A friss paradicsom antioxidáns tulajdonságú vegyületeinek és hidroximetil-furfurol tartalmának értékelése

Irodalmi áttekintés

Kísérleti eredmények igazolják, hogy a szabadgyökök és a reaktív oxigén molekulák számos megbetegedés kialakulásáért felelősek és az öregedés folyamatát is gyorsítják (Richards et al., 1991). A növények a napfény és az oxigén által kiváltott oxidációs stressz leküzdésére antioxidáns jellegű molekulákat termelnek. Ezek az anyagok az emberi szervezetben hasznos, új antioxidáns tulajdonságú vegyületek kiindulási forrásai lesznek és ezáltal preventív hatással rendelkeznek különböző daganatos, immun, szív és érrendszeri megbetegedést illetően (Woodside et al., 1999). Számos epidemiológiai és laborvizsgálat rámutatott arra, hogy a paradicsom, ill. a paradicsomból készült ételek fogyasztásával csökken bizonyos rákos megbetegedések kialakulásának kockázata (Nguyen et al., 1999). Ez a kedvező hatás a paradicsom antioxidáns molekuláinak, vagyis a karotinoid, polifenol, flavonoid ill. C-vitamin tartalmával van összefüggésben.

A karotinoidok  a tetraterpének családjába tartoznak és több, mint 600 féle változatuk ismert. Szintézisükre növények, gombák és baktériumok képesek, az állati és emberi szervezetben nem termelődnek. Az egyik legjelentősebb karotinoid a likopin. A likopin egy természetes pigment, ami a paradicsombogyót pirosra festi. A likopin antioxidáns tulajdonsága abban rejlik, hogy befogja a szinglet oxigént és a szabad gyököket, amik a sejtek lipidjeit, fehérjéit és DNS-ét károsítva krónikus megbetegedéseket okoznak (Tapieroet al., 2004). A likopin képes a sejtek közötti kommunikáció indukálására és a sejtnövekedés szabályozására is. E tulajdonságai révén tumorsejtek növekedésének gátlásában is feltehetően közreműködik (Bertram et al., 1991; Trosko et al., 2001). A likopin előnyös élettani hatását 11 db konjugált kettős kötést tartalmazó molekula szerkezetének köszönheti.

Nyers paradicsomban a likopin transz izomer formájában van jelen, de kémiai reakció, fény- vagy hőenergia hatására izomerizáció megy végbe. A feldolgozott paradicsomtermékekben ezért az instabilabb cisz izomer található (Tonucci et al., 1995), ami az emberi szervezet számára jobban hasznosítható forma. A likopin szintézise genetikailag szabályozott, fitoénből keletkezik négy deszaturációs reakciót követően (Harker et al., 1998).

A paradicsom likopin tartalmát azonban nemcsak a fajta, hanem a termesztési mód és a termesztési körülmények is befolyásolják. Likopin képződése szempontjából optimális hőmérsékleti tartomány 12-21°C. 30°C felett a likopin termelése gátlódik, amit a bogyón megjelenő narancsszínű foltok is jeleznek (Tomes, 1963). -a narancsos elszíneződést a β-karotin okozza, ugyanis bioszintézise csak 38°C felett áll le- Magyarországon termesztett paradicsomfajták átlagos likopin tartalma 3,9-17,1 mg/100g között alakul (Helyes et al., 2002). Lugasi és munkatársai (2003) feldolgozott paradicsomtermékekben, mint pl. ketchup (6,1-23 mg/100g) vagy paradicsomsűrítmény (32-94 mg/100g) jóval magasabb likopin koncentrációt mértek.

Ennek hátterében az áll, hogy a nyers paradicsomban a hidrofób tulajdonságú likopin a sejtek membránjához ill. lipoprotein vegyületekhez kapcsolódik. A feldolgozás során a sejtfalak lebomlanak és csökken a kötőerő a szövetmátrix és a likopin között, ami a likopin jobb hasznosulásához vezet (Shi et al., 2000).

A paradicsom gyümölcse nemcsak likopinban, hanem polifenolokban is rendkívül gazdag, amelyek a vizes fázis antioxidáns kapacitásának legnagyobb részét teszik ki. A bogyóban hőstressz hatására fenolos vegyületek pl. flavonoidok, fenil-propanoidok termelődnek. 25°C-os hőmérséklethez képest 35°C-on megkétszereződik a polifenolok mennyisége, ami a növény akklimatizációs reakciójának tekinthető (Rivero et al., 2001). A likopinhoz hasonlóan a polifenolok is rendelkeznek szabadgyök-befogó képességgel, nemegyszer a C-vitamin hatását is felülmúlják. George (2004) mérései alapján jelentős eltérések lehetnek a különböző paradicsomfajták polifenol (10,4-40 mg/100g) és C-vitamin (8,5-56 mg/100g) tartalma között.

