Προσδιορισμός του σεληνίου σε φυτά της οικογένειας Brassicaceae

Abstract

Το μπρόκολο είναι φυτό της οικογένειας Brassicaceae και περιέχει πολύτιμα φυτοχημικά συστατικά με ευεργετική δράση για τον ανθρώπινο οργανισμό. Διαφέρει από τα υπόλοιπα φυτά της ίδιας οικογένειας, λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητας του σε θειούχες ενώσεις και ιδιαίτερα σε γλυκοζινολίτες. Επίσης, διαθέτει ενώσεις με το στοιχείο του σεληνίου (Se), όπως την σεληνοκυστεΐνη και την σεληνομεθειονίνη επειδή, σε αντίθεση με άλλα λαχανικά, έχει το πλεονέκτημα ότι απορροφά το σελήνιο μέσω της μεταβολικής οδού του θείου από το θρεπτικό υλικό που του παρέχεται. Το σελήνιο (Se) είναι ένα απαραίτητο ιχνοστοιχείο για την καλή λειτουργία του θυρεοειδούς αδένα και συμβάλλει στην προστασία των κυττάρων από την επιβλαβή επίδραση των υπεροξειδασών. Η έλλειψη του σεληνίου από τη διατροφή επιφέρει αρνητικά αποτελέσματα για την υγεία. Εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο παρουσιάζουν έλλειψη σεληνίου, γεγονός που οφείλεται κυρίως σε διατροφικούς παράγοντες. Έτσι, η βιο-ενίσχυση των λαχανικών με σελήνιο μπορεί να αποτελέσει έναν εναλλακτκό τρόπο πρόσληψης του στοιχείου αυτού μέσω της διατροφής. Στην παρούσα μεταπτυχιακή μελέτη πραγματοποιήθηκε βιο-ενίσχυση του μπρόκολου με σελήνιο, σε συμβατική και υδροπονική καλλιέργεια υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Η χορήγηση του Se στα φυτά έγινε σε δύο διαφορετικές συγκεντρώσεις υπό μορφή άλατος (Na2SeO4). Στη συμβατική καλλιέργεια, η βιο-ενίσχυση με το διάλυμα Se έγινε σε δύο διαφορετικές συγκεντρώσεις, 6 mΜ & 12 mΜ. Στα φυτά υδροπονικής καλλιέργειας στις συγκεντρώσεις 1,5 mΜ & 3 mΜ του διαλύματος Se (Na2SeO4), σε θρεπτικό υλικό παρουσία και απουσία θείου. Μετά τη συγκομιδή των φυτών, συλλέχθηκαν τα άνθη, τα φύλλα και οι ρίζες των μπρόκολων, τα οποία λυοφιλιώθηκαν και αποθηκεύτηκαν στους -20 οC. Με την κατάλληλη προετοιμασία πραγματοποιήθηκε η μέτρηση του ολικού Se στα δείγματα της υδροπονικής και της συμβατικής καλλιέργειας, με Φασματοφωτομετρία Ατομικής Απορρόφησης με γεννήτρια υδριδίων (HG-AAS). Στην υδροπονική καλλιέργεια η συγκέντρωση του σεληνίου κυμάνθηκε από 0 έως 422,33 μg/g ξηρού βάρους στα φύλλα, από 0 έως 610,17 μg/g ξηρού βάρους στις ανθοκεφαλές και από 0 έως 602,5 μg/g ξηρού βάρους στις ρίζες του φυτού. Στην συμβατική καλλιέργεια η συγκέντρωση του σεληνίου κυμάνθηκε από 0 έως 7180 μg/g ξηρού βάρους στα φύλλα. Στη συνέχεια, στα δείγματα της συμβατικής καλλιέργειας πραγματοποιήθηκε ποιοτικός προσδιορισμός των ισοθειοκυανικών και ινδολικών ενώσεων που αποτελούν προϊόντα της ενζυμικής υδρόλυσης των γλυκοζινολιτών, με αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας (GC-MS). Οι ενώσεις που ερευνήθηκαν στα εκχυλίσματα ήταν οι: (2-ισοθειοκυανατοαιθυλο)βενζόλιο, 5-(μεθυλθειο)πεντανονιτρίλιο, 1Η-ινδολο-3-καρβαλδεΰδη, 1Η-ινδολο-3-ακετονιτρίλιο, 3-ισοθειοκυανατοπροπ-1-ένιο, (4-ισοθειοκυανατοβουτυλο)(μεθυλο)σουλφάνιο και (3-ισοθειοκυανατοπροπυλο)(μεθυλο)σουλφάνιο. Από αυτές ταυτοποιήθηκαν οι ενώσεις 1Η-ινδολο-3-καρβαλδεΰδη και 1Η-ινδολο-3-ακετονιτρίλιο που αποτελούν προϊόντα της ενζυμικής υδρόλυσης της γλυκομπρασικίνης.

Broccoli is a Brassicaceae family plant containing valuable phytochemicals with beneficial effects for the human body. It differs from other plants of the same family, owing to its higher content of sulfur compounds and especially glucosinolates. It also has compounds with the element selenium (Se), such as selenocysteine and selenomethionine because, unlike other vegetables, it has the advantage of absorbing selenium through the sulfur metabolic pathway from the nutrients provided. Selenium (Se) is an essential trace element for the proper functioning of the thyroid gland and contributes in protection of cells from the harmful effects of peroxidases. Lack of selenium from diet has negative health consequences. Millions of people around the world are deficient in selenium, which is mainly due to dietary factors. Thus, bio-fortification of vegetables with selenium can be an alternative way to receivethis element through diet. In the present postgraduate study, bio-fortification of broccoli with selenium was performed in conventional and hydroponic cultivation under controlled conditions. Se was administered to plants at two different concentrations of salt (Na2SeO4). In conventional cultivation, bio-fortification with Se solution was performed at two different concentrations, 6 mM & 12 mM. In plants of hydroponic cultivation at concentrations of 1.5 mM & 3 mM of the Se solution (Na2SeO4), in nutrient with presence and absence of sulfur. After plant harvesting, the flowers, leaves and roots of the broccoli were collected, which were lyophilized and stored at -20 οC. With the appropriate preparation, the total Se was measured in the samples of hydroponic and conventional cultivation, with Atomic Absorption Spectroscopy with Hydrogen Generator (HG-AAS). In hydroponic cultivation, the concentration of selenium ranged from 0 to 422.33 μg/g dry weight in leaves, from 0 to 610.17 μg/g dry weight in flower heads and from 0 to 602.5 μg / g dry weight at its roots. plant. In conventional cultivation, the Se concentration ranged from 0 to 7180 μg/g dry weight in the leaves. Subsequently, in the samples of conventional cultivation, qualitative determination of isothiocyanate and indole compounds,which are products of enzymatic hydrolysis of glycosinolates, with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) was performed. The compounds investigated in the extracts were: (2-isothiocyanoethyl) benzene, 5-(methylthio)pentanenitrile, 1H-indole-3-carbaldehyde, 1H-indole-3-acetonitrile, 3-isothiocyanatoprop-1-ene,(4-isothiocyanatobutyl)(methyl)sulfane. Among these, the compounds 1H-indole-3-carbaldehyde and 1H-indole-3-acetonitrile, which are products of the enzymatic hydrolysis of glucobrassicin, were identified.