穀物およびマメ科植物の遊離可溶性フェノール酸組成および抗酸化能を決定するための一般化された方法
Summary
フェノール酸は、全粒穀物に存在する重要な植物化学物質です。それらは抗酸化保護機能のような生理活性特性を有する。この研究は、HPLC同定、総フェノール含有量推定、および穀物および豆類中のフェノール酸の抗酸化能の測定のための一般化された方法に関する報告を目的としていた。
Abstract
フェノール酸は、フェノール基とカルボキシル基の両方を持つ有機化合物の一種です。それらは穀物に見られ、穀物のふすままたは豆類の種皮に集中します。彼らは、近年、それらの潜在的な抗酸化保護健康機能について、多くの研究の関心を集めている抗酸化特性を持っています。この研究は、全粒穀物から遊離可溶性フェノール酸を抽出し、それらの抗酸化能力を分析するための一般化された方法を提示する。2つの穀物(小麦および黄色トウモロコシ)および3つの豆類(ササゲ豆、インゲン豆、および大豆)を含む5つの全粒穀物サンプルを使用した。穀物を小麦粉に粉砕し、それらの遊離可溶性フェノール酸をメタノール水溶液を用いて抽出した。次いで、化合物を高圧液体クロマトグラフ(HPLC)を用いて同定した。Folin-Ciocalteu法を使用してそれらの総フェノール含有量を決定し、それらの抗酸化能力はDPPHラジカル消去能、トロロックス等価抗酸化能(TEAC)および酸素ラジカル吸光能(ORAC)アッセイを使用して決定した。同定されたフェノール酸には、バニリック酸、カフェ酸、 p-クマル酸およびフェルラ酸が含まれていた。バニリン酸はササゲでのみ同定され、カフェ酸はインゲン豆でのみ同定された。 p-クマル酸はイエローコーン、ササゲ、大豆で同定され、フェルラ酸はすべてのサンプルで同定された。フェルラ酸は、同定された優勢なフェノール酸であった。サンプル中のフェノール酸の総濃度は、以下の順序で減少した:大豆>ササゲ豆>黄色トウモロコシ=インゲン豆>小麦。総抗酸化能力(DPPH、TEACおよびORACアッセイの値の合計)は、以下のように減少した:大豆>インゲン豆>黄色トウモロコシ=ササゲ豆>小麦。この研究は、HPLC分析ならびにDPPH、TEAC、およびORACアッセイが、全粒穀物のフェノール酸組成および抗酸化特性に関する有用な情報を提供すると結論付けた。
Introduction
フェノール酸は、草食動物や真菌の感染に対する植物の防御に重要な役割を果たし、植物組織における構造的支持と完全性の維持に重要な役割を果たしているため、植物で研究されている最も重要な植物化学物質の1つです1,2。彼らは穀物のふすまと豆類の種皮に豊富にあります3.構造的には、それらは2つのグループに分けられる:ヒドロキシ安息香酸(図1)およびヒドロキシ桂皮酸(図2)。穀物および豆類における一般的なヒドロキシ安息香酸には、没食子酸、p-ヒドロキシ安息香酸、2,4-ジヒドロキシ安息香酸、プロトカテクイ酸、バニリック酸、およびシリンギン酸が含まれ、一般的なヒドロキシ桂皮酸にはカフェ酸、p-クマル酸、鉄原酸、シナピン酸3が含まれる。フェノール酸はまた、脂肪中の酸化的酸敗を引き起こすフリーラジカルを捕捉し、生理学的系においてラジカル誘発酸化ストレスを開始および伝播することができるので、抗酸化特性を有する4,5。抗酸化物質としてのこの重要な生理学的役割のために、それらは最近の研究の対象である。これは、植物性食品の成分として消費されると、抗酸化保護を発揮することができるからです。
穀物とシリアル製品は、世界中の人間と動物にとって主要な炭水化物食料源です6。穀物には、小麦、米、トウモロコシ(トウモロコシ)、大麦、トリチケール、キビ、ソルガムなどがあります。その中で、トウモロコシが最も利用されており、2019/2020年の推定世界利用量は11億3,570万トンで、続いて同じ期間に小麦が7億5,750万トンと推定されています7。シリアル食品は炭水化物の豊富な供給源であるため、消費者にとって大きなエネルギー源です。彼らはまた、いくつかのタンパク質、脂肪、繊維、ビタミンやミネラルを提供します6.それらの栄養価に加えて、穀物は植物化学的抗酸化物質、特にフェノール酸の良い供給源であり、ラジカル誘発酸化損傷から生理学的系を保護する可能性を秘めている3。マメ科植物はまた、栄養素の良い供給源であり、一般的に穀物よりもタンパク質が高いです。それらはまたビタミンとミネラルを含み、そして様々な食物の調製に使われます8。さらに、豆類は、フェノール酸、フラボノイド、アントシアニン、およびプロアントシアニジンを含む様々な植物化学的抗酸化物質の良好な供給源である9,10。穀物および豆類の異なる品種は、異なるフェノール酸組成を有し得る。したがって、フェノール系抗酸化物質に関してそれらの潜在的な健康上の利点を知るために、穀物および豆類およびそれらの品種のフェノール酸組成を研究する必要がある。
穀物およびマメ科植物の穀物中のフェノール酸の量を測定し、それらの抗酸化活性を決定するための多くのアッセイが報告されている。全粒フェノール酸の最も一般的な分析方法は、分光光度法および液体クロマトグラフィー11である。この研究の目的は、遊離可溶性フェノール酸組成を決定するための一般化された高圧液体クロマトグラフィー法、およびいくつかの全粒穀物および豆類の総フェノール含有量および抗酸化能を決定するための分光光度法を実証することであった。
Protocol
Representative Results
Discussion
全粒穀物は、世界中で幅広い食品用途を見つける代表的な穀物および豆類として選択されました。各穀物の品種間にはばらつきが存在するかもしれないが、この研究の焦点は、全粒穀物の遊離フェノール酸抽出および分析のための一般化された方法を実証することであった。抽出方法は、そのような実験が行われたときに環境に放出される化学物質の量を減らすために、サンプルおよび溶媒?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、アリソン・セル氏とハンナ・オドゥロ・オーベン氏の技術支援、ジャニス・ファハルド氏とミゲル・デル・ロザリオ氏によるビデオ編集のサポートに感謝しています。
Materials
| 15 mL Falcon conical centrifuge tubes | Fisher Scientific | 05-527-90 | |
| 2 mL Amber glass ID Surestop vial | Thermo Scientific | C5000-2W | |
| 2 mL Amber microcentrifuge tubes | VWR | 20170-084 | |
| 2,2′-Azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) | Sigma-Aldrich | 440914-100G | |
| 2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS) (C18H18N4O6S4) ≥98%, | Sigma Aldrich | A1888-2G | |
| 2,2-Diphenyl-1pikrylhydrazyl (DPPH) (C18H12N5O6) | Sigma Aldrich | D913-2 | |
