Comparison of total polyphenol contents and antioxidant activity in cruciferous vegetables grown in diversified ecological conditions

• Autorzy: Kapusta-Duch J. , Leszczynska T. , Filipiak-Florkiewicz A.

Warianty tytułu

PL

Porównanie zawartości polifenoli ogółem i aktywności antyoksydacyjnej w warzywach kapustowatych uprawianych w zróżnicowanych warunkach ekologicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. The aim of this study was to compare total polyphenol contents and antioxidant activity of three species of cruciferous vegetables grown under diversified ecological conditions for three consecutive years. Material and methods. Methanol extracts were prepared to be used to determine (spectrometrically) the content of total phenolics, using the Folin-Ciocalteau reagent and antioxidant activity by identifying the sample’s ability to extinguish an ABTS,+ free radical. Results. Ali these species of cruciferous vegetables contained similar total polyphenols amounts regardless of its origin. Only red cabbage from organic farms was characterized by significantly higher antioxidant activity compared to vegetables purchased from local retailers in Cracow and similar or those cultivated near the steelworks. In white cabbage from farms located in a former steelworks protection zone a higher antioxidant activity was found than in organically grown vegetables and similar to that in vegetables available in retail. Brussels sprouts was characterised by a similar antioxidant activity regardless of its origin. Conclusions. On the basis of the present study, it cannot be concluded that organically grown cruciferous vegetables generally have higher contents of health-promoting secondary metabolites in comparison with the conventionally cultivated ones.

PL

Wstęp. Celem pracy było porównanie zawartości polifenoli ogółem oraz aktywności anty oksydacyjnej wybranych gatunków warzyw kapustowatych, uprawianych przez trzy kolejne lata, w zróżnicowanych warunkach ekologicznych. Materiał i metody. Polifenole ogółem oznaczono metodą Folina-Ciocalteau’a, a aktywność przeciwutleniającą metodą z wykorzystaniem wolnych rodników ABTS'+. Wyniki. Wszystkie analizowane gatunki warzyw kapustowatych charakteryzowała zbliżona zawartość polifenoli ogółem, niezależnie od ich pochodzenia. Kapusta głowiasta czerwona, pochodząca z upraw ekologicznych, charakteryzowała się istotnie większą aktywnością antyoksydacyjną w porównaniu z warzywami zakupionymi na placach targowych Krakowa i zbliżoną w stosunku do kapusty z upraw zlokalizowanych w byłej strefie ochronnej Huty im. Tadeusza Sendzimira (aktualnie ArcelorMittal Poland S.A.). W kapuście głowiastej białej, pochodzącej z upraw zlokalizowanych w sąsiedztwie huty, stwierdzono istotnie większą aktywność antyoksydacyjną w stosunku do warzyw ekologicznych oraz zbliżoną w porównaniu z warzywami rynkowymi. W kapuście brukselskiej natomiast nie stwierdzono istotnych różnic w aktywności antyoksydacyjnej, w zależności od jej pochodzenia. Wnioski. Na podstawie pracy nie można stwierdzić, że ekologiczne warzywa kapustne na ogół charakteryzują się większą zawartością polifenoli ogółem oraz aktywnością antyoksydacyjną w porównaniu z uprawianymi metodami konwencjonalnymi.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Technologia Alimentaria
• Rocznik: 2012
• Tom: 11
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.335-346,ref.

Twórcy

autor

Kapusta-Duch J.

• Department of Human Nutrition, University of Agriculture in Krakow, Balicka 122, 30-149 Krakow, Poland

autor

Leszczynska T.

autor

Filipiak-Florkiewicz A.

