Funkcionális élelmiszerek nyomában II. rész

Élelmiszereink bioaktív vegyületei jórészt a növényi alapú termékek fogyasztásából adódnak. Már az őskorban is szívesen fogyasztott bogyós gyümölcsöknek különösen fontos szerepük volt a szabadgyökök káros hatásaival szembeni küzdelemben, ugyanis rendkívül nagy az antioxidáns hatásuk, a bennük előforduló nagy vitamin- és flavonoid-tartalom miatt.

Antioxidáns védelmi rendszer a növényekben, biológiai aktivitásuk

Antioxidáns hatású vegyületek a növényekben (növényi sejtben) is szép számmal fordulnak elő. Az előző cikkben (márciusi lapszám) felsorolt vegyületek többsége a növényekben is megtalálható, egyéb nagyhatású antioxidáns molekulával (pl.: aszkorbát, polifenolok, karotinoidok, galluszsav), vagy enzimmel (pl.: szuperoxid-diszmutáz, aszkorbát peroxidáz, kataláz, stb.) együtt. A polifenolos vegyületek vs. fenolos komponensek a növények másodlagos anyagcsere termékei, amelyek rendkívül sokfélék lehetnek. Ezidáig, több mint 8 ezer természetes ilyen jellegű vegyületet írtak le a kutatók. Számuk a szerkezetükből adódó sokféleségnek köszönhető. A legegyszerűbb csoportosítási elv alapján, a fenolos komponensek két főcsoportra oszthatók: a flavonoidok, illetve a nem-flavonoidok közé.

A flavonoidok a fenolos komponensek legnagyobb csoportja, amelyek általában glikozidként fordulnak elő. Előző közleményünkben említettük, hogy az emberi szervezetben a flavonoidok nehezen szívódnak fel glikozidos formában. A fenolsavak jórészt oldhatatlan, kötött formában vannak jelen a növényben, amelyeknek a bioaktivitása így csekély, hiszen monogasztrikus állatokban (emberben) ezek a poliszaharidok a gyomorban nem bomlanak le. A kérődzők azonban részben bontani tudják ezeket a vegyületeket (ADF-frakció), így a fenolsavak mégis bekerülhetnek az élelmi láncba. Élelmiszer-biológusok azonban kiderítették, hogy a vastagbél mikroorganizmusai a glikozidos kötéseket hidrolizálják, s az így keletkezett aglikon már könnyen abszorbeálódni képes a vastagbélben, amely helyben egy antioxidáns környezetet jelent.

A nem flavonoidok csoportja tartalmazza az egyszerű fenolokat, fenolos savakat, kumarinokat, xantonokat, kalkonokat, sztilbéneket, lignineket és lignánokat. A főként szabad formában előforduló fenolos savakon belül a hidroxi-fahéjsav származékok sokkal elterjedtebbek, mint a hidroxi-benzoesavak. A fenolos komponensek közül a ferulasavnak van kiemelt szerepe a gabona magvakban (összes polifenol 90%-a). A kutatók az alakor, a tönke és a spelta búza esetében, kiemelkedően nagy ferulasav-koncentrációt mértek.

Szakirodalmi áttekintés

A takarmánynövényeink antioxidáns kapacitására ható tényezőkből ezidáig meglehetősen kevés tanulmány született. Ezek közül megemlíthető, hogy a fenolos savak az őszi gabonákban nagyobb arányban vannak jelen. Észt szakemberek, bio-körülmények között nagyobb fenolsav-koncentrációt mértek. Mások, az árpa maláta (csíra) antioxidáns-kapacitását jóval nagyobbnak mérték, mint a teljes szemét. Amerikai kutatók, a búza esetében, a teljes szemben, illetve a teljes kiőrlésű (korpás) pékáruban 1.303-2.479 μmol trolox egyenérték (TE)/100 g antioxidáns-aktivitást kaptak, míg 22 féle zöldség-, illetőleg 24 féle gyümölcsfajtában ugyanez az érték 1.200, illetve 2.200 μmol TE/100 g között változott. Hozzáteszik, hogy az ilyen alapanyagokból készült élelmiszerek fogyasztása fontos lehet az egészségünk megőrzése szempontjából. A búzát érintően több tanulmány kimutatta a növényben lévő antioxidáns védelmi rendszer aktivitásának változását, a környezeti stressz által kiváltott oxidatív stressz szabályozása érdekében. Az abiotikus stressz hatása a búzára genotípus-specifikus, a toleráns genotípusok nagyobb antioxidáns-kapacitást tartottak fenn. Ugyanakkor japán kutatók leírják, hogy transzgénikus rizsben (GMO) kifejeződött búza kataláz gén javítja az alacsony hőmérséklettel szemben mutatott toleranciát a nem transzgenikus növény ellenében.

