כניסה לחברים
סגירה

כניסה לחברים רשומים



תרכובות נוגדות חמצון בעלים ובתפרחות של ארטישוק - מאת יעקב תדמור, מינגפו וואנג וג'ים סיימון

למאמרים נוספים מאת יעקב תדמור הקישו כאן

 

למאמרים נוספים מאת מינגפו וואנג הקישו כאן

 

למאמרים נוספים מאת ג'ים סיימון הקישו כאן

 

 

שינויים בסגנון החיים ובהרגלי התזונה גרמו לכך, שמספר קבוצות אוכלוסיה, בעיקר בחברה הצעירה והמבוגרת במדינות מפותחות, אינן צורכות את המינימום הנדרש של מרכיבי מזון מגבירי בריאות. לכן, הולך וגובר הצורך להגדיל את תכולת מרכיבי הבריאות במזוננו ואת מספר המזונות המכ

אנו חיים בחברה בה שיעור המחלות (כגון מחלות לב, סרטן וסוכרת) עולה מידי שנה. עובדה זו מעמיסה הוצאות אדירות על מערכת הבריאות ועל המערכות הנלוות אליה ופוגעת באיכות ובתוחלת החיים של רבים. נוכחות נוגדי חמצון במזוננו מקטינה את הסיכויים ללקות במחלות לב ולמות מהן, כמו גם את הסבירות לחלות במספר סוגים של סרטן. 2

שינויים בסגנון החיים ובהרגלי התזונה גרמו לכך, שמספר קבוצות אוכלוסיה, בעיקר בחברה הצעירה והמבוגרת במדינות מפותחות, אינן צורכות את המינימום הנדרש של מרכיבי מזון מגבירי בריאות.3 לכן, הולך וגובר הצורך להגדיל את תכולת מרכיבי הבריאות במזוננו ואת מספר המזונות המכילים כמויות משמעותיות של מרכיבים המגנים על בריאותנו.

במסגרת חיפוש אחר מקורות יעילים וזולים לנוגדי חמצון מגבירי בריאות, ניסינו להעריך את תרומתן של תרכובות פוליפנוליות שונות לפעילות נוגדת החמצון של עלים ושל קרקפות של ארטישוק. (קנרס תרבותי). העבודה נערכה בשנת 2002 בחוות שניידר במדינת ניו ג'רסי בארה"ב. מטרות העבודה היו להעריך את השונות הקיימת במין זה בתכולת נוגדי חמצון ובהרכבם. כן ביקשנו לבדוק אפשרות של שימוש בעלים (שנשארים בשדה לאחר קטיף הקרקפות) ולפתח מהם מזון בריאותי כמקובל כיום במדינות המפותחות, או מקור יעיל לנוגדי חמצון עבור תעשיית תוספי המזון.5

ארטישוק, או קנרס תרבותי (Cynara scolymus L), הוא גידול עתיק יומין, שתורבת באגן הים התיכון. עלי ארטישוק ידועים אלפי שנים כבעלי ערך בריאותי, בעיקר כמעודדים הפרשה של מיצי מרה ומעודדים פעילות תקינה של הכבד. במחקרים נמצא, כי מיצויים של עלי ארטישוק הם בעלי פעילות נגד חיידקים,4  הוכחה השפעתם החיובית על רמות הכולסטרול בדם והרכבו1, ועוד. בעולם משווקים מיצויים של עלי ארטישוק, כתוספי מזון בעלי פעילות בריאותית. פעילות זו מיוחסת לפוליפנולים שונים, בעלי פעילות נוגדת חמצון.