Bibliografia

• Amr A., Hadidi N., 2001. Effect of cultivar and harvest date on nitrate (N03) and nitrite (N02) content of selected vegetables grown under open field and greenhouse conditions in Jordan. J. Food Comp. Anal. 14, 59-67.
• Anttonen M.J., Karjalainen R.O., 2006. High-performance liquid chromatography analysis of black currant (Ribes nigrum L.) fruit phenolics grown either conventionally or organically. J. Agric. Food Chem. 54 (20), 7530-7538.
• Asami D.K., Hong Y.-J., Barrett D.M., Mitchell A.E., 2003. Comparison of the total phenolic and ascorbic acid content of freeze-dried and air-dried marionberry, straw- berry and com grown using conventional, organic and sustainable agricultural practices. J. Agric. Food Chem. 51 (5), 1237-1241.
• Bartoszek A., Kusznierewicz B., Namieśnik J., 2007. Podstawowe mechanizmy reakcji stosowane w metodach pomiaru zdolności przeciwutleniających [The basic reaction mechanisms used in the methods of measurement of antioxidant capacity]. In: Przeciwutleniacze w żywności: Aspekty zdrowotne technologiczne molekularne i analityczne. Ed. W. Grajek. WNT Warszawa, 532-537 [in Polish],
• Benbrook Ch., Zhao X., Yanez J., Davies N., Andrews P., 2008. New evidence confirms the nutritional superiority of plant-based organic foods. State of Science Review. [online], www.organic-center.org.
• Bergamini C.M., Gambetti S., Dondi A., Cervelatti C., 2004. Oxygen, reactive oxygen species and tissue damage. Curr. Pharmaceut. Design. 10 (14), 1611-1626.
• Borek C., 2005. Antioxidants and the prevention of hormonally regulated cancer. J. Mens. Health Gender. 3, 346-352.
• Borowska J., 2003. Owoce i warzywa jako źródło naturalnych przeciwutleniaczy [Fruit and vegetables as a source of natural antioxidants (1) and (2)]. Przem. Ferm. Owoc.-Warz. 5, 11-30 [in Polish].
• Brandt K., Molgaard J.P., 2001. Organic agriculture: does it enhance or reduce the nutritional value of plant foods? J. Sci. Food Agric. 31, 924-931.
• Brat P., George S., Bellamy A., Du Chaffaut L., Scalbert A., Mennen L., Amault N., Amiot M.J., 2006. Daily polyphenol intake in France from fruit and vegetables. J. Nutr. Nutr. Epidem. 136, 2368-2374.
• Caris-Veyrat C., Amiot M.J., Tyssandier V., Grasselly D., Buret M., Mikołajczak M., Guilland J.-C., Bouteloup-Demange C., Borel P., 2004. Influence of organic versus conventional agricultural practice on the antioxidant microconstituent content of tomato and derived purees, consequence on antioxidant plasma status in humans. J. Agric. Food Chem. 52, 6503-6509.
• Chun O.K., Smith N., Sakagawa A., Lee Ch.Y., 2004. Antioxidant properties of raw and processed cabbages. Int. J. Food Sci. Nutr. 55, 191-199.
• Cieślik E., Gręda A., Adamus W., 2006. Contents of polyphenols in fruit and vegetables. Food Chem. 94,135-142.
• Cieślik E., Pisulewski P.M., Filipiak-Florkiewicz A., Leszczyńska T., Sikora E., 2005. Potencjał antyoksydacyjny wybranych warzyw kapustnych [Antioxidant potential of selected cruciferous vegetables]. Żyw. Człow. Metab. 32 (Supl). 1 (2), 1093-1097 [in Polish],
• Cohen J.H., Kristal A.R., Stanford J.L., 2000. Fruit and vegetable intakes and prostate cancer risk. J. Natl. Cancer Inst. 92,61-68.
• Conklin K.A., 2000. Dietary antioxidants during cancer chemotherapy: Impact on chemotherapeutic effectiveness and development of side effects. Nutr. Cancer. 37, 1-18.
• Crinnion W.J., 2010. Organie foods contain higher levels of nutrients, lower levels of pesticides, and may provide health benefits for the consumer. Altem. Med. Rev. 15 (1), 4-12.
• Curzydło J., 1986. Akumulacja metali ciężkich w roślinach uprawianych w rejonie strefy ochronnej Kombinatu Huty im. Lenina [Accumulation of heavy metals in plants grown in the area of the buffer zone of the Lenin Steelworks]. Zesz. Nauk. AG-H Krak. 21, 141-147 [in Polish].
• Dangour A.D., Dodhia S.K., Hayter A., Allen E., Lock K., Uauy R., 2009. Nutritional quality of organie foods: a systematic review. Am. J. Clin. Nutr. 90, 680-685.
• Faller A.L.K., Fialho E., 2009. The antioxidant capacity and polyphenol content of organic and conventional retail vegetables after domestic cooking. Food Res. Int. 42, 210-215.
