Анализ биохимического состава и антиоксидантных свойств орехов, реализуемых на потребительском рынке

Орехи уже давно признаны источником питательных веществ в традиционных диетах многих стран мира. Их рассматривают как источники растительного белка, пищевых волокон и липидов [1, 2]. Наиболее важное значение имеют липиды орехов. Их благоприятный жирно–кислотный состав с преобладанием ненасыщенных жирных кислот и биологиче-ски–активных веществ (БАВ) – токоферолов, фитостеролов и фитостанолов, способствует снижению риска сердечно–сосудистых заболеваний [3, 4]. В 2003 году FDA (Food and Drug Administration), США рекомендовало включение в диету лесных орехов, включая миндаль, фундук, кешью и грецкий орех, в количестве 42,5 г в день как часть диеты с низким содержанием насыщенных жиров и холестерина для снижения риска сердечно–сосудистых заболеваний [5]. Другие данные свидетельствуют о том, что снижению

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

124                                 БД Agris

риска сердечно–сосудистых заболеваний способствует высокое содержания в орехах антиоксидантов фенольной природы, которые повышают антиоксидантную защиту организма [6, 7].

Орехи содержат водо- и жирорастворимые антиоксиданты. Их количество варьирует от вида и ботанического сорта орехов, географических факторов, а также в каком виде их употребляют (сырые, обжаренные или пищевые продукты с их использованием) [1, 8, 9]. Употребление орехов в смеси с сухофруктами не всегда приносит пользу, синергетический эффект антиоксидантов уставлен только для смесей инжир–грецкий орех, инжир–фундук и абрикос–фундук. Сочетание миндаля с сухофруктами, напротив, обуславливает антагонистический эффект в модельных системах пищеварения [10].

Максимальное количество фенольных соединений содержат орехи пекан (1284–2016 мг/100 г) и каштан (1580–3673 мг/100 г), в фундуке много проантоцианидов, причем в большей степени в виде олигомеров и полимеров [1, 11]. Содержание флавоноидов очень низкое почти во всех орехах, в основном в составе фенольных соединений превалируют фенольные кислоты преимущественно в связанном состоянии [12–14]. Увеличение их количества повышает антиоксидантную активность орехов, теснота взаимосвязи может составлять R2 = 0,9901, как было установлено для грецкий орехов, реализуемых в США [3]. Среди четырех видов исследованных орехов (миндаль, фундук, грецкий орех и арахис), реализуемых в торговле в России, наибольшей антиоксидантной активностью обладал грецкий орех [15]. Комплекс водорастворимых антиоксидантов орехов может дополняться присутствием аскорбиновой кислоты, но обычно зрелые орехи ее не содержат или содержат в незначительных количествах – до 15 мг/100 г [16]. Лидером по содержанию аскорбиновой кислоты считается каштан съедобный (40–70 мг/100 г), но необходимость термической обработки для употребления существенно снижает ее содержание (в 2,5–3 раза) [17]. Обработка орехов – удаление кожуры и, особенно обжаривание, снижают содержание фенольных соединений и антиоксидантную активность [6, 18, 19]. В кожуре фундука может содержаться 51,9 и 203,1 мг эквивалента галловой кислоты/г и токоферолов от 226 до 593 мкг/г с преобладанием α-токоферола. Общая антиоксидантная активность составляет от 309 до 1375 мкмоль эквивалента тролокса/г кожуры фундука, что более чем в 100 раз выше, чем для фундука без кожуры [19]. Обжаренная кожура фундука содержит наибольшее количество общих фенольных кислот по сравнению с натуральными и жареными орехами [14].

