Salaš, P. (ed): "Rostliny v podmínkách měnícího se klimatu". Lednice , Úroda, vědecká příloha, 2011, s , ISSN

Salaš, P. (ed): "Rostliny v podmínkách měnícího se klimatu". Lednice 20.- 21. 10. 2011, Úroda, vědecká příloha, 2011, s. 493 – 498, ISSN 0139-6013

AKTIVITA VYBRANÝCH ANTIOXIDANTŮ V CHMELOVÝCH HLÁVKÁCH V ZÁVISLOSTI NA STÁŘÍ CHMELOVÉ ROSTLINY The activity of selected antioxidants in hop cones depending on the age of the hop plant Pluháčková H.1, Benešová K.2, Ehrenbergerová J.1 1

Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství, Zemědělská 1, Brno 61300 2 Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, a.s, Mostecká 7, Brno 61400 Abstrakt Mezi nejvýznamnější antioxidanty jsou řazeny vitaminy E a C, flavonoidy a celá řada enzymů. Obsah vitaminu E se sledoval ve chmelových šišticích odrůd Sládek, Premiant, ŽPČ – ozdravená forma a ŽPČ - neozdravená forma. Vzorky chmelových šištic byly z různě starých chmelnic. Bylo zjištěno, že na obsah tokoferolů a aktivitu vitaminu E má vliv nejen odrůda a stáří chmelnice, ale i půdně klimatické podmínky stanoviště tj. tratě. Z prvních výsledků stanovení vyplývá, že v chmelových šišticích je nezanedbatelné množství vitaminu E a jeho izomerů. Využitím vitaminu E z chmelových šištic bude třeba dále se zabývat ve výzkumu. Klíčová slova: chmel, antioxidanty, vitamin E, tokoferoly Abstract The vitamins E and C belong to the most important antioxidants, together with flavonoids and a wide range of enzymes. The content of vitamin E was monitored in hop cones of the varieties Sládek, Premiant, ŽPČ - recovery form and ŽPČ – non recovery form. Hops cone samples were taken from hop-gardens of different age. It was found out that the content of tocoferols is influenced not only by the variety and hop-garden age, but also by soil and climatic conditions of the hop-garden site. First results of analytical determination indicates that hop cones contain considerable amount of vitamin E and its isomers. The use of vitamin E from hop cones will be further studied during this research. Key words: hops, antioxidants, vitamin E, tocopherols Úvod Chmel se používal původně k pivovarské technologii především pro své bakteriostatické účinky, později se začal používat pro dodání hořké chuti a úpravu dalších vlastností piva. Chemická skladba chmele zahrnuje tyto nejdůležitější složky, kterými jsou chmelové pryskyřice, silice a polyfenoly (ČEPIČKA et al. 2008). Z ostatních přítomných látek se v současné době věnuje pozornost složkám, které mohou ovlivnit kvalitu chmelových výrobků. Chmel však obsahu další zajímavé složky, které by mohli vést k rozšíření využitelnosti chmele nejen v potravinářství, ale i farmaceutickém průmyslu. Mezi tyto patří např. vitamin E, který je v současné době předmětem studia např. u ječmene jarního (EHRENBERGEROVÁ et.al. 2009). Výměra pěstování chmele v ČR v roce 2010 tvořila 10,3 % světové plochy. ČR tak zaujímá se svou výměrou 5 238 ha třetí místo mezi světovými pěstiteli chmele po Německu (36,2 % světové plochy) a USA (24,9 % světové plochy). V ČR se pěstuje především odrůda Žatecký poloraný červeňák (dále ŽPČ), která patří do skupiny jemných aromatických chmelů. V současné době se pěstuje v ozdravené i neozdravené formě. Významným mezníkem v pěstování ŽPČ bylo ozdravení od hospodářsky škodlivých virů a viroidů na počátku 90. let

