Hemmende Eigenschaften von Antioxidantien und stärkehydrolysierenden Enzymen von Striga-resistenten Gelb-Orange-Mais-Hybriden

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Abstrakt: Die meisten gesundheitlichen Vorteile von Getreide werden ihren bioaktiven Verbindungen zugeschrieben. Diese Studie bewertete die Niveaus der bioaktiven Verbindungen und derAntioxidansund stärkehydrolysierendEnzymeinhibitorische Eigenschaften von sechs Pipeline-Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden (codiert AS1828-1, 4, 6,8, 9, 11) in vitro. Die Maishybriden wurden am International Institute of Tropical Agriculture (ITA), Nigeria, angebaut. Die bioaktiven Verbindungen (Gesamtphenole, Tannine,Flavonoide- und Phytatspiegel, Antioxidantien (DPPH"- und ABTS-Fängerkapazität und Reduktionskraft) und stärkehydrolysierendEnzyme(-Amylase und x-Glucosidase) inhibitorische Aktivitäten der Maishybride wurden durch Spektrophotometrie bestimmt. Gleichzeitig wurden Carotinoide mit einem Umkehrphasen-HPLC-System quantifiziert. Die Bereiche der bioaktiven Verbindungen waren: 11,25-14,14 mg GAE/g (Gesamtphenole), 3,62-4,67 mg QE/g (Gesamtflavonoide), 3,{{1{ {34}}}}0,29 mg/g (Gerbstoffe),3,66-4,31 Prozent (Phytat),8,92-12,11 ug/g (Gesamtxanthophylle),2,{{19 }}0,89 ug/g (Gesamt-Carotin) und 3,17-3,77 ug/g (Gesamt-Provitamin-A-Carotinoide). Extrakte der Maishybriden fangen DPPH"(SC50): 9. 07-26,35 mg/ml) und ABTS* (2,{{30}},68 TEACmmol/g), reduziertes Fe3 plus zu Fe2 plus (0,25±0,64-0 0,43±0,01 mg GAE/g) und inhibierte -Amylase und -Glucosidase mit IC50-Bereichen von 26,28-52,55 mg/ml bzw. 47,72-63,98 mg/ml. Unter den sechs Klonen der Maishybriden hatte AS1828-9 die höchste (S<0.05)levels of="" tannins="" and="" phytate="" and="" the="" strongest="">Antioxidansund stärkehydrolysierende Enzyme inhibierende Aktivitäten. Es wurden signifikante Korrelationen zwischen den Gesamtphenolen und den folgenden beobachtet: ABTS*(S<0.01, r="0.757)," dpph"sc50=""><0.01,r=-0.867), reducing=""><0.05,r=0.633), α-amylase=""><0.01,r=-0.836) and="" α-glucosidase=""><0.05, r="-0.582).Hence," the="" striga-resistant="" yellow-orange="" maize="" hybrids(especially="" as1828-9)="" may="" be="" beneficial="" for="" alleviating="" oxidative="" stress="" and="" postprandial="">

Schlüsselwörter: Gesamtphenole; Gesamtflavonoide; Tannine; Carotinoide; Phytinsäure; Alpha-Glucosidase-Inhibitionsassay; Alpha-Amylase-Inhibitionsassay

1. Einleitung

Die Bereitstellung ertragreicher, nahrhafter und gesunder Nahrungspflanzen ist unerlässlich, um den Herausforderungen durch Unterernährung und den damit verbundenen Krankheiten zu begegnen. Daher wurden verschiedene systematische Ansätze, wie z. B. die Züchtung krankheitsresistenter Grundnahrungsmittel mit verbesserter Ernährungsqualität, in Pflanzenzüchtungsforschungsprogrammen eingesetzt, um den Ernährungsbedürfnissen der schnell wachsenden Weltbevölkerung gerecht zu werden. Dies ist angesichts der drastischen Verringerung der Quantität und Qualität der weltweiten Nahrungsmittelversorgung, die durch Umweltverschmutzung, globale Erwärmung und die Entwicklung von verursacht wird, zwingender geworden

neuartige Biokraftstoffquellen [1]. In Subsahara-Afrika trägt Mais (Zea mays L.) nachweislich zur Ernährungssicherheit und Armutsbekämpfung in Familien mit niedrigem Einkommen bei [2].

Gelb-orange Mais-Genotypen sind bekannt für ihre hervorragenden ernährungsphysiologischen und gesundheitsfördernden Eigenschaften aufgrund der darin enthaltenen bioaktiven Verbindungen, darunter Carotinoide, polyphenolische Verbindungen, Phytinsäure [3-5] und Tocopherole [6]. Die Aussicht auf Ernährungssicherheit und verbesserte Ernährung durch gesteigerte Maisproduktion in Subsahara-Afrika wird jedoch durch die hemiparasitische Wurzelpflanze Striga hermonthica(Del.)Benth bedroht, die bei starkem Befall durch Wasserverlust Ertragseinbußen von bis zu 100 Prozent verursacht und Nährstoffe durch Parasitismus [7,8]. Folglich stellt S. hermonthica eine abiotische Einschränkung für die Maisproduktion in Subsahara-Afrika dar, die aus einem Paradigmenwechsel vom traditionellen System des Getreideanbaus mit ausgedehnten Brachzeiten herrührt. Ein solches traditionelles System des Getreideanbaus stellte sicher, dass das Niveau der Striga-Samenbank im Boden für die Pflanzen verträglich war9]. Um die durch den Befall mit S. hermonthica verursachten Ertrags- und Qualitätsverluste bei Mais zu mindern, besteht die beste Bekämpfungsmethode darin, Striga-resistente Maisgenotypen anzupflanzen. Diese Strategie ist leicht anpassbar, insbesondere in Kombination mit anderen Managementpraktiken [10].