Высокое содержание липидов в орехах обеспечивает их жирорастворимыми антиоксидантами, в первую очередь токоферолами. Различные виды орехов отличаются не только их общим количеством, но и качественным составом. Самое высокое содержание α-токо-ферола у миндаля и фундука, которое может доходить до 24,2 и 31,4 мг/100 г экстрагированного масла соответственно. β- и γ-токоферолы преобладают в бразильских орехах, кешью, арахисе, орехах пекан, кедровом орехе, фисташках и грецких орехах. β-токоферол практически отсутствует или его количество составляет менее 4 мг/100 г экстрагированного масла [20, 21]. На фракционный состав витамина Е оказывает влияние видовое разнообразие орехов. Так, в 24 сортах миндаля композиция токоферолов, мг/100 г, включает α-токоферол (8,0–20,9), γ–токоферол (0,08–0,59 ), β-токоферол (0,02–0,12) и α-токотриенол (0,01–0,30) [22]. Каротиноиды не оказывают значительного влияния на антиоксидантные свойства орехов, так как содержаться в микроколичествах или полностью отсутствуют. Только фисташки богаты лютеином / зеаксан-тином и β-каротином при общем содержании каротиноидов 1–3 мг/100 г [20, 21, 23].

Антиоксиданттные свойства липидов орехов дополняются фитостеролами. Их количество в орехах составляет, в мг/100 г сухого вещества, от 15,9 для каштанов до 255,2 для фисташек, причем более половины в свободной форме. В большинстве орехов β-ситостерин является основным фитостеролом, составляя 62,4–87,1% [23, 24].

Но, несмотря на присутствие в орехах различных антиоксидантов, при обжарке или иной термической обработке происходит их значительная потеря [6, 20, 21], что может снизить роль орехов, реализуемых на потребительском рынке преимущественно в обжаренном виде, в проявлении их антиоксидантных свойств.

Цель работы – изучение биохимического состава и антиоксидантных свойств, наиболее распространенных на потребительском рынке ядер орехов.

Материалы и методы

В качестве объектов исследований были выбраны самые распространенные в розничной торговле ядра орехов: миндаля сладкого обжаренные «О'Кей», производства ЗАО «Орехпром», г. Краснодар, страна происхождения Россия; фундука обжаренного цельного «Семушка», производства ООО «Комсервис», Московская обл., страна происхождения Грузия; кешью жареные «ZackRoma», производства ООО «БиоПак», г. Москва, страна происхождения Вьетнам; грецкого ореха «Семушка», производства ООО «Комсервис», Московская обл., страна происхождения Чили. Ядра орехов были приобретены в розничной торговле г. Санкт-Петербурга.

В ядрах орехов определяли общее содержание липидов, жирно-кислотный состав, содержание витамина Е и фракционный состав токоферолов и фитостеролов, содержание общих фенольных соединений и флавоноидов, антиоксидантную активность.

Исследование липидов . Общее количество липидов определяли по Сокслету. Подготовку пробы для определения жирно-кислотного состава и БАВ осуществляли путем измельчения пробы ядер орехов с гексаном. Гексановую фракцию отделяли, а затем гексан отгоняли в ротационном испарителе. Определение жирно-кислотного состава проводили методом газовой хроматографии по ГОСТ 31665–2012 на хроматографе Agilent 6890 Series, Agilent Technologies, США. Витамин Е определяли методом Эммери-Энгеля с ортофенантролином спектрофотометрически при длине волны 520 нм. Фракционный состав токоферолов и фитостеролов определяли хромато-масс-спектромет-рией на газовом хроматографе «MAESTRO 7820А» с масс-селективным детектором модели «5975». Регистрацию масс-спектров проводили в интервале масс от 40 до 800 m/z. Полученные масс-спектры идентифицировали с помощью электронных библиотечных масс-спектров прибора (библиотеки NISТ11.L., DD2011.L.). Относительное содержание гомологов токоферолов и фитостеролов рассчитывали по площади пиков и выражали в относительных% (% отн).

