Paweł Paśko, Joanna Podporska-Carroll 1, Brid Quilty1, Ewelina Prochownik,
Agnieszka Galanty2, Paweł Zagrodzki, Zofi a Zachwieja AKTYWNOŚĆ PRZECIWDROBNOUSTROJOWA BRUKWI
I KALAREPY ORAZ ICH KIEŁKÓW* Zakład Bromatologii
Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum Kierownik: dr hab. farm. P. Zagrodzki
1 School of Biotechnology, Dublin City University, Ireland 2 Katedra Farmakognozji
Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum Kierownik: dr hab. farm. I. Podolak
Celem pracy była ocena aktywności przeciwdrobnoustrojowej metanolowych ekstraktów z korzeni brukwi i bulw kalarepy oraz ich kiełków, hodowanych w warunkach naturalnych i w ciemności. Aktywność przeciwdrobnoustrojową przeciwko E. coli, S. aureus oraz C. albicans określano za pomocą dyfuzyjnej metody krążkowej. Wykazano, że zarówno kiełki, jak i korzeń brukwi mają sil-niejsze działanie przeciwdrobnoustrojowe niż kalarepa i jej kiełki. W przypadku kiełków zaobserwowano znaczący wpływ warunków hodowli na ich działanie przeciwdrobnoustrojowe. Badane warzywa kapustne nie wykazały aktywności hamującej wzrost C. albicans.
Hasła kluczowe: kiełki, warzywa kapustne, aktywność przeciwdrobnoustrojowa. Key words: sprouts, brassica vegetables, antimicrobial activity.
Warzywa kapustne, w tym ich kiełki, są niezwykle cenne z uwagi na interesują-ce kierunki działania, takie jak antyoksydacyjne, cytotoksyczne, przeciwgrzybicze, przeciwbakteryjne czy przeciwwirusowe, a jednocześnie są łatwe i tanie w uprawie (1, 2, 3). Ze względu na potencjalne działanie chemoprewencyjne, największym zainteresowaniem wśród warzyw kapustnych cieszą się m.in. kapusta biała, bro-kuły, jarmuż, brukselka czy kalafi or. Warto jednak pamiętać również o tych nieco zapomnianych, na temat których istnieje bardzo niewiele informacji w światowym piśmiennictwie, takich jak brukiew czy kalarepa. Stanowią one przykład warzyw z rodziny kapustnych, które głównie dzięki zawartości związków siarki (glukozy-nolatów) wykazują potencjalne działanie przeciwdrobnoustrojowe (4, 5). We wcze-śniejszych pracach wykazaliśmy ponadto, że zawartość tych związków zmienia się istotnie w zależności od części analizowanej rośliny (kwiat, łodyga, korzeń, bulwa,
* Praca została sfi nansowana z projektu K/ZDS/007076 oraz K/ZDS/006228.
Nr 2 Aktywność przeciwdrobnoustrojowa brukwi i kalarepy oraz ich kiełków 117 nasiona), jak również od sposobu i warunków uprawy (5, 6). Celem pracy była ocena działania przeciwdroboustrojowego korzeni brukwi i bulw kalarepy oraz ich kiełków uprawianych przez 8, 10 i 12 dni w warunkach naturalnego dostępu światła oraz w całkowitej ciemności.
MATERIAŁ I METODY
Nasiona brukwi (Brassica napus L. var. napobrassica) i kalarepy (Brassica ole-racea var. gongylodes L.) przed procesem kiełkowania zostały namoczone przez 3 godziny. Proces kiełkowania prowadzony był w warunkach naturalnego dostępu światła oraz całkowitej ciemności. Kiełki hodowano przez 8, 10 i 12 dni z wyko-rzystaniem plastikowych kiełkownic trójszalkowych. Korzenie brukwi oraz bulwy kalarepy pochodziły z własnej uprawy prowadzonej w Krościenku nad Dunajcem. Materiał roślinny (5 g) został poddany ekstrakcji metanolowej (50 cm3) w aparacie Soxhleta przez trzy godziny. Następnie ekstrakt odparowano do sucha z użyciem wyparki próżniowej. Aktywność przeciwdrobnoustrojową ekstraktów metanolo-wych określano za pomocą metody dyfuzyjno-krążkowej. Do analizy wybrano bakterię Gram–ujemną (E. coli) (ATCC 25922), Gram–dodatnią (S. aureus) (ATCC 6538) oraz drożdżaki (C. albicans) (ATCC 90028). Dokładna metodologia zosta-ła opublikowana poprzednio (7, 8). Na powierzchnię podłoża nanoszono jałowe krążki bibułowe o średnicy 6 mm i aplikowano ekstrakt metanolowy (1 mg/cm3). Następnie po 24 godz. sprawdzano obecność lub brak stref zahamowania wzrostu wokół krążków. Pomiaru średnicy uzyskanych stref zahamowania wzrostu doko-nywano łącznie ze średnicą krążka, a wyniki podawano po odjęciu średnicy krąż-ka. Otrzymane wyniki poddano analizie statystycznej z wykorzystaniem programu STATISTICA-12 (Statsoft, Polska), stosując jednoczynnikową analizę wariancji (One Way ANOVA) z testem Tukeya jako testem post-hoc.
