Karotenoidy v pšenicích s netradiční barvou zrna

Bc. Marie Míková

Master's thesis

Carotenoids in coloured wheat grains

Abstract:

V teoretické části práce je zpracován literární přehled se zaměřením na pšenici a na problematiku karotenoidů v obilovinách. V literární rešerši je uvedena historie pšenice, anatomická stavba a chemické složení pšeničného zrna. Dále se práce věnuje chemickému složení, biosyntéze, metabolismu a stabilitě karotenoidů. Zvláštní pozornost je věnována luteinu, kterého je v obilkách pšenice zastoupeno nejvíce. Netradičně zbarvené odrůdy pšenic mají vyšší obsah biologicky aktivních látek,(karotenoidy, antokyany, fenolické kyseliny) a další nutričně významné látky pro člověka. Tyto látky také vykazují antioxidační vlastnosti. V praktické části práce byla pro analýzu karotenoidů použita pšenice (T. aestivum L.) s odlišným typem zbarvení zrn. Testováno bylo 8 odrůd pšenic – Citrus, Bona Vita (se žlutou barvou zrna), V1 131-15, UC 66049 (modrá barva zrna), Konini, AF Jumiko (purpurová barva zrna) a Bohemia, Annie (standardní barva zrna). Vybrané odrůdy pšenic byly hodnoceny ze dvou po sobě jdoucích sklizní z roku 2015 a 2016. Obsahy karotenoidů byly změřeny metodou HPLC s DAD detekcí. V jednotlivých odrůdách byl sledován vliv odrůdy a barvy zrna na celkový obsah a složení karotenoidů. Dále byl sledován vliv ročníku sklizně na obsah karotenoidů u jednotlivých genotypů. Výsledky potvrdily hypotézu, že obsah karotenoidů v pšenicích je odrůdově závislý. Nejvyšší schopnost syntézy karotenoidů byla zjištěna v odrůdě Citrus s průměrnou hodnotou 6,695 µg.g-1sušiny a nejnižší schopnost tvorby v odrůdě UC 66049 (1,906 µg.g-1sušiny). Dále byla potvrzena hypotéza, že obsah a složení karotenoidů je závislý na barvě zrna. Nejvyšší obsah karotenoidů vykazovala pšenice se žlutým zrnem (6,597 µg.g-1sušiny). U klasické pšenice (červené) bylo naměřeno 2,304 µg.g-1sušiny, což představuje nejmenší množství karotenoidů v porovnání s modrou (3,726 µg.g-1sušiny) a purpurovou (3,642 µg.g-1sušiny) pšenicí. Hypotéza, že karotenoidy jsou ovlivněny ročníkem sklizně, také byla potvrzena. Pšenice sklizené v roce 2015 obsahovaly průměrně více karotenoidů (5,264 µg.g-1sušiny), než pšenice sklizené v roce 2016 (2,870 µg.g-1sušiny). V testovaných odrůdách byl sledován poměr volných a esterově vázaných karotenoidů. Nevětší podíly esterově vázaných karotenoidů v roce 2015 obsahovaly odrůdy Bona Vita a UC 66049 (67 %), V roce 2016 bylo zjištěno největší procento u odrůd Bona Vita a Konini (66 %). Genotypy pšenice: Bohemia, V1 131-15, Citrus a AF Jumiko uchovávají pouze volné formy karotenoidů.

Abstract:

SummaryThe theoretical part of this essay describes a literary overview focused on wheat and on matters of carotenoids in cereal. The literary recherche presents the history of wheat, anatomical structure and chemical composition of a wheat grain. Next, this essay focuses on chemical composition, biosynthesis, metabolism and constancy of carotenoids. Special attention is paid to lutein, which makes the biggest part of the wheat grain. Unusually coloured types of wheat have higher content of biologically active substances (carotenoids, anthokyans, phenolic acids) and other substances that are nutritionally significant for people. These substances also show antioxidant features. In the practical part was used wheat for carotenoid analysis (T.aestivum L.) with different types of wheat colouring. 8 types of wheat were tested - Citrus, Bona Vita (yellow grain), V1 131-15, UC 66049 (blue grain), Konini, AF Jumiko (purple grain) and Bohemia, Annie (standard grain colour). Selected wheat types were evaluated from two harvests from years 2015 and 2016. The content of carotenoids was measured by HPLC-DAD detection. The effect of the type and grain colour on the entire content and structure of the carotenoids was observed in individual types. The effect of the year of harvest on the carotenoid content in individual genotypes was also observed. The results confirm the hypothesis that the carotenoid content in wheat depends on the type. The biggest capability of carotenoid synthesis was discovered in Citrus with the average value of dry matter 6,695 µg.g 1, and the lowest capability was found in UC 66049 (1,906 µg.g 1 of dry matter). The hypothesis that the carotenoid content and composition depends on wheat colour was also confirmed. The highest content of carotenoids was found in wheat with yellow grain (6,597 µg.g 1of dry matter). Standard wheat (red) contained 2,304 µg.g 1of dry matter which means smaller amount of carotenoids in comparison with the blue (3,726 µg.g 1 of dry matter) and purple (3,642 µg.g 1 of dry matter) wheat. Hypothesis, that carotenoids are affected by the year of the harvest was also confirmed. Wheat harvested in 2015 contained on an average more carotenoids (5,264 µg.g 1 DM) than wheat harvested in 2016 (2,870 µg.g 1of DM). The ratio of free and ester bond carotenoids was observed in the tested types. The highest ratio of ester bond carotenoids in 2015 contained Bona Vita and UC 66049 (67%), in 2016 was the highest percentage found in Bona Vita and Konini (66%). Wheat genotypes: Bohemia, V1 131-15, Citrus and AF Jumiko hold only free forms of carotenoids.

Keywords

purpurový perikarp, modrý aleuron, žlutý endosperm, sndardní barva zrna, karotennoidy, HPLC, DAD, pšenice

Keywords

wheat, purple pericarpv, blue aleuron, yellow endosperm, standard wheat colour, carotenoids, HPLC, DAD

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Zora Kotíková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Nutrition and Foodstuffs / Nutrition and Foodstuffs