HEMIJSKA KARAKTERIZACIJA SEMENA BRESKVE · PDF file semena breskve u najvećoj koliĉini sadrţe katehin i šest fenolnih kiselina: protokatehuinsku, p-hidroksibenzoevu, p-hidroksifenilsirćetnu,

UNIVERZITET U BEOGRADU - HEMIJSKI FAKULTET

Marija R. Koprivica

HEMIJSKA KARAKTERIZACIJA SEMENA BRESKVE

(Prunus persica L.)

Doktorska disertacija

Beograd, 2019.

UNIVERSITY OF BELGRADE - FACULTY OF CHEMISTRY

Marija R. Koprivica

THE CHEMICAL CHARACTERIZATION OF PEACH

KERNELS (Prunus persica L.)

Doctoral Dissertation

Belgrade, 2019.

Mentor: dr Dušanka Milojković-Opsenica, redovni profesor

Univerzitet u Beogradu - Hemijski fakultet

Članovi komisije: dr Jelena Trifković, vanredni profesor

Univerzitet u Beogradu - Hemijski fakultet

dr Milica Fotirić Akšić, vanredni profesor

Univerzitet u Beogradu - Poljoprivredni fakultet

dr Mirjana Stojanović, naučni savetnik

Institut za tehnologiju nuklearnih i

drugih mineralnih sirovina - ITNMS

Datum odbrane:

U Beogradu, ________2019.

Ova doktorska disertacija urađena je na Katedri za Analitičku hemiju Hemijskog

fakulteta Univerziteta u Beogradu pod mentorstvom dr Dušanke Milojkovid-Opsenice,

redovnog profesora Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu. Želim da joj se i ovom

prilikom najiskrenije zahvalim što mi je omogudila da se bavim ovom aktuelnom temom, na

stručnoj pomodi, strpljenju i sugestijama koje mi je pružila tokom eksperimentalnog rada i

pisanja ove teze.

Posebnu zahvalnost dugujem dr Jeleni Trifkovid, vanrednom profesoru Hemijskog

fakulteta, na pokazanom interesovanju, korisnim savetima, smernicama i stručnoj pomodi

prilikom izrade ove disertacije.

Srdačno se zahvaljujem dr Milici Fotirid Akšid, vanrednom profesoru Poljoprivrednog

fakulteta, na korisnim sugestijama pri završnoj izradi rada.

Veliku zahvalnost dugujem dr Mirjani Stojanovid, naučnom savetniku, kao i svojim

koleginicama iz Instituta za tehnologiju nuklearnih i drugih mineralnih sirovina dr Jeleni

Petrovid, dr Mariji Petrovid, mast. inž. tehnol. Mariji Kojid, dipl. hem. Snežani Zildžovid, Dobrili

Jankovid, Ljiljani Petronijevid na ukazanom poverenju i podršci.

Takođe želim da se zahvalim dr Petru Ristivojevidu, dr Urošu Gašidu, dr Aleksandri Radoičid,

mast. hem. Aleksandri Dramidanin na pomodi tokom različitih faza ovog istraživanja.

I naravno, najvedu zahvalnost dugujem mojim roditeljima, sestri Mirjani, suprugu

Dušanu i derki Marini, bez njihove podrške i ljubavi ne bih mogla da istrajem do kraja, zato

im posvedujem ovaj rad.

IZVOD

Istraţivanjima u okviru ove doktorske disertacije na osnovu sadrţaja pojedinih

fitohemikalija izvršena je hemijska karakterizacija semena 25 sorti/genotipova breskve

razliĉitog genetiĉkog i geografskog porekla gajenih pod istim klimatskim uslovima na

teritoriji Srbije u okviru kolekcije oglednog dobra „Radmilovac” Poljoprivrednog fakulteta

Univerziteta u Beogradu.

U cilju utvrĊivanja sliĉnosti i razlika izmeĊu pojedinih genotipova breskve, kao i

odreĊivanja potencijalnih biomarkera njihovog genetiĉkog i geografskog porekla, istraţivanja

su obuhvatila analizu varijabilnosti standradnih sorti (poreklom iz SAD i Italije),

perspektivnih hibrida (nastalih ukrštanjem standardnih sorti) i nekoliko genotipova

vinogradarske breskve kao autohtone sorte iz Srbije. Osim podele po poreklu, ispitivani

genotipovi breskve razlikovali su se i po vremenu sazrevanja ploda.

Gasna hromatografija sa plameno-jonizacionim detektorom (Gas Chromatography

with Flame Ionization Detector, GC-FID) korišćena je za odreĊivanje sastava masnih kiselina

u uzorcima semena breskve. Bez obzira na razliĉitost izmeĊu genotipova, ulje semena

breskve ima sliĉan sastav masnih kiselina koji se najvećim delom sastoji od nezasićenih

masnih kiselina, oleinske i linolne kiseline. Razlika izmeĊu sorti/genotipova breskve se

ogleda samo u razlici u procentualnim koncentracijama najzastupljenijih masnih kiselina.