A paradicsom feldolgozása során megváltozik kémiai összetétele, minősége. Drasztikus hőkezelés hatására barnulási folyamat mehet végbe, melynek hátterében enzimatikus és nem-enzimatikus folyamatok állhatnak. Utóbbi csoportba tartozik a Maillard-reakció, melynek intermedier terméke az 5-hidroximetil-2-furfurol (HMF). A HMF-nek kedvezőtlen élettani hatása van az emberi szervezetben, ezért a cél, hogy a paradicsomtermékek előállítása során minél kevesebb káros HMF képződjön. Cámara (2003) szerint feldolgozott paradicsom likopin és HMF mennyisége között egyenes arányosság áll fenn. Minél nagyobb a termék likopin tartalma, annál nagyobb a HMF tartalma is.

Anyag és módszer

Vizsgálatainkat szabadföldön támrendszer mellett termesztett Delfine F₁ és Daniela F₁ fajtákon végeztük. A magokat április 04-én vetettük, a kipalántázásra, pedig május 08-án került sor. Tenyészterület 140+40 cm ikersor és 30 cm tőtávolság volt. Tápanyagellátás, öntözés és növényvédelem a technológiai követelményeknek megfelelően történt. Érett paradicsombogyókból mintákat három alkalommal négy ismétlésben szedtünk. A hőmérsékletet Six-típusú maximum-minimum hőmérővel rögzítettük.

A likopin tartalmat hexános extrakciót követően 502 nm-en spektrofotometriás eljárással határoztuk meg. Az összes polifenol kimutatása Folin-Denis módszer alapján spektrofotométerrel (760nm) történt. A C-vitamin mennyiségét nagyhatékonyságú folyadékkromatográfiás eljárással mértük. A fenti paramétereken túl a paradicsom totál antioxidáns státuszát (TAS) is meghatároztuk. A TAS tulajdonképpen egy olyan mérőszám, ami azt fejezi ki, hogy az ellenőrzött rendszeren belül a paradicsomból kioldott anyagok milyen mértékben késleltetik az oxidációs folyamatokat. A mérés kivitelezése Random TAS diagnosztikai készlettel történt.

Az adatok statisztikai elemzését Student-féle t-próbával végeztük.

Eredmények

Az irodalmi adatokból ismert, hogy a paradicsom beltartalmi paramétereinek, mint a likopin, C-vitamin és összes polifenol bioszintézise genetikailag meghatározott, de a környezeti feltételek is jelentős mértékben módosíthatják képződésüket.

Kísérletünkben a fajta és a szedési időpont antioxidáns jellemzőkre gyakorolt hatását vizsgáltuk (1. táblázat). Az elemzéseink alapját Delfine F₁ és Daniela F₁ fajták képezték. Daniela F₁ fajtában szignifikánsan magasabb likopin szintet (7,0±0,7 mg/100g) mértünk a Delfine F₁ (6,3±0,7 mg/100g) fajtához képest. Az összes polifenol mennyisége, pedig a Delfine F₁ esetében (85,3±10 mg/100g) haladta meg jóval a Daniela F₁ (73,9±16,2 mg/100g) értékét. A C-vitamin és a TAS tartalmat illetően a két fajta között nem találtunk szignifikáns különbséget. A C-vitamin mennyisége a Daniela F₁ fajtában, a TAS pedig a Delfine F₁ fajtában volt magasabb.

Mindkét fajtáról három alkalommal szedtünk mintákat. Delfine F₁ esetében a likopin mennyisége folyamatosan nőtt 5,5±0,2 mg/100g-ról 7,1±0,4 mg/100g-ra, de szignifikáns különbség csak az augusztus 21-én és szeptember 4-én szedett minták között volt. Daniela F₁ vonatkozásában is hasonló tendenciát figyelhetünk meg, bár az eltérés mértéke P<0,05 valószínűségi szinten nem szignifikáns. Az összes polifenol tartalom is mindkét fajtában egyre emelkedett. Delfine F₁ fajtánál az első és a harmadik szedés polifenol szintje közötti differencia 18 mg/100g, Daniela F₁ fajtánál, pedig a 30 mg/100g-ot is meghaladja. C-vitamin tekintetében a július 30-i és augusztus 21-i szedések eredményei közel azonosak.

A szeptember 4-i minták C-vitamin tartalma mindkét fajtában magasabb, 30 mg/100g körül alakul. Delfine F₁ esetében az első és a második szedés TAS értékei alig térnek el egymástól.