Unsere kürzlich durchgeführte Studie ergab, dass Striga-resistente gelb-orange Maishybriden Carotinoide, Polyphenole und Phytinsäure enthalten [3]. Diese bioaktiven Verbindungen wirken bekanntermaßen als Antioxidantien und unterdrücken postprandiale Hyperglykämie, neben anderen gesundheitlichen Vorteilen [4,5,11,12]. Unter den bioaktiven Verbindungen in Orangenmaiskörnern wurde berichtet, dass die antioxidativen [13,14] und hemmenden Aktivitäten auf Verdauungsenzyme [15] von den phenolischen Verbindungen abhängen, die hauptsächlich in gebundener Form vorliegen. Darüber hinaus sind phenolische Verbindungen dafür bekannt, mehrere andere Bioaktivitäten zu besitzen, wie z. entzündungshemmende, antimikrobielle, krebshemmende, antialzheimer- und antiallergische Eigenschaften neben anderen biologischen Aktivitäten[16]. Daher ziehen phenolische Verbindungen aus Nahrungsquellen aufgrund ihrer Vorteile für die menschliche Gesundheit große Aufmerksamkeit sowohl von Wissenschaftlern als auch von Verbrauchern auf sich [16].

Das Ziel dieser Studie war es, die Konzentrationen der bioaktiven Verbindungen und die inhibitorischen Eigenschaften von Antioxidantien und stärkehydrolysierenden Enzymen von sechs Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden in der Pipeline in vitro zu bewerten. Die Studie prüfte auch die Assoziationen zwischen den bioaktiven Bestandteilen und denAntioxidansund stärkehydrolysierende Enzyme inhibierende Aktivitäten der sechs in der Pipeline befindlichen Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden.

2. Ergebnisse und Diskussion

2.1. Bioaktive Komponenten in sechs Striga-resistenten Gelb-Orange-Mais-Hybriden der Pipeline

Die in den sechs Pipelines ermittelten bioaktiven Komponenten Striga-resistente gelb-orange Maishybride (AS1828-1(AS1), AS1828-4(AS4), AS1828-6(AS6), AS{{ 8}} (AS8), AS1828-9(AS9), AS1828-11(AS11))in dieser Studie wurden Gesamtphenole,Flavonoide, Tannine, Carotinoide und Phytinsäure. Die Gehalte an Gesamtphenolen, Gesamtflavonoiden, Tanninen und Phytinsäure sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Gesamtphenole lagen im Bereich von 11,25 bis 14,14 mg GAE/g in AS4 bzw. AS9; Gesamtflavonoide reichten von 3,62 bis 4,67 mg QE/g in AS11 bzw. AS6; der Tanningehalt reichte von 3,64 bis 6,29 mg/g in AS1 bzw. AS9; und der Phytinsäuregehalt reichte von 3,66 Prozent in AS6 bis 4,47 Prozent in AS1.

Somit enthielt AS9 die höchste (S<0.05)total phenolics="" and="" tannin="" levels,="" while="" as6="" had="" the="" highest="" total="" flavonoids="" content.="" the="" total="" phenolic="" concentrations="" detected="" in="" the="" striga-resistant="" yellow-orange="" maize="" hybrids="" are="" higher="" than="" the="" values="" previously="" reported="" in="" yellow="" maize="" hybrids,="" including="" 2.15="" mg="" gae/g[15]and="" 2.08="" mg="" gae/g[17].="" similarly,="" the="" levels="" of="" total="" flavonoids="" detected="" in="" the="" striga-resistant="" yellow-orange="" maize="" hybrids="" in="" this="" study="" are="" higher="" than="" the="" 0.93±="" 0.03="" mg="" oqe/g="" recently="" reported="" in="" provitamin="" a="" yellow="" maize="" flour="" [17].="" although="" the="" tannin="" levels="" are="" within="" the="" range(2.1-7.3="" mg/g)previously="" reported="" in="" striga-resistant="" yellow-orange="" maize="" hybrids="" [3],="" the="" values="">

vergleichsweise höher als der Bereich der kondensierten Tannine (33,70 bis 158,55 mg/100 g, entsprechend 0,34 bis 1,59 mg/g), der in pigmentierten Mais-Genotypen berichtet wird [13].

Die höheren Gehalte an Gesamtphenolen, Gesamtflavonoiden und Tanninen, die in den sechs Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden beobachtet wurden, im Vergleich zu Werten in der vorhandenen Literatur für diese Polyphenole in nicht-Striga-resistenten gelben Mais-Genotypen, können mit möglich in Verbindung gebracht werden Unterschiede in ihrer genetischen Ausstattung [3]. Es ist bekannt, dass die Biosynthese von Polyphenolen und anderen pflanzlichen Sekundärmetaboliten in Gegenwart von Stressoren als zellulärer Abwehr- und/oder Anpassungsmechanismus der Pflanze ansteigt, um ungünstigen Bedingungen standzuhalten [16,18]. Darüber hinaus wird die Keimung von Striga-Samen durch die Produktion von Strigolactonen (Pflanzenhormonen) in den Wurzeln der Maispflanze stimuliert, die die Pflanze unter Stress freisetzt [19]. Daher ist es möglich, dass das Merkmal der Resistenz gegen S. hermonthica die Biosynthese von Polyphenolverbindungen im Mais hochreguliert hat, um dem Parasiten zu widerstehen. Dies wird durch einen früheren Bericht gestützt, wonach die Resistenz nach der Anheftung gegen S. hermonthica eine Verdickung der Pflanzenzellwand und die Anhäufung vieler kleiner Vakuolen und Phenolablagerungen beinhaltete, die innerhalb der Pflanzenzelle dicht gefärbt sind [20].

