Eulalia Julitta Borowska, Barbara Mazur
ZMIANY WYBRANYCH SKŁADNIKÓW I WŁAŚCIWOŚCI ANTYOKSYDACYJNYCH
BORÓWKI BRUSZNICY W PROCESIE OTRZYMYWANIA PRZECIERÓW
Katedra Przetwórstwa i Chemii Surowców Roślinnych Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie
Kierownik: prof. dr hab. R. Zadernowski
Określono zmiany błonnika pokarmowego, polifenoli, antocyjanów oraz właściwości antyoksydacyjnych owoców odmian uprawnych borówki brusz-nicy (Vaccinium vitis-idaea L.) w procesie otrzymywania przecierów, utrwa-lonych termicznie. Surowiec stanowiły owoce odmian: Ida, Linnea i Sanna oraz porównawczo borówki brusznicy rosnącej w warunkach naturalnych. Wyniki poddano analizie statystycznej stosując jednoczynnikową analizę wa-riancji z testem Duncana na poziomie istotności p<0,05 za pomocą programu STATISTICA 8.0.
Hasła kluczowe: owoce borówki brusznicy, błonnik pokarmowy, polifenole, antocy-jany, zmiatanie rodników DPPH·, inhibicja rodników OH·.
Key words: cowberry, dietary fi ber, polyphenols, anthocyanins, scavenging DPPH· radicals, inhibition of OH· radicals.
Owoce borówki brusznicy (Vaccinium vitis-idaea) stanowią wartościowy suro-wiec do przetwórstwa, zarówno dzięki unikalnym walorom smakowym, jak i obec-ności związków biologicznie czynnych o korzystnym oddziaływaniu na organizm człowieka (1, 2). Zainteresowanie towarową uprawą tego gatunku w Polsce jest nie-wielkie, a owoce borówki przeznaczone do przetwórstwa zbiera się przede wszyst-kim ze stanowisk naturalnych (3). W innych krajach, m.in. w Szwecji, USA, bo-rówka od dawna uprawiana jest na skalę wielkotowarową, a owoce wykorzystuje się do otrzymywania konfi tur, dżemów, soków, nalewek i in. (4). Owoce borówki brusznicy są dobrym źródłem witaminy C oraz związków fenolowych, w tym feno-lokwasów, fl awonoidów i tanin. Poszczególne odmiany różnią się m.in. zawartoś-cią cukrów, kwasów, jak i koncentracją antyoksydantów. Wiele prac genetycznych ukierunkowanych jest na zwiększenie właściwości antyoksydacyjnych tego gatun-ku, tym bardziej, że podczas przetwarzania owoców mogą mieć miejsce niekorzyst-ne przemiany (2, 4, 5).
W pracy podjęto się określenia zmian wybranych składników owoców borówki brusznicy i właściwości antyoksydacyjnych w procesie technologicznym otrzymy-wania przecierów z odmian uprawianych aktualnie w kraju.
MATERIAŁ I METODY
Materiał badawczy stanowiły owoce odmiany uprawnych borówki brusznicy: Ida, Linnea i Sanna ze Specjalistycznego Gospodarstwa Roślin Jagodowych w Jorda-nowie oraz otrzymane z nich przeciery. Materiałem porównawczym były owoce i przeciery z borówki brusznicy rosnącej w warunkach naturalnych. Owoce do ba-dań zebrano w 2006 r.
Owoce po rozdrobnieniu (typ ZM Mesko) poddano rozparzeniu (85°C, 5 min.), a następnie przetarciu przez sito ręczne o średnicy oczek 0,4 mm. Uzyskany przecier umieszczano w szklanych słoikach i pasteryzowano przez 20 min. w temp. 86°C. Po schłodzeniu próbki przechowywano w pomieszczeniu o temp. 15°C.
W owocach i przecierach oznaczono: zawartość związków fenolowych ogółem (jako ekwiwalent kwasu galusowego) wg Shahidi i Naczk (6), antocyjanów (jako cyjanidyno-3-glukozyd) wg Wrolstad (7), aktywność zmiatania rodników DPPH· (jako μmol TE/g) wg Brand-Williams i współpr. (8), zdolność inhibicji rodników OH· (jako μmol TE/g) wg Chu i współpr. (9). Zawartość błonnika pokarmowego ogółem (TDF), w tym frakcję nierozpuszczalną (IDF) i frakcję rozpuszczalną (SDF) oznaczono wg Asp i współpr. (10). Wyliczono ponadto współczynnik A/P (Antocy-jany/Polifenole). Wszystkie wyniki wyrażono w świeżej masie owoców lub masie otrzymanych przecierów. Doświadczenie przeprowadzono dwukrotnie, a wszystkie analizy wykonano w trzech powtórzeniach.
