Aktywność przeciwutleniająca ekstraktów polifenolowych z owoców czerwonej porzeczki i żurawiny w odniesieniu do błony erytrocytów

• Autorzy: Dorota Bonarska-Kujawa , Sylwia Cyboran , Jan Oszmiański , Halina Kleszczyńska

Warianty tytułu

Antioxidant Activity of Polyphenolic Extracts from Red Current and Cranberry Fruits with Regard to Erythrocytes Membrane

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Celem podjętych badań było określenie aktywności przeciwutleniającej wodnych ekstraktów z czerwonej porzeczki i żurawiny w odniesieniu do błony erytrocytów oraz mechanizmu odpowiedzialnego za tę aktywność. Oznaczono skład polifenolowy ekstraktów z zastosowaniem metody chromatografii cieczowej z detektorem diodowym i masowym (UPLC-DAD-MS). Spektrofotometrycznie określono współczynnik podziału związków zawartych w ekstraktach pomiędzy fazę organiczną i wodną. Aktywność przeciwutleniającą ekstraktów wobec błony erytrocytów zbadano metodą fluorymetryczną na podstawie stopnia gaszenia fluorescencji sondy DPH-PA, indukując utlenianie błon erytrocytów związkiem AAPH. Fluorymetrycznie określono również lokalizację w błonie erytrocytów związków polifenolowych zawartych w ekstraktach. Stwierdzono, że owoce czerwonej porzeczki i żurawiny są bogate w związki polifenolowe, szczególnie w antocyjany i procyjanidyny. Wykazano, po zastosowaniu sond fluorescencyjnych, że polifenole zawarte w ekstraktach nie przenikają do części hydrofobowej błony, na co wskazuje brak zmian w anizotropii fluorescencji. Łączą się natomiast z regionem główek polarnych na powierzchni błony, zmieniając ich upakowanie, na co wskazuje zmniejszenie uogólnionej polaryzacji. Dowiedziono, że związki polifenolowe zawarte w ekstraktach skutecznie chronią błonę erytrocytów przed szkodliwym działaniem wolnych rodników indukowanych związkiem AAPH w środowisku wodnym. Ponadto wykazano, że aktywność przeciwutleniająca ekstraktu z czerwonej porzeczki (IC50 = 4,59 μg/ml) jest zbliżona do aktywności standardowego przeciwutleniacza, jakim jest Trolox (IC50 = 3,9 μg/ml), oraz że jest ona wyższa od aktywności ekstraktu żurawiny (IC50 = 12,02 μg/ml). (abstrakt oryginalny)

EN

The objective of the research study was to determine the antioxidant activity of aqueous solutions of extracts from red current and cranberry with regard to the erythrocytes membrane, and the mechanism responsible for that activity. The polyphenolic composition of the extracts was determined using an ultraperformance liquid chromatography method with diode array detection and mass analysis (UPLC-DADMS). Spectrophotometrically was determined a partition coefficient for compounds contained in extracts between the organic and aqueous phases. The antioxidant activity of extracts towards the erythrocytes membrane was analyzed using a fluorescence method on the basis of a quenching degree of DPH-PA probe fluorescence, whereas the oxidation of the erythrocytes membranes was induced by an AAPH compound. The fluorescence spectroscopy was also used to determine the location of phenolic compounds, contained in the extracts, in the erythrocyte membrane. It was found that the red currant and cranberry fruits were rich in polyphenols, in particular in anthocyanins and procyanidins. With the use of fluorescence probes, it was proved that polyphenolic compounds contained in the extracts did not penetrate into the hydrophobic region of the membrane; the absence of any changes in the fluorescence anisotropy confirmed it. However, they bound to the region of polar heads on the membrane surface and changed their packing as evidenced by the decrease in the generalized polarization. It was proved that the polyphenols in the extracts efficiently protected the erythrocytes membrane against harmful activity of free radicals induced by the AAPH compound in the aqueous environment. Furthermore, it was proved that the antioxidant activity of red currant extract (IC50 = 4.59 μg/ml) was comparable to that of a standard antioxidant, i.e. of Trolox® (IC50 = 3.9 μg/ml) and that it was better than the activity of cranberry extracts (IC50 = 12.02 μg/ml). (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Towaroznawstwo żywności; Jakość produktów żywnościowych; Aktywność przeciwutleniająca; Właściwości zdrowotne produktu; Przetwory owocowe; Chemia spożywcza