Phenolverbindungen zeichnen sich durch ihre antioxidative Aktivität aufgrund ihrer Redoxeigenschaften aus, die es ihnen ermöglichen, als Quencher von Singulett-Sauerstoff, Wasserstoffspender und Reduktionsmittel zu fungieren [21]. Darüber hinaus wurde auch berichtet, dass phenolische Verbindungen Verdauungsenzyme, einschließlich Pankreaslipase, -amylase und a-Glucosidase, durch unspezifische Bindung an die einzelnen Enzyme inaktivieren [22]. Wie zuvor von Villiger et al. berichtet, besitzen[23]Phenolverbindungen eine hohe Affinität zu Proteinen über Wasserstoff und hydrophobe Bindungen, was ihre Fähigkeit zur Hemmung von Enzymen wie -Amylase und -Glucosidase durch Denaturierung von Protein verstärkt.

The phytic acid contents were comparable (p>0.05) unter den sechs Pipelines Striga-resistente gelb-orange Maishybriden. Dieser Bereich stimmt mit unserem vorherigen Bericht über den Phytinsäuregehalt von Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden überein [3]. Phytinsäure besitzt zusätzlich zu ihrer hemmenden Wirkung gegen die Entstehung von Nierensteinen [24] eine antioxidative Aktivität sowie Anti-Krebs-Eigenschaften [25]. Die antioxidativen Eigenschaften der bioaktiven Komponenten, insbesondere der phenolischen Bestandteile (Flavonoide und Tannine) in den Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden, können auch den oxidativen Abbau einiger endogener Nährstoffe im Mais, die sehr anfällig dafür sind, verhindern und/oder verlangsamen Oxidation, wie ungesättigte Fettsäuren und Vitamine [16]. Darüber hinaus können die bioaktiven Komponenten in den Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden die Geschwindigkeit verringern, mit der einige toxische oxidative Produkte gebildet werden, wodurch die Ernährungsqualität erhalten bleibt und die Haltbarkeit der daraus hergestellten Lebensmittelprodukte verlängert wird [26].

The carotenoid content in the Striga-resistant yellow-orange maize hybrids is presented in Table 2. Total β-carotene (9-cis-β-carotene + 13-cis-β-carotene + all-trans-β-carotene) ranged from 2.42 to 2.89ug/g; total xanthophylls (lutein+zeaxanthin) ranged from8.92 to 12.11l ug/g; and total provitamin A carotenoids(β-cryptoxanthin+β-carotene+α-carotene） ranged from 3.17 to 3.77 μg/g,in AS6 and AS9,respectively. There were no significant differences(p>0.05) im Carotinoidgehalt des Striga-resistenten Gelb-Orange

Mais-Hybriden. Die in dieser Studie erhaltenen Bereiche von Carotinoiden bestätigen die zuvor von Alamu et al. für mit Provitamin A angereicherten gelben Maishybriden [27]. Darüber hinaus waren die gesamten Xanthophylle wertvoller als die gesamten Provitamin-A-Carotinoide in den Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden, was die Ergebnisse von Ortiz et al. [28].

Die Carotinoide könnten die antioxidativen und stärkehydrolysierenden Enzyme hemmenden Aktivitäten der phenolischen Verbindungen in den Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden in Übereinstimmung mit ihren berichteten Bioaktivitäten ergänzt haben. Beispielsweise wurde berichtet, dass Carotinoide eine antioxidative Aktivität als Hauptmechanismus besitzen, der ihren gesundheitlichen Vorteilen zugrunde liegt [29]. Sie verleihen auch Schutzwirkungen gegen nicht übertragbare chronische Krankheiten wie Krebs[30] und Herz-Kreislauf-Erkrankungen [31]. Es wurde auch berichtet, dass -Cryptoxanthin das Risiko von Typ-2-Diabetes (T2D) signifikant reduziert und die Insulinresistenz abschwächt [32,33].