בארץ מגדלים ארטישוק בעיקר למאכל ובמידה מועטה לנוי. החלקים הנאכלים הם מצעית הקרקפת הבשרנית וחפי המעטפת העבים, אבל המרכיבים הבריאותיים נמצאים בעיקר בעלים. קבוצות אתניות שונות בישראל, כגון יוצאי צפון אפריקה וערביי הגליל, צורכות את עלי הארטישוק כמאכל עלים מסורתי. בשנים האחרונות מתרחבת דרישת הציבור הרחב למזון פונקציונלי, מזון מרפא או מזון מונע מחלות מסוימות. לעלי ארטישוק פוטנציאל לחדור לפלח שוּק זה, בעיקר בזכות יכולתם המוכחת להוריד רמות כולסטרול ולשנות לטובה את היחס בין HDL ל-LDL. בארץ גדל בר קנרס סורי (Cynara syriacum), שהוא מין הבר של הארטישוק התרבותי. קיים גם גידול מועט של זני עלים שיובאו באופן פרטי, כנראה מצפון אפריקה.

תיאור הניסוי

גידלנו בשדה שלושה זנים של ארטישוק: Imperial Star ,Green Globe ו-Violet. במהלך עונת הגידול נאספו קרקפות צעירות (השלב האכיל), קרקפות בוגרות (פרחים פתוחים) ועלים, לפחות מעשרה צמחים, בשני מועדי קטיף (ספטמבר 3 ואוקטובר 4) במהלך העונה העיקרית.

החומר הצמחי יובש בשתי שיטות:

 ייבוש בתנור אוויר חם (70°C).

 ייבוש בהקפאה. הדוגמאות מוקפאות לטמפרטורה של -50°C ומיובשות בעזרת ואקום. שיטה זו יקרה מאוד, אולם היא לא הרסנית ומשמרת את המבנה ואת מרבית המרכיבים של הדוגמא.

תרכובות פוליפנוליות מוצו מהחומר היבש בעזרת תערובת של מים ומתנול (60%). כל מיצוי נבדק לתכולת תרכובות פוליפנוליות ולכלל פעילות נוגדת חמצון, בעזרת אנליזות ספקטרוסקופיות מתאימות. בנוסף, נעשתה הפרדה של התרכובות הפוליפנוליות במיצוי בעזרת HPLC (הפרדה אנליטית) ובעזרת קולונות מתאימות (הפרדה פרפרטיבית), שאפשרו לנו לאסוף כמויות משמעותיות של כל אחד מהמרכיבים. כל אחד מהמרכיבים אופיין לפעילותו נוגדת החמצון וזוהה בעזרת NMR. הסבר קצר לאלו מבינינו שאינם בקיאים ברזי הכימיה: תרכובת פנולית מכילה טבעת ארומטית עם הידרוקסיל (OH) פעיל עליה. תרכובת פוליפנולית מכילה מספר טבעות פנוליות במבנה שלה. באופן הכללי ביותר, מספר הקבוצות ההידרוקסיליות על גבי הטבעת והאם הן מצומדות או לא, משפיע על עוצמת הפעילות נוגדת החמצון.

תוצאות ומסקנות הניסוי

נמצא, כי תכולת התרכובות הפנוליות בעלים גבוהה מזו שבקרקפות צעירות, ותכולתה בקרקפות צעירות גבוהה מזו שבקרקפות בוגרות. חשוב לציין כי הקרקפות נבדקו בשלמותן ולא נבדקה תרומתם של החלקים הנאכלים (מצעית הפרח, 'לב' הארטישוק) לעומת החלקים הלא נאכלים. הסיבה לכך נעוצה במטרת המחקר שהייתה למצוא שימוש שניוני לשדה הארטישוק.

בעלים של הזנים Green Globe ו-Imperial Star נמצא, כי תכולת התרכובות הפוליפנוליות קרובה ל-10% על בסיס חומר יבש, בעוד שבזן Violet נמצאו רק 6% פוליפנולים. בחלק האכיל של הארטישוק, התפרחות הצעירות, נמצאו כ-3% תרכובות פוליפנוליות ובקרקפות בוגרות נמצאו כ-2%, ללא הבדל משמעותי בין הזנים. הפעילות נוגדת החמצון של המיצויים מהדוגמאות השונות נמצאה בהתאמה גבוהה מאוד (r=0.96) לתכולת הפוליפנולים, עובדה שמוכיחה כי מירב הפעילות נוגדת החמצון מקורה בתרכובות הפוליפנוליות. לא נמצא הבדל מובהק בין תוצאות האנליזה של דוגמאות שעברו ייבוש בתנור לבין דוגמאות שעברו ייבוש בהקפאה. התוצאות הדומות מראות, כי התרכובות הפוליפנוליות יציבים מאוד לחום, לייבוש ולהקפאה.

