अनाज और फलियों की नि: शुल्क घुलनशील फेनोलिक एसिड संरचना और एंटीऑक्सिडेंट क्षमता का निर्धारण करने के लिए एक सामान्यीकृत विधि
Summary
फेनोलिक एसिड महत्वपूर्ण फाइटोकेमिकल्स हैं जो साबुत अनाज में मौजूद होते हैं। उनके पास एंटीऑक्सिडेंट सुरक्षात्मक कार्यों जैसे बायोएक्टिव गुण होते हैं। इस काम का उद्देश्य एचपीएलसी पहचान, कुल फेनोलिक सामग्री अनुमान, और अनाज और फलियों में फेनोलिक एसिड की एंटीऑक्सिडेंट क्षमता के निर्धारण के लिए एक सामान्यीकृत विधि पर रिपोर्ट करना है।
Abstract
फेनोलिक एसिड कार्बनिक यौगिकों का एक वर्ग है जो एक फेनोलिक समूह और एक कार्बोक्जिलिक समूह दोनों को सहन करता है। वे अनाज में पाए जाते हैं और अनाज के चोकर या फलियों के बीज कोट में ध्यान केंद्रित करते हैं। उनके पास एंटीऑक्सिडेंट गुण हैं जिन्होंने हाल के वर्षों में अपने संभावित एंटीऑक्सिडेंट सुरक्षात्मक स्वास्थ्य कार्यों के बारे में बहुत शोध रुचि उत्पन्न की है। यह काम साबुत अनाज से मुक्त घुलनशील फेनोलिक एसिड के निष्कर्षण और उनकी एंटीऑक्सिडेंट क्षमता के विश्लेषण के लिए एक सामान्यीकृत विधि प्रस्तुत करता है। दो अनाज (गेहूं और पीले मकई) और तीन फलियों (काउपी बीन, किडनी बीन और सोयाबीन) सहित पांच साबुत अनाज के नमूनों का उपयोग किया गया था। अनाज को आटे में मिलाया गया था और उनके मुक्त घुलनशील फेनोलिक एसिड को जलीय मेथनॉल का उपयोग करके निकाला गया था। यौगिकों को तब एक उच्च दबाव तरल क्रोमैटोग्राफ (एचपीएलसी) का उपयोग करके पहचाना गया था। फोलिन-Ciocalteu विधि का उपयोग उनकी कुल फेनोलिक सामग्री को निर्धारित करने के लिए किया गया था, जबकि उनकी एंटीऑक्सिडेंट क्षमताओं को DPPH कट्टरपंथी स्कैवेंजिंग क्षमता, ट्रोलॉक्स समकक्ष एंटीऑक्सिडेंट क्षमता (टीईएसी) और ऑक्सीजन कट्टरपंथी अवशोषण क्षमता (ORAC) assays का उपयोग करके निर्धारित किया गया था। जिन फेनोलिक एसिड की पहचान की गई है, उनमें वैनिलिक, कैफिक, पी-कौमेरिक और फेरुलिक एसिड शामिल हैं। वैनिलिक एसिड की पहचान केवल काउपीया में की गई थी जबकि कैफेइक एसिड की पहचान केवल किडनी बीन में की गई थी। पी-कौमेरिक एसिड की पहचान पीले मकई, काउपीया और सोयाबीन में की गई थी, जबकि सभी नमूनों में फेरुलिक एसिड की पहचान की गई थी। फेरुलिक एसिड प्रमुख फेनोलिक एसिड की पहचान की गई थी। नमूनों में फेनोलिक एसिड की कुल सांद्रता निम्नलिखित क्रम में कम हो गई: सोयाबीन > काउपी बीन > पीला मकई = किडनी बीन > गेहूं। कुल एंटीऑक्सिडेंट क्षमता (DPPH, TEAC और ORAC assays के मूल्यों का योग) निम्नानुसार कम हो गई: सोयाबीन > किडनी बीन > पीला मकई = cowpea बीन > गेहूं। इस अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि एचपीएलसी विश्लेषण के साथ-साथ डीपीपीएच, टीईएसी और ओआरएसी एसेस पूरे अनाज के फेनोलिक एसिड संरचना और एंटीऑक्सिडेंट गुणों के बारे में उपयोगी जानकारी प्रदान करते हैं।
Introduction
फेनोलिक एसिड पौधों में अध्ययन किए जाने वाले सबसे महत्वपूर्ण फाइटोकेमिकल्स में से एक हैं, क्योंकि वे जड़ी-बूटी और फंगल संक्रमण के खिलाफ पौधे की रक्षा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, साथ ही साथ पौधे के ऊतकों में संरचनात्मक समर्थन और अखंडता को बनाए रखते हैं। वे अनाज के चोकर और फलियों के बीज कोट3 में प्रचुर मात्रा में हैं। संरचनात्मक रूप से, उन्हें दो समूहों में विभाजित किया गया है: hydroxybenzoic एसिड (चित्रा 1) और hydroxycinnamic एसिड (चित्रा 2)। अनाज और फलियां में आम hydroxybenzoic एसिड गैलिक, पी hydroxybenzoic, 2,4-dihydroxybenzoic, प्रोटोकेटेचुइक, वैनिलिक, और सिरिंजिक एसिड शामिल हैं, जबकि आम hydroxycinnamic एसिड कैफेइक, पी-coumaric, ferulic, और sinapic एसिड3 शामिल हैं। फेनोलिक