493


minulého století. Pěstované klony byly infikován viry, které výrazně snížily jejich výkonnost. získání ozdravené sadby se podařilo navrátit výkonnost ŽPČ na původní parametry. Kromě ŽPČ se mimo jiné pěstují odrůdy Premiant a Sládek (ČEPIČKA et al. 2008). Vitamín E představuje pro člověka esenciální chemickou látku podílející se 3 % na celkové antioxidační kapacitě (HOLEČEK, 2006). Absorpce vitamínu E je závislá na obsahu mastných kyselin v potravě, na žlučových kyselinách, pankreatických enzymech a na obsahu lipidů v plazmě (PRUTHI et al., 2001), kde je vitamín E transportován asociovaný s lipidovou fází lipoproteinových částic LDL (EMMERT et al., 1999). Tokoly společně s vitaminem A, D a K patří do skupiny lipofilních (= v tucích rozpustných) vitaminů (HOSMANOVÁ a DOUŠA, 2007). Všechny přírodní formy vitaminu E jsou olejovité konzistence (FRAGNER et al., 1961; PAPAS, 2001), bezbarvé nebo slabě nažloutlé barvy. Jsou dobře rozpustné v tucích, etheru, petroletheru, chloroformu a o něco méně v alkoholu (FRAGNER et al., 1961). Tokoly se také snadno oxidují například železitými ionty, hydroperoxidy lipidů nebo ozonem a jinými oxidačními činidly. Nejdůležitější reakce jsou s oxidovanými lipidy (FRAGNER et al., 1961; VELÍŠEK, 2002). Materiál a metody Pro stanovení antioxidační aktivity vitamínu E a jednotlivých izomerů tokoferolů a tokotrienolů byl použit soubor odrůd Premiant, Sládek, ŽPČ - ozdravená forma, ŽPČ neozdravená forma. Vzorky chmelových šištic z Tršické chmelařské oblasti byly v roce 2010 odebrány z různě starých chmelnic (různého roku výsadby) s ohledem na odrůdu. Vzorky byly odebrány do papírových obalů při sklizni po očesání, vysušení a následné klimatizaci na vlhkost 11 – 12 %. Vzorky byly podrobně popsány a uloženy ve tmě ve skladu při konstantní teplotě až do samotných rozborů. Zmýdelnění: Vzorek chmelových hlávek byl namlet na laboratorním mlýnku. Byly odváženy 2 g vzorku, ke kterému se přidalo 100 mg kyseliny askorbové a 50 ml ethanolu. Poté se vzorek třepal 1 minutu na třepačce a po 10 min stání ve tmě bylo přidáno 10 ml 50% KOH. Takto připravený vzorek se nechal stát přes noc v temnu v dusíkové atmosféře při laboratorní teplotě, aby došlo ke zmýdelnění. Extrakce: Zmýdelněný vzorek byl přelit do dělicí nálevky, baňka byla vypláchnuta 100 ml vody. Extrakce byla provedena 3 x 50 ml diethyletheru. Spojené etherové fáze byly promyty vodou do neutrální reakce tak, že do etherové fáze byla přidávána voda (3 x 100 ml) a opatrně byla protřepána, aby se nevytvořila emulze. Promytá etherová fáze byla vysušena bezvodým síranem sodným. Rozpouštědlo bylo odpařeno do sucha na vakuové odparce a odparek byl okamžitě převeden 4 ml metanolu do vialky. Analytika: Standardy α-, β-, γ-, δ-tokoferolu byly rozpuštěny v methanolu o přibližné koncentraci 100 μg/ml a jejich přesná koncentrace byla stanovena spektrofotometricky dle ČSN 128221 Standardy i vzorky byly analyzovány na chromatografickém systému Ultimate 3000 (Dionex, USA). Systém je vybaven kvartérním gradientovým čerpadlem s degasserem, autosamplerem s nástřikovým blokem Rheodyne, termostatem kolon a programovatelným fluorescenčním detektorem. K chromatografické analýze byla použita kolona YMC-Pack YMC-C30 (YMC) o rozměrech 3.0×100 mm a velikosti částic 3.0 μm, chráněná předkolonou C30. Mobilní fází byla směs acetonitril : methanol : voda v poměru 67:30:3, isokratická eluce. Průtok mobilní fáze byl 0,7 ml.min -1, teplota kolony byla 30˚C, nástřik vzorku 2 µl. Byla použita