בעזרת שימוש בקולונות ובממסים שונים, הצלחנו להפריד ולנקות את המרכיבים הפוליפנוליים במיצוי. המרכיבים העיקריים זוהו בעזרת NMR. כאשר מרכיבים נקיים בידינו, יכולנו לבדוק את הפעילות נוגדת החמצון של כל אחד מהמרכיבים בנפרד (איור 2) ואת ההרכב המדויק של כל אחת מהדוגמאות. מצאנו כי הפעילות נוגדת החמצון של התרכובות הפוליפנוליות השונות מתאימה למצופה, דהיינו: ככל שישנם יותר הידרוקסילים על גבי הטבעת, הפעילות חזקה יותר. אפיינו את המרכיבים השונים של מיצוי הפנולים בדוגמאות השונות, על ידי הפרדתם ב-HPLC, זיהוין על סמך התרכובות הנקיות שבודדנו וכימותן בעזרת קביעת שטח הפיק ב-HPLC (ככל שכמות החומר בתערובת רבה יותר הוא יבלע יותר קרינה בתחום הבליעה שלו. כמות הבליעה מתבטאת בשטח הפיק שמופיע בכרומטוגרמה של ה-HPLC, (איור 3).

איור 3 מראה דוגמא של אנליזת HPLC של עלים ותפרחות בוגרות מהזן Green Globe. אנו רואים, כי שטחי הפיקים בדוגמת העלים גדולים יותר מאשר בתפרחת, זאת מאחר שבעלים כמות התרכובות הפוליפנוליות גדולה יותר. כמו כן אנו רואים את המרכיבים של כל אחת מהדוגמאות. בדרך זו זיהינו שני מרכיבים פוליפנוליים ייחודיים לתפרחת: apigenin-7-rutinoside (נמצא גם בפירות הדר, זיתים וגזר) ו-narirutin (נמצא גם בקליפות ובציפה של פירות הדר שונים).

סיכום

הראינו, כי הפעילות נוגדת החמצון במיצויים של ארטישוק, נמצאת בקורלציה טובה עם תכולת כלל הפנולים, ומכך הסקנו כי הפעילות נובעת בעיקרה מנוכחותן של תרכובות פוליפנוליות.

מצאנו כי תכולת הפנולים והפעילות נוגדת החמצון בעלים, גבוהים מאלו שנמצאו בתפרחות צעירות (ניצנים סגורים), שערכיהן גבוהים מאלו של תפרחות בוגרות.

שבע תרכובות פוליפנוליות בודדו ונוקו ממיצוי מתנולי של ארטישוק, שתיים מהן ייחודיות לתפרחת apigenin-7-rutinoside ו-narirutin.

הפעילות נוגדת החמצון של התרכובות הפנוליות המנוקות, תואמת את הצפוי על סמך המבנה הכימי המפוענח שלהן.

קיימים הבדלים בין זנים בתכולת התרכובות הפנוליות שלהם.

תרכובות פוליפנוליות שזוהו בארטישוק (איור מס.1)

כזכור, הפעילות נוגדת החמצון של תרכובת פנולית תלויה במספר הקבוצות ההידרוקסיליות (OH) על גבי הטבעת הפנולית ובמיקומן.