EN

Food commodities; Quality of food products; Antioxidant activity; Health properties of the product; Processed fruits; Food chemistry

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 22 (2015)
• Numer: nr 3 (100)
• Strony: 148--159

Twórcy

autor

Dorota Bonarska-Kujawa

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Sylwia Cyboran

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Jan Oszmiański

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Halina Kleszczyńska

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Bibliografia

• [1] Arbos K.A., Claro M.L., Borges L., Santos C.A.M., Weffort-Santos A.M.: Human erythrocyte as a system for evaluating the antioxidant capacity of vegetable extracts. Nutr. Res., 2008, 28, 457-463.
• [2] Arora A., Byren T.M., Nair M.G., Strasburg G.M.: Modulation of liposomal membrane fluidity by flavonoids and isoflavonoids. Arch. Biochem. Biophys., 2000, 1 (373), 102-109.
• [3] Bonarska-Kujawa D., Cyboran S., Żyłka R., Oszmiański J., Kleszczyńska H.: Biological activity of blackcurrant extracts (Ribesnigrum L.) in relation to erythrocyte membranes. BioMed Res. Inter., 2014, Article ID 783059, DOI: 10.1155/2014/783059.
• [4] Bonarska-Kujawa D., Pruchnik H., Cyboran S., Żyłka R., Oszmiański J., Kleszczyńska H.: Biophysical mechanism of the protective effect of the polyphenols extracts from blue honeysuckle (Lonicera caerulea L. var. kamtschatica Sevast.) against lipid peroxidation of erythrocyte and lipid membranes. J. Membrane Biol., 2014, 247, 611-625.
• [5] Bonarska-Kujawa D., Pruchnik H., Kleszczyńska H.: Interaction of selected antocyanins with erythrocytes membrane and liposomes membranes. Cell. Mol. Biol. Lett., 2012, 17, 289-308.
• [6] Bonarska-Kujawa D., Sarapuk J., Bielecki K., Oszmiański J., Kleszczyńska H.: Antioxidant properties of extracts from apple, chockeberry and strawberry. Pol. J. Food Nutr. Sci., 2012, 4 (62), 229- 234.
• [7] Borges G., Degeneve A., Mullen W., Crozier A.: Identification of flavonoid and phenolic antioxidants in black currants, blueberries, raspberries, red currants and cranberries. J. Agric. Food Chem., 2010, 58, 3901-3909.
• [8] Bradford M.: Rapid and sensitive method for the quantization of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem., 1976, 72, 248-254.
• [9] Cyboran S., Bonarska-Kujawa D., Pruchnik H., Żyłka R., Oszmiański J., Kleszczyńska H.: Phenolic content and biological activity of extracts of blackcurrant fruit and leaves. Food Res. Int., 2014, DOI: 10.1016/j.foodres.2014.05.037.
• [10] Dodge J.T., Mitchell C., Hanahan D.J.: The preparation and chemical characteristics of hemoglobinfree ghosts of erythrocytes. Arch. Biochem., 1963, 100, 119-130.
• [11] Duchnowicz P., Bors M., Podsędek A., Koter-Michalak M., Broncel M.: Effect of polyphenols extracts from Brassica vegetables on erythrocyte membranes (in vitro study). Environ. Toxic. Pharmacol., 2012, 34, 783-790.
• [12] Duthie S.J., Jenkinson A.M.E., Crozier A., Mullen W., Pirie L., Kyle J., Yap L. S., Christenm P., Duthie G.G.: The effects of cranberry juice consumption on antioxidant status and biomarkers relation to heart disease and cancer in healthy human volunteers. Eur. J. Nutr., 2006, 45, 113-122.
• [13] Gąsiorowski K., Szyba K., Brokos B., Kozaczyńska B., Jankowiak W.M., Oszmiański J.: Antimutagenic activity of anthocyanins isolated from Aronia melanocarpa fruits. Cancer Lett., 1997, 119, 37- 46.