एसिड में एंटीऑक्सिडेंट गुण भी होते हैं क्योंकि वे मुक्त कणों को साफ करने में सक्षम होते हैं, जो वसा में ऑक्सीडेटिव रैन्सिडिटी का कारण बनते हैं, और शारीरिक प्रणालियों में कट्टरपंथी-प्रेरित ऑक्सीडेटिव तनाव शुरू और प्रचार करतेहैं 4,5। एंटीऑक्सिडेंट के रूप में इस महत्वपूर्ण शारीरिक भूमिका के कारण, वे हाल के शोध का विषय हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब पौधे के खाद्य पदार्थों के घटकों के रूप में सेवन किया जाता है, तो वे एंटीऑक्सिडेंट सुरक्षा लागू कर सकते हैं।
अनाज और अनाजउत्पाद दुनिया भर में मनुष्यों और जानवरों के लिए प्रमुख कार्बोहाइड्रेट खाद्य स्रोत हैं। अनाज में गेहूं, चावल, मकई (मक्का), जौ, ट्राइटिकेल, बाजरा और ज्वार शामिल हैं। उनमें से, मकई का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, 2019/2020 में 1,135.7 मिलियन टन के अनुमानित वैश्विक उपयोग के साथ, इसके बाद इसी अवधि के दौरान 757.5 मिलियन टन के अनुमानित वैश्विक उपयोग के साथ गेहूं का स्थानहै। अनाज खाद्य पदार्थ उपभोक्ताओं के लिए ऊर्जा के महान स्रोत हैं क्योंकि वे कार्बोहाइड्रेट के समृद्ध स्रोत हैं। वे कुछ प्रोटीन, वसा, फाइबर, विटामिन और खनिज भीप्रदान करते हैं। उनके पोषण मूल्य के अलावा, अनाज फाइटोकेमिकल एंटीऑक्सिडेंट के अच्छे स्रोत हैं, विशेष रूप से फेनोलिक एसिड, जिनमें कट्टरपंथी-प्रेरित ऑक्सीडेटिव क्षति से शारीरिक प्रणाली की रक्षा करने की क्षमताहै। फलियां भी पोषक तत्वों के अच्छे स्रोत हैं और आमतौर पर अनाज की तुलना में प्रोटीन में अधिक होती हैं। उनमें विटामिन और खनिज भी होते हैं औरविभिन्न खाद्य पदार्थों की तैयारी में उपयोग किए जाते हैं। इसके अतिरिक्त, फलियां विभिन्न प्रकार के फाइटोकेमिकल एंटीऑक्सिडेंट के अच्छे स्रोत हैं, जिनमें फेनोलिक एसिड, फ्लेवोनोइड्स, एंथोसायनिन और प्रोएंथोसायनिडिन 9,10 शामिल हैं। अनाज और फलियों की विभिन्न किस्मों में एक अलग फेनोलिक एसिड संरचना हो सकती है। इसलिए अनाज और फलियों और उनकी किस्मों की फेनोलिक एसिड संरचना का अध्ययन करने की आवश्यकता है, ताकि फेनोलिक एंटीऑक्सिडेंट के संबंध में उनके संभावित स्वास्थ्य लाभों को जानना हो सके।
अनाज और फलियां अनाज में फेनोलिक एसिड की मात्रा को मापने और उनकी एंटीऑक्सिडेंट गतिविधियों को निर्धारित करने के लिए कई assays की सूचना दी गई है। पूरे अनाज फेनोलिक एसिड के लिए विश्लेषण के सबसे आम तरीके स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री और तरल क्रोमैटोग्राफी11 हैं। इस काम का उद्देश्य मुक्त घुलनशील फेनोलिक एसिड संरचना का निर्धारण करने के लिए एक सामान्यीकृत उच्च दबाव तरल क्रोमैटोग्राफिक विधि का प्रदर्शन करना था, और कुछ पूरे अनाज अनाज और फलियों की कुल फेनोलिक सामग्री और एंटीऑक्सिडेंट क्षमता का निर्धारण करने के लिए स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधियों का प्रदर्शन करना था।
Protocol
Representative Results
Discussion
साबुत अनाज को प्रतिनिधि अनाज अनाज और फलियां के रूप में चुना गया था जो दुनिया भर में व्यापक खाद्य अनुप्रयोगों को पाते हैं। जबकि प्रत्येक अनाज की किस्मों के बीच विविधताएं मौजूद हो सकती हैं, इस अध्ययन का ध…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों ने सुश्री एलिसन सेर और सुश्री हन्ना ओदुरो-ओबेंग के तकनीकी समर्थन के साथ-साथ सुश्री जेनिस फजार्डो और श्री मिगुएल डेल रोसारियो द्वारा वीडियो संपादन समर्थन को कृतज्ञतापूर्वक स्वीकार किया है।
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
- Huitu, O., et al. Silicon, endophytes and secondary metabolites as grass defenses against mammalian herbivores. Frontiers in Plant Science. 5, 478 (2014).