Исследование фенольных соединений, флавоноидов и антиоксидантной активности ядер орехов проводили на спектрофотометре SHIMADZU 1240 («SHIMADZU», Япония). Общие фенольные соединения определяли методом Фолина-Чокальтеу при длине волны 750 нм. Полученные результаты выражены в мг галловой кислоты. Общие флавоноиды определяли по ГОСТ 55312–2012 при длине волны 420 нм. Полученные результаты выражали в мг рутина. Антиоксидантную активность определяли методом FRAP с хлоридом железа, орто-фенантролином и Тритоном Х 100 при длине волны 505 нм. Результаты выражали в пересчете на тролокс (trolox 97%, Acros organics, USA) – тролокс эквивалент (ТЭ).

Результаты и обсуждение

Исследуемые образцы ядер орехов различались содержанием липидов, которое варьировало от 42,6% в кешью до 65,4% в фундуке, и составом жирных кислот (таблица 1). И хотя ненасыщенные жирные кислоты преобладали в липидах всех орехов (80,4–92,4% отн.), но их количество зависело от вида и имело ряд: кешью <грецкий орех <фундук <миндаль. В липидах миндаля, фундука и кешью превалировала олеиновая кислота, а в грецких орехах – линолевая. Линоленовая кислота в достаточном количестве содержалась только в грецком орехе, в миндале и кешью составило менее 1%, а в фундуке не была идентифицирована. В результате грецкий орех лидировал по содержанию полинена-сыщенных жирных кислот (ПНЖК), суммарное количество которых достигло 72,2%. В целом исследуемые образцы орехов имели типичный жирно-кислотный состав, соответствующий опубликованным данным в научной литературе [1, 13, 16, 23].

Таблица 1.

Жирно-кислотный состав образцов ядер орехов

Table 1.

Fatty acid composition of nut kernel samples

Жирные кислоты | Fatty асids		Яд	ра орехов | Nut kernels
		миндаль сладкий almond sweet	фундук hazelnut	кешью cashew	грецкий орех walnut
Липиды, % | Lipids, %		56,4	65,4	42,6	64,8
Миристиновая | Myristic	С 14:0	0,1	-	0,1	-
Пальмитиновая | Palmitic	С 16:0	4,9	5,4	10,5	7,5
Пальмитолеиновая | Palmitoleic	С 16:1	0,2	0,2	0,5	-
Стеариновая | Stearic	С 18:0	2,2	2,2	8,5	3,4
Олеиновая | Oleic	С 18:1	65,0	78,5	61,2	16,7
Линолевая | Linoleic	С 18:2	26,1	13,5	18,2	61,4
Линоленовая | Linolenic	С 18:3	0,8	-	0,3	10,8
Арахиновая | Arachinic	С 20:0	0,4	0,2	0,5	0,1
Гадолеиновая | Gadoleic	С 20:1	0,3	-	0,2	0,1
Сумма насыщенных жирных кислот | Total SFA		7,6	7,8	19,6	11,0
Сумма мононенасыщенных жирных кислот Total MFA		65,5	78,7	61,9	16,8
Сумма ПНЖК | Total PUFA		26,9	13,5	18,5	72,2

Липиды орехов содержали витамин Е, лидером среди них был грецкий орех (таблица 2). В сладком миндале его количество было меньше на 20,5%, а фундуке – на 56,6% по сравнению с грецким орехом. Меньше всего витамина Е содержали кешью. В зависимости от фракционного состава токоферолов, липиды орехов можно было разделить на две группы.

В сладком миндале и фундуке преобладал α-токоферол 91,0 и 96,2%, соответственно, обладающий максимальной биологической активностью. В грецком орехе и кешью преобладал γ-токоферол, обладающий большей антиоксидантной активностью, чем α-токоферол. Причем в орехах кешью γ-токоферола было больше в 1,8 раз, чем в грецком орехе, зато δ-токоферола, наоборот, меньше в 4,5 раза.

Таблица 2.

Содержание витамина Е, фитостеролов и их фракционный состав в образцах ядер орехов Table 2.