494


fluorescenční detekce následujícími vlnovými délkami: λex 290 nm, λem 330 nm. Data byla sbírána a vyhodnocována počítačem vybaveným softwarem Chromeleon. Pro hodnocení výsledků byl využit statistický program StatSoft, Inc. (2009). STATISTICA (data analysis software system), version 9.0. Výsledky byly vyhodnoceny jednofaktorovou analýzou variance s následným testováním LSD testem. Výsledky a diskuze Ve sledovaném souboru odrůd byl stanoven pouze obsah tokoferolů, množství tokotrienolů nebylo v detekovatelném množství. Ve chmelových šišticích byly nejméně zastoupeny δ-tokoferoly.U odrůdy Premiant byly stanoveny vysoce průkazné rozdíly podle stáří chmelnic. Podobně stanovily v zelené hmotě ječmene rovněž pouze tokoferoly (EHRENBERGEROVÁ et al., 2009). Významně vyšší obsah tokoferolů i aktivita vitaminu E patřila vzorkům z nejmladší chmelnice z roku výsadby 2001 (Prosenice Rybník - 74,42 mg.kg-1). Aktivita vitaminu E byla naměřena v intervalu od 29,81 do 46,50 mg.kg-1 a celkový obsah tokoferolů od 35,78 do 74,42 mg.kg-1.(tab. 1 a 2) Tab. 1 Analýza variance odrůdy Premiant pro aktivitu vitamínu E a obsah jednotlivých isomerů PČ Zdroj proměnlivosti n-1 obsah aktivita α-T β-T γ-T δ-T tokoferolů vit. E rok výsadby 2 761,24** 163,59** 130,78** 1,27** 310,58*** 310,58*** chyba 3 10,76 4,23 3,647 0,02 1,79 1,79 Pozn.: * - p ≤ 0.05; ** - p ≤ 0.01; *** - p ≤ 0.001; PČ = průměrný čtverec; T=tokoferol

Tab. 2 Obsahy isomerů a aktivity vitamínu E odrůdy Premiant v mg.kg-1 Rok Výměra Katastrální obsah aktivita Název tratě α-T β-T γ-T výsadby (ha) území tokoferolů vit. E a 1997 4,70 U střediska Dolní Újezd 35,78 a 29,81 a 28,59 a 1,11 5,34 b a a b 1998 9,80 Spinačka Prosenice 59,77 32,12 28,83 2,01 26,10 c 2001 5,05 Rybník Prosenice 74,42 c 46,50 b 42,71 b 2,70 26,85 Pozn.: Průměrné hodnoty označené odlišnými písmeny ve sloupcích se od sebe statisticky významně liší při P=0,05; T=tokoferol

δ-T a b b

Z hodnocení vzorků odrůdy Sládek vyplývá, že průměrná aktivita vitaminu E byla statisticky významně vyšší u vzorků z roku výsadby 2003 (Prosenice Rybník) 62,09 mg.kg-1 oproti vzorkům z roku 2001 (Radvanice Sekera) 14,63 mg.kg-1, kde byla stanovena nejnižší hodnota, která se však statisticky významně nelišila od vzorků z roku výsadby 2004 (Lazníky Sekera II.) 20,28 mg.kg-1. Stejně jako u aktivity vitaminu E se pohyboval trend u α-tokoferolu, který má největší vliv na celkovou aktivitu vitaminu E.(tab. 3 a 4) Tab. 3 Analýza variance odrůdy Sládek pro aktivitu vitamínu E a obsah jednotlivých isomerů PČ Zdroj proměnlivosti n-1 obsah aktivita α-T β-T γ-T δ-T tokoferolů vit. E rok výsadby 4 1341,54*** 683,23*** 615,60*** 0,64*** 120,49*** 0,51*** chyba 5 10,64 10,17 9,99 0,01 0,11 0,01 Pozn: * - p ≤ 0.05; ** - p ≤ 0.01; *** - p ≤ 0.001; PČ = průměrný čtverec; T=tokoferol