Analizę statystyczną wyników przeprowadzono stosując jednoczynnikową anali-zę wariancji z testem Duncana na poziomie istotności p<0,05 przy użyciu programu komputerowego STATISTICA 8.0.
WYNIKI I ICH OMÓWIENIE
Odmiany borówki Ida, Linnea i Sanna, zaadaptowane do uprawy w Polsce, wy-wodzą się z odmian skandynawskich i zwłaszcza te dwie ostatnie polecane są do uprawy towarowej. Analiza owoców wykazała, że w większości różniły się one statystycznie istotnie (p<0,05) pod względem zawartości błonnika pokarmowego, polifenoli i antocyjanów oraz właściwości antyoksydacyjnych (tab. I, ryc. 1). Ge-neralnie, owoce odmian uprawnych zawierały znacznie mniej TDF (2,1–4,5 g/100 g) aniżeli porównawczo owoce borówki dzikiej (6,32 g/100 g). Wynikać to może m.in. z różnicy w wielkości owoców odmian uprawnych i borówki dzikiej. Błonnik kon-centruje się przede wszystkim w skórce, stąd też większa jego zawartość w borówce dzikiej, o mniejszych owocach (3). National Public Health Institute of Finland (11) podaje średnią zawartość błonnika ogółem w owocach borówki brusznicy na po-ziomie 2,6 g/100 g, w tym frakcji rozpuszczalnej – 0,4 g/100 g. Wśród badanych przez nas, największym udziałem korzystnej pod względem zdrowotnym frakcji SDF wyróżniały się odmiany Ida i Sanna (ryc. 1). Zawartość polifenoli mieściła się w zakresie 158,41–300,31 mg/100 g i była największa w borówce dzikiej. Zależ-ności takich nie stwierdzono dla antocyjanów, gdzie największą ich koncentracją wyróżniały się odmiany uprawne – Linnea i Ida (tab. I). Wang i współpr. (5) podają zbliżoną zawartość polifenoli w borówce odmiany Sanna, wyższą natomiast dla
od-miany Ida. Również na większą zawartość polifenoli (330–420 GAE mg/100 g), ale w borówce uprawianej w Finlandii, wskazują Kähkönen i współpr. (2). Wśród bada-nych odmian, owoce borówki odmiany Ida wyróżniały się największą aktywnością zmiatania rodników DPPH●
i OH●
(tab. I).
Ta b e l a I. Zawartość związków fenolowych ogółem i antocyjanów w owocach borówki brusznicy i przecierach oraz właściwości antyoksydacyjne
Ta b l e I. Phenolic and anthocyanin contents of the cowberry and pureé and their antioxidant properties
Produkt Polifenole (mg/100 g produktu) Antocyjany (mg/100 g produktu) Zmiatanie DPPH● (μmol TE/g produktu) Inhibicja OH● (μmol TE/g produktu) A/P Owoce borówki brusznicy
Dzika 300,3±1,8dB 53,98±0,14aB 65,84±0,21aB 0,77±0,01aB 0,18
Ida 158,4±1,7aB 80,49±0,17cB 87,90±0,34cB 1,02±0,03bB 0,51
Linnea 203,8±1,9bB 79,83±0,21cB 74,49±0,41bB 0,73±0,03aB 0,39
Sanna 238,3±1,2cB 58,89±0,20bB 75,77±0,11bB 0,90±0,02bB 0,25
Przeciery z owoców borówki brusznicy
Dzika 206,1±1,4dA 43,56±1,01bA 58,23±0,89cA 0,53±0,02cA 0,21
Ida 118,2±1,3aA 37,40±0,12aA 67,61±0,98dA 0,37±0,01aA 0,25
Linnea 196,1±1,5cA 49,94±0,14cA 39,95±0,57aA 0,40±0,01bA 0,25
Sanna 176,9±1,6bA 38,06±0,10aA 48,83±0,61bA 0,36±0,01aA 0,22
Wartości średnie oznaczone w kolumnach odmiennymi inskrypcjami literowymi a, b, c, d dla owoców lub przecierów
z różnych odmian oraz odmiennymi inskrypcjami literowymi A, B dla owoców i przecierów z tych samych odmian,
różnią się między sobą istotnie na poziomie p<0,05; n = 6; TE – ekwiwalent troloksu; A/P – współczynnik Antocy-jany/Polifenole.