  1. táblázat A különböző betűvel jelölt értékek szignifikáns (P<0,05) különbséget jelentenek (Tukey)

Anyag és módszer

Mint azt a korábbi cikkünkben leírtuk, az antioxidánsok a legritkábban önmagukban fejtik ki hatásukat, hanem sokkal inkább együtt, egymás hatását erősítve. Emiatt a teljes antioxidáns-kapacitás (együttes szabadgyök-fogó hatás) jóval hasznosabb és reálisabb információt ad, mint az egyes antioxidánsok koncentrációjának mérése külön-külön, az adott mintában. A teljes antioxidáns-kapacitás (TAC) meghatározására, a hidrogénátvitelen alapuló módszerek közül, az ORAC, a TRAP és a luminolgyökfogó kapacitás említhető meg. Az elektronátmeneten alapuló mérések között a FRAP (ferri-ionok redukciója), és a CUPRAC (Cu2+-ionok redukálásán alapuló technika) a legfontosabb. Az elektronátmenettel járó, az antioxidáns-kapacitást mérő módszerek közül a CUPRAC-ot választottuk. Olcsó, egyszerű, nem igényel drága felszerelést. A mérés ún. KIT-ekkel – fiziológiai pH-hoz közeli tartományban – történik. Víz- (hidrofil), és zsíroldható- (lipofil), valamint tiol-típusú antioxidánsokat is képes mérni. Minősített fajtákat és fajtajelölteket állítottak kisparcellás teljesítmény-kísérletekbe a Szegedi Gabona-kutató Kft., ill. a MTA Agrártudományi Kutatóközpont (Martonvásár) kísérleti telepein, bio-körülmények között. A szegedi kísérleti terület talaja középkötött, mezőségi vályogtalaj, az elővetemény ő. káposztarepce, illetve mészlepedékes csernozjom és pohánka (Martonvásár) volt. Ősszel, kalászos/pillangós növény-társítások komponenseit (4 őszi tritikálé, 3 őszi zab, 4 borsó, 2 szöszös-, ill. 2 pannonbükköny), tavasszal pedig silókukorica-hibrideket vetettek. Az őszi kalászosok (n = 7), illetve a silókukorica-hibridek (n = 8) az MTA ATK és a Gabonakutató nKft. fajtaszortimentjéből származnak, az őszi pillangósok (n = 8), illetve a kontrollként beállított silókukoricák (n = 2) vetőmagját pedig a Körös-Maros Biofarm Kft. biztosította.

A tritikálé Zadok-skálán megállapított fenofázisaihoz igazítva zöld növényi mintákat gyűjtöttek három ismétlésben: a kalász hasban van (Z 45), kalászhányás (Z 53), virágzás kezdete (Z 60), tejes érés kezdete(Z 73), viaszérés vége (Z 87) stádiumokban. A kukorica esetében, ugyanez a tejesérésben (R3), a viaszérésben (R4), illetve a teljesérés kezdetén (R5) történt.

A mintavétel során minden parcelláról 1 m2 területen lekaszálták a zöld növényzetet (kukoricánál 10 növényt kivágtak és felszecskáztak), majd ezt követően lemérték a zöldhozamot és fajtánként egy reprezentatív mintát vettek. A zöld növényi mintákból, a laboratórium Weendei-analízist, laktációsenergia-számítást végzett, illetve antioxidáns-kapacitást mért.

A különböző időpontban vetett növények együttes értékeléséhez, a mintavételi időpontokat szinkronba kellett hozni. Ezek szerint az őszi vetésű takarmánynövények Z-73 fenofázisát vettük azonosnak a kukorica R-3 fenofázisával (mindkettő tejesérés −> 4. mintavételi időpont). Az őszi vetésűek Z-87 fenofázisa, pedig a kukorica R-4 fenofázisával (mindkettő viaszérés −> 5. mintavételi időpont) esik egybe. Hatodik mintavételi időpontként a kukorica R-5 fenofázisát jelöltük meg.

Eredmények és elemzésük

A függő változóra (TAC) ható faktorokat egytényezős varianciaanalízissel vizsgáltuk. Az 1. táblázat az ún. range-teszt eredményét tartalmazza. A vizsgálatba bevont fajtákat az ismétlés elmaradása következtében, nem értékeltük. A faji különbségek mellett, azonban kíváncsiak voltunk arra is, hogy a fajok (al) családszinten (subfamily) hogyan viselkednek. A mintavételi hely és időpont pedig kezelésnek minősültek.