Content of vitamin E, phytosterols and their fractional composition in samples of nut kernels

Биологически активные вещества | Biologically active substances	Ядра орехов | Nut kernels
	миндаль сладкий almond sweet	фундук hazelnut	кешью cashew	грецкий орех walnut
Витамин Е, мг/100 г | Vitamin E, mg / 100 g	28,4 ± 1,0	15,5 ± 0,6	6,9 ± 0,3	35,7 ± 1,0
в том числе токоферолы, % отн. | including tocopherols, % rel.
α-токоферол | α-tocopherol	91,0	96,2	13,6	27,8
β-токоферол | β – tocopherol	1,5	3,8	–	–
γ-токоферол | γ – tocopherol	3,4	–	80,3	44,7
δ-токоферол | δ – tocopherol	0,1	–	6,1	27,5
Фитостеролы, мг/100 г | Phytosterols, mg / 100 g	108,0 ± 4,0	122,0 ± 4,0	128,2 ± 4,0	102,5 ± 4,0
в том числе, % отн. | including, % rel.
β-ситостерол | β-sitosterol	92,5	93,2	92,9	88,9
кампестерол | campesterol	4,2	6,3	6,5	9,7
стигмастерол | stigmasterol	3,3	0,5	0,6	1,4

Различия в содержании фитостеролов между орехами были не столь существенными по сравнению с токоферолами. Между максимальным содержанием фитостеролов в кешью и минимальным в грецком орехе разница составила 20%. Были идентифицированы три фитостерола – β-ситостерол, кампестерол и стигмастерол. Во всех орехах преобладал β-ситостерол, в зависимости от количества которого получился ряд: грецкий орех <миндаль <фундук <кешью. Это подтверждает данные других исследователей о преобладании β-ситостерола в составе липидов орехов, хотя его доля по данным [24] составляет 87,1%. На втором месте по количественному содержанию находился кампестерол, хотя в миндале его количество было незначительно больше, чем стигмастерола. А вот в фундуке и кешью на долю стигмастерола приходилось не более 0,6%.

Все образцы орехов содержали фенольные соединения, количество которых варьировало в широких пределах в зависимости от вида орехов: кешью <миндаль <фундук <грецкий орех (таблица 3). Аналогичная зависимость была получена при исследовании орехов, реализуемых в торговле г. Самара [15], где содержание фенольных соединений максимальным было

Не во всех липидах орехов были идентифицированы четыре фракции токоферолов. Все фракции содержал только сладкий миндаль. В липидах фундука отсутствовали γ- и δ-токоферолы, а в кешью и грецком орехе – β-токоферолы. Исходя из состава токоферолов, наибольшее количество антиоксидантов липидной природы содержит грецкий орех.

у грецкого ореха и превышало фундук и миндаль в 12 и 14 раз, соответственно. Но грецкий орех, реализуемый в г. Самара, содержал в 2,5 раза меньше фенольных соединений, чем реализуемый в г. Санкт-Петербург. В тоже время Chen с соавторами [23] определили, что в грецких орехах содержание фенольных соединений доходило до 1625 мг/100 г, и было максимальным из восьми исследованных лесных орехов. Это подтверждает многофакторное влияние на их биохимический состав.

В составе фенольных соединений доля флавоноидов была незначительна и не превышала 3,9% (миндаль), 1,2% (фундук). В грецком орехе доля флавоноидов составила лишь 0,2%. В исследуемых образцах сладкого миндаля количество флавоноидов было больше на 1,84 мг/100 г, чем в официальной базе Министерства сельского хозяйства США [16], хотя по другим орехам, полученные значения не достигли среднестатистических данных.

Фенольные соединения орехов в большей степени содержат фенольные кислоты, а также проантоцианидины [1, 3, 23], что также оказывает влияние на их антиоксидантные свойства.

Таблица 3.

Фенольные соединения, флавоноиды и антиоксидантная активность образцов ядер орехов

Table 3.

