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Phenolic acids and antioxidative capacity on ancient wheat namely einkorn (T. monococcum ssp.), emmer (T. turgidum ssp.) and spelt wheat (T. aestivum ssp. spelta) and on germinated bread wheat (T. aestivum ssp. aestivum)

Phenolsäuren und antioxidative Kapazität alter Weizen namentlich Einkorn (T. monococcum ssp.), Emmer (T. turgidum ssp.) und Dinkelweizen (T. aestivum ssp. spelta) and gekeimter Weizen (T. aestivum ssp. aestivum)

Engert, Nadine


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-84307
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2011/8430/

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Freie Schlagwörter (Deutsch): alte Weizen , Phenolsäuren , antioxidative Kapazität , Einkorn , Emmer , Dinkel
Freie Schlagwörter (Englisch): ancient wheat , phenolic acids , antioxidative capacity , einkorn , emmer , spelt
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung I
Fachgebiet: Haushalts- und Ernährungswissenschaften - Ökotrophologie
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 19.10.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 14.11.2011
Kurzfassung auf Englisch: The focus of the thesis was on content and composition of phenolic acids in grains of
different wheat species as natural antioxidants. The analysis was carried out with HPLC
method and with Folin-Ciocalteu and ORAC (oxygen radical absorbance capacity) assay.
Experiment 1 was an evaluation of ancient wheat species including einkorn, emmer and spelt
wheat. Ferulic acid (FA) as one analyzed phenolic acid was the abundant one with about
65 % of all analyzed phenolic acids. For the analyses three fractions (soluble free, soluble
conjugated and bound phenolic acids) were extracted and most phenolic acids were found
as bound forms.
Experiment 2 was a sprouting experiment with bread wheat cultivars. The experiment was
conducted to see whether sprouting influenced the phenolic acid contents and the
antioxidative capacity. Ferulic acid was the predominant phenolic acid in all three sprouting
steps (not sprouted, presprouted and fully sprouted) with 67 % for not sprouted and 54 % for
fully sprouted samples. Bound phenolic acids contributed the main part of the total phenolic
acids although sprouting had an influence on that.
The third experiment evaluated spelt wheat cultivars as the most important ancient wheat
species. Similar results to the first experiment were found with ferulic acid as the abundant
phenolic acid. Fraction 3 (bound phenolic acids) was the predominant fraction for that
experiment as well. In general, TPA contents and composition along with FA contents were
comparable to the literature. No evolutionary changes seem to be present in the composition
of phenolic acids with FA as the abundant phenolic acid in ancient wheat plus in modern
wheat species.
The antioxidative capacity by Folin-Ciocalteu was expressed as total phenolic contents
(TPC). The bound fraction contributed the highest TPC values in all experiments. The
antioxidative capacity by the ORAC assay showed lower values of experiment 1 and 3 than
of experiment 2. Sprouting time of 48 hours led to significant increase the antioxidative
capacity of wheat grains in comparison with shorter sprouting time.
Thus, ancient wheat, sprouted wheat and bread wheat do not only consist of basic nutrients
such as carbohydrates, protein, dietary fiber, vitamins or minerals they also contain
secondary plant metabolites like phenolic acids. Their ability to scavenge free radicals and
therefore their antioxidative potential makes them interesting in order to reduce the risk of
chronic diseases.
Kurzfassung auf Deutsch: Gegenstand der Dissertationsschrift war die Analyse des Vorkommens und der
Zusammensetzung von Phenolsäuren in Weizenkaryopsen und die Bewertung der
antioxidativen Kapazität. Die Detektion der Phenolsäuren erfolgte mit einer HPLC-Methode,
während die antioxidative Kapazität durch Folin-Ciocalteu und ORAC (oxygen radical
absorbance capacity) Assay bestimmt wurden. Die Untersuchungen führten zu folgenden
Ergebnissen:
Im Experiment 1 wurden alte Weizenarten wie Einkorn, Emmer und Dinkel untersucht. Es
wurde festgestellt, dass in allen Weizenarten die Ferulasäure (FA) mit 65 % der gesamten
Phenolsäuren den Hauptanteil einnahm. Die meisten Phenolsäuren kommen dabei in
gebundener Form vor. Im Experiment 2 (Keimungsversuche mit Brotweizensorten) wurde
der Einfluss der Keimung auf die Phenolsäuregehalte und auf die antioxidative Kapazität
untersucht. Es wurde beobachtet, dass die Ferulasäure in allen drei Keimungsstufen, nicht
gekeimt (0 h), angekeimt (24 h) und durchgekeimt (48 h), mit 67 % bei den nicht gekeimten
und mit 54 % bei den vollständig gekeimten Weizenproben die Hauptphenolsäure war. Den
größten Anteil der gesamten Phenolsäuren liefern die gebunden Phenolsäuren. Im dritten
Experiment wurden verschiedene Sorten von Dinkelweizen aus unterschiedlichen
Standorten untersucht. Es wurde beobachtet, dass auch in diesem Experiment die
Ferulasäure als Hauptphenolsäure auftrat. Die meisten Phenolsäuren sind als gebundene
Bestandteile aus Fraktion 3 zu finden. Die in den eigenen Experimenten gefundenen
Konzentrationen an Gesamtphenolsäuren und an Ferulasäure stimmen mit den Werten der
Literatur überein.
Die antioxidative Kapazität nach Folin-Ciocalteu wird als Gesamtphenolgehalt (TPC)
ausgedrückt. Die höchsten TPC-Werte wurden in allen drei Experimenten mit den
gebundenen Phenolsäuren ermittelt. Die antioxidative Kapazität des ORAC-Assays zeigte in
den Experimenten 1 und 3 niedrigere Werte als in Experiment 2. Die Keimungsdauer von 48
Stunden führte im Vergleich zu einer kürzeren Keimungsdauer zu einem signifikanten
Anstieg der antioxidativen Kapazität.
Insgesamt wird fest gestellt, dass die Expression von Phenolsäuren in verschiedenen
Weizenarten relativ stabil ist. Der Gehalt und die Zusammensetzung der Phenolsäuren
haben sich im Laufe der Evolution des Weizens offenbar nicht wesentlich verändert.
Weizenkaryopsen und deren Vermahlungsprodukte besitzen mit den Phenolsäuren
antioxidativ wirksame Verbindungen, die zu einer gesunden Ernährung des Menschen
beitragen können.
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