• Finamore A., Britti M.S., Roselli M., Bellovino D., Gaetani S., Mengheri E., 2004. Novel approach for food safety evaluation. Results of a pilot experiment to evaluate organie and conventional foods. J. Agric. Food Chem. 52, 7425-7431.
• Forman D., Burley V., Cade J., et al., 2006. The associations between food, nutrition and physical activity and the risk of stornach cancer and underlying mechanisms. Food, nutrition, physical activity, and the prevention of cancer: a global perspective: World Cancer Research Fund.
• Hajslová J., Schulzová V., Slanina R, Janné K., Hellenäs K.E., Andersson Ch., 2005. Quality of organically and conventionally grown potatoes: four-year study of mi- cronutrients, metals, secondary metabolites, enzymie browning and organoleptic properties. Food Addit. Contam. 22 (6), 514-534.
• Hallmann E., Rembiałkowska E., 2006. Zawartość związków antyoksydacyjnych w wybranych odmianach cebuli z produkcji ekologicznej i konwencjonalnej [The contents of antioxidant compounds in selected varieties of onions with organic and conventional production], J. Res. Appl. Agric. Eng. 51 (2), 42-46 [in Polish].
• Hallmann E., Rembiałkowska E., 2007. Comparison of the nutritive quality of tomato fruits from organic and conventional production in Poland. J. Res. Appl. Agric. Eng. 52 (3), 55-60.
• Halvorsen B.L., Holte K., Myhrstad M.C.W., Barikmo I., Hvattum E., Remberg S.F., Wold A.-B., Haffner K., Baugerod H., Andersen L.F., Moskaug O., Jacobs D.R., Blomhoff R., 2002. A systematic screening of total antioxidants in dietary plants. Am. Soc. Nutr. Sci. 132, 461-471.
• Hamouz K., Lachman I, Dvorak P., Piviec V., 2005. The effect of ecological growing on the potatoes yield and ąuality. Plant Soil Environ. 51, 397-402.
• Hazzani I., 1998. Influence of locality and way of cultiva- tion on the nitrate and glycoalkaloid content in potato tubers. Rost. Vyroba 45 (11), 495-501.
• Heaton S., 2001. Organie farming, food ąuality and human health: A review of the evidence. Soil Association of the United Kingdom.
• Heo H.J., Lee Ch.Y., 2006. Phenolic phytochemicals in cabbage inhibit amyloid b protein-induced neurotoxicity. LWT 39, 330-336.
• Herr I., Buchler M.W., 2010. Dietary constituents of broccoli and other cruciferous vegetables: Implications for prevention and therapy of cancer. Cancer Treat. Rev. 36, 377-383.
• Hoefkens Ch., Sioen I., Baert K., De Meulenaer B., De Henauw S., Vandekinderen I., Devlieghere F., Opsomer A., Verbeke W., Van Camp J., 2010. Consuming organic versus conventional vegetables: The effect on nutrient and contaminant intakes. Food Chem. Toxic. 48, 3058-3066.
• Huber M., 2007. Organic, more healthy? A search for biomarkers of potential health effects induced by organic products, investigated in a chicken model. Louis Bolk Inst. Driebergen.
• Kabata-Pendias A., 2001. Trace elements in soils and plants. CRC Press New York.
• Kapusta-Duch J., Leszczyńska T., Florkiewicz A., Filipiak- -Florkiewicz A., 2011. Comparison of lead and cadmium contents in cruciferous vegetables grown under diversified ecological conditions. Cracow Region of Poland. Ecol. Food Nutr. 50, 137-154.
• Karadeniz F., Burdurlu H.S., Koca N., Soyer Y., 2005. Antioxidant activity of selected fruits and vegetables grown in Turkey. Turk. J. Agric. For. 29, 297-303.
• Kaur Ch., Kapoor H.C., 2002. Antioxidant activity and total phenolic content of some Asian vegetables. Int. J. Food Sci. Tech. 37, 153-161.
• Kähkӧnen M.P., Hopia A.I., Vuorela H.J., Rauha J., Pihlaja K., Kujala T.S., Heinonen M., 1999. Antioxidant activity of plant extracts containing phenolic compounds. J. Agric. Food Chem. 47, 3954-3962.
• Kim D.-O., Jeong S.W., Lee C.Y., 2003. Antioxidant capacity of phenolic phytochemicals from various cultivars of plum. Food Chem. 81, 321-326.
• Knekt P., Kumpulainen J., Jarvinen R., Rissanen H., Heliovaara M., Reunanen A., Halulinen T., Aromaa A., 2002. Flavonoids intake and risk of chronic diseases. Am. J. Clin. Nutr. 76, 560-568.
• Kummeling I., Thijs C., Huber M., van de Vijver L.P., Snijders B.E., Penders J., Stelma F., van Ree R., van den Brandt P.A., Dagnelie P.C., 2008. Consumption of organic foods and risk of atopic disease during the first 2 years of life in the Netherlands. Brit. J. Nutr. 99 (3), 598-605.