• [14] Goiffon J.P., Mouly P.P., Gaydou E.M.: Anthocyanic pigment determination in red fruit juices, concentrated juices and syrops using liquid chromatography. Anal. Chim. Acta, 1999, 382, 39-50.
• [15] Konic-Ristic A., Savikin K., Zdunic G., Jankovic T., Juranic Z., Menkovic N., Stankovic I.: Biological activity and chemical composition of different berry juice. Food Chem., 2011, 125, 1412-1417.
• [16] Lakowicz J.R.: Fluorescence anisotropy. In: Principles of Fluorescence Spectroscopy 3rdedn. Springer, New York 2006, pp. 353-382.
• [17] Maatta-Rihinein K.R., Kamal-Eldin A., Mattila P.H., Gonzales-Paramas A.M., Torronen A.R.: Distribution and contents of phenolic compounds in eighteen Scandinavian berry species. J. Agric. Food Chem., 2004, 52, 4477-4486.
• [18] Nenadis N., Boyle S., Bakalbassis E.G., Tsimidou M.: An experimental approach to structureactivity relationships of caffeic and dihydrocaffeic acids and related monophenols. J. Am. Oil Chem. Soc., 2003, 5 (80), 451-458.
• [19] Oszmiański J., Wojdyło A., Gorzelny J., Kapusta I.: Identification and characterization of low molecular weight polyphenols in berry leaf extracts by HPLC-DAD and LC-ESI/MS. J. Agric. Food Chem., 2011, 59, 12830-12835.
• [20] Pantelidis G.E., Vasilakakis M., Manganaris G.A., Diamantidis G.: Antioxidant capacity, phenol, anthocyanin and ascorbic acid contents in raspberries, blackberries, red currant, gooseberries and Cornelian cherries. Food Chem., 2007, 102, 777-783.
• [21] Parasassi T., Krasnowska E.K., Bagatolli L., Gratton E.: Laurdan and prodan as polarity-sensitive fluorescent membrane probes. J. Fluorescence 1998, 4 (8), 365-373.
• [22] Prior R.L., Lazarus S.A., Cao G., Muccitelli H., Hammerstone J.F.: Identification of procyanidins and anthocyanins in blueberries and cranberries (Vaccinum spp.) using high-performance liquid chromatography/mass spectrometry. J. Agric. Food Chem., 2001, 49, 1270-1276.
• [23] Rice-Evans C.A., Miller N.J., Paganga G.: Antioxidant properties of phenolic compounds. Trends Plant Sci., 1997, 2 (4), 152-159.
• [24] Suwalsky M., Oyarce K., Avello M., Villena F., Sotomayor C.P.: Human erythrocytes and molecular models of cell membranes are affected in vitro by Balbisia peduncularis (Amancay) extracts. Chem.-Biol. Interact., 2009, 179, 413-418.
• [25] Teleszko M., Wojdyło A., Oszmiański J.: Zawartość kwasu elagowego i spolimeryzowanych proantocyjanidyn w pseudoowocach wybranych gatunków róż. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2012, 5 (84), 37-46.
• [26] Teleszko M.: Żurawina wielkoowocowa - możliwości wykorzystania do produkcji biożywności. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2011, 6 (79), 132-141.
• [27] Vendenskaya I.O., Rosen R.T., Guido J.E., Russell D.J., Mills K.A., Vorsa N.: Characterization of flavonols in cranberry (Vaccinium macrocarpon) powder. J. Agric. Food Chem., 2004, 52, 188-195.
• [28] Wojnicz D., Sych Z., Walkowski S., Gabrielska J., Włoch A., Kucharska A., Sokół-Łętowska A., Hendrich A.B.: Study on the influence of cranberry extract Żuravit S.O.S® on the properies of uropathogenic Escherichia coli strains, their ability to form biofilm and its antioxidant properites. Phytomed., 2012, 19, 506-514.

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2015/100/047