Uzyskane w warunkach laboratoryjnych przeciery odznaczały się statystycznie istotnie (p<0,05) mniejszą zawartością TDF, polifenoli, antocyjanów oraz słabszy-mi właściwościasłabszy-mi przeciwutleniającysłabszy-mi aniżeli świeże owoce borówki (tab. I, ryc. 1). W przypadku wszystkich odmian stwierdzono, że proces technologiczny otrzymywania przecierów spowodował znaczące obniżenie zawartości TDF, naj-większe w przypadku borówki dzikiej (ryc. 1). Przyczyną istotnych zmian w zawar-tości błonnika ogółem, jak i jego frakcji była obróbka cieplna, mianowicie rozpa-rzanie miazgi owoców przed przecieraniem oraz pasteryzacja przecierów. Według badań Szajdek (12), w wyniku rozparzania miazgi owoców jagodowych zachodzą wielokierunkowe przemiany, jak hydroliza protopektyn, rozkład pektyn żelujących do form prostszych, częściowa hydroliza celulozy, a z drugiej strony interakcje pro-wadzące do powstania połączeń opornych na trawienie enzymatyczne. Przemiany te, początkowo katalizowane są przez enzymy natywne, a następnie po ich inakty-wacji, czynnikiem tym jest ciepło.
Stwierdzono istotny statystycznie (p<0,05) spadek zawartości polifenoli, w tym antocyjanów. (tab. I). Proces technologiczny, spowodował zwłaszcza dużą
degrada-cję antocyjanów, co potwierdzają wyliczone współczynniki A/P. Największe obniże-nie współczynnika A/P odnotowano dla odmiany Ida i Linnea, odpowiednio z 0,51 i 0,39 w owocach na 0,25 w przecierach. Mimo zróżnicowanego stopnia degradacji zależnego od odmiany, zawartość tych związków w przecierach nie różniła się dra-stycznie i mieściła się w zakresie 37,40–49,94 mg/100 g produktu. Wielu autorów (13, 14) sygnalizuje, że degradacja antocyjanów zachodzi już podczas rozdrabniania owoców, co przypisują działaniu rodzimej polifenooksydazy. Ponadto, pod wpły-wem wysokiej temperatury, antocyjany w wyniku odszczepienia reszty cukrowej mogą przechodzić w mało stabilne aglikony, podatne do przekształcania w związki bezbarwne lub polimery o zabarwieniu brązowym.
Stwierdzono także obniżenie zdolności zmiatania rodników DPPH●
i inhibicji rodników OH· w procesie technologicznym, co w dużym stopniu było konsekwen-cją przemian związków fenolowych (tab. I). Wykazano zróżnicowany stopień zmian oznaczanych właściwości antyoksydacyjnych, zależny od odmiany borówki.
WNIOSKI
1. Owoce borówki brusznicy stanowiące surowiec do otrzymywania przecierów różniły się pod względem zawartości TDF i jego frakcji IDF i SDF, polifenoli w tym antocyjanów oraz zdolnością inaktywacji rodników DPPH● i OH●.
2. Proces technologiczny spowodował znaczące zmiany badanych składników chemicznych i właściwości antyoksydacyjnych, przy czym były one zróżnicowane w zależności od odmiany borówki brusznicy.
3. Zróżnicowana podatność ocenianych wyróżników na przemiany, zależna od odmiany borówki, powinna stanowić ważne kryterium przy ich wyborze do prze-twórstwa.
Ryc. 1. Zawartości błonnika pokarmowego (IDF i SDF) w owocach borówki brusznicy i przecierach. Fig. 1. Dietary fi bre content (IDF and SDF) of the cowberry and purée.
