유리 가용성 페놀산 조성물과 곡물 및 콩과 식물의 항산화 능력을 결정하는 일반화 된 방법
Summary
페놀산은 전체 곡물에 존재하는 중요한 식물 화학 물질입니다. 그들은 항산화 보호 기능과 같은 생리 활성 특성을 가지고 있습니다. 이 연구는 HPLC 식별, 총 페놀 함량 추정 및 곡물 및 콩과 식물에서 페놀산의 항산화 능력 결정을위한 일반화 된 방법을보고하는 것을 목표로했습니다.
Abstract
페놀산은 페놀기와 카르복실기를 모두 포함하는 유기 화합물의 부류이다. 그들은 곡물에서 발견되며 곡물의 밀기울이나 콩과 식물의 종자 코트에 집중됩니다. 그들은 항산화 특성을 가지고 있으며, 최근 몇 년 동안 잠재적 인 항산화 보호 건강 기능에 대한 많은 연구 관심을 불러 일으켰습니다. 이 연구는 전체 곡물에서 유리 가용성 페놀 산을 추출하고 항산화 능력을 분석하기위한 일반화 된 방법을 제시합니다. 두 개의 곡물 (밀과 노란 옥수수)과 세 개의 콩과 식물 (카우완두콩, 신장 콩 및 콩)으로 구성된 다섯 개의 전체 곡물 샘플이 사용되었습니다. 곡물을 밀가루로 분쇄하고 그들의 유리 가용성 페놀산을 수성 메탄올을 사용하여 추출하였다. 이어서, 고압 액체 크로마토그래프(HPLC)를 이용하여 화합물을 동정하였다. Folin-Ciocalteu 방법을 사용하여 총 페놀 함량을 결정하고 항산화 능력은 DPPH 라디칼 소거능, Trolox 등가 항산화 능력 (TEAC) 및 산소 라디칼 흡광도 용량 (ORAC) 분석을 사용하여 결정되었습니다. 확인된 페놀산에는 바닐릭산, 카페인산, p-쿠마르산, 페룰산이 포함되었다. 바닐산은 카우완두에서만 확인되었으며 카페산은 신장 콩에서만 확인되었습니다. p-Coumaric acid는 노란색 옥수수, 카우완두콩 및 콩에서 확인되었으며, 페룰산은 모든 샘플에서 확인되었습니다. 페룰산이 우세한 페놀산이 확인되었다. 샘플에서 페놀산의 총 농도는 다음과 같은 순서로 감소했다 : 콩 > 카우완두> 황색 옥수수 = 신장 콩 > 밀. 총 항산화 능력 (DPPH, TEAC 및 ORAC 분석의 값의 합)은 다음과 같이 감소했다 : 대두 > 신장 콩 > 황색 옥수수 = 카우완두> 밀. 이 연구는 HPLC 분석뿐만 아니라 DPPH, TEAC 및 ORAC 분석이 페놀산 조성 및 전체 곡물의 항산화 특성에 대한 유용한 정보를 제공한다는 결론을 내렸다.
Introduction
페놀산은 초식 및 곰팡이 감염에 대한 식물 방어뿐만 아니라 식물 조직의 구조적 지원 및 무결성을 유지하는 데 중요한 역할을하기 때문에 식물에서 연구 된 가장 중요한 식물 화학 물질 중 하나입니다 1,2. 그들은 곡물의 밀기울과 콩과 식물의 종자 코트에 풍부합니다3. 구조적으로 그들은 두 그룹으로 나뉩니다 : 히드록시벤조산 (그림 1)과 히드 록시 신남산 (그림 2). 곡물 및 콩과 식물에서 일반적인 히드록시벤조산은 갈릭산, p-히드록시벤조산, 2,4-디히드록시벤조산, 프로토카테추산, 바닐릭산, 시링산을 포함하며, 일반적인 히드록시신남산은 카페인, p-쿠마산, 페룰릭산, 시나프산3을 포함한다. 페놀산은 또한 지방에서 산화적 산패를 일으키는 자유 라디칼을 제거하고 생리 학적 시스템 4,5에서 라디칼로 인한 산화 스트레스를 시작하고 전파 할 수 있기 때문에 항산화 특성을 가지고 있습니다. 항산화 제로서의 중요한 생리적 역할로 인해, 그들은 최근 연구의 주제입니다. 식물성 식품의 구성 요소로 섭취하면 항산화 보호를 발휘할 수 있기 때문입니다.
