Απομόνωση και μελέτη των φαινολικών συστατικών οσπρίων Phaseolus Vulgaris και Phaseolus Coccineus

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας ήταν να απομονωθουν και να μελετηθούν τα φαινολικά συστατικά οσπρίων Phaseolus Vulgaris L. var Vulgaris (κοινό φασόλι) και Phaseolus Coccineus L. ssp Coccineus (φασόλι γίγαντας) με στόχο τον ποιοτικό προσδιορισμό και ταυτοποίησή τους, με τη χρήση των τεχνικών της υπέρυρθρης φασματοσκοπίας με μετασχηματισμό Fourier – μέθοδος διάχυτης ανάκλασης (DRIFTS) και της Υγρής Χρωματογραφίας Υψηλής Απόδοσης με ανιχνευτή συστάδας φωτοδιόδων (HPLC-DAD). Τα δείγματα αφού κονιοποιήθηκαν εκχυλίστηκαν με μεθανόλη (MeOH):νερό 70:30 v/v με τη βοήθεια δύο διαφορετικών τεχνικών: εκχύλιση σε θερμοκρασία περιβάλλοντος με απλή ανάδευση και εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους θερμοστατούμενη στους 25±1ο, φυγοκεντρήθηκαν και λυοφιλιώθηκαν, επαναδιαλύθηκαν σε νερό και έγιναν όλοι οι προσδιορισμοί. Εκτός από τη μελέτη των φαινολικών συστατικών με υπέρυθρη φασμαστοσκοπία και υγρή χρωματογραφία, στα λυοφιλιωμένα εκχυλίσματα προσδιορίστηκε το ολικό φαινολικό περιεχόμενο με τη μέθοδο Folin-Ciocalteu και η αντιοξειδωτική και αντιριζική δράση τους με τις μεθόδους DPPH και ABTS. Προσδιορίστηκε ότι τα βασικά φαινολικά συστατικά των φασολιών και των δύο γενών ανήκουν στην τάξη των υδροξυκινναμικών οξέων, παράγωγα των φαινυλοπροπανοειδών. Μεταξύ άλλων, προσδιορίστηκαν ποιοτικά τα φερουλικό οξύ, σιναπικό οξύ, π-κουμαρικό οξύ και καφεϊκό οξύ. Μετρήθηκε η περιεκτικότητα σε ολικά φαινολικά των κοινών φασολιών και των γιγάντων με τη μέθοδο Folin – Ciocalteu και με δύο τεχνικές εκχύλισης και βρέθηκε ότι το φασόλι γίγαντας υπερτερεί σε φαινολικό περιεχόμενο του κοινού φασολιού (με αναγωγή σε ισοδύναμα καφεϊκού οξέος: φασόλι γίγαντας με απλή ανάδευση 3,56mg καφεϊκού οξέος/g, με υπερήχους 3,72mg/g , κοινό φασόλι με απλή ανάδευση 3,02mg/g, με υπερήχους 3,36mg/g) και ότι η τεχνική εκχύλισης με υπερήχους υπερτερεί της εκχύλισης με απλή ανάδευση ως προς την εκχύλιση φαινολικών συστατικών. Η συνολική περιεκτικότητα των φασολιών σε φαινολικά είναι μέτρια. Μετρήθηκε η αντιοξειδωτική και αντιριζική δράση των φασολιών με τις μεθόδους DPPH και ABTS και βρέθηκε ότι τόσο το κοινό φασόλι όσο και το φασόλι γίγαντας επιδεικνύουν χαμηλή αντιοξειδωτική δράση, ενώ επιβεβαιώνονται τα ευρύματα για τη μεταξύ τους σχέση και για τη σύγκριση των δύο τεχνικών εκχύλισης που δίνονται παραπάνω. Εκφρασμένα σε μmol Trolox/g δείγματος, τα αποτελέσματα είναι τα εξής: για τη μέθοδο DPPH φασόλι γίγαντας με απλή ανάδευση 2,416μmol Trolox/g, με υπερήχους 2,504μmol Trolox/g, κοινό φασόλι με απλή ανάδευση 2,016μmol Trolox/g, με υπερήχους 2,106μmol Trolox/g, ενώ το IC50 για το Trolox υπολογίστηκε στα 12,82 μmol Trolox. Για τη μέθοδο ABTS, πάλι εκφρασμένο στις ίδιες μονάδες, αντίστοιχα τα αποτελέσματα ήταν 1,126, 1,168, 0,826 και 0,902μmol Trolox/g ενώ το IC50 υπολογίστηκε στα 6,28 μmol Trolox. Συμπεραίνουμε ότι τόσο το κοινό φασόλι όσο και οι γίγαντες είναι τροφή πλούσια σε πρωτεΐνες, μέταλλα και ιχνοστοιχεία, υδατάνθρακες με μέτρια περιεκτικότητα σε φαινολικά συστατικά. Όλα τα παραπάνω καθιστούν τα φασόλια σε βασική τροφή η οποία συνδέεται με ευεργετικές επιδράσεις στην ανθρώπινη υγεία. Μεταξύ του κοινού φασολιού και του φασολιού γίγαντα τα δεύτερα υπερτερούν σε περιεκτικότητα σε φαινολικά συστατικά και αντιοξειδωτική ικανότητα. Αντίστοιχα, η εκχύλιση με υπερήχους αποδεικνύεται αποδοτικότερη της εκχύλισης με απλή ανάδευση.