WYNIKI I ICH OMÓWIENIE
Interpretacja wyników aktywności przeciwdrobnoustrojowej, przedstawionych w tab. I, oparta została na obserwacjach Ayaz i współpr. (9), którzy zasugerowali, że jeśli stopień zahamowania wzrostu jest poniżej 5,5 mm to ekstrakt nie jest aktywny, 6–14 mm – częściowo aktywny, 15–24 mm – aktywny, zaś powyżej 25 mm ność biologiczna jest bardzo wysoka. Bulwy kalarepy nie wykazywały żadnej aktyw-ności antydrobnoustrojowej, zaś korzeń brukwi miał zdolność hamowania wzrostu jedynie S. aureus. Kiełki brukwi posiadały w większości częściową (strefa inhibicji wzrostu 6–14 mm) lub wysoką (strefa inhibicji wzrostu 15–24 mm) aktywność prze-ciwko E. coli oraz S. aureus. Najwyższa aktywność wobec E. coli obserwowana była dla kiełków brukwi uprawianych 10 i 12 dni w całkowitej ciemności (różnice istotne statystycznie w porównaniu do hodowli w warunkach naturalnych). W przy-padku S. aureus również najbardziej aktywne okazały się kiełki 12-dniowe, jednak nie zaobserwowano istotnych zależności pomiędzy działaniem hamującym wzrost a warunkami świetlnymi hodowli. 8-dniowe kiełki kalarepy hodowane w ciemności wykazywały aktywność hamującą wobec E. coli oraz S. aureus, zaś uprawiane natu-ralnie tylko wobec E. coli. W przypadku kiełków kalarepy hodowanych w ciemności
Nr 2
118 P. Paśko i współpr.
(10 i 12 dni) obserwowano znaczącą aktywność biologiczną, zaś kiełki uprawiane w warunkach naturalnego dostępu światła nie wykazywały aktywności hamującej wzrost badanych drobnoustrojów. Dodatkowo, kiełki kalarepy w większości cecho-wały się częściową aktywnością biologiczną, głównie w odniesieniu do E. coli. Za-równo kiełki, jak i korzenie brukwi, czy też bulwy kalarepy, nie miały działania ha-mującego wzrost C. albicans. Za działanie przeciwdrobnoustrojowe roślin z rodziny Brassicacae odpowiedziane są głównie związki siarki, takie jak glukozynolaty, oraz produkty ich rozpadu – izotiocyjaniany (10), jak również związki z grupy polifenoli (9). W badanym materiale stwierdzono obecność trzech glukozynolanów (synigryny, glucoerucyny oraz progoitryny) (5), przy czym ich zawartość w kiełkach była istotnie wyższa niż w bulwach czy korzeniach. Badania Ayaza i współpr. (9) z wykorzysta-niem liści i nasion jarmużu (Brassica oleraceae L. var. acephala) wykazały bardzo podobną aktywność przeciwbakteryjną wobec E. coli i S. aureus, dodatkowo badane ekstrakty hamowały także wzrost C. albicans.
WNIOSKI
1. Zarówno kiełki, jak i korzeń brukwi wykazują silniejsze działanie przeciw- drobnoustrojowe, niż kalarepa i jej kiełki.
Ta b e l a I. Aktywność przeciwdrobnoustrojowa metanolowych ekstraktów z korzeni brukwi, bulw kalarepy oraz ich kiełków
Ta b l e I. Antimicrobial activity of methanolic extract of rutabaga roots, kohlrabi bulbs and their sprouts
Wielkość stref zahamowania wzrostu dla badanych drobnoustrojów (mm) ± SD
Materiał n=5 E. coli S. aureus C. albicans
Brukiew–korzeń 0 14,5±1,2 0 Kiełki brukwi 8 dni D 15,5±2,4 15,0±2,0 0 8 dni N 14,1±1,8 14,0±1,7 0 10 dni D 14,4±2,0a 16,5±3,0d 0 10 dni N 17,2±1,5a 13,4±2,6d 0 12 dni D 13,0±1,4b 18,4±1,8 0 12 dni N 17,2±1,8b 18,2±2,2 0 Kalarepa – bulwa 0 0 0 Kiełki kalarepy 8 dni D 16,3±2,0c 0 0 8 dni N 13,2±2,3c 14,5±2,5 0 10 dni D 0 0 0 10 dni N 15,1±1,9 13,6±1,8 0 12 dni D 0 0 0 12 dni N 12,9±2,5 0 0
Nr 2 Aktywność przeciwdrobnoustrojowa brukwi i kalarepy oraz ich kiełków 119 2. W przypadku kiełków zaobserwowano znaczący wpływ warunków hodowli na działanie antydrobnoustrojowe badanych warzyw kapustnych.