Tab. 4 Obsahy isomerů a aktivity vitamínu E odrůdy Sládek v mg.kg-1 495

0,50 2,18 2,16

a b b


Výměra Název obsah aktivita Katastrální území α-T β-T γ-T (ha) tratě tokoferolů vit. E a 2001 12,5 Sekera Radvanice 22,60 a 14,63 13,53 a 0,80 a 7,72 c c 2003 5,2 Rybník Prosenice 87,06 62,09 58,76 c 2,17 c 24,51 ab ab 2004 5,7 Sekera II. Lazníky 28,67 20,28 19,08 ab 0,97 ab 8,06 b 2005 12,5 Nová Veselíčko 34,33 b 27,89 26,87 b 1,07 b 5,94 b b 2007 2,37 U lípy Dolní Újezd 35,66 28,17 27,09 b 0,87 ab 7,27 Pozn.: Průměrné hodnoty označené odlišnými písmeny ve sloupcích se od sebe statisticky významně liší při P=0,05; T=tokoferol Rok výsadby

δ-T b c b a b

0,54 1,62 0,55 0,45 0,44

Nejvyšší obsah celkových tokoferolů pro odrůdu ŽPČ - ozdravená forma byl stanoven u vzorků jedné z nejstarší chmelnice z roku výsadby 1995 (Prosenice Rol - 34,07 mg.kg -1). Tento vzorek se lišil od všech ostatních. Naopak nejmenší množství bylo stanoveno u vzorků Prosenice Kouta z roku výsadby 1996 (7,11 mg.kg-1), avšak tento vzorek se významně nelišil od vzorků Lazníky Sekera z roku výsadby 1994 (7,81 mg.kg -1), Prosenice U činžáku z roku výsadby 1996 (8,56 mg.kg -1) a Dolní Újezd U střediska z roku výsadby 2001 (8,84 mg.kg -1). Je patrné, že vzorky z chmelnic z roku 1995 poskytly statisticky významně vyšší množství tokoferolů než vzorky z chmelnice nejmladší (Dolní Újezd U střediska z roku výsadby 2001). Většina vzorků poskytla střední množství tokoferolů 10,58 - 19,03 mg.kg -1, za zmínku stojí ještě poměrně vysoký obsah z jedné nejstarších chmelnic Dolní Újezd Pod cestou z roku výsadby 1996 (27,10 mg.kg-1). (tab. 5 a 6) Tab. 5 Analýza variance odrůdy ŽPČ - ozdravená forma pro aktivitu vitamínu E a obsah jednotlivých isomerů PČ Zdroj proměnlivosti n-1 obsah aktivita α-T β-T γ-T δ-T tokoferolů vit. E rok výsadby 14 0,03* 1,57*** 0,13** 68,30*** 72,34*** 97,57*** chyba 15 0,01 0,25 0,03 2,43 2,27 1,63 Pozn.: * - p ≤ 0.05; ** - p ≤ 0.01; *** - p ≤ 0.001; PČ = průměrný čtverec; T=tokoferol