곡물과 시리얼 제품은 전 세계적으로 인간과 동물을위한 주요 탄수화물 식품 공급원입니다6. 곡물에는 밀, 쌀, 옥수수 (옥수수), 보리, 트리티케일, 기장 및 수수가 포함됩니다. 그 중 옥수수가 가장 많이 활용되고 있으며, 2019/2020 년에 전 세계 사용률이 1,135.7 백만 톤으로 추정되며, 같은 기간 동안 전 세계 사용률이 757.5 백만 톤으로 추정되는 밀이 그 뒤를 잇고있습니다 7. 시리얼 식품은 탄수화물의 풍부한 원천이기 때문에 소비자에게 훌륭한 에너지 원입니다. 그들은 또한 단백질, 지방, 섬유질, 비타민 및 미네랄을 제공합니다6. 그들의 영양 가치 외에도, 곡물은 식물 화학적 항산화 제, 특히 페놀산의 좋은 원천이며, 이는 라디칼로 인한 산화 손상으로부터 생리 학적 시스템을 보호 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다3. 콩과 식물은 또한 영양소의 좋은 원천이며 일반적으로 곡물보다 단백질이 높습니다. 그들은 또한 비타민과 미네랄을 함유하고 있으며 다양한 음식의 준비에 사용됩니다8. 또한 콩과 식물은 페놀산, 플라보노이드, 안토시아닌, 프로안토시아니딘 9,10을 포함한 다양한 식물성 화학 항산화 물질의 좋은 공급원입니다. 곡물과 콩과 식물의 다른 품종은 다른 페놀산 조성을 가질 수 있습니다. 따라서 페놀 산화 방지제와 관련하여 잠재적 인 건강상의 이점을 알기 위해 곡물과 콩과 식물 및 그 품종의 페놀산 조성을 연구 할 필요가 있습니다.
시리얼과 콩과 식물 곡물에서 페놀 산의 양을 측정하고 항산화 활성을 결정하기 위해 많은 분석이보고되었습니다. 전체 곡물 페놀산에 대한 가장 일반적인 분석 방법은 분광 광도법 및 액체 크로마토그래피11입니다. 이 연구의 목적은 유리 가용성 페놀산 조성물을 결정하기위한 일반화 된 고압 액체 크로마토그래피 방법과 일부 전체 곡물 곡물 및 콩과 식물의 총 페놀 함량 및 항산화 능력을 결정하기위한 분광 광도 측정 방법을 입증하는 것이 었습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
전체 곡물은 전 세계적으로 광범위한 식품 응용 분야를 찾는 대표적인 시리얼 곡물과 콩과 식물로 선정되었습니다. 각 곡물의 품종 간에는 변형이 존재할 수 있지만,이 연구의 초점은 전체 곡물에 대한 유리 페놀산 추출 및 분석을위한 일반화 된 방법을 입증하는 것이 었습니다. 추출 방법은 그러한 실험이 수행될 때 환경으로 방출될 화학물질의 양을 감소시키기 위해 샘플 및 용매의 양을 실질적…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 Alison Ser와 Hannah Oduro-Obeng의 기술 지원과 Janice Fajardo와 Miguel del Rosario의 비디오 편집 지원에 감사드립니다.