| 6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (Trolox) (C14H18O4), ≥98% | Fluka Chemika | 56510 | |
| 9 mm Autosampler Vial Screw Thread Caps | Thermo Scientific | 60180-670 | |
| 96 well flat bottom plates | Fisher Scientific | 12565501 | |
| Agilent BioTek ELx800 microplate reader | Fisher Scientific | BT-ELX800NB | |
| Agilent BioTek Precision 2000 96/384 Automated Microplate Pipetting System | Fisher Scientific | N/A | |
| Agilent BioTek FLx800 Microplate Fluorescence Reader | Fisher Scientific | N/A | |
| Analytical balance SI-114 | Denver Instrument | SI-114.1 | |
| Autosampler, Waters 717 Plus | Waters | WAT078900 | |
| BD 3 mL syringe Luer-Lok Tip | BD | 309657 | |
| Bransonic ultrasonic cleaner, Branson 5510 | Millipore Sigma | Z245143 | |
| Corning LSE Vortex Mixer | Corning | 6775 | |
| Durapore Filter (0.45 µm PVDF Membrane) | Merck Millipore Ltd | HVLP04700 | |
| Durapore Membrane Filters (0.45 µm HV) | Merck Millipore Ltd | HVHP04700 | |
| Eppendorf Research plus, 0.5-10 µL | Eppendorf | 3123000020 | |
| Eppendorf Research plus, 0.5-5 mL | Eppendorf | 3123000071 | |
| Eppendorf Research plus, 100-1000 µL | Eppendorf | 3123000063 | |
| Eppendorf Research plus, 10-100 µL | Eppendorf | 3123000047 | |
| Ethyl acetate, HPLC grade | Fisher Chemical | E195-4 | |
| Ferulic acid standard | Sigma Aldrich | 128708-5G | |
| Fluorescein | Fisher Scientific | AC119245000 | |
| Folin & Ciocalteu phenol reagent | Sigma Aldrich | F9252 | |
| Formic acid, 99% | Acros Organics, Janssen Pharmaceuticalaan 3a | 27048-0010 | |
| Gallic acid standard | Sigma | G7384 | |
| High performance liquid chromatograph (HPLC), Waters 2695 | Waters | 960402 | |
| Methanol, HPLC grade | Fisher Chemical | A452-4 | |
| Micro pipet tips, 0.5-10 µL | Fisherbrand | 21-197-2F | |
| Microcentrifuge Sorvall Legend Micro 21 centrifuge | Thermo Scientific | 75002435 | |
| Multichannel micropipette, Proline Plus, 30-300 µL | Sartorius | 728240 | |
| Photodiode array detector, Waters 2996 | Waters | 720000350EN | |
| Pipet tips, 1000 µL | VWR | 83007-382 | |
| Pipet tips, 1-5 mL | VWR | 82018-840 | |
| Potassium persulfate (K2S2O8), ≥99.0% | Sigma Aldrich | 216224-100G | |
| Potassium phosphate dibasic anhydrous (K2HPO4) | Fisher Scientific | P288-500 | |
| Potassium phosphate monobasic (KH2PO4) | Fisher Scientific | P285-500 | |
| PYREX 250 mL Short Neck Boiling Flask, Round Bottom | Corning | 4321-250 | |
| Reversed phase C18 Analytical Column (100 x 3 mm) Accucore aQ | Thermo Scientific | 17326-103030 | |
| Roto evaporator, IKA RV 10 | IKA | 0010005185 | |
| Sodium carbonate (NaCO3) anhydrous | Fisher Chemical | S263-1 | |
| Sodium chloride (NaCl) | Mallinckrodt AR® | 7581 | |
| Sodium phosphate dibasic anhydrous (Na2HPO4) | Fisher Scientific | BP332-500 | |
| Sodium phosphate monobasic anhydrous (NaH2PO4) | Fisher bioreagents | BP329-500 | |
| Standardization pipet tips 0-200µL | Fisherbrand | 02-681-134 | |
| Syringe Driven Filter unit (0.22 µm) | Millex®-GV | SLGVR04NL | |
| Target micro-serts vial insert (400 µL) | Thermo Scientific | C4011-631 | |
| Ultrapure water (Direct Q-3 UV system with pump) | Millipore | ZRQSVP030 |
References
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