 
(R&S)-narirutin

 
apigenin-7-rutinoside

 
chlorogenic acid

 
1,3-di-caffeoylquinic acid (cynarin)

 
1-caffeoylquinic acid

 
luteolin-7- rutinoside

 
Cynaroside

פעילות נוגדת חמצון בארטישוק (איור מס.2)

מבוטאת כאחוזי עיכוב של מרכיבים פוליפנוליים שנמצאו בדוגמאות ארטישוק. בסוגריים ליד שם התרכובת מופיע מספר הקבוצות ההידרוקסיליות (OH) על כל טבעת פנולית. * מציין כי ההידרוקסילים מצומדים, עובדה המגבירה את הפעילות של המרכיב נוגד החמצון. אנו רואים כי קיימת התאמה טובה בין מספר הקבוצות ההידרוקסיליות לבין הפעילות נוגדת החמצון.

 
אנליזת HPLC של עלים ותפרחות בוגרות של ארטישוק מהזן Green Globe. (איור מס.3)

אנו רואים, על פי גודל הפיק, כי המרכיב העיקרי בעלה הוא חומצה כלורוגנית, בעוד שהמרכיב העיקרי בתפרחת הוא סינרין.

 


 

הסברים מפורטים לגבי אופן עריכת הניסויים המוסברים במאמר

בדיקת פוליפנולים כללית

הבדיקה שנעשתה מבוססת על חומר מגיב Folin-Ciocalteu’s phenol. ריאגנט זה הוא תערובת של תרכובות phosphotungstic ותרכובות phosphomolybdic. חיזור מרכיבי הריאגנט (חמצון התרכובות הפנוליות) משחרר תרכובות חמצניות כחולות של טנגסטן
(W8O23) ושל מוליבדן (Mo8O23). ניתן לחזות בעצמת הצבע הכחול בעזרת ספקטרופוטומטר בקריאת הבליעה של האור באורך גל של 760nm. את התוצאות מציגים בדרך כלל כאקוויוולנטים של חומצה גאלית (Gallic acid).

בדיקת פעילות נוגדת חמצון

קיימות דרכים רבות לבדיקת הפעילות נוגדת החמצון. רובן מבוססות על השיטה שהשתמשנו בה בעבודה זאת מבוססת על שינוי הצבע של DPPH (2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazine) מסגול לצהוב בנוכחות חומר המסוגל לדכא רדיקאלים חופשיים (radical quencher), או במילים אחרות נוגד חמצון. שינוי הצבע נקרא בעזרת ספקטרופוטומטר באורך גל של 517nm.

הפרדה בעזרת HPLC או בעזרת קולונות פרפרטיביות וזיהוי בעזרת NMR

המרכיבים הפוליפנוליים מומסים בתערובת מתנול מים עוברים דרך קולונה המכילה מטריקס בעל זיקה לתרכובות פוליפנוליות והן מתקשרות אליה. הנוזל שמריץ את הדוגמאות גורם להן להינתק מהמטריקס. התרכובות השונות משתחררות מהמטריקס על סמך מידת הזיקה שלהן אליו. מאחר וזיקתן שונה, הן יוצאות מהקולונה בזמנים שונים. ביציאה מהקולונה ישנו גלאי המזהה בליעה באורך הגל המתאים (באזור ה-UV), מזהה את ספקטרום הבליעה של החומר שיוצא ואת המסות שלו. זמן היציאה של החומר הבלתי ידוע, הספקטרום שלו והרכב המסות שלו מאפשרים זיהוי ראשוני של החומר על ידי השוואתו לסטנדרטים ידועים. מכשיר ה-HPLC משמש למטרה זאת. על מנת לזהות חומרים בלתי מזוהים יש לאסוף כמות משמעותית של הם בצורתם הנקייה ביותר.

