Academic CentreKartupeļu (Solanum tuberosum, L.) ekstrakta ārstniecisko īpašību zinātniskā izpēte
Darba mērķis:
Šī darba mērķis bija ar mūsdienīgām, jaunu zāļvielu pētījumos pielietotām metodēm pārbaudīt tautas medicīnas atziņas un sniegt zinātnisku pamatojumu vai noliegumu kartupeļu bioaktīvo vielu iespējamam bioloģiskam efektam.
Pētījuma pamatojums
Jēdziens „funkcionālais uzturs” tika ieviests Japānā 1980-os gados, kad veselības sistēmas autoritātes secināja, ka īpaši sabiedrībā ar lielu vecu cilvēku skaitu diēta nosaka dzīves kvalitāti un novērš riska faktorus saslimt ar plaši izplatītām slimībām, tai skaitā diabētu, sirds slimībām, vēzi. Funkcionālā pārtika nozīmē produktus, kas satur bioloģiski aktīvas vielas ar pierādītu ietekmi uz kādas slimības riska faktoriem.
Saikne ar pētījumiem citas valstīs
Kad mēs pirmo reizi pieteicām šī pētījuma projektu, nebija zinātnisku publikāciju, ka kartupeļus varētu uzskatīt par funkcionālu uzturu. Tagad situācija ir mainījusies, un par kartupeļu ārstnieciskajiem efektiem jau ir vairākas publikācijas.
Ir sagadījies, ka tieši Japānas zinātnieki ir apstiprinājuši mūsu izteikto hipotēzi, ka kartupeļu bumbuļos ir atrodams zīdītāju smadzeņu neiromediators – gamma-aminosviestskābe (GASS). Mūsu publikācija starptautiskajā žurnālā Planta Medica tika uztverta ar ļoti lielu interesi, un mēs saņemam vēstules no ārzemju pētniekiem, kuri mums izsaka pateicību par lielisku pētījumu. Industriālie pētnieki no firmas Calbee Foods Co, Ltd, Japānā pārbaudīja GASS saturu kartupeļu čipšos un nūjiņās (potato snacks) un atklāja daudz augstāku tās līmeni kā kartupeļos. Tagad viņi pārņem mūsu izstrādāto HPLC metodi benzodiazepīnu noteikšanai, lai izmērītu benzodiazepīnu saturu kartupeļu pārstrādes produktos.
Kalgari universitātes (Kanāda) profesors Christian J. Vandermaas pētīja kartupeļu produktu ietekmi uz galvas smadzeņu elektroencefalogrammu, un pateicās mums par iespēju izskaidrot savus rezultātus kontekstā ar mūsu atklājumu, par kartupeļu ekstraktu spēju arī per os iedarboties uz smadzenēm.
Pētījuma rezultāti:
Iepriekšējā finansējuma periodā mēs atklājām, ka kartupeļu aktīvajām vielām arī pēc ievadīšanas per os (caur muti) pelēm tiek novērota ietekme uz centrālo nervu sistēmu (CNS), kas tika reģistrēta kā pretkrampju darbība. Mēs noteicām benzodiazepīnu saturu kartupeļos un secinājām, ka tas ir pārāk mazs, lai visus CNS efektus varētu izskaidrot ar benzodiazepīnu darbību un izteicām hipotēzi, ka kartupeļos ir pati GASS vai citas GASS-receptoru aktīvas vielas.
Starp kartupeļu bioloģiski aktīvajām vielām tiek minēti arī polifenoli. Tika noteikts polifenolu saturs trijās Latvijā audzētās kartupeļu šķirnēs – „Adretta”, „Herta” un „Laura”. Vidēji kartupeļu sulā ir 190,93 ± 20 GSE mg/200ml polifenolu.
Pārsvarā kartupeļu polifenoli ir fenolskābes ar zemu antioksidatīvo darbību, tāpēc kartupeļu ekstraktiem prognozē pretiekaisuma darbību, jo fenolskābēm – hlorogēnskābei, kafiskābei u.c. ir pierādītas pretiekaisuma un pretreimatisma iedarbība.