3. Brukiew i kalarepa nie wykazują aktywności hamującej wzrost C. albicans.
P. P a ś k o, J. P o d p o r s k a-C a r r o l l, B. Q u i l t y, E. P r o c h o w n i k, A. G a l a n t y, P. Z a g r o d z k i, Z. Z a c h w i e j a
ANTIMICROBIAL ACTIVITY OF RUTABAGA ROOTS, KOHLRABI BULBS AND THEIR SPROUTS
S u m m a r y
Introduction. Brassica vegetables have been reported to have anticancer, cytotoxic, antifungal, antibacterial, antiviral and antioxidant properties. Antibacterial activity is mainly due to the content of sulphur compounds, especially glucosinolates and isothiocyanates.
Aim. The aim of the study was to evaluate the antimicrobial activity of rutabaga roots and kohlrabi bulbs methanolic extracts, but also of their sprouts, harvested in different light conditions (natural and in the darkness).
Material and methods. Antimicrobial activity against E. coli, S. aureus and C. albicans was ex-amined by the disc diffusion method.
Results. Rutabaga roots and sprouts had stronger antimicrobial activity than kohlrabi and its sprouts. The evaluated Brassica vegetables did not reveal any activity against C. albicans.
Conclusions. The signifi cant infl uence of sprouting condition on the antimicrobial activity was observed.
PIŚMIENNICTWO
1. Boivin D., Lamy S., Lord- Dourf S., Jackson J., Bealieu E., Cote M., Moghrabi A., Barrete S., Gin-gras D., Beliveau R.: Antiproliferative and antioxidant activities of common vegetables: A comperative study. Food Chem., 2009; 112: 374-380. – 2. Cartea M. E.,Velasco P.: Glucosinolates in Brassica foods: bioavailability in food and signifi cance for human health. Phytochem. Rev., 2008; 7: 213-229. – 3. Śmie-chowska A., Bartoszek A., Namieśnik J.: Przeciwrakotwórcze właściwości glukozynolanów zawartych w kapuście (Brassica oleracea var. capitata) oraz produktów ich rozpadu. Postepy Hig. Med. Dośw., 2008; 62: 125-140. – 4. Sosinska E., Obiedzinski M. W.: Badania nad bioaktywnymi glukozynolanami w wybranych odmianach warzyw krzyżowych technika HPLC. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość., 2007; 14(5): 129-136. – 5. Paśko P., Okoń K., Krośniak M., Prochownik E., Żmudzki P., Kryczyk-Kozioł J., Zagrodzki P.: Interaction between iodine and glucosinolates in rutabaga sprouts and selected biomar-kers of thyroid function in male rats. J. Trace Elem. Med. and Biol., 2018; 46: 110-116. – 6. Paśko P., Tyszka-Czochara M., Galanty A., Gdula-Argasińska J., Żmudzki P., Bartoń H., Zagrodzki P., Gorinstein S.: Comparative Study of Predominant Phytochemical Compounds and Proapoptotic Potential of Broc-coli Sprouts and Florets. Plant Food Hum. Nutr., 2018; DOI: 10.1007/s11130-018-0665-2. – 7. Pasko P., Gdula-Argasinska J., Podporska-Carroll J., Quilty B., Wietecha-Posluszny R., Tyszka-Czochara M., Zagrodzki P.: Infl uence of selenium supplementation on fatty acids profi le and biological activity of four edible amaranth sprouts as new kind of functional food. J. Food Sci. Technol., 2015; 52(8): 4724-4736. – 8. Hać-Szymańczuk E., Lipińska E., Grzegrzółka O.: Ocena aktywności przeciwbakteryjnej oregano (Origanum vulgare L.). Bromat. Chem. Toksykol., 2012; 45 (3): 308-314. – 9. Ayaz F. A., Hayırlıoglu-Ayaz S., Alpay-Karaoglu S., Grúz J., Valentová K., Ulrichová J., Strnad M.: Phenolic acid contents of kale (Brassica oleraceae L. var. acephala DC.) extracts and their antioxidant and antibacterial activities. Food Chem., 2008; 107(1): 19-25. – 10. Zhang Y.: Cancer preventive isothiocyanates: measurment of human exposure and mechanizm of action. Mutat. Res., 2004; 555: 173-190.