2.2. Antioxidative Aktivität von sechs Striga-resistenten Gelb-Orange-Mais-Hybriden der Pipeline

Die antioxidative Aktivität der Striga-resistenten gelb-orangen Maishybride (Tabelle 3) zeigte, dass die sechs Pipeline-Klone alle antioxidative Aktivität aufwiesen, indem sie freie Radikale (ABTS-Grad plus und DPPH*) abfangen und Eisen(III)-Ionen (Fe3+) zu Eisen(II)-Ionen reduzieren (Fe2 plus ). Die antioxidative Aktivität variierte signifikant (S<0.05) among="" the="" hybrids,="" with="" as9="" having="" the="" strongest=""><0.05) free="" radicals="" scavenging="" abilities(7.28="" teac="" mmol/g="" and="" sc50,="" 9.07±="" 0.27="" mg/ml="" for="" abts+="" and="" dpph,="" respectively)and="" ferric-reducing="" power="" (0.43="" mg="" gae/g).="" it="" is="" pertinent="" to="" recall="" that="" as9-9="" also="" had="" the="" highest="" level="" of="" total="" phenolics="" and="" tannins,="" as="" presented="" earlier="" in="" table="" 1.="" the="" dpph°scavenging="" abilities="" of="" the="" striga-resistant="" yellow-orange="" maize="" hybrids="" obtained="" in="" this="" study="" (sc50:="" 9.07="" to="" 26.35="" mg/ml)="" are="" more="" potent="" than="" those="" reported="" by="" rodriguez-salinas="" et="" al.="" [13]="" for="" pigmented="" maize="" genotypes(ic50:="" 31="" to="" 52="" mg/ml)="" since="" a="" lower="" sc50="" or="" ic50="" is="" indicative="" of="" a="" stronger="" activity="" [34].="" however,="" vitamin="" c,="" a="" standard="" antioxidant="" with="" a="" lower="" sc50(4.63±0.28="" mg/ml),="" had="" a="" stronger="" dpph*scavenging="" activity="" than="" all="" of="" the="" six="" striga-resistant="" yellow-orange="" maize="" hybrids.="" similarly,="" the="" abts·+="" scavenging="" activity="" of="" the="" striga-resistant="" yellow-orange="" maize="" hybrids="" (2.65-7.68="" teac="" mmol/g)is="" higher="" than="" the="" value="" (294.81±="" 2.23="" umol="" teac/g)reported="" by="" irondi="" et="" al.[17]="" for="" provitamin="" a="" yellow="" maize="" flour.="" the="" stronger="" antioxidant="" activity="" of="" the="" striga-resistant="" yellow-orange="" maize="" hybrids="" over="" the="" non-striga-resistant="" pigmented="" maize="" genotypes="" may="" be="" attributed="" to="" the="" increased="" deposition="" of="" polyphenolic="" compounds="" in="" their="" defense="" against="" s.="" hermonthica="" [20],="" which="" may="" have,="" consequently,="" enhanced="" the="" antioxidant="" capacity="" of="" the="" striga-resistant="" yellow-orange="" maize="">

Die Fähigkeit zum Abfangen freier Radikale und die eisenreduzierende Kraft der Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden deuten darauf hin, dass sie den Körper vor oxidativen Angriffen schützen können, die durch freie Radikale und reaktive Sauerstoffspezies ausgelöst werden. Daher können die Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden eine schützende Wirkung gegen die oxidative Schädigung von Biomolekülen im Körper haben, einschließlich Nukleinsäuren, Proteinen, Lipiden und Kohlenhydraten [35] und den chronischen Krankheiten im Zusammenhang mit oxidativem Stress [36]. .

2.3.Stärke-hydrolysierende Enzyme Hemmaktivitäten der sechs Striga-resistenten biofortifizierten gelb-orangen Mais-Hybriden der Pipeline

Die Hemmaktivität der stärkehydrolysierenden Enzyme (-Amylase und -Glucosidase) der sechs Pipelines Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden, ausgedrückt als IC50 (Extraktkonzentration, die die Enzymaktivität um 50 Prozent hemmte), ist in Tabelle 4 dargestellt. Die IC50 Die Werte der Striga-resistenten gelb-orangen Maishybride auf -Amylase und -Glucosidase lagen im Bereich von 26,28 bis 52,55 mg/ml und 47,72 bis 63,98 mg/ml in AS9 bzw. AS4. Unter den sechs in der Pipeline befindlichen Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden zeigte AS9 mit den niedrigsten IC50-Werten sowohl für -Amylase als auch für -Glucosidase den stärksten (S<0.05)inhibitory activity="" on="" these="" two="" enzymes.="" interestingly,="" there="" was="" no="" significant="" (p="">0,05) Unterschied in den IC50-Werten von AS9 und Acarbose (ein Standard-Antidiabetikum) auf -Amylase, was darauf hinweist, dass die -Amylase-hemmenden Fähigkeiten von AS9 und Acarbose vergleichbar waren. Abgesehen von der -Amylase-Hemmfähigkeit von AS9, die mit der von Acarbose vergleichbar war, waren die -Amylase- und -Glucosidase-Hemmaktivitäten der Acarbose jedoch stärker als die der Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden. Die Fähigkeit verschiedener pigmentierter (gelber, violetter, roter und schwarzer) Mais-Genotypen, die Aktivität des stärkehydrolysierenden Enzyms (-Glucosidase) zu hemmen, wurde von Fabila-Garcia et al. [fünfzehn]. Ihre Ergebnisse zeigten, dass der Extrakt aus gelbem Mais unter den Mais-Genotypen die höchste -Glucosidase-hemmende Aktivität, ausgedrückt als Prozentsatz (69,8 Prozent), aufwies. Darüber hinaus haben Irondi et al. [17] berichteten kürzlich über o-Amylase- und -Glucosidase-IC50-Werte von 237,12 ± 2,60 bzw. 157,18 ± 1,05 ug/ml für gelbes Provitamin-A-Maismehl. Im Vergleich zu Maisseidenextrakt, von dem berichtet wurde [37], dass er a-Amylase und -Glucosidase mit durchschnittlichen IC50-Werten von 218,4 bzw. 221,4 ug/ml hemmt, hatten die sechs in der Pipeline befindlichen Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden eine schwächere Hemmwirkung auf c-Amylase und x-Glucosidase.

