Accumulation of anthocyanins and phenolic acids and antioxidant activity of lettuce cultivars grown hydroponically and in the open ground

封面

如何引用文章

全文:

详细

We assess the level of anthocyanins and phenolic acids accumulated in the leaves of lettuce cultivars grown hydroponically and in the open ground. In addition, the antioxidant activity of the cultivars under study was determined. The plant material was macerated overnight using a selected extractant. The anthocyanin concentration was determined by spectrophotometry, while the composition of anthocyanins and phenolic compounds was determined by reverse-phase high performance liquid chromatography. In general, anthocyanins in the extracts of all red-leaved lettuce cultivars were represented by cyanidin-3-(6″- malonylglucoside) with a small amount of its isomer – cyanidin-3-(3″-malonylglucoside). The highest level of anthocyanins was detected in the leaves of c.v. Thurinus, amounting up to 0.200 g per 100 g of fresh product for the intensively painted leaf areas. The cultivation of lettuce under the green-house conditions (hydroponically) leads to a significant reduction in the anthocyanin concentration in its leaves. The loss of anthocyanins during leaf drying was established to exceed 50%. Along with anthocyanins, the derivatives of caffeic acid, including chlorogenic (5-caffeoylquinic) acid, 5CQA, chicoric (3,4-caffeoyltartaric) acid, and 3,5- dicaffeoylquinic acid are important water-soluble compounds with antioxidant effects. The 5CQA accumulation was the highest, comprising 140 mg per 100 g of fresh weight (Red Thurinus). Antioxidant properties correlating with the level of anthocyanin accumulation were determined using the Folin-Ciocalteu method. In comparison with green-leaved cultivars, red-leaved lettuce was found to exhibit a greater antioxidant activity, thus representing a more valuable and functional food product. According to the obtained results, a system of additional illumination is required for intensification of the anthocyan biosynthesis aimed at obtaining highquality products cultivated hydroponically in green-house facilities.

作者简介

E. Oleinits

Belgorod National Research University

Email: oleinits_e@bsu.edu.ru

I. Sukhodolov

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: gotem1996@mail.ru

A. Konstantinovich

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: konstantinovich@rgau-msha.ru