Tab. 6 Obsahy isomerů a aktivity vitamínu E odrůdy ŽPČ - ozdravená forma v mg.kg-1 Rok Výměra Katastrální obsah aktivita Název tratě α-T β-T γ-T výsadby (ha) území tokoferolů vit. E cde bcd bc abc 1993 2,6 U lípy Dolní Újezd 11,33 9,56 9,19 0,57 1,42 a ab ab 1994 5 Sekera Lazníky 7,81 6,52 6,25 0,43 a 1,04 g 1995 12 Rol Prosenice 34,08 k 29,11 h 28,16 1,33 f 4,11 f 1996 9,5 Pod cestou Dolní Újezd 27,10 j 22,56 g 21,69 1,23 f 3,70 e 1996 5,2 Nad česačkou Lazníky 17,91 hi 14,96 ef 14,33 1,01 def 2,23 a a a 1996 3,6 Kouta Prosenice 7,12 5,46 5,13 0,49 ab 1,34 ab abc ab 1996 12,5 U činžáku Prosenice 8,56 6,55 6,09 0,75 abcd 1,53 abc ab 1997 7 Zabitá I. Lazníky 10,58 bcd 8,20 7,66 0,85 cde 1,88 cde 1997 4 Zabitá I. Lazniky 14,62 g 12,51 def 12,04 0,78 abcde 1,60 cde 1997 7,4 Pod cestou Dolní Újezd 14,64 g 12,40 def 11,93 0,75 abcd 1,72 efg def cde 1998 5 Prostřední Buk 13,87 11,89 11,48 0,62 abc 1,62 hi ef e 1998 4,2 Beňátka Buk 17,43 13,73 13,02 1,00 def 3,06 e 1998 7 Zabitá II. Lazníky 19,03 i 15,13 f 14,37 1,12 ef 3,12 2000 6 Pod cestou Dolní Újezd 15,32 gh 13,06 ef 12,571 de 0,77 abcd 1,78 abc abc ab 2001 4,7 U střediska Dolní Újezd 8,84 6,96 6,570 0,59 abc 1,50 Pozn.: Průměrné hodnoty označené odlišnými písmeny ve sloupcích se od sebe statisticky významně liší při P=0,05; T=tokoferol

δ-T ab a d d bc ab ab ab ab ab ab cd cd ab ab

0,15 0,09 0,48 0,49 0,34 0,16 0,18 0,18 0,20 0,23 0,16 0,35 0,42 0,21 0,18

496

ab a d d bcd ab ab ab ab abc ab bcd cd ab ab

b c b a a


U neozdravené formy ŽPČ je statisticky významně vyšší obsah celkových tokoferolů i aktivity vitaminu E a jednotlivé izomery u vzorků z chmelnic z roku 1991. Z tab. 8 je vidět, že u starší chmelnice jsou hodnoty několika násobně vyšší. Tab. 7 Analýza variance odrůdy ŽPČ - tradiční forma pro aktivitu vitamínu E a obsah jednotlivých isomerů PČ Zdroj proměnlivosti n-1 obsah aktivita α-T β-T γ-T δ-T tokoferolů vit. E rok výsadby 1 103,98** 76,406** 71,585** 0,160** 1,412*** 0,022*** chyba 2 1,309 1,303 1,293 0,001 0,001 0,000 Pozn.: * - p ≤ 0.05; ** - p ≤ 0.01; *** - p ≤ 0.001; PČ = průměrný čtverec; T=tokoferol

Tab. 8 Obsahy isomerů a aktivity vitamínu E odrůdy ŽPČ - tradiční forma v mg.kg-1 Název obsah aktivita Katastrální území α-T β-T γ-T tratě tokoferolů vit. E 4,6 Kouta Sobíšky 1991 17,29 b 14,73 b 14,17 b 0,88 b 1,98 5 U lípy Dolní Újezd 1993 7,09 a 5,98 a 5,71 a 0,48 a 0,79 Pozn.: Průměrné hodnoty označené odlišnými písmeny ve sloupcích se od sebe statisticky významně liší při P=0,05; T=tokoferol Rok výsadby Výměra (ha)

