Ποιοτικός και ποσοτικός προσδιορισμός των προϊόντων υδρόλυσης των γλυκοζινολιτών σε φυτά της οικογένειας Brassicaceae. Αντιμυκητιασική δράση της ιμπερβερίνης

Abstract

Λαχανικά που ανήκουν στο γένος Brassica όπως το μπρόκολο, το λάχανο σαβόι και τα λαχανάκια Βρυξελλών έχουν μελετηθεί ιδιαίτερα για τις ευεργετικές ιδιότητές τους στην υγεία, καθώς περιέχουν διάφορες χημικές ενώσεις, τους λεγόμενους γλυκοζινολίτες (GLSs), που τα προϊόντα υδρόλυσής τους συμπεριλαμβανομένων των ισοθειοκυανικών ενώσεων και της ινδoλο-3-καρβινόλης έχουν αντιμικροβιακή και αντικαρκινική δράση. Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας ήταν ο προσδιορισμός των προϊόντων υδρόλυσης των γλυκοζινολιτών (νιτρίλια, ισοθειοκυανικές και ενώσεις ινδολίου) στο μπρόκολο, στο λάχανο σαβόι και στα λαχανάκια Βρυξελλών με τη βοήθεια της υγρής και αέριας χρωματογραφίας συζευγμένων με φασματομετρία μαζών. Ειδικότερα, ταυτοποήθηκαν και ποσοτικοποιήθηκαν οι ενώσεις: αλλυλο-ισοθειοκυανικό (ΑΙC), ερουκίνη (ΕR), νιτρίλιο ερουκίνης (5ΜΙΤΝ), φαιναιθυλο-ισοθειοκυανικό (PITC), ιμπερβερίνη (3ΜΙC), σουλφοραφάνη (SFN), ινδoλο-3-καρβινόλη (Ι3C) και ινδολο-3-ακετονιτρίλιο (I3CN). Επίσης, μελετήθηκε η αντιμυκητιασική δράση της ισοθειοκυανικής ένωσης ιμπερβερίνης έναντι των φυτοπαθογόνων Verticillium dahliae και Botrytis cinerea. Για τον σκοπό αυτό συλλέχτηκαν δείγματα από νωπά λαχ. Βρυξελλών (με προέλευση από Ολλανδία, Θες/νίκη, Βόνιτσα), κατεψυγμένα λαχ. Βρυξελλών (από Βέλγιο), λάχανο σαβόι (από Θες/νίκη) και μπρόκολο (από Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών-ΓΠΑ, Βόνιτσα, Αγρίνιο, Άργος, Εύβοια, Πέλλα). Πιο συγκεκριμένα από το μπρόκολο της περιοχής του ΓΠΑ και της Βόνιτσας συλλέχτηκε όλο το μέρος του φυτού (ανθοκεφαλή, βλαστός, φύλλα, ρίζα), από τις περιοχές Αγρίνιο, Άργος, Εύβοια μόνο η ρίζα, ενώ από την Πέλλα μόνο η ανθοκεφαλή. Από τη μελέτη προέκυψαν τα εξής συμπεράσματα: το αλλυλο-ισοθειοκυανικό (ΑΙC) παρατηρήθηκε μόνο στα νωπά λαχ. Βρυξελλών, ενώ η ισοθειοκυανική ένωση ιμπερβερίνη παρατηρήθηκε μόνο στις ρίζες του φυτικού υλικού του μπρόκολου. Χαμηλή συγκέντρωση σε ισοθειοκυανικές, αλλά και σε ινδολο-3-καρβινόλη απαντάται στα λαχ. Βρυξελλών, ενώ αυξημένη συγκέντρωση σε ινδολο-3-ακετονιτρίλιο παρατηρείται στα λαχ. Βρυξελλών και στο λάχανο σαβόι. Είναι αξιοσημείωτο ότι στη ρίζα του μπρόκολου απαντώνται όλες οι ενώσεις που μελετήθηκαν σε υψηλές συγκεντρώσεις, με εξαίρεση το νιτρίλιο I3CN που δεν παρατηρήθηκε στις ρίζες του μπρόκολου. Επίσης, σε όλα τα δείγματα μπρόκολου, το νιτρίλιο της ερουκίνης (5MITN) είχε την υψηλότερη συγκέντρωση, ενώ τη δεύτερη υψηλότερη συγκέντρωση κατείχε η σουλφοραφάνη (SFN). Το νιτρίλιο της ερουκίνης (5MITN) δεν παρατηρήθηκε στα λαχ. Βρυξελλών και στο λάχανο σαβόι. Το φυτικό υλικό του μπρόκολου που παραχωρήθηκε από καλλιέργεια του Εργαστηρίου Λαχανοκομίας του ΓΠΑ, ήταν βιολογικής καλλιέργειας και παρουσίαζε προσβολή από το έντομο Pieris rapae. Η ανάλυση της προνύμφης του εντόμου έδειξε την παρουσία των ενώσεων ινδολο-3-καρβινόλης (I3C), φαιναιθυλο-ισοθειοκυανικό (PITC) και ερουκίνης (ER) ενώ στο προσβεβλημένο βλαστό η συγκέντρωση του νιτριλίου της ερουκίνης (5MITN) ήταν ιδιαίτερα αυξημένη. Η μελέτη της αναστολής της ανάπτυξης των φυτοπαθογόνων μυκήτων Verticillium dahliae και Botrytis cinerea από την ισοθειοκυανική ένωση ιμπερβερίνη (3ΜΙC) πραγματοποιήθηκε in vitro σε τέσσερεις διαφορετικές συγκεντρώσεις. Παρατηρήθηκε μείωση της ανάπτυξης του Verticillium dahliae ανάλογα με την αύξηση της συγκέντρωσης της ιμπερβερίνης από 1 mg/L έως 10 mg/L, ενώ σε αυτές τις συγκεντρώσεις η αναστολή της ανάπτυξης του Botrytis cinerea ήταν περιορισμένη. Πλήρης αναστολή της ανάπτυξης και των δύο μυκήτων παρατηρήθηκε σε συγκέντρωση της ιμπερβερίνης 100 mg/L.

