Yliopiston etusivulle Suomeksi På svenska In English Helsingin yliopisto

Variation of phytosterols and steryl ferulates in wheat grains and fractions

Show full item record

Files in this item

Files Description Size Format View/Open
nurmi_dissertation.pdf 1.