdopodobnej zdolności bioaktywnej, analizowane za pomocą jakościowo-ilościowych metod chromatograficznych. Należy przeprowadzić dalsze badania nad profilem polifenolowym sumaka, aby określić stężenie już zidentyfikowanych galotanin, elagitanin i antocyjanów. Ponadto ważne byłoby zbadanie aspektów mikrobiologicznych, np. poprzez analizę siły przeciwdrobnoustrojowej sumaku. Z handlowego punktu widzenia, a także biorąc pod uwagę trudności w znalezieniu w niektórych krajach materiału, o którym mowa w niniejszym opracowaniu, interesujące byłoby zbadanie łańcucha dostaw sumaka sycylijskiego pod kątem większej kontroli, jakości i bezpieczeństwa. Rola sumaku jako potencjalnego przeciwutleniacza i środka przeciwdrobnoustrojowego może mieć istotne znaczenie dla przedłużenia trwałości żywności, a badania w tym kierunku pomogłyby pogłębić jego funkcjonalność technologiczną, a tym samym hipotetyczne zastosowanie przemysłowe. Niniejsza praca ma zatem stanowić punkt wyjścia do eksperymentów z sumakiem jako składnikiem i/lub środkiem konserwującym o potencjalnych właściwościach przeciwutleniających i przeciwdrobnoustrojowych.

Scarica ora l’articolo completo