A kukorica az ún. alap-antioxidáns (TAC) értékekben, szignifikáns mértékben jobbnak bizonyult az őszi vetésű takarmánynövényeknél és ez az alcsaládok közötti sorrendre is hatással volt. A mintavételi időpontok tekintetében egy hullámzó növekedés látszik, az őszi vetésűek tekintetében egy virágzás végi, tejes érés kezdete körüli csúccsal. Martonvásáron mintegy 25%-kal nagyobb antioxidáns-tartalmat mértek.

2. táblázat A különböző betűvel jelölt értékek szignifikáns (P<0,05) különbséget jelentenek (Tukey)

A következő eredménytáblázatunkban (2.) az egységnyi területre (1 m²) jutó antioxidáns-kapacitást határoztuk meg, ami a TAC és az ekkora területre jutó zöld növényi biomassza szorzata. A kukorica esetében egy transzformációt hajtottunk végre, a tíz növényre kapott zöldhozamot 0,6-os értékkel szoroztuk.

A fajok vonatkozásában a 1. táblázatban látható különbségek még kifejezettebbek lettek, illetve a bükköny és a zab közötti különbség eltűnt. Alcsalád szinten a korábban bemutatott trendek nem változtak.

A mintavételi időpont tekintetében az eltelt idővel párhuzamosan növekvő biomassza, csaknem lineáris növekedést eredményezett, a mintavételi helyek közötti eltérés azonban már nem volt szignifikáns mértékű.

Ez nem azt jelenti azonban, hogy a vizsgált növények egyformán viselkedtek volna a két termőhelyen. Martonvásáron, a kukorica esetében nem csak a zöld növényi minták TAC-értéke volt nagyobb, hanem zöldhozam is ezért az alapadatokon mért különbségek, még kifejezettebbek lettek. Ezzel szemben Szegeden, a területegységre vonatkoztatott TAC vonatkozásában – a bükköny kivételével – az összes többi őszi takarmánynövény jobban szerepelt (a borsó esetében pld. 2x-es értéket mértünk, Martonvásárhoz képest).

3. táblázat A különböző betűvel jelölt értékek szignifikáns (P<0,05) különbséget jelentenek (Tukey)

A 3. táblázatban az egységnyi szárazanyagra jutó antioxidáns-tartalmat számoltuk ki, amellyel tulajdonképpen a növények antioxidáns-koncentrációját határoztuk meg.

A korábbi trendek egyértelműen megváltoztak. A borsó szignifikáns mértékben nagyobb antioxidáns-kapacitást mutat a többi vizsgált növényhez képest, egységnyi szárazanyagra vetítve. A többi faj között nem tudtunk ugyan szignifikáns különbségeket kimutatni, de a kukorica ezzel együtt a sor végére szorult. Az előzőekből következően, alcsalád szinten a(z) (őszi) pillangósok szignifikáns mértékben elváltak a kalászosoktól. A mintavételi helyek közötti különbség ezúttal sem bizonyult szignifikánsnak. Talán a legérdekesebb eredményt a mintavételi idő szerinti besorolás adta, hiszen a növények antioxidáns-koncentrációja, az idő előrehaladtával, szinte lineáris mértékben csökkent.

Összefoglalva eredményeinket, a fajok/alcsaládok között bármely mért (TAC) és számított (TAC/m²; TAC/sz.a.kg) mutatóban szignifikáns eltérések adódtak. Egységnyi területről a legnagyobb antioxidáns-kapacitást a kukoricával lehet lehozni, de a legnagyobb TAC-koncentrációt a borsónál mértük. Bizonyos mértékű környezeti hatás ugyan kimutatható az alapadatok (TAC) vonatkozásában, de ahogy standardizáltuk azokat, a környezet hatása megszűnt. Az idő/fenofázisok előrehaladtával, a növekvő biomasszával együtt nő a betakarítható antioxidánsok mennyisége, ám a növények TAC-koncentrációja fokozatosan csökken. Ebből következik, hogy a fiatal növények vannak ellátva a legerősebb antioxidáns (védelmi) rendszerrel.

(A munka a GINOP-2. 1. 1-15 projekt eredményeinek felhasználásával készült)

Dr. Kovács Attila Zoltán; Bödör János;

Csepelényi Mariann (kutatómérnökök)

Körös-Maros Biofarm Kft., Gyula