V. Deineka

Belgorod National Research University

Email: deineka@bsu.edu.ru

I. Blinova

Belgorod National Research University

Email: blinova@bsu.edu.ru

L. Deineka

Belgorod National Research University

Email: deyneka@bsu.edu.ru

参考

  1. Medina-Lozano I., Bertolín J. R., Díaz A. Nutritional value of commercial and traditional lettuce (Lactuca sativa L.) and wild relatives: Vitamin C and anthocyanin content // Food Chemistry. 2021. Vol. 359. P. 129864. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129864.
  2. Křístková E., Doležalová I., Lebeda A., Vinter V., Novotná A. Description of morphological characters of lettuce (Lactuca sativa L.) genetic resources // Horticultural Science (Prague). 2008. Vol. 35. P. 113–129. https://doi.org/10.17221/4/2008-HORTSCI.
  3. Zohary D. The wild genetic resources of cultivated lettuce (Lactuca saliva L.) // Euphytica. 1991. Vol. 53. P. 31–35. https://doi.org/10.1007/BF00032029.
  4. Gazula A., Kleinbenz M. D., Scheerence J. C., Ling P. P. Anthocyanin levels in nine lettuce (Lactuca sativa) cultivars: influence of planting date and relations among analytic, instrumented, and visual assessments of color // HortScience. 2007. Vol. 42, no. 2. P. 232–238. https://doi.org/10.21273/HORT SCI.42.2.232.
  5. Lee M.-J., Son J. E., Oh M.-M. Growth and phenolic compounds of Lactuca sativa L. grown in a closed-type plant production system with UV-A, -B, or -C lamp // Journal of the Science of Food and Agriculture. 2014. Vol. 94, no. 2. P. 197–204. https:// doi.org/10.1002/jsfa.6227.
  6. Tsormpatsidis E., Henbest R. G. C., Battey N. H., Hadley P. The influence of ultraviolet radiation on growth, photosynthesis and phenolic levels of green and red lettuce: potential for exploiting effects of ultraviolet radiation in a production system // Annals of Applied Biology. 2010. Vol. 156, no. 3. P. 357–366. https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2010.00393.x.
  7. Eichholz I., Förster N., Ulrichs C., Schreiner M., Huyskens-Keil S. Survey of bioactive metabolites in selected cultivars and varieties of Lactuca sativa L. under water stress // Journal of Applied Botany and Food Quality. 2014. Vol. 87. P. 265–273. https://doi.org/10.5073/JABFQ.2014.087.037.
  8. Mampholo B. M., Maboko M. M., Soundy P., Sivakumar D. Phytochemicals and overall quality of leafy lettuct (Lactuca sativa L.) varieties grown in closed hydroponic system // Journal of Food Quality. 2016. Vol. 39. P. 805–815. https://doi.org/10.1111/jfq.12234.
  9. Zhou W., Chen Y., Xu H., Liang X., Hu Y., Jin C., et al. Short-term nitrate limitation prior to harvest improves phenolic compound accumulation in hydroponic-cultivated lettuce (Lactuca sativa L.) without reducing shoot fresh weight // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2018. Vol. 66. P. 10353– 10361. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b02157.
  10. Sularz O., Smoleń S., Koronowicz A., Kowalska I., Leszczyńska N. Chemical composition of lettuce (Lactuca sativa L.) biofortified with iodine by KIO3, 5-Iodo-, and 3.5-diiodosalicylic acid in a hydroponic cultivation // Agronomy. 2020. Vol. 10, no. 7. P. 1022. https://doi.org/10.3390/agronomy10071022.
  11. Mulabagal V., Ngouajio M., Nair A., Zhang Y., Gottumukkala A. L., Nair M. G. In vitro evaluation of red and green lettuce (Lactuca sativa) for functional food properties // Food Chemistry. 2010. Vol. 118, no. 2. P. 300–306. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2009.04.119.
  12. Romani A., Pinelli P., Galardi C., Sani G., Cimato A., Heimler D. Polyphenols in greenhouse and open-air-grown lettuce // Food Chemistry. 2002. Vol. 79, no. 3. P. 337–342. https://doi.org/10.1016/ S0308-8146(02)00170-X.
  13. Giusti M. M., Wrolstad R. E. Characterization and measurement of anthocyanins by UV-visible spectroscopy // Current Protocols in Food Analytical Chemistry. 2001. F1.2.1–F1.2.13. https:// doi.org/10.1002/0471142913.faf0102s00.
  14. Дейнека В. И., Сидоров А. Н., Дейнека Л. А. Определение антоцианов оберток пурпурной кукурузы // Журнал аналитической химии. 2016. Т. 71. N 11. С. 1203–1208. https://doi.org/10.7868/ S0044450216110049.
  15. Kupina S., Fields C., Roman M. C., Brunelle S. L. Determination of total phenolic content using the Folin-C assay: single-laboratory validation, first action 2017.13 // Journal of AOAC International. 2018. Vol. 101, no. 5. P. 1466–1472. https://doi. org/10.5740/jaoacint.18-0031.
  16. Chen J., Yang J., Ma L., Li J., Shahzad N., Kim C. K. Structure-antioxidant activity relationship of methoxy, phenolic hydroxyl, and carboxylic acid groups of phenolic acids // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. Article number 2611. https://doi.org/10.10 38/s41598-020-59451-z.
  17. Brown P. N., Chan M., Paley L., Betz J. M. Determination of major phenolic compounds in Echinacea spp. raw materials and finished products by high-performance liquid chromatography with ultraviolet detection: single-laboratory validation matrix extension // Journal of AOAC International. 2011. Vol. 94, no. 5. P. 1400–1410. https://doi.org/ 10.5740/jaoacint.11-142.
  18. Lima J. P., Farah A., King B., de Paulis T., Martin P. R. Distribution of major chlorogenic acids and related compounds in brazilian green and toasted Ilex paraguariensis (Maté) leaves // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2016. Vol. 64. P. 2361– 2370. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6b00276.
  19. Materska M., Olszowka K., Chilczuk B., Stochmal A., Pecio Ł., Pacholczyk-Sienicka B., et al. Polyphenolic profiles in lettuce (Lactuca sativa L.) after CaCl2 treatment and cold storage // European Food Research and Technology. 2019. Vol. 245. P. 733– 744. https://doi.org/10.1007/s00217-018-3195-0.
  20. Ribas-Agustí A., Gratacós-Cubarsí M., Sárraga C., García‐Regueiro J.-A., Castellari M. Analysis of eleven phenolic compounds including novel pcoumaroyl derivatives in lettuce (Lactuca sativa L.) by ultra–high–performance liquid chromatography with photodiode array and mass spectrometry detection // Phytochemical Analysis. 2011. Vol. 22, no. 6. P. 555– 563. https://doi.org/10.1002/pca.1318.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».