Cruciferous vegetables are a rich source of phytochemicals, such as glucosinolates, that have been reported as precursors of human health promoting agents. Glucosinolates, upon hydrolysis, produce various products, including isothiocyanates, indole-3-carbinol and nitriles which have been reported to exhibit antimicrobial, antioxidative, antitumor and antiviral activity. The aim of this study was: Qualitative and Quantitative determination of glucosinolate hydrolysis products in Brassicaceae’s family plants (broccoli, Brussels sprouts and savoy cabbage). More specifically, the chemicals compounds which examined a) isothiocyanates (allyl-isothiocyanate, phenylethyl-isothiocyanate, 3-(Methylthio)propyl isothiocyanate, erucin, sulforaphane) b) nitriles (6-Methylsulfanyl-hexane nitrile, indole-3-acetonitrile) and c) indole-3-carbinol. Also, we examined the antifungal activity in vitro of 3-(Methylthio)propyl isothiocyanate (iberverin) against the phytopathogens fungi Botrytis cinerea and Verticillium dahliae. Broccoli samples (florets, leaves, stalks and roots) were collected from the Agricultural University of Athens (AUA) and Vonitsa. Roots from Agrinio, Argos and Evia. Floret from Pella. Also we collect Brussels sprouts from Holland, frozen (Belgium), Thessaloniki and Vonitsa and savoy cabbage from Thessaloniki. The samples were collected, dried and grounded before the extraction with CH2Cl2. The results led us to the following conclusions: allyl isothiocyanate (AIC) was observed only in Brussels sprouts and savoy cabbage while iberverin was observed only at the roots of broccoli. All compounds are in high concentrations at the roots of broccoli. However, in the roots of broccoli indole-3-acetonitrile was not observed. Low concentration in isothiocyanates and indole-3-carbinol exhibit Brussels sprouts, while increased concentration is observed in them and in savoy cabbage in indole-3-acetonitrile. Also, the broccoli plant material from AUA was conceded from planting laboratory. The broccoli was biological cultivation and appeared an infection from the Pieris rapae insect. Insect’s larva analysis showed the presence of compounds indole-3-carbinol (I3C), phenethyl isothiocyanate (PITC) and erucin (ER) whereas in the stalk the concentration of 6-Methylsulfanyl-hexane nitrile was particulary high. It is important to say that 6-Methylsulfanyl-hexane nitrile (5MITN) had the highest concentration in all broccoli samples while the second highest concentration was held by sulforaphane (SFN). Nevertheless, the nitrile 5MITN was not observed in Brussels and savoy cabbage. Additionally, we observed in vitro inhibition of growth in Verticillium dahliae and Botrytis cinerea from iberverin at a concentration of 100 mg / L, for the first time.