Determination of antioxidant capacity of selenium-enriched wheat seeds

Abstract

Önemli biyokimyasal işlevlere sahip olan selenyum (Se) proteinleri, memeli sistemler için mutlak gereklidir. Oksidatif stresin azaltılması, kontrolsüz hızlı hücre çoğalmasının engellenmesi ve değişik kanser türlerinin gelişiminin önüne geçilmesi Se'un memeli sistemlerdeki en önemli işlevlerinden birkaç tanesidir. Hayvansal organizmalar kendi Se proteinlerini sentezleyemedikleri için mutlaka dışardan gıdalar yoluyla yeterli Se almalıdırlar. Bundan dolayıdır ki, Se'ca zengin gıdaların tüketimi insan beslenmesi ve sağlığı için büyük önem arzetmektedir. Genellikle tüketilen gıdalar içinde buğday, insanların günlük Se alımına katkıda bulunan en önemli gıdalardan biridir. Bu nedenledir ki, buğdayın Se bakımından zenginleştirilmesi önemli bir araştırma alanı ve halk sağlığı konusudur. Ancak, literatürde gübreleme yoluyla Se bakımından zenginleştirilmiş buğdayın antioxidant kapasitesi hakkında çok sınırlı bilgi bulunmaktadırBu çalışmada değişik kolorimetrik yöntemler ve insan hücre kültür testleri kullanılarak Se bakımından zenginleştirilmiş tohumların antioxidant kapasitesi ölçülmüştür. Burada kullanılan buğday tohumları Orta Anadolu'da değişik bölgelerde yürütülen bir Se-gübreleme projesinden sağlanmıştır. Testlerde kullanılan tohumların Se konsantrasyonları 28 ppb'ile 7168 ppb arasında değişmektedir. Selenyum bakımından farklı olan tohumların antioxidant kapasitelerini ölçmek için, tohumların sıcak su, selüloz ve de metanol/ aseton/ su ekstraktları kullanılmıştır. Tohumların antioxidant kapasitenin ölçümünde i) memeli hücre kültürlerinde MTT hücre canlılık testi, ii) DPPH (1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl) radikali ve iii) ABTS (2,2-Azinobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radikali detoksifikasyonu testleri kullanılmıştır. Analizlerde kullanılan bu 3 yöntemde de, Se konsantrasyonları farklı tohum ekstraktları, ne hücre canlılık testlerinde ne de DPPH radikali veya ABTS radikalininin yok edilişine dayanan testlerde tutarlı bir antioxidant kapasitesi gösterebilmiştir. Bu tez çalışmasının koşullarında, Se zenginleştirilmesiyle buğdayın antioksidant kapasitesinde beklenen artış bulunamamıştır. Selenyumca zenginleştirilmiş tohumların antioksidant kapasitelerinin artşındaki yetersizlik, i) testlerde kullanılan yöntemlerle veya ii) Se'lu tohumların antioksidant kapasitesinde umulan artşın düzeyiyle ilişkili olabilir. Olasılıkla, Se zenginleştirilmesiyle tohumların antioksidant kapasitesinde umulan artşın düzeyi, teste tabii tutulan tohumların doğal antioksidant kapasitesine göre, mevcut yöntemlerle farklılığı ölçemeyecek kadar, çok düşüktür. Gelecekteki antioksidant testlerinde, Se konsantrasyonları farklı tohumlardan izole edilen selenyum-proteinleriyle çalışılmasına önem verilmelidir.

Selenium-containing proteins are essential in mammalian systems and have critical biochemical functions. Reduction in oxidative stress, inhibition of uncontrolled cell proliferation and preventing different type of cancers are among the significant functions of selenium (Se) in mammalian systems. Due to the fact that animals cannot synthesize their own seleno-proteins, adequate amount of Se must be taken by daily diets. Consuming Se-rich foods is, thus, a crucial issue for human nutrition and health. Among the foods consumed commonly, wheat represents one of the most important staple foods contributing to the daily Se intake of human-beings. Enrichment of wheat with Se is, therefore, an important research area and public health issue. In literature, there is, however, limited information about the antioxidative effects of wheat enriched with Se by applying Se-fertilizers.This study basically analyzed antioxidant capacity of Se-enriched wheat seeds by using various colorimetric assays and human cell culture methods. The seeds used in this work were obtained from a Se-fertilizer project conducted in different locations in Central Anatolia. The Se concentration of seed samples used showed a range between 28 ppb and 7168 ppb. In order to test the antioxidant capacity of seeds differing in Se concentrations, hot water, cellulose and methanol/ acetone/ water extracts of seeds were used. The assays applied for measurement of antioxidant capacity of seeds were i) MTT assay by using mammalian cell culture experiments, ii) DPPH (1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl) radical scavenging test, and iii) ABTS (2,2-Azinobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical-scavenging assay. In all these 3 assays applied, there was no consistent effect of the seed extracts with wide range of Se concentrations on the cell viability measured by the MTT assay or in terms of DPPH radical-scavenging or ABTS scavenging capacity. Expected high antioxidant capacity of seed extracts by increasing Se concentrations was not found under given conditions. The reasons for the ineffectiveness of Se-enriched seeds in improving antioxidant capacity might be related to i) the methods applied and/or ii) to the level of the expected increase in antioxidant capacity by Se. Possibly, the level of the expected increase in antioxidant capacity by Se is too low when compared to the inherent antioxidant capacity of seeds, and this difference could not be detected by the methods applied. In future antioxidant tests, attention should be paid to the isolated Se-proteins from seeds differing in Se concentrations.