Phenolic соmроunds, flavonoids, and fntioxidant fctivity of gut rernel samples

Биологически активные вещества Biologically active substances	Ядра орехов | Nut kernels
	миндаль сладкий almond sweet	фундук hazelnut	кешью cashew	грецкий орех walnut
Фенольные соединения, мг галловой кислоты/100 г Phenolic compounds, mg gallic acid / 100 g	428,6 ± 10,5	865,4 ± 10,0	254,2 ± 10,0	1366,0 ± 12,0
Флавоноиды, мг рутина / 100 г Flavonoids, mg rutin/100g	16,84 ± 0,30	10,26 ± 0,25	2,18 ± 0,10	2,90 ± 0,10
Антиоксидантная активность, мг тролокс экв./100 г Antioxidant activity, mg trolox eq./100 g	26,70 ± 0,60	57,9 ± 0,82	11,98 ± 0,50	81,2 ± 1,85

Антиоксидантная активность орехов, определенная методом FRAP, изменялась в широких пределах с минимальным значением у орехов кешью и максимальным у грецкого ореха. В фундуке и миндале значения антиоксидантной активности были ниже на 28,7 и 67,1%, чем у грецких орехов. Похожие данные были получены [15], где значения антиоксидантной активности, определенной этим же методом, установили последовательность: миндаль <фундук <грецкий орех.

Для установления влияния основных БАВ на антиоксидантные свойства исследуемых образцов ядер орехов были рассчитаны коэффициенты корреляции (R2) (таблица 4), которые установили наибольшее влияние фенольных соединений. Его коэффициент корреляции R2 составил 0,985. Зависимость между флавоноидами и значениями FRAP полностью отсутствовала, а жирорастворимые антиоксиданты – витамин Е и фитостеролы оказывали влияние, но слабое.

Таблица 4.

Зависимость (R2) антиоксидантной активности (FRAP) образцов орехов от содержания в них биологически активных веществ

Table 4.

Dependence (R2) of antioxidant activity (FRAP) of nut samples on the content of biologically active substances in them

Антиоксидантная активность Antioxidant activity	Витамин Е Vitamin E	Фитостеролы Phytosterols	Фенольные соединения Phenolic compounds	Флавоноиды Flavonoids	P-value
FRAP	0,435	0,361	0,985	0,038	<0,05

Возможно это связано с преобладанием в составе витамина Е токоферолов, причем α-токоферола, обладающего самой низкой антиоксидантной активностью среди гомологов токоферола, а токотриенолы, обладающие большей антиоксидантной активностью, в работе не исследовались. Таким образом, можно говорить о формировании антиоксидантных свойств орехов под влиянием фенольных соединений, что подтверждает исследования, проведенные другими авторами. Так, Wu с соавторами [25], исследуя антиоксидантную активность гидрофильных и липофильных фракций орехов, установили, что она обусловлена гидрофильными антиоксидантами. Их доля в сладком миндале, фундуке и грецком орехе составляет 96%, в кешью 76%.

Заключение

Ядра орехов сладкого миндаля, фундука, кешью и грецкого ореха, реализуемые на потребительском рынке г. Санкт-Петербурга, хотя и отличаются содержанием липидов (42,6–65,4%), но в их составе преобладают ненасыщенные жирные кислоты от 80,4 до 92,4 отн. %. В составе жирных кислот миндаля, фундука и кешью превалировала олеиновая кислота, а в грецких орехах – линолевая. Наибольшее количество полиненасы-щенных жирных кислот содержит грецкий орех.

Антиоксидантные свойства орехов формирует комплекс водо- и жирорастворимых антиоксидантов. Жирорастворимые антиоксиданты включают витамин Е с преобладанием α-токоферола в сладком миндале и фундуке, γ-токоферола – в грецком орехе и кешью, и фитостеролов с преобладанием β-ситостерола во всех исследованных орехах. Водорастворимые антиоксиданты представлены преимущественно фенольными соединениями с максимальным их содержанием в грецком орехе, которые оказывают существенное влияние на значения FRAP.