Závěr Tato práce byla zaměřena na zjištění možnosti stanovení obsahu vitaminu E ve chmelových šišticích. Použili jsme stejnou metodu jako pro stanovení vitaminu E z ječmene s tím, že jsme metodu dílčím způsobem přizpůsobili. Ve vzorcích chmelových šištic odrůd Sládek, Premiant, ŽPČ-ozdravená forma a ŽPČneozdravená forma z Tršické chmelařské oblasti byly detekovány čtyři izomery tokoferolů. Byly k dispozici vzorky odrůd různého stáří výsadby chmelnic. Nejvyšší hodnota celkových tokoferolů byla zjištěna u odrůdy Sládek z chmelnice vysázené v roce 2003 (Prosenice Rybník - 87,06 mg.kg-1), kdežto nejnižší hodnota celkových tokoferolů, byla zjištěna u ŽPČ – neozdravené formy z roku výsadby 1993 (Dolní Újezd U lípy) 7,09 mg.kg-1. Při srovnání průměrů celkových tokoferolů v chmelových šišticích podle odrůd je vidět, že jsou vyšší u odrůdy Sládek a Premiant (51,74 mg.kg -1), kdežto u odrůd ŽPČ ozdravené a neozdravené formy byl průměr celkových tokoferolů nižší (14,86 mg.kg-1). Vitamin E ve chmelových šišticích jsme sledovali pro účely alternativního využití. Z důvodu nadprodukce chmele nejen v ČR, ale i ve světě, je důležité hledat jiné možnosti využití chmele např. pro potravní doplňky, které při zpracování nejsou vystaveny vysokým teplotám, tak jako je tomu při výrobě piva. Bylo zjištěno, že na obsah tokoferolů a aktivitu vitaminu E má vliv nejen odrůda, rok výsadby, ale rovněž i půdně klimatické podmínky stanoviště, tj. tratě. Využitím vitaminu E z chmelových šištic je třeba se dále zabývat ve výzkumu. Z prvních výsledku stanovení jsme zjistili, že ve chmelových šišticích je nezanedbatelné množství vitaminu E a jeho izomerů. Dále jsme zjistily v roce 2010 odrůdové rozdíly, což však nelze bez dalších let opakování pokusů s jistotou tvrdit. Dedikace Výsledky aktivity vitamínu E a jednotlivých izomerů v chmelových šišticích byly získány a zpracovány za podpory MŠMT VC 1M0570.

497

δ-T b a

1,98 0,79

b a


Použitá literatura ČEPIČKA J. in PRUGAR J: Kvalita rostlinných produktů na prahu 3.tisíciletí. Výzkumný ústav pivovarský a sladařský a.s. ve spolupráci s Komisí jakosti rostlinných produktů ČAZV, 2008, s.327, ISBN 978-80-86576-28-2 ČSN 12822: Potraviny: Stanovení vitaminu E metodou vysokoúčinné kapalinové chromatografie - Stanovení α-, β-, γ- a δ-tokoferolů. ČNI, Praha 2002. EHRENBERGEROVÁ, J., BŘEZINOVÁ BELCREDI, N., KOPÁČEK, J., MELIŠOVÁ, L., HRSTKOVÁ, P., MACUCHOVÁ, S., VACULOVÁ, K., PAULÍČKOVÁ, I. Antioxidant enzymes in barley green biomass. Plant Foods for Human Nutrition. 2009. sv. 64, č. 2, s. 122128. ISSN 0921-9668. EMMERT D. H., KIRCHNER J. T.: The Role of Vitamin E in the Prevention of Heart Disease. Arch Fam Med. 8, 1999, 537–542. FRAGNER, J. a kol. autorů: Vitaminy, jejich chemie a biochemie 2. vyd. 1., Nakladatelství Československé akademie věd Praha, 1961, s. 1188-1190. HOSMANOVÁ, R., DOUŠA, M. (2007) HPLC stanovení obsahu vitamínu E v krmných surovinách, krmivech a potravinách. Chem. Listy, 101 (7): 578-583. ISSN 1213-7103. HOLEČEK, V.: Volné Radikály, Antioxidanty a Jak Dále? Klin. Biochem. Metab. 14, 2006, 140–145. PAPAS, A. Vitamin E: Zázračný antioxidant při prevenci a léčbě srdečních chorob, rakoviny a stárnutí. Praha: Pragma, 2001. 380 s. ISBN 80-7205-773-1. PRUTHI, S., ALLISON, T. G., HENSRUD, D. D.: Vitamin E Supplementation in the Prevention of Coronary Heart Disease. Mayo Clin. Proc. 76, 2001, 1131–1136. VELÍŠEK, J. Chemie potravin 2. vyd. 2. Tábor: OSSISS, 2002. Vitamin E, s. 51-60. ISBN 80-86659-01-1. Kontaktní adresa 1. autora: Ing. Helena Pluháčková, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, Brno 613 00, [email protected]

498

Salaš, P. (ed): "Rostliny v podmínkách měnícího se klimatu". Lednice , Úroda, vědecká příloha, 2011, s , ISSN

Recommend Documents