Sowohl c-Amylase als auch o-Glucosidase sind an der Verdauung von Nahrungskohlenhydraten beteiligt. Während -Amylase im Dünndarm Stärke -14-Bindungen hydrolysiert, um Oligosaccharide und Disaccharide freizusetzen, vervollständigt -Glucosidase im Bürstensaum des Dünndarms die Verdauung, indem sie die Oligosaccharide und Disaccharide weiter hydrolysiert, um resorbierbare Monosaccharide, einschließlich Glucose, zu ergeben und Fruktose [38]. Daher ist die Hemmung dieser beiden Verdauungsenzyme ein etablierter therapeutischer Ansatz zur Linderung der postprandialen Hyperglykämie im T2D-Management und ein wichtiger Wirkmechanismus

vieler Antidiabetika [39], darunter Arzneimittel, Naturprodukte und funktionelle Lebensmittel. Darüber hinaus hatten die Striga-resistenten Gelb-Orange-Mais-Hybriden eine stärkere inhibitorische Wirkung auf -Amylase als auf -Glucosidase. Dieses Muster der Hemmung stärkehydrolysierender Enzyme hat vorteilhafte therapeutische Implikationen und stimmt mit dem Muster überein, über das in früheren Studien berichtet wurde [17, A0]. Daher können die sechs in der Pipeline befindlichen Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden, insbesondere AS9, einige Vorteile bei der Kontrolle der postprandialen Hyperglykämie haben.

2.4. Korrelationen zwischen den bioaktiven Komponenten, Antioxidantien und stärkehydrolysierenden Enzymen inhibierenden Aktivitäten der sechs Striga-resistenten Gelb-Orange-Mais-Hybriden der Pipeline

Unter den bioaktiven Komponenten korrelierten Gesamtphenole signifikant mit ABTS· plus (S<><0.01,r=-0.867), reducing=""><0.05,r=0.633), α-amylase="" ic50=""><0.01,r=-0.836)and α-glucosidase="" ic50=""><0.05,r=-0.582) (table="" 5).="" as="" earlier="" stated,="" lower="" dpph"="" scs0="" and="" enzyme="" ics0="" values="" are="" indicative="" of="" stronger="" scavenging="" and="" inhibitory="" activities="" of="" a="" given="" sample="" on="" dpph*="" and="" enzymes,="" respectively="" [34].="" thus,="" when="" taken="" together,="" the="" negative="" correlations="" between="" total="" phenolics="" and="" dpph·sc50,="" α-amylase="" ic50="" and="" α-glucosidase="" ic50,="" as="" well="" as="" the="" positive="" correlations="" between="" total="" phenolics="" and="" abts="" scavenging="" ability="" and="" reducing="" power,="" suggest="" that="" phenolic="" compounds="" may="" have="" contributed="" majorly="" to="" the="" observed="" antioxidant="" and="" starch-hydrolyzing="" enzymes="" inhibitory="" activities="" of="" the="" striga-resistant="" yellow-orange="" maize="">

3. Materialien und Methoden

3.1. Chemikalien und Reagenzien

Trolox, Quercetin, L-Ascorbinsäure, Gallussäure, ABTS (2,2'-Azino-bis-(3-ethylbenzthiazolin-6-sulfonsäure)), DPPH(2,2-diphenyl). -2-Picrylhydrazyl), -Glucosidase aus Bacillus stearothermophillus, p-Nitrophenylglucopyranosid (PNPG), -Amylase, lösliche Stärke und Acarbose wurden von Sigma (St. Louis) bezogen. Alle anderen Chemikalien und Lösungsmittel wurden in Analysequalität verwendet.

3.2. Beispielsammlung

Trockensamenproben von sechs Pipeline-Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden (codiert AS1828-1,4,6,8,9,11), die alle in Saminaka (8 Grad 39'E, 10 angebaut wurden) Grad 34' N; Höhe 760 m; Jahresniederschlag 1149 mm; Temperatur 18,1-37,3 Grad; Bodentyp, Dystric Nitosols) und Zaria (7 Grad 45'E, 11 Grad 8'N ; Höhe von 622 m; Jahresniederschlag von 1076 mm; Durchschnittstemperatur von 13,9-35,5 Grad ; Bodentyp, Ferric Luvisols) wurden vom Maize Improvement Program des International Institute of Tropical Agriculture (IITA) gesammelt, Ibadan, Nigeria. Die Hybriden wurden im Mai für zwei Saisons in einem randomisierten vollständigen Blockdesign in drei Wiederholungen während der Regenzeit gepflanzt. Die Proben wurden mit einer Perten Laboratory Hammer Mill (3102, USA) zu Mehl (0,50 mm Siebgröße) gemahlen und für weitere Laboranalysen hermetisch in undurchsichtige Probenbeutel verpackt.

3.3. Vorbereitung1 des Probenextrakts

Um einen Extrakt aus dem Striga-resistenten gelb-orangen Maishybridmehl herzustellen, wurde 1 g des Mehls in 10 ml Methanol in einem abgedeckten 50-ml-Zentrifugenröhrchen über Nacht (12 h) unter intermittierendem Schütteln eingeweicht. Anschließend wurde die Mischung bei 3000 U/min für 10 min zentrifugiert, und dann wurde der Überstand (methanolischer Extrakt) gesammelt und bei -4 Grad C bis zur Analyse gelagert [41].