Ulje semena breskve ima nizak ukupni sadrţaj zasićenih masnih kiselina, manji od 15%, i to

uglavnom sadrţi palmitinsku i stearinsku kiselinu. Fenolni profil semena breskve odreĊen je

ultra-visokoefikasnom teĉnom hromatografijom spregnutom sa hibridnim masenim

spektrometrom (Ultra High-Perfomance Liquid Chromatography coupled with a hybrid mass

spectrometer - Linear Trap Quadrupole and OrbiTrap mass analyzer, UHPLC-LTQ

OrbiTrap MS/MS). U uzorcima semena breskve detektovane su razliĉite klase fenolnih

jedinjenja i nekoliko organskih kiselina sa manjim brojem C-atoma. Od fenolnih jedinjenja

semena breskve u najvećoj koliĉini sadrţe katehin i šest fenolnih kiselina: protokatehuinsku,

p-hidroksibenzoevu, p-hidroksifenilsirćetnu, hlorogenu, p-kumarinsku i ferulinsku kiselinu.

Kvantifikacija saharida izvršena je upotrebom visoko-efikasne anjonske hromatografije sa

elektrohemijskom detekcijom (High-Performance Anion Exchange Chromatography with

Pulsed Amperometric Detection, HPAEC-PAD). Rezultati ove studije pokazuju da svaki

pedigre (standardne sorte, perspektivni hibridi, vinogradarske breskve) ima jedinstven odnos

najbitnijih šećera u semenu - glukoze, fruktoze i saharoze.

Dobijeni podaci statistiĉki su obraĊeni primenom multivarijantnih hemometrijskih

metoda koje obuhvataju analizu glavnih komponenata (Principal Component Analysis -

PCA), kategorijsku analizu glavnih komponenata (CATegorical Principal Component

Analysis - CATPCA), kao i metodu delimiĉnih nаjmаnjih kvаdrаtа sa diskriminantnim

pristupom (Partial Least Square-Discriminant Analysis, PLS-DA). Rezultati ovog

istraţivanja pokazuju da se sastav masnih kiselina semena breskve, kao i njihov fenolni i

šećerni profil mogu koristiti kao parametri za procenu autentiĉnosti, odnosno za meĊusobnu

diskriminaciju razliĉitih sorti i genotipova breskve. TakoĊe, ekstrakti semena su znaĉajan

izvor masnih kiselina, fenolnih jedinjenja i šećera i mogli bi se koristiti u prehrambenoj,

farmaceutskoj i kozmetiĉkoj industriji.

Ključne reči: seme breskve; masne kiseline; fenoli; šećeri; GC-FID; LC-MS; HPAEC-PAD;

multivarijantna analiza; poreklo; vreme zrenja ploda.

Naučna oblast: Hemija

Uža naučna oblast: Analitiĉka hemija

ABSTRACT

The investigations in scope of this doctoral dissertation were based on the content of a

several phytochemicals and it comprised chemical characterization of kernels of 25 peach

cultivars/genotypes differing in genetic and geographical origin cultivated under the same

climatic conditions in the territory of Serbia within a collection of the „Radmilovac”

Experimental Station of the University of Belgrade - Faculty of Agriculture.

In order to determine the similarities and differences between the individual

cultivars/genotypes of the peach, as well as to identify potential biomarkers of their genetic

and geographical origin, the research included an analysis of the variability of standard

cultivars (originating in the USA and Italy), promising hybrids (created by standard cultivars

cross-breeding) and several vineyard peach genotypes as autochthonous cultivars from

Serbia. Except from this division, the examined genotypes of the peach differed according to

the ripening time.

Gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID) was used to determine

the composition of fatty acids in samples of the peach kernels. Regardless of the difference

between genotypes, the peach kernel oil has the similar fatty acid composition, which the

most consists of unsaturated fatty acids, oleic and linoleic acids. Variation between

varieties/genotypes of peach is only seen in the difference in the percentage concentrations of

the most abundant fatty acids. The kernel oil has a low total saturated fatty acid content less

than 15%, which is mainly composed of palmitic and stearic acids. The phenolic profile of

peach kernels was determined by ultra-high-perfomance liquid chromatography coupled with

a hybrid mass spectrometer (UHPLC-LTQ OrbiTrap MS/MS). In samples of peach kernels,

different classes of phenolic substances and several organic acids with small number of C

atoms were detected. Among phenolic compounds, the most abundant in peach seeds were

catechin and six phenolic acids: protocatechuic, p-hydroxybenzoic, p-hydroxyphenylacetic,

chlorogenic, p-coumaric and ferulic acids. The quantification of saccharides was perfomed

using high-performance anion exchange chromatography with pulsed amperometric detection

(HPAEC-PAD). Results from this study revealed that each pedigree (standard cultivars,

promising hybrides and vineyard peaches) has unique ratio of the most important sugars in

kernels – glucose, fructose and sucrose.

The obtained data were statistically processed using multivariate chemometric

methods that included the P