• Kusznierewicz B., Bartoszek A., Wolska L., Drzewiecki J., Gorinstein S., Namieśnik J., 2008. Partial characterization of white cabbages {Brassica oleracea var. Capitata f. alba) ffom different regions by glucosinolates, bioactive compounds, total antioxidant activities and proteins. LWT41, 1-9.
• Kusznierewicz B., Kruszyna A., Piasek A., 2006. Comparison of chemopreventive properties of white cabbage (Brassica olreaca) from non-organic and organie farming. In: COST 926/927. Conference: Molecular and physiological effects of bioactive food compounds: COST-meeting in Vienna, Austria, October 11-14.
• Leja M., Wyżgolik G., Mareczek A., 2005. Phenolic compounds of red cabbage as related to different forms of nutritive nitrogen. Scientific Works of the Lithuanian Institute of Florticulture and Lithuanian University of Agriculture. Hort. Veget. Grow. 24 (3), 421-428.
• Leszczyńska T., 2002. Rzeczywiste zagrożenie azotanami (V, III) i wybranymi metalami ciężkimi mieszkańców gospodarstw wiejskich zlokalizowanych w strefie ochronnej Huty im. T. Sendzimira oraz na terenach wolnych od emisji przemysłowych [The real threat of nitrates and nitrites and selected heavy metals to residents of rural farms located in protection zone Steelworks of T. Sendzimir and in areas free from industrial emissions], Zesz. Nauk. AR. Krak. Rozpr. 284 [in Polish].
• Liu M., Li X.Q., Weber C„ Lee C.Y., Bron J., Liu R.H., 2002. Antoxidant and antiproliferative activities of raspberries. J. Agric. Food Chem. 50, 2926-2930.
• Lobo V., Patii A., Phatak A., Chandra N., 2010. Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacogn. Rev. 4, 118-26.
• Manzocco L., Calligaris S., Masrrocola D., Nicoli K.C., Lerici C.R., 2001. Review on non-enzymatic browning and antioxidant capacity in processed foods. Trends Food Sci. Tech. 11,340-346.
• Martinez-Valverde I., Periago M.J., Provan G., Chesson E., 2002. Phenolic compounds, lycopene and antioxidant activity in commercial varieties of tomato (Lycopersieon esculentum). J. Sci. Food Agric. 82, 323-330.
• Márquez-Garcia B., Ángeles Fernández M., Córdoba F., 2009. Phenolics composition in Erica sp. differentially exposed to metal pollution in the Iberian Southwestem Pyritic Belt. Bioresource Technol. 100, 446-451.
• Meyer A., Hainonen M., Frenkell E., 1998. Antioxidant interactions of catechin, cyaniding, cafeic acid on human LDL oxidation. Food Chem. 61, 71-75.
• Międzobrodzka A., Sikora E., Pałasiński J., Heród-Leszczyńska T., 1986. Wpływ emisji Huty im. Lenina i Cementowni na uprawy rolne [Impact of emissions of the Lenin Steelworks and cement works on agricultural crops], Zesz. Nauk. AG-H Krak. 21,131-139 [in Polish],
• Mikołajczyk K., 2007. Czynniki wpływające na zawartość przeciwutleniaczy w surowcach roślinnych [Factors influencing the antioxidant content in the raw vegetable]. In: Przeciwutleniacze w żywności: Aspekty zdrowotne technologiczne molekularne i analityczne. Ed. W. Grajek. WNT Warszawa, 209-216 [in Polish],
• Mitchell A.E., Hong Y.J., Koh E.M., Barrett D.M., Bryant D.E., Denison R.F., Kaffka S., 2007. Ten-year comparison of the influence of organic and conventional crop management practices on the content of flavonoids in tomatoes. J. Agric. Food Chem. 55 (15), 6154-6159.
• Ninfali P., Bacchiocca M., 2003. Polyphenols and antioxidant capacity of vegetables under fresh and frozen conditions. J. Agric. Food Chem. 51,2222-2226.
• Patras A., Brunton N.P., Downey G., Rawson A., Warriner K., Gemigon G., 2011. Application of principal component and hierarchical cluster analysis to classify fruits and vegetables commonly consumed in Ireland based on in vitro antioxidant activity. J. Food Comp. Anal. 24, 250-256.
• Pellegrini N., Serafini M., Colombi B., Del Rio D., Salvatore S., Bianchi M., Brighenti F., 2003. Total antioxidant capacity of plant foods, beverages and oils consumed in Italy assessed by three different in vitro assays. J. Nutr. 133,2812-2819.
• Poli-Swain T., Hillis W.E., 1959. The phenolic constituents of Prunus domesticus (L.). The quantity of analisys of phenolic constituents. J. Sci. Food Agric. 10, 63-68.