Az 1. ábra mutatja a bogyónövekedés időszakára jellemző időjárási viszonyokat. A likopin képződése szempontjából az érést megelőző tíz nap számít kritikusnak. Ha az egyes szedési időpontok előtti hőmérsékleti adatokat erre a periódusra megvizsgáljuk, némi eltérést tapasztalhatunk, ami a termesztéstechnológia egyéb elemeinek értékelésénél nem számít jelentősnek. Az első és a második szedést megelőzően az átlaghőmérséklet 17-25°C körül alakult és voltak olyan napok, amikor a maximum hőmérséklet meghaladta a 30°C-ot. A harmadik szedést megelőzően némiképp csökkent a hőmérséklet ingadozásának mértéke. Az átlaghőmérséklet 19-21°C-ra mérséklődött és a maximum hőmérséklet sem lépt túl a 30°C-ot. Ez feltehetően hozzájárulhatott ahhoz, hogy mind a két fajta esetében a 3. szedésű mintákban volt legmagasabb a likopin tartalom és a többi antioxidáns paraméter is.

Kutatásunk során arra is kerestük a választ, hogy az egyes antioxidáns vegyületek milyen arányban vesznek részt a paradicsom teljes antioxidáns kapacitásának kialakításában. Legszorosabb összefüggés TAS-összes polifenol (2. ábra) esetében áll fenn (Delfine F₁: R²=0,80; Daniela F₁: R²=0,86), amit a TAS-likopin korrelációja (3. ábra) követ (Delfine F₁: R²=0,72; Daniela F₁: R²=0,50). TAS-C-vitamin közötti összefüggés (4. ábra) bizonyult a leggyengébbnek (Delfine F₁: R²=0,48; Daniela F₁: R²=0,51). Az eredményekből látszik, hogy az antioxidáns vegyületek közül a polifenolok és a likopin döntően meghatározzák a bogyók totál antioxidáns státuszát. A C-vitamin – ebben a vizsgálatsorozatban – kevésbe járul hozzá az összes antioxidáns tulajdonsághoz.

Egyes szerzők a feldolgozott paradicsomtermékekre vonatkozóan lineáris összefüggést mutattak ki a likopin és a hidroximetil-furfurol (HMF) tartalom között. HMF azonban nemcsak a gyártási eljárás során keletkezhet, hanem különböző fiziológiás folyamatok hatására magában a növényben is. Vizsgálatunk célja az volt, hogy meghatározzuk friss paradicsomban a likopin és a HMF koncentrációt és a közöttük levő korrelációkat (5. ábra). Az ábrából kitűnik, hogy az első két szedés alkalmával a Delfine F₁ és Daniela F₁ esetében is a likopin mennyiségének növekedését a HMF követi. Szeptember 4-én gyűjtött mintákban azonban a HMF tartalom – a likopinnal ellentétben – csökken. HMF-re vonatkozóan szignifikáns különbséget csak Delfine F₁ első és második szedésű mintái között tudtunk kimutatni. Valószínűleg a HMF kevésbé lehet érzékeny az időjárási viszonyokra, mint a likopin. A korrelációs elemzések sem mutattak ki –a mi adataink alapján – szoros kapcsolatot a HMF és a likopin mennyisége között.

A korrelációs együtthatók következőképpen alakultak:

Delfine F₁: HMF-likopin: R²=0,42; likopin-HMF: R²=0,69

Daniela F₁: HMF-likopin: R²=0,17; likopin-HMF: R²=0,09.

Összefoglalás

A paradicsom táplálkozástani szempontból nagyon értékes. A bogyókban található vegyületek, ásványi anyagok kitűnő étrendi hatást biztosítanak. Ezen túl antioxidáns tulajdonságú molekulákban is bővelkedik, amelyek számos rákos, szív és érrendszeri megbetegedés kialakulásának kockázatát csökkenthetik. Kísérletünkben a fajta és a szedési időpont antioxidáns jellemzőkre gyakorolt hatását elemeztük.

A vizsgált fajták: Delfine F₁ és Daniela F₁ genotípusa likopin és összes polifenol tekintetében eltér egymástól, de a C-vitamin és totál antioxidáns státusz (TAS) esetében P<0,05 valószínűségi szinten a különbség nem szignifikáns. A három szedési időpontot összehasonlítva a vizsgált antioxidánsok mennyisége általában egyre emelkedett, bár a növekmény nem mindig szignifikáns.

A harmadik alkalommal szedett minták magasabb értékei feltehetően a hőmérséklet alakulásával függnek össze. A bogyó érése szempontjából kritikus időszakban a maximum hőmérséklet egyetlen nap sem haladta meg a 30°C-ot. Irodalmi adatokkal ellentétben a friss paradicsom likopin és hidroximetil-furfurol tartalma között nem találtunk szoros összefüggést.

