Evaluation of photochemiluminescent, spectrophotometric and cyclic voltammetry methods for the measurement of the antioxidant capacity: the case of roots separated from buckwheat sprouts

• Autorzy: Zielinska D. , Wiczkowski W. , Piskula M.K.

Warianty tytułu

PL

Ocena metod chemiluminescencyjnych, spektrofotometrycznych i cyklicznej woltamperometrii do pomiaru pojemnosci antyoksydacyjnej korzonkow kielkow gryczanych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes the use of photochemiluminescence (PCL), spectrophotometric methods (TEAC, FCR reducing capacity) and cyclic voltammetry for the measurement of the antioxidant capacity of roots obtained from dark- and light-grown buckwheat sprouts. A 80% methanol was used for the preparation of extracts originated from roots separated from 6 and 8 DAS (days after seeding) buckwheat sprouts. The 8 days germination period was sufficient to obtain a good quality sprouts with completely removed pericarps and therefore the roots were collected within this period for the experiments. Comparison of the PCL with TEAC assays showed that these methods provided similar values of antioxidant capacity of the roots. Results showed that antioxidant capacity of roots separated from 6 and 8 days sprouts obtained under dark conditions was higher than that noted for roots separated from sprouts planted in light. The FCR reducing capacity values of roots originated from dark and light-grown sprouts were highly correlated with PCL ACL (r= 0.94 and r=1.00, respectively) and TEAC values (r= 0.98 and r=0.99, respectively). The antioxidant capacity of roots obtained from sprouts produced under dark and light conditions evaluated by PCL and TEAC assay gave almost four and three times higher values than that provided by cyclic experiments. In contrast, an excellent agreement was noted between data provided by FCR reducing capacity and antioxidant capacity obtained by cyclic voltammetric experiments indicating that only part of antioxidants present in the root extracts was able to be oxidized on a glassy carbon electrode. The phenolic compounds were the main antioxidants found in root extracts. It was suggested that antioxidant capacity of roots separated from sprouts may be a potential indicator of sprouts resistance against reactive oxygen intermediates resulting in healthy buckwheat sprouts for a consumer.

PL

W pracy badano pojemność przeciwutleniającą korzonków po oddzieleniu ich od 6 i 8 – dniowych kiełków gryczanych hodowanych w ciemności i w świetle. Do oceny pojemności antyoksydacyjnej zastosowano metody oparte na badaniu zdolności do wymiatania anionorodników ponadtlenkowych generowanych chemiluminescencyjnie, kationorodników ABTS (test TEAC) przez 80% metanolowe ekstrakty oraz metody wykorzystujące własności oksydatywno-redukcyjne związków bioaktywnych obecnych w ekstraktach (pojemność antyoksydacyjna mierzona metodą cyklicznej woltamperometrii oraz pojemność redukująca badana metodą spektrofotometryczną). Uzyskane rezultaty wykazały, że pojemność przeciwutleniająca korzonków pochodzących od 6 i 8 dniowych kiełków uzyskanych w ciemności była wyższa od pojemności przeciwutleniającej korzonków oddzielonych od 6 i 8 dniowych kiełków hodowanych w świetle (tab. 1-3). Pojemność antyoksydacyjna korzonków wyznaczona metodą chemiluminescencyjną (tab. 1) i testem TEAC (tab. 2) była na jednakowym poziomie, który był 3-4-krotnie wyższy od wyników uzyskanych metodą cyklicznej woltamperometrii (tab. 3). Stwierdzono ponadto, że wyniki pojemności redukującej korzonków uzyskanych z kiełków hodowanych w ciemności i w świetle były skorelowane z wynikami uzyskanymi metodą chemiluminescencyjną (r=0,94 i r=1,00) i testem TEAC (r=0,98 i r=0,99). Wysoką zgodność wykazały wyniki pojemności redukującej z rezultatami badań metodą cyklicznej woltamperometrii wskazując, że tylko część związków przeciwutleniających obecnych w ekstraktach z korzonków wykazywała zdolność do utleniania na elektrodzie węglowej. Na podstawie analizy widm UV stwierdzono, że obejmują one związki fenolowe oraz antocyjanidyny. Stwierdzono, że pojemność antyoksydacyjna korzonków uzyskanych z kiełków gryczanych może stanowić cenny wskaźnik odporności korzonków na działanie czynników mikrobiologicznych, grzybów oraz reaktywnych form tlenu powstających w czasie kiełkowania nasion.

Słowa kluczowe

EN

antioxidant capacity; chemiluminescence; root; spectrophotometry; cyclic voltammetry; buckwheat sprout; phenolic profile; light condition

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Food and Nutrition Sciences
• Rocznik: 2008
• Tom: 58
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.65-72,fig.,ref.

Twórcy

autor

Zielinska D.

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Plac Lodzki 4, 10-957 Olsztyn, Poland

autor

Wiczkowski W.

autor

Piskula M.K.