E.J. B o r o w s k a, B. M a z u r
CHANGES IN THE SELECTED COMPONENTS AND ANTIOXIDANT PROPERTIES OF COWBERRY IN THE PURÉE PRODUCTION PROCESS
S u m m a r y
The objective of this study was to determine changes in the content of dietary fi bre, polyphenols, antho-cyanins and the antioxidant properties of cowberry (Vaccinium vitis-idaea L.) cultivars in the production of thermally processed purée. The investigated material comprised the following cowberry cultivars: Ida, Linnea and Sanna, and a comparative sample of wild cowberry. The obtained results were verifi ed stati-stically based on the one-factorial analysis. The signifi cance of differences at p<0.05 was evaluated by Duncan’s test with the use of STATISTICA 6.0 software.
Statistically signifi cant differences (p<0.05) were reported with regard to the analysed attribu-tes of fresh cowberry fruit. The fruit of cultivated varieties was marked by a much lower TDF content (2.1 g/100 g – 4.5 g/100 g) than wild cowberry fruit (6.32 g/100 g) and a lower total content of phenolic compounds at 158.41 mg/100 g – 238.30 mg/100 g and 300.31 mg/100 g, respectively. Thermal proces-sing induced changes which lowered the content of the analysed components and antioxidant properties, subject to the investigated cowberry cultivars. Purée produced from cv. Linnea was marked by a high polyphenol and anthocyanin content as well as high OH●
radical inhibitory activity cv. Ida purée was characterised by high DPPH●
free radical scavenging activity. The results of this study indicate that the susceptibility of the analysed attributes to changes differs for each cowberry cultivar and constitutes an important criterion in the selection of processing material.
PIŚMIENNICTWO
1. Borowska E.J., Szajdek A., Borowski J.: Antioxidant properties of fruits, vegetables and their prod-ucts. Fruit Process., 2005; 1: 38-43. – 2. Kähkönen M.P., Hopia A.I., Heinonen M.: Berry phenolics and their antioxidant activity. J. Agric. Food Chem., 2001; 49: 4076-4082. – 3. Smolarz K.: Borówka brusznica i jej uprawa. Hasło ogrodnicze, 2005; 7: 12-15. – 4. Amakura Y., Umino Y., Tsuji S., Tonogai Y.: Infl uence of jam processing on the radical scavenging and phenolic content in berries. J. Agric. Food Chem., 2000; 48: 6292-6297. – 5. Wang S.Y., Feng R., Bowman L., Penhallegon R., Ding M., Lu Y.: Antioxidant activity in lingonberries (Vaccinium vitis-idaea L.) and its inhibitory effect on activator protein-1, Nuclear factor-κB, and mitogen-activated protein kinases activation. J. Agric. Food Chem., 2005; 53: 3156-3166. – 6.
Shahidi F., Naczk M.: Methods of analysis and quantifi cation of phenolic compounds. Food phenolics:
Sources, Chemistry, Effects and Applications (ed. Shahidi F., Naczk M.), Technomic Publishing Company, Inc., Lancaster, Pennsylvania, U.S.A., 1995; 287-293. – 7. Wrolstad R.E.: Color and pigment analyses in fruits products. Oregon State University Agricultural Experiment Station Bulletin, 1976; 624. – 8.
Brand-Williams W., Cuvelier M.E., Berset C.: Use of free radical method to evaluate antioxidant activity.
Lebensmittel-Wissenschaft u-Technol., 1995; 28: 25-30. – 9. Chu Y.H., Chang Ch.L., Hsu H.F.: Flavonoid content of several vegetables and their antioxidant activity. J. Sci. Food Agricult., 2000; 80: 561-566. – 10.
ASP N.G., Haller C.G., Siljestrom M.: Rapid enzymatic assay insoluble and soluble dietary fi ber. J. Agric.
Food Chem., 1983; 31: 476-482.
11. National Public Health Institute of Finland: KTL, Lingonberry. Fineli, 2003-2007. – 12. Szajdek A.: Badania nad zmianami wybranych związków bioaktywnych i właściwości przeciwutleniających w pro-cesie technologicznym otrzymywania soków z owoców jagodowych. Praca doktorska, Olsztyn 2006; 82-86. – 13. Skrede G., Wrolstad R.E., Durst R.W.: Changes in anthocyanins and polyphenolics during juice processing of highbush blueberries (Vaccinium corymbosum L.). J. Food Sci., 2000; 65: 357-364. – 14. Versari A., Biesenbruch S., Barbanti D., Farnell P.J., Galassi S.: Effects of pectolytic enzymes on selected phenolic compounds in strawberry and raspberry juices. Food Res. Int., 1997; 30: 811-817.