- Joshi, J. R., Burdman, S., Lipsky, A., Yariv, S., Yedidia, I. Plant phenolic acids affect the virulence of Pectobacterium aroidearum and P. carotovorum ssp. brasiliense via quorum sensing regulation. Molecular Plant Pathology. 17 (4), 487-500 (2016).
- Dykes, L., Rooney, L. W. Phenolic compounds in cereal grains and their health benefits. Cereal Foods World. 52 (3), 105-111 (2007).
- Xiang, J., Apea-Bah, F. B., Ndolo, V. U., Katundu, M. C., Beta, T. Profile of phenolic compounds and antioxidant activity of finger millet varieties. Food Chemistry. 275, 361-368 (2019).
- Qiu, Y., Liu, Q., Beta, T. Antioxidant properties of commercial wild rice and analysis of soluble and insoluble phenolic acids. Food Chemistry. 121 (1), 140-147 (2010).
- Beverly, R. L., Motarjemi, Y. . Encyclopedia of Food Safety. 3, 309-314 (2014).
- FAO. Food Outlook – Biannual report on global food markets. Food and Agriculture Organization. , (2020).
- Erbersdobler, H. F., Barth, C. A., Jahreis, G. Legumes in human nutrition. Nutrient content and protein quality of pulses. Ernahrungs Umschau. 64 (9), 134-139 (2017).
- Dueñas, M., Hernández, T., Estrella, I. Assessment of in vitro antioxidant capacity of the seed coat and the cotyledon of legumes in relation to their phenolic contents. Food Chemistry. 98 (1), 95-103 (2006).
- Khang, D. T., Dung, T. N., Elzaawely, A. A., Xuan, T. D. Phenolic profiles and antioxidant activity of germinated legumes. Foods. 5 (2), 27 (2016).
- Hefni, M. E., Amann, L. S., Witthöft, C. M. A HPLC-UV method for the quantification of phenolic acids in cereals. Food Analytical Methods. 12 (12), 2802-2812 (2019).
- AOAC. . Official Methods of Analysis. 17th edn. , (2000).
- Apea-Bah, F. B., Head, D., Scales, R., Bazylo, R., Beta, T. Hydrothermal extraction, a promising method for concentrating phenolic antioxidants from red osier dogwood (Cornus stolonifer) leaves and stems. Heliyon. 6 (10), 05158 (2020).
- Apea-Bah, F. B., Minnaar, A., Bester, M. J., Duodu, K. G. Sorghum-cowpea composite porridge as a functional food, Part II: Antioxidant properties as affected by simulated in vitro gastrointestinal digestion. Food Chemistry. 197, 307-315 (2016).
- Robbins, R. J., Bean, S. R. Development of a quantitative high-performance liquid chromatography-photodiode array detection measurement system for phenolic acids. Journal of Chromatography A. 1038 (1-2), 97-105 (2004).
- Singleton, V. L., Rossi, J. A. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture. 16, 144-158 (1965).
- Prior, R. L., Wu, X., Schaich, K. Standardized methods for the determination of antioxidant capacity and phenolics in foods and dietary supplements. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 53 (10), 4290-4302 (2005).
- Ainsworth, E. A., Gillespie, K. M. Estimation of total phenolic content and other oxidation substrates in plant tissues using Folin-Ciocalteu reagent. Nature Protocols. 2 (4), 875-877 (2007).
- Waterhouse, A. L. Determination of total phenolics. Current Protocols in Food Analytical Chemistry. 1, 1-8 (2002).
- Huang, D., Ou, B., Prior, R. L. The chemistry behind antioxidant capacity assays. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 53 (6), 1841-1856 (2005).
- Esterbauer, H., Wäg, G., Puhl, H. Lipid peroxidation and its role in atherosclerosis. British Medical Bulletin. 49 (3), 566-576 (1993).
- Esterbauer, H., Gebicki, J., Puhl, H., Jürgens, G. The role of lipid peroxidation and antioxidants in oxidative modification of LDL. Free Radical Biology and Medicine. 13 (4), 341-390 (1992).
- Apea-Bah, F. B., Serem, J. C., Bester, M. J., Duodu, K. G. Phenolic composition and antioxidant properties of Koose, a deep-fat fried cowpea cake. Food Chemistry. 237, 247-256 (2017).