Bibliografia

• 1. Besco E., Braccioli E., Vertuani S., Ziosi P., Brazzo F., Bruni R., Sacchetti G., Manfredini S., The use of photochemiluminescence for the measurement of the integral antioxidant capacity of baobab products. Food Chem., 2007, 102, 1352-1356.
• 2. Bestwick C.S., Brown I.R., Mansfield J.W., Localized changes in peroxidase activity accompany hydrogen peroxide generation during the development of a non-host hypersensitive reaction in lettuce. Plant Physiol., 1998, 118, 1067-1078.
• 3. Blasco A.J., Rogerio M.C., Gonzalez M.C., Escarpa A., “Electrochemical index” as a screening method to determine “total polyphenolics” in food: a proposal. Anal. Chim. Acta, 2005, 539, 237-244.
• 4. Chevion S., Roberts M.A., Chevion M., The use of cyclic voltammetry for the evaluation of antioxidant capacity. Free Radic. Biol. Med., 2000, 6, 860-870.
• 5. Cosio M.S., Buratti S., Mannino S., Benedetti S., Use of an electrochemical method to evaluate the antioxidant activity of herb extracts from the Labiatae family. Food Chem., 2006, 97, 725‑731.
• 6. Frahry G., Schopfer P., Hydrogen peroxide production by roots and its stimulation by exogenous NADH. Physiol. Plant, 1998, 103, 395-404.
• 7. Huang D., Ou B., Prior R.L., The chemistry behind antioxidant capacity assays. J. Agric. Food Chem., 2006, 53, 1841-1856.
• 8. Iqbal Z., Hiradate S., Noda A., Fujii Y., Allelopathic activity of buckwheat: isolation and characterization of phenolics. Weed Sci., 2003, 51, 657-662.
• 9. Kim S.J., Maeda T., Marker M.Z.I., Takigawa S., Matsuura- Endo C., Yamauchi H., Mukasa Y., Saito K., Hashimoto N., Noda T., Saito T., Suzuki T., Identification of anthocyanins in the sprouts of buckwheat. J. Agric. Food Chem., 2007, DOI: 10.1021/jf0704716 (Web Release Date: June 20, 2007).
• 10. Kim S.L., Kim S.K., Park C.H., Introduction and nutritional evaluation of buckwheat sprouts as a new vegetable. Food Res. Int., 2004, 37, 319-327.
• 11. Kim S.L., Son Y.K., Hwang J.J., Kim S.K., Hur H.S., Park C.H., Development and utilization of buckwheat sprouts as functional vegetables. Fagopyrum, 2001, 18, 49-54.
• 12. Moure A., Cruz J.M., Franco D., Dominguez J.M., Sineiro J., Dominquez H., Nunez M.J., Parajo J.C., Natural antixidants from residual sources. Food Chem., 2001, 72, 145-171.
• 13. Ng T.B., Liu F., Wang Z.T., Antioxidative activity of natural products from plant. Life Sci., 2000, 66, 709-723.
• 14. Oomah B.D., Cardador-Martinez A., Loarca-Pina G., Phenolics and antioxidative activities in common beans (Phaseolus vulgaris L.) J. Agric. Food Chem., 2005, 85, 935-942.
• 15. Oomah B.D., Tiger N., Olson M., Balasubramanian P., Phenolics and antioxidative activities in narrow-lafed lupins (Lupinus angustifolius L.). Plant Foods Hum. Nutr., 2006, 61, 91-97.
• 16. Piskuła M.K., Zieliński H., Wiczkowski W., Michalska A., Szawara- Nowak D., Low molecular antioxidants of buckwheat seeds and sprouts. 2006, in: Proceedings of the COST 926/927 Conference on Molecular and Physiological Effects of Bioactive Food Compounds. 11-14 October 2006, Vienna, Austria, pp. 198-199.
• 17. Popov I., Lewin G., Antioxidative homeostasis: Characterisation by means of chemiluminescent technique in methods in enzymology. 1999, in: Oxidants and Antioxidants (ed. L. Packer). Academic Press, Part B, vol. 300, pp. 96-100.
• 18. Prior R.L., Wu X., Schaich K., Standardized methods for the determination of antioxidant capacity and phenolics in foods and dietary supplements. J. Agric. Food Chem., 2005, 53, 4290‑4302.
• 19. Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M., Rice‑Evans C., Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radic. Biol. Med., 1999, 26, 1291-1237.
• 20. Rice-Evans C.A., Miller N.M., Paganda G., Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Radic. Biol. Med., 1996, 20, 933-956.
• 21. Schopfer P., Plachy C., Frahry G., Release of reactive oxygen intermediates (superoxide radicals, hydrogen peroxide and hydroxyl radicals) and peroxidase in germinating radish seeds controlled by light, gibberellin and abscisic acid. Plant Physiol., 2001, 125, 1591-1602.
• 22. Scott-Craig J.S., Kerby K.B., Stein B.D., Sommerville C.S., Expression of an extracellular peroxidase that is induced in barley (Hordeum vulgare) by the powdery mildew pathogen (Erysiphe graminis f. sp. Hordei). Physiol. Mol. Plant Pathol., 1995, 47, 407-418.
• 23. Shahidi F., Naczk M., Methods of analysis and quantification of phenolic compounds. 1991, in: Food Phenolic: Sources, Chemistry, Effects and Applications (eds. F. Shahidi, M. Naczk). Lancaster/ Pensylvania: Technomic Publishing Company, pp. 287-293.
• 24. Tominaga T., Uezu T., Weed suppression by buckwheat. 1995, in: Proceedings of the 6th International Symposium of Buckwheat: Current Advances in Buckwheat (eds. T. Matano, A. Ujohasa). Nagano, Japan: Shinshu University Press, Vol. 2, pp. 693-697.
• 25. Tsuzuki E., Yamamoto Y., Shimizu T., Fatty acids in buckwheat are growth inhibitors. Ann. Bot. (Lond.), 1987, 60, 69-70.
• 26. Vera-Estrella R., Blumwald E., Higgins V.J., Non-specific glycopeptide elicitors of Cladosporium fulvum: evidence for involvement of active oxygen species in elicitor-induced effects on tomato cell suspensions. Physiol. Mol. Plant Pathol., 1993, 42, 9-22.
• 27. Yamada K.T., Anai T., Hasegawa K., Lepidimoide, an allelopathic substance in exudates from germinating seeds. Phytochemistry, 1995, 39, 1031-1032.