3.4.Bestimmung des Gesamtphenolgehalts

Das von Singleton et al. [42] wurde übernommen, um den Gesamtphenolgehalt des Mehlextrakts der Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden zu bestimmen. Eine Portion (300 ul) des Extrakts wurde in ein Reagenzglas (in dreifacher Ausfertigung) gegeben. Danach wurden 1,5 ml Folin-Ciocalteu-Reagenz (Stamm-Folin-Ciocalteu-Reagenz 10-fach mit destilliertem Wasser verdünnt) und 1,2 ml Na2CO3-Lösung (7,5 % w/v) zugegeben und die Mischung im Dunkeln 30 min lang bei inkubiert Zimmertemperatur. Danach wurde die Extinktion bei 765 nm gegen eine Blindprobe abgelesen. Der Gesamtphenolgehalt wurde unter Verwendung einer Gallussäure-Eichkurve berechnet und als Gallussäureäquivalent (GAE) in einer mg/g-Probe ausgedrückt.

3.5. Bestimmung des Gesamtgehalts an Flavonoiden

Das von Kale et al. [43] wurde verwendet, um den Gesamtgehalt an Flavonoiden im Mehlextrakt der Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden zu bestimmen. Kurz gesagt, 0,5 ml des Extrakts wurden in Teströhrchen verteilt; Danach folgte die Zugabe von 1,5 ml Methanol, 0,1 ml Aluminiumchlorid (10 Prozent), 0,1 ml 1 M Kaliumacetat und 2,8 ml destilliertem Wasser. Das Reaktionsgemisch wurde verwirbelt und 30 min bei Raumtemperatur inkubiert, wonach die Extinktion bei 514 nm abgelesen wurde. Der Gesamtgehalt an Flavonoiden der Extrakte wurde als Quercetin-Äquivalent (QE) in mg/g Probe ausgedrückt.

3.6. Bestimmung des Tan1nin-Gehalts

Der Tanningehalt der Mehlextrakte der Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden wurde mit einer geringfügigen Modifikation durch das zuvor von Joslyn [44] beschriebene kolorimetrische Verfahren quantifiziert. Ein Teil der Probe (0,5 g) wurde in 5 ml 1-prozentiger HCl in Methanol dispergiert und 15 min stehengelassen. Anschließend wurde die Mischung 10 min bei 3{{10}}00 U/min zentrifugiert. Eine Portion von 0,1 ml des Überstands wurde in das Reagenzglas mit 7,5 ml destilliertem Wasser gegeben, wonach 0,5 ml Folin-Dennis-Reagenz und 1 ml Na2CO3-Lösung (35 Prozent) zugegeben wurden und das Volumen aufgefüllt wurde 10 ml mit 0,9 ml destilliertem Wasser. Nach dem Mischen wurde die Reaktionsmischung 30 min bei Raumtemperatur inkubiert und die Extinktion bei 760 nm abgelesen. Der Tanningehalt, ausgedrückt als Gerbsäureäquivalent (TAE) in mg/g Probe, wurde aus einer Gerbsäure-Standardkurve berechnet.

3.7. Quantifizierung des Carotinoidgehalts der Probe

Der Carotinoidgehalt des Mehls der Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden wurde nach der von Howe und Tanumihardjo [45] beschriebenen Methode bestimmt. Carotinoide wurden aus den Mehlen durch Mischen von 0,6 g der Probe mit 6 ml Ethanol (enthaltend 0,1 Prozent butyliertes Hydroxyltoluol) extrahiert. Die Mischung wurde für 5 min in ein Wasserbad bei 85 Grad gestellt. Als nächstes wurde das störende Öl in der Mischung mit Kaliumhydroxid (80 Prozent w/v) bei 85 Grad in einem Wasserbad für 5 Minuten verseift. Die Suspension wurde dann unter Verwendung einer Wirbelmaschine gemischt und für weitere 5 min in das Wasserbad zurückgebracht. Es wurde sofort in ein Eisbad überführt und mit 3 ml kaltem entionisiertem Wasser versetzt. Die Carotinoid-Inhalte aus der Mischung wurden dreimal hintereinander mit 3 ml n-Hexan durch Zentrifugieren bei 1000 U/min für 10 s getrennt. Die obere Schicht der Mischung wurde in ein 50-ml-Konzentratorröhrchen verteilt. Die kombinierte Hexanfraktion wurde dreimal mit entionisiertem Wasser gewaschen, gevortext und 10 s lang bei 1000 U/min zentrifugiert. Die n-Hexanfraktion wurde unter Verwendung eines TurboVap (LIV)-Konzentrators unter Stickstoffgas für 25 min getrocknet. Der getrocknete Extrakt wurde mit Methanol/Dichlormethan (1 ml, 50:50 v/v) rekonstituiert und ein 100-μl-Aliquot wurde in das HPLC-System injiziert, um die Carotinoide zu quantifizieren. Das HPLC-System (Water Corporation, Milford, MA, USA) umfasste eine Vorsäule, eine C30-YMC-Carotinoidsäule (4,6 × 250 mm, 3 μM), eine binäre HPLC-Pumpe (Waters 626), einen Autosampler (Waters 717) und a Photodioden-Array-Detektor (Waters 2996). Das System wurde mit der Empower 1-Software (Waters Corporation) betrieben. Die mobile Phase bestand aus Lösungsmittel A, das Methanol:Wasser (92:8 v/v) mit 10 mmol/l Ammoniumacetat enthielt, und Lösungsmittel B, das 100 Prozent Methyl-tertiär-butylether enthielt. Die Gradientenelution wurde bei einer Flussrate von 1 ml/min unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: 29 min linearer Gradient von 83 % bis 59 % A; 6 min linearer Gradient von 59 % bis 30 % A; 1 min Halten bei 30 Prozent A; 4 Minuten linearer Gradient von 30 Prozent auf 83 Prozent A und eine 4-min. Halten bei 83 Prozent . Chromatogramme der Carotinoide wurden bei 450 nm erzeugt, und die spezifischen Carotinoide wurden identifiziert und quantifiziert unter Verwendung der Methode externer Standards basierend auf der Kalibrierungskurve von reinen Standards und dem Vergleich des Absorptionsspektrums und der Koelution mit Standardcarotinoiden.