Evaluation of the antioxidant compounds and hydroxymethylfurfural (HMF) in fresh tomato fruits

Brandt Sára¹ – Lugasi Andrea² – Pék Zoltán¹ – Helyes Lajos¹

¹ Szent Istvá University, Department of Horticulture, Gödöllő

² National Institute of Food Hygiena and Nutrition, „József Fodor” National Centre of Public Health, Budapest

Summary

Tomato is very valuable as nutritionally. The different compounds and minerals in berries have excellent diatetic effects. Over there tomato fruits are rich in antioxidants components, which my reduce the risk of some cancer types and cardiovascular diseases. In our trial we analysed the effects of the varieties and the harvesting dates on the antioxidants. From the point of view of lycopene and total polyphenols there are a variation between the genotypes of the two investigated varieties Delfine F₁ and Daniela F₁ but int he case of ascorbi acid and total antioxidant status (TAS) the difference at P<0.05 is not significant. Compared the three harvesting dates the amounts of the analysed antioxidants kept generally increasing but the growth is not every time significant. The better values of the samples from the third harvest may be related to the weather conditions. During the critical period of the fruit ripening there was not a day wehn the maximum temperature exceed 30°C. In contrasted with literature data we did not find strong crrelation between the lycopene and hydroxymethylfurfural content of fresh fruits.

Irodalom

1. Richards, R. T. - Sharma, H. M. (1991): Free radicals in health and disease. Indian J. Clin. Pract. 2: 15-26.

2. Woodside, J. V. – Young, I. S. – Yarnell, J. W. G. (1999): Fruit, vegetables and antioxidants. In „ Antioxidants in Human Health and Disease.” pp. 205-216. Basu, T. K. – Temple, N. J. – Gang, M. L. eds. CABI Publishing. New York, U.S.A.

3. Nguyen, M. L. – Schwartz, S. J. (1999): Lycopene: chemical and biological properties. Food Technology, 53 (2): 28-45.

4. Tapiero, H. – Townsend, D. M. – Tew, K. D. (2004): The role of carotenoids in the prevention of human pathologies. Biomedicine & Pharmacotherapy, 58:100-110.

5. Bertram, J. S. – Pung, A. – Churley, M. – Kappock, T. J. – Wikins, L. R. – Cooney, R. V. (1991): Diverse carotenoids protect against chemically induced neoplastic transformation. Carcinogenesis, 12: 671-678.

6. Trosko, J. E. – Chang, C. C. (2001): Mechanism of up-regulated gap junctional intercellular communication during chemoprevention and chemotherapy of cancer. Mutat. Res, 480/481: 219-29.

7. Tonucci, L. H. – Holden, J. M. – Bucher, G. R. – Khachik, F. – Davis, Cs. – Mulokozi, G. (1995): Carotenoid contents of thermally processed tomatobased food products. J Agric Food Chem, 43: 579-86.

8. Harker, M. – Hirschberg, J. (1998): Molecular biology of carotenoid biosynthesis in photosynthetic organisms. Methods Enzymol, 297:244-63.

9. Tomes, M. L. (1963): Temperature inhibition of carotene synthesis in tomato. Bot Gaz, 124: 180-185.

10. Helyes, L. – Lugasi, A. – Brandt, S. – Varga, Gy. – Hóvári, J. – Barna, É. (2002): A paradicsom likopin tartalmát befolyásoló tényezők értékelése, elemzése. Kertgazdaség, 34: 1-8.

11. Lugasi, A. – Bíró, L. – Hóvári, J. – Sági, K. – Brandt, S. – Barna, É. (2003): Lycopene content of foods and lycopene intake in two groups of the Hungarian population. Nutr Research, 23: 1035-1044.

12. Shi, J. – Le Maguer, M. (2000): Lycopene in tomatoes: chemical and physical properties affected by food processing. Crit Rev Biotechnol, 20: 293-334.

13. Rivero, R. M. – Ruiz, J. M. – Garcia, P. C. – López-Lefebre, L. R. – Sánchez, E. – Romero, L. (2001): Resistance to cold and heat stress: accumulation of phenolic compounds in tomato and watermelon plants. Plant Science 160: 315-21.

14. George, B. – Kaur, Ch. – Khurdiya, D. S. – Kapoor, H. C. (2004): Antioxidants in tomato as a funkction of genotype. Food Chemistry, 84: 45-51.

15. Cámara, M. – Matallana, M. C. – Sánchez-Marta, M. C. – Liko Ayné, R. – Labra, E. (2003): Lycopene and hydroxymethylforural (HMF) evaluation in tomato products. Acta Hort, 613:365-371.

1. táblázat

Fajta és a szedési időpont hatása a paradicsom antioxidáns jellemzőire

Megjegyzés:

Egy soron belül különböző kisbetűvel jelölt ill. nagybetűvel jelölt „Összes” értékek szignifikánsan eltérnek egymástól P<0,05 valószínűségi szinten.

2. ábra. TAS és összes polifenol közötti korreláció Delfine F₁ és Daniela F₁fajta esetében

Fig.2. Correlation between TAS – total polyphenol by the varieties of Delfine F₁ and Danie