2008. gada pētījumi bija veltīti glikoalkaloīdu satura izpētei. Tie ir savienojumi, kuros viena vai vairākas cukura molekulas ir saistītas ar steroidālo alkaloīdu – solanidīnu. Glikoalkaloīdi ir toksiski savienojumi, tomēr organismā to toksicitāte izpaužas tikai augstu devu gadījumos. Kartupeļos esošie glikoalkaloīdi ir holīnesterāzes inhibitori, kas rada traucējumus neirālajās funkcijās. Pasaules Veselības organizācija ir noteikusi maksimālo pieļaujamo glikoalkaloīdu saturu kartupeļos, bet pētījumi Čehijā, Turcijā un Francijā liecina, ka tirgū nonāk kartupeļi ar daudz augstāku glikoalkaloīdu saturu. Nav zināms, kāda ir situācija Latvijā. Glikoalkaloīdus līdz šim Latvijā ar augstefektīvās šķidrumu hromatogrāfijas (AEŠH) metodi nenosaka.
2007.gadā mēs iesākam izstrādāt metodi vienlaicīgai alfa-solanīna un alfa-hakonīna noteikšanai.
Glikoalkaloīdu noteikšana ir problemātiska, jo abi galvenie kartupeļu glikoalkaloīdi - solanīns un hakonīns – satur vienu un to pašu aglikonu, atšķiras tikai cukuru daļa. Ja cukuri dažādo manipulāciju laikā nošķeļas, tad hromatogramma rāda tikai vienu aglikona pīķi. Tāpēc 2008.gadā turpinājām glikoalkaloīdu noteikšanas metodes validāciju, izmēģinot dažādas alternatīvas.
Veicot zinātnisko rakstu izpēti un analīzi, tika apkopotas vairāk nekā 10 dažādas solanīna un hakonīna noteikšanas metodes kartupeļos ar AEŠH metodi. Veiktie eksperimenti parādīja, ka hakonīnam (1) un solanīnam (2) nav izteiktas UV absorbcijas virs 210 nm (1.attēls).
1.attēls. Glikoalkolaīdu α-hakonīna (1) un α-solanīna (2) UV absorbciju spektri.
Tālāk veicām glikoalkaloīdu satura mērījumus divās šķirnēs – Laura un Adretta (2.attēls). Pēc virknes dažādiem eksperimentiem secinājām, ka visaugstākie rezultāti tiek iegūti kartupeļus blenderējot ar 5% CH3COOH šķīdumu istabas temperatūrā vismaz 10 minūtes. Eksperimentiem tika salīdzināti rezultāti kartupeļiem ar un bez mizas.
2.attēls. Glikoalkolaīdu α-hakonīna un α-solanīna noteikšana Latvijā audzētos kartupeļos.
A-Laura bez mizas; B-Laura ar mizu; C-Adretta bez mizas
Glikoalkaloīdu saturs sulā un blenderētos kartupeļos atšķiras (1 .tabula), bet nevienā gadījumā nepārsniedza atļauto līmeni. No 100 g kartupeļu iegūst apmēram 35-50 ml sulas. Pēc EuroFacta datiem 2007.gadā Latvijā kartupeļu patēriņš ir bijis 219 kg gadā uz 1 iedzīvotāju, bet visaugstākais ir Baltkrievijā – 420 kg gadā uz 1 iedzīvotāju.
1.tabula
Glikoalkoloīdu saturs Latvijā audzētos kartupeļos
Kartupeļu sula | Kartupeļi | |||||
Šķirne | Hakonīns, mg/ml | Solanīns, mg/ml | Kopējais, mg/mL | Hakonīns, mg/100 g kart. | Solanīns, mg/100 g kart. | Kopējais, mg/100 g kart. |
Laura bez mizas | 0.079 | 0.015 | 0.094 | 1.264 | 0.240 | 1.5 |
Laura ar mizu | 0.064 | 0.113 | 0.177 | 1.024 | 1.808 | 2.8 |
Adretta bez mizas | 0.073 | 0.011 | 0.084 | 1.168 | 0.176 | 1.3 |
Official Food Regulations (nedrīkst parsniegt 18 mg /100 g).
Secinājumi:
Kartupeļu šķirnēs Laura un Adretta netika atklāts paaugstināts glikoalkaloīdu saturs.
Kartupeļu padziļinātie pētījumi sniedza jaunu informāciju par bioaktīvajām vielām un to daudzumiem, kas ļauj kartupeļus uzskatīt par funkcionālu uzturu.