3.8. Bestimmung des Phytinsäuregehalts

Zur Bestimmung des Phytinsäuregehalts der Mehle wurde die Methode von Wheeler und Ferrel [46] angewendet. Die Extraktion erfolgte durch mechanisches Schütteln einer Mischung aus 1 g Mehl und 25 ml 3-prozentiger Trichloressigsäure (TCA) für 1 h und die Suspension wurde für 15 min bei 35 00 U/min zentrifugiert. Ein 10-ml-Aliquot des Überstands wurde mit 4 ml Eisen(III)-chloridlösung gemischt, und die Mischung wurde 45 Minuten lang in einem siedenden Wasserbad erhitzt. Die resultierende Suspension wurde 15 min bei 3500 U/min zentrifugiert und der Überstand vorsichtig dekantiert. Danach wurde der Niederschlag zweimal gewaschen, indem er in 25 ml 3-prozentiger TCA dispergiert, 10 min in einem siedenden Wasserbad erhitzt und 10 min bei 3500 U/min zentrifugiert wurde. Das Niederschlagsvolumen wurde mit destilliertem Wasser auf 30 ml aufgefüllt und die Mischung 30 min in einem siedenden Wasserbad erhitzt. Die heiße Suspension wurde mit Hilfe von Whatman-Filterpapier (Nr. 2) filtriert, und der Niederschlag wurde mit 60 ml heißem destilliertem Wasser gewaschen, um eine vollständige Filtration sicherzustellen. Als nächstes wurde der auf dem Filterpapier zurückgehaltene Niederschlag mit 40 ml heißer 3,2 M HNO3 in einem 100-ml-Meßkolben gelöst. Ein 0,5-ml-Aliquot wurde in ein Zentrifugenröhrchen überführt und mit 7 ml destilliertem Wasser verdünnt, wonach 2 ml 1,5 M KSCN zugegeben wurden und das Volumen mit 0,5 ml destilliertem Wasser auf 10 ml gebracht wurde. Die Extinktion wurde (innerhalb von 1 min) bei 480 nm abgelesen. Der Phytinsäuregehalt der Mehle wurde unter Verwendung eines Fe/P-Atomverhältnisses von 4:6 berechnet.

3.9. 2,2-Azinobis(3-ethyl-benzothiazolin-6-sulfonsäure) Radikalkation (ABTS· plus )ScaOenging Assay/

Die Fähigkeit der Mehlextrakte der Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden, ABTS zu fangen, wurde untersucht, indem das von Reet al. [47] beschriebene Verfahren übernommen wurde. ABTS* plus Arbeitsreagenz wurde durch gründliches Mischen gleicher Volumina wässriger Lösungen von hergestellt ABTS plus (7 Millimol/L) und K2S2Os (2,45 Millimol/L) und Inkubieren der Mischung

im dunklen Schrank bei Raumtemperatur 16 h. Danach wurde die Extinktion des Reagens mit Ethanol (95 Prozent) bei 734 nm auf 0,70±0,02 eingestellt. Dann wurden 0,2 ml des Extrakts und 2,0 ml des ABTS*-Reagens in das Reagenzglas gegeben, gut gemischt und 15 min lang bei Raumtemperatur im Dunkeln inkubiert. Schließlich wurde die Extinktion in einem UV-Visible-Spektrophotometer (Milton Roy Company, USA) bei 734 nm abgelesen. Die ABTSe ​​plus Abfangfähigkeit der Mehlextrakte wurde später aus einer Trolox-Standardkurve berechnet und als Trolox-äquivalente Antioxidanskapazität (TEAC) ausgedrückt.

3.10. 2,2-Diphenyl-2-picrylhydrazyl Radical (DPPH") Scavenging Assay

Das von Cervato et al. [48] ​​wurde verwendet, um die Fähigkeit der Mehlextrakte zum Abfangen von DPPH" unter Verwendung von Vitamin C (Ascorbinsäure) als Referenzantioxidans zu bestimmen. Kurz gesagt, eine Reaktionsmischung, die 1,0 ml verschiedener Konzentrationen enthielt (8, 16 , 24, 32 mg/ml） des Extrakts (oder Vitamin C) und 3,0 ml DPPH-Grad-Lösung (60 μM) wurden bei Raumtemperatur im Dunkeln für 30 min inkubiert. Danach wurde die Extinktion wurde bei 517 nm abgelesen, und die DPPH-Abfangfähigkeit (Prozent) der Extrakte wurde berechnet und als Konzentration des Extrakts ausgedrückt, der 50 Prozent DPPH abfing (SC50).

3.11. Reducing Power Assay

Die Fähigkeit der Mehlextrakte, Fe3+ zu Fe2+ zu reduzieren, wurde getestet, indem das von Oyaizu [49] beschriebene Protokoll übernommen wurde. Kurz gesagt, eine Mischung aus dem Extrakt (2,5 ml), 200 mM Natriumphosphatpuffer (pH 6,6) (2,5 ml) und 1 % Kaliumferricyanid (2,5 ml) wurde 20 Minuten bei 50 Grad inkubiert , wonach 2,5 ml 10-prozentige Trichloressigsäure zugegeben wurden. Als nächstes wurde die Mischung bei 650 × g für 10 min zentrifugiert. Eine Portion von 2,5 ml des Überstands wurde in ein Reagenzglas gegeben, und 2,5 ml destilliertes Wasser und 1 ml 0,1 %iges Eisenchlorid wurden zugegeben und gründlich gemischt, und die Extinktion wurde bei 700 nm abgelesen. Schließlich wurde die Reduktionskraft der Extrakte berechnet und in Milligramm Gallussäureäquivalent pro Gramm Probe ausgedrückt.