“Isolation and study of phenolic compounds of legumes P.vulgaris and P.coccineus” The objective of this post-graduate thesis was to isolate and study the phenolic compounds of legume sees of the genera Phaseolus Vulgaris L. var Vulgaris (common bean) and Phaseolus Coccineus L. ssp Coccineus (giant bean) in order to identify qualitatively these phenolic compounds using the technics of Fourier transformed infrared spectroscopy – Diffuse Reflectance (DRIFTS) and High Performance Liquid Chromatography coupled with diode array detector (HPLC-DAD). The original seed samples after grating in a ball-mill were extracted with methanol (MeOH): water 70:30 v/v with two different extraction methods: extraction in room temperature with mechanical stirring and extraction assisted by ultrasounds in 25±1ο C. After the extractions, the extracts were centrifuged and lyophilized, redisolved in water and analyzed. Apart from the analysis of the phenolic compounds with infrared spectroscopy and HPLC, the lyophilized extracts were used to quantify the total phelolic content by Folin-Ciocalteu method as well as the antioxidant and antiradical activity using the methods of DPPH and ABTS. The foundamental phenolic contents of the two bean genera were identified and belong to the class of hydroxycinnamic acids, products of the phenylpropanoid class. Among others, ferulic acid, sinapic acid, p-coumaric acid and caffeic acid were qualitatively identified. The total phenolic content of common beans and giant beans was quantified with the Folin-Ciocalteu method and for two different extraction methods and it was found out that the giant bean is richer in phenolic content than the common bean (in mg caffeic acid/g of dry beans: giant bean with stirring 3.56 , with ultrasounds 3.72 , common bean with stirring 3.02, with ultrasounds 3.36) and that the extraction with ultrasounds is preferable than simple stirring for the extraction of phenolics. The total phenolic content of beans is deemed average. The antioxidant and antiradical activity of beans was quantified with the methods of DPPH and ABTS and it was found that both common bean and giant bean have low antioxidant activity, while reiterating the results of their comparison as well as the comparison between the two extraction technics. In μmol Trolox/g dry bean the results are as following: for DPPH giant bean with stirring 2,416, with ultrasounds 2.504, common bean with stirring 2.016, with ultrasounds 2.106 μmol Trolox/g, and the IC50 for Trolox was 12,82μmol. For ABTS correspondingly the results were 1.126, 1.168, 0.826 and 0.902μmol Trolox/g and the IC50 was 6,28 μmol Trolox. We conclude that both common bean and giant bean is a food rich in proteins, metallic compounds, carbohydrates and with average content in phenolic compounds. The above mentioned elements confirm that beans are healthy food connected with various benefits for human health. Between the common beans and the giant beans, the latter show a better antioxidant activity and a higher concentration of phenolics. Between the two extraction methods, the ultrasound assisted extraction provides better results that the stir extraction.