לצורך כך משתמשים בקולונות פרפרטיביות. אלו הן קולונות גדולות, הדומות בתכונותיהן לקולונות ה-HPLC, אך מסוגלות להעביר דרכן נפחים גדולים יותר. לדוגמא, לצורך זיהוי החומרים בארטישוק מיצינו תרכובות פוליפנוליות מ-2 ק"ג עלים או תפרחות מיובשות ב-4 ליטר תמיסת מתנול\מים. המיצוי מוזרם דרך קולונות שונות והנוזל שיוצא מהקולונה נאסף במקטעים שכל אחד מהם נבדק בנפרד למידת ניקיונו ולפעילותו. מעבר דרך מספר קולונות בעלות תכונות שונות ובעזרת ממסים שונים איפשר לנו לנקות את המרכיבים הפוליפנוליים העיקריים במיצויי הארטישוק.

חומרים בלתי ידועים מזוהים בעזרת NMR (Nuclear magnetic resonance). מכשיר ה-NMR מזהה, בשימוש שעשינו בו, את המבנה התלת מימדי של מולקולות בתמיסה. התהודה המגנטית הגרעינית היא משלבת את התכונה של חומר להימשך למגנט עם עקרון התהודה. עקרון התהודה קובע שהתנודות של מערכת כלשהי ילכו ויתגברו, אם גורם מבחוץ יפעל עליה בתדירות השווה לתדירות שלה עצמה. תנודות מיקרוסקופיות יתרחשו בחלקיקים של חומר, אם נקרין אותם בקרינה אלקטרומגנטית (קרינת אור, קרינת רדיו, קרינת רנטגן ועוד) בעלת תדירות השווה לתדירות העצמית של החלקיקים.

במכשיר ה-NMR מופעל שדה מגנטי הגורם לכל גרעיני האטומים להסתדר בהשפעתו. סידור גרעיני האטומים הוא דינאמי והם נעים ומשנים כיוון במהירות רבה כל הזמן בהתאם לעצמת השדה המגנטי ובהתאם לתכונות הפיזיקליות שלהם. לכל אטום תדירות תנועה אופיינית והיא נקראת 'תדירות המעבר'. כאשר מפעילים קרינה אלקטרומגנטית חיצונית על האטומים, אם תדירות הקרינה החיצונית תהיה זהה ל'תדירות המעבר' של האטום נקבל תופעה של תהודה. במצב זה הגרעינים קולטים אנרגיה מהקרינה האלקטרומגנטית ומחליפים כיוון בתוך השדה המגנטי. אחר כך חוזרים גרעיני האטומים למצב הקודם תוך כדי פליטת קרינה (פליטת אנרגיה). קרינה זו נקלטת ומתורגמת לאותות (signals) המוצגים על גבי מסך. אפשר לדעת ולמדוד אילו אטומים היו בתוך המגנט ומה כמותם על פי האותות המשקפים את תדירות המעבר שלהם. קיימות תוכנות המעבדות את האותות להרכב ומבנה מרחבי של מולקולה.

• הערת המחברים: תודה לקובי תדמור, שלבקשתנו הוסיף הסבר מקצועי ומפורט, לטובת שוחרי הדעת. 

  


 

1. Brown, JE; Rice-Evans, CA. 1998. Luteolin-rich artichoke extract protects low density lipoprotein from oxidation in vitro. Free Radical Res 29:247-255.
2. Demmig-Adams, B; Adams, WWR. 2002. Antioxidants in photosynthesis and human nutrition. Science 298:2149-2153.
3. Hollman, PCH; Arts, ICW. 2000. Flavonols, flavones and flavanols - nature, occurrence and dietary burden. J Sci Food Agric 80:1081-1093.
4. Martino, V.; Caffini, N.; Phillipson, J. D.; Lappa, A.; Tchernitchin, A.; Ferraro, G.; Debenedelti, S.; Schilcher, H.; Acevedo, C. 1999. Identification and characterization of antimicrobial components in leaf extracts of globe artichoke (Cynara scolymus L.). Acta Hortic 501:111-114.
5. Wang, M; Simon, J; Aviles, F; He, K; Zheng, Q; Tadmor, Y. 2003. Analysis of antioxidative phenolic compounds in Artichoke (Cynara Scolymus L.). J Agric Food Chem 51:601-608.
 

עבור לתוכן העמוד