3.12. Alpha-Amylase-Hemmtest

Der Alpha-Amylase-Hemmtest wurde durchgeführt, indem das von Kwon et al. [50]. Schweinepankreas-Amylase (EC3.2.1.1) und lösliche Stärke (Substrat) wurden in diesem Assay verwendet. Verschiedene Verdünnungen der Mehlextrakte, insgesamt 500μl und 500μl 0,02 M Natriumphosphatpuffer (pH6,9 mit 0,006 M NaCl), die 0,5 mg/ml Amylase-Lösung enthielten, wurden gemischt und bei 37 Grad für 10 min inkubiert. Danach wurden 500 &mgr;l einer 1-prozentigen Stärkelösung in 0,02 M Natriumphosphatpuffer zugegeben, und die Reaktionsmischung wurde bei 37 Grad für 15 min inkubiert. Anschließend wurde die Amylase-katalysierte Stärkehydrolyse durch Zugabe von 1,0 ml DNSA-Farbreagens (1 % 35- Dinitrosalicylsäure und 12 % Natriumkaliumtartrat in 0,4 M NaOH) beendet. Das Reaktionsgemisch wurde später für 5 min in einem siedenden Wasserbad inkubiert, auf Raumtemperatur abgekühlt und mit 10 ml destilliertem Wasser verdünnt. Die Extinktion der Mischung wurde bei 540 nm abgelesen. Ein Referenztest, der den Mehlextrakt ausschloss, wurde in das Experiment eingeschlossen. Danach wurde die prozentuale -Amylase-Hemmung wie folgt berechnet:

(A540R - A540S)× 100 Prozent Hemmung =A540R

wobei A540R der Extinktionswert der Referenz ist; A540S ist der Extinktionswert der Probe.

3.13. Alpha-Glucosidase-Hemmtest

Alpha-glucosidase inhibitory activity of the flours extracts was conducted by adopting the procedure reported by Kim et al. [39], using Bacillus stearothermophillus α-glucosidase (EC3.2.1.20) and para-nitrophenylglucopyranoside (PNPG) as the substrate. Five (5)units of an aliquot of α-glucosidase were incubated with 20 μg/mL of the extract for 15 min. The hydrolytic reaction was initiated by adding 3 mM PNPG prepared in 20 mM phosphate buffer, pH6.9, which served as a substrate. The hydrolytic reaction was allowed to proceed for 20 min at37°C, after which 2 mL of 0.1 M Na>CO: wurde zugegeben, um die Reaktion zu beenden. Ein Referenztest ohne den Mehlextrakt wurde in das Experiment eingeschlossen. Die Extinktion des gelben p-Nitrophenols, das aus der -Glucosidase-katalysierten Hydrolyse von PNPG freigesetzt wurde, wurde bei 400 nm abgelesen und die prozentuale o-Glucosidase-Hemmung wurde wie folgt berechnet:

(A400R - A400S)× 100 Prozent Hemmung =A400R

wobei A400R der Extinktionswert der Referenz ist; A400S ist der Extinktionswert der Probe.

3.14. Datenanalyse

Die in dieser Studie erhaltenen Daten (aus Dreifachbestimmungen) wurden als Mittelwerte ± Standardabweichung (SD) ausgedrückt. Unter Verwendung des statistischen Softwarepakets SPSS (16. Version) wurde eine Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) an den Daten durchgeführt, und die Mittelwerte wurden unter Verwendung des Post-Hoc-Tests von Tukey auf S<0.05. the="" associations="" between="" the="" bioactive="" components,="" the="" antioxidant,="" and="" the="" starch-hydrolyzing="" enzymes="" inhibitory="" activities="" were="" calculated="" using="" the="" pearson="" correlation="" test.="" column="" representations="" of="" the="" mean="" values="" were="" done="" using="" graphpad="" prism="" (5th="">

4. Schlussfolgerung

Die sechs Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden der Pipeline enthielten wichtige bioaktive Bestandteile (Gesamtphenole, Gesamtflavonoide, Tannine, Phytinsäure und Carotinoide). Ihre Extrakte zeigten eine starke antioxidative Aktivität und hemmten stärkehydrolysierende Enzyme ( -Amylase und -Glucosidase). Unter den Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden hatte AS1828-9 die stärksten antioxidativen und stärkehydrolysierenden Enzym-Hemmaktivitäten. Es wurden signifikante Korrelationen zwischen dem Gesamtphenolgehalt und dem ABTS*-plus-, DPPH-Abfangvermögen, der Reduktionskraft, -Amylase- und -Glucosidase-Hemmaktivität der Striga-resistenten gelb-orangen Maishybriden beobachtet. Die inhibitorischen Aktivitäten der antioxidativen und stärkehydrolysierenden Enzyme deuten darauf hin, dass die Striga-resistenten gelb-orangen Maishybride (insbesondere AS1828-9) bei der Vorbeugung und/oder Linderung von oxidativem Stress und postprandialer Hyperglykämie von Vorteil sein können.