Materials
| 15 mL Falcon conical centrifuge tubes | Fisher Scientific | 05-527-90 | |
| 2 mL Amber glass ID Surestop vial | Thermo Scientific | C5000-2W | |
| 2 mL Amber microcentrifuge tubes | VWR | 20170-084 | |
| 2,2′-Azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) | Sigma-Aldrich | 440914-100G | |
| 2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS) (C18H18N4O6S4) ≥98%, | Sigma Aldrich | A1888-2G | |
| 2,2-Diphenyl-1pikrylhydrazyl (DPPH) (C18H12N5O6) | Sigma Aldrich | D913-2 | |
| 6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (Trolox) (C14H18O4), ≥98% | Fluka Chemika | 56510 | |
| 9 mm Autosampler Vial Screw Thread Caps | Thermo Scientific | 60180-670 | |
| 96 well flat bottom plates | Fisher Scientific | 12565501 | |
| Agilent BioTek ELx800 microplate reader | Fisher Scientific | BT-ELX800NB | |
| Agilent BioTek Precision 2000 96/384 Automated Microplate Pipetting System | Fisher Scientific | N/A | |
| Agilent BioTek FLx800 Microplate Fluorescence Reader | Fisher Scientific | N/A | |
| Analytical balance SI-114 | Denver Instrument | SI-114.1 | |
| Autosampler, Waters 717 Plus | Waters | WAT078900 | |
| BD 3 mL syringe Luer-Lok Tip | BD | 309657 | |
| Bransonic ultrasonic cleaner, Branson 5510 | Millipore Sigma | Z245143 | |
| Corning LSE Vortex Mixer | Corning | 6775 | |
| Durapore Filter (0.45 µm PVDF Membrane) | Merck Millipore Ltd | HVLP04700 | |
| Durapore Membrane Filters (0.45 µm HV) | Merck Millipore Ltd | HVHP04700 | |
| Eppendorf Research plus, 0.5-10 µL | Eppendorf | 3123000020 | |
| Eppendorf Research plus, 0.5-5 mL | Eppendorf | 3123000071 | |
| Eppendorf Research plus, 100-1000 µL | Eppendorf | 3123000063 | |
| Eppendorf Research plus, 10-100 µL | Eppendorf | 3123000047 | |
| Ethyl acetate, HPLC grade | Fisher Chemical | E195-4 | |
| Ferulic acid standard | Sigma Aldrich | 128708-5G | |
| Fluorescein | Fisher Scientific | AC119245000 | |
| Folin & Ciocalteu phenol reagent | Sigma Aldrich | F9252 | |
| Formic acid, 99% | Acros Organics, Janssen Pharmaceuticalaan 3a | 27048-0010 | |
| Gallic acid standard | Sigma | G7384 | |
| High performance liquid chromatograph (HPLC), Waters 2695 | Waters | 960402 | |
| Methanol, HPLC grade | Fisher Chemical | A452-4 | |
| Micro pipet tips, 0.5-10 µL | Fisherbrand | 21-197-2F | |
| Microcentrifuge Sorvall Legend Micro 21 centrifuge | Thermo Scientific | 75002435 | |
| Multichannel micropipette, Proline Plus, 30-300 µL | Sartorius | 728240 | |
| Photodiode array detector, Waters 2996 | Waters | 720000350EN | |
| Pipet tips, 1000 µL | VWR | 83007-382 | |
| Pipet tips, 1-5 mL | VWR | 82018-840 | |
| Potassium persulfate (K2S2O8), ≥99.0% | Sigma Aldrich | 216224-100G | |
| Potassium phosphate dibasic anhydrous (K2HPO4) | Fisher Scientific | P288-500 | |
| Potassium phosphate monobasic (KH2PO4) | Fisher Scientific | P285-500 | |
| PYREX 250 mL Short Neck Boiling Flask, Round Bottom | Corning | 4321-250 | |
| Reversed phase C18 Analytical Column (100 x 3 mm) Accucore aQ | Thermo Scientific | 17326-103030 | |
| Roto evaporator, IKA RV 10 | IKA | 0010005185 | |
| Sodium carbonate (NaCO3) anhydrous | Fisher Chemical | S263-1 | |
| Sodium chloride (NaCl) | Mallinckrodt AR® | 7581 | |
| Sodium phosphate dibasic anhydrous (Na2HPO4) | Fisher Scientific | BP332-500 | |
| Sodium phosphate monobasic anhydrous (NaH2PO4) | Fisher bioreagents | BP329-500 | |
| Standardization pipet tips 0-200µL | Fisherbrand | 02-681-134 | |
| Syringe Driven Filter unit (0.22 µm) | Millex®-GV | SLGVR04NL | |
| Target micro-serts vial insert (400 µL) | Thermo Scientific | C4011-631 | |
| Ultrapure water (Direct Q-3 UV system with pump) | Millipore | ZRQSVP030 |
Referenzen
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