• PN-90/A-75101/03. 1990. Przetwory owocowe i warzywne. Przygotowanie próbek do badań fizykochemicznych. Oznaczanie zawartości suchej masy metodą wagową [Fruit and vegetable products. Preparation of samples for physico-chemical studies. Determination of dry matter content by gravimetric method], PKN Warszawa [in Polish].
• Podsędek A., 2007. Natural antioxidants and antioxidant capacity of Brassica vegetables: A review. LWT 40, 1-11.
• Podsędek A., Sosnowska D., Łoś J., 2004. Ocena efektywności przeciwrodnikowej polifenoli wybranych warzyw [Assessment of effectiveness of antioxidant polyphenols of selected vegetables], In: V Konferencja „Flawonoidy i ich zastosowanie”. Rzeszów, 266-276 [in Polish],
• Prędka A., Gronowska-Senger A., 2009. Właściwości przeciwutleniające wybranych warzyw z upraw ekologicznych i konwencjonalnych w redukcji stresu oksydacyjnego [Antioxidant properties of selected vegetables from organie and conventional system of cultivation in reducing oxidative stress]. Żywność 16 (4), 9-18 [in Polish].
• Proteggente A.R., Pannala A.S., Paganga G., Van Buren L., Wagner E., Wiseman S., Van de Put F., Dacombe C., Rice-Evans C.E., 2002. The antioxidant activity of regulatory consumed fruit and vegetables reflects their phenolic and vitamin C. Free Radical Res. 36, 217-233.
• Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M., Rice-Evans C., 1999. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radical Biol. Med. 26 (9/10), 1231-1237.
• Ren H., Endo H., Hayashi T., 2001. Antioxidative and antimutagenic activities and polyphenol content of pesticide-free and organically cultivated green vegetables using water-soluble chitosan as a soil modifier and leaf surface spray. J. Sci. Food Agric. 81, 1426-1432.
• Raport o stanie zanieczyszczenia powietrza w rejonie strefy ochronnej Mittal Steel Poland S.A. [Report on the Air Pollution Status in the Mittal Steel Poland SA Protection Zonę. 2005. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska, WIOŚ Małopolskiego Urzędu Wojewódzkiego, Kraków [in Polish],
• Raport o stanie środowiska w województwie małopolskim w 2009 roku [Report on the Condition of the Environment in Małopolska Voivodeship in 2009]. 2010. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska, WOŚ Małopolskiego Urzędu Wojewódzkiego, Kraków [in Polish],
• Sikora E., Cieślik E., Leszczyńska T., Filipiak-Florkiewicz A., Pisulewski P.M., 2008. The antioxidant activity of selected cruciferous vegetables subjected to aquathermal processing. Food Chem. 107, 55-59.
• Sosnowska D., 2007. The occurrence of of polyphenolic compounds in vegetables. In: Przeciwutleniacze w żywności: Aspekty zdrowotne technologiczne molekularne i analityczne. Ed. W. Grajek. WNT Warszawa, 151-157.
• Souci S.W., Fachmann W., Kraut H., 2000. Food composition and nutrition tables. Scientific Publ. Stuttgart, Medpharm, 728-751.
• Soltoft M., Nielsen J., Laursen K.H., Husted S., Halekoh U., Knuthsen P., 2010. Effects of organic and conventional growth Systems on the content of flavonoids in onions and phenolic acids in carrots and potatoes. J. Agric. Food Chem. 58 (19), 10323-10329.
• Szajdek A., Borowska J., 2004. Właściwości przeciwutleniające żywności pochodzenia roślinnego [The antioxidant properties of plant foods]. Żywność 4 (41), 5-23 [in Polish],
• Tung Y.T., Wu J.H., Kuo Y.H., Chang S.T., 2007. Antioxidant activities of natural phenolic compounds from Acacia confusa bark. Biores. Technol. 98, 1120-1123.
• Warman P.R., Havard K.A., 1997. Yield, vitamin and mineral content of organically grown carrots and cabbage. Agric. Ecosyst. Environ. 61, 155-162.
• Winkel-Shirłey B., 2002. Biosynthesis offlavonoids and effects of stress. Curr. Opin. Plant Biol. 5, 218.
• Young J.E., Zhao X., Carey E.E., Welti R., Yang S-S. Wang W., 2005. Phytochemical phenolics in organically grown vegetables. Mol. Nutr. Food Res. 49, 1136-1142.
• Zhang D., Hamauzu Y., 2004. Phenolics, ascorbic acid, carotenoids and antioxidant activity of broccoli and their changes during conventional and microwave cooking. Food Chem. 88, 503-509.
• Zhou K., Yu L., 2006. Total phenolic contents and antioxidant properties of commonly consumed vegetables grown in Colorado. LWT 39,1155-1162.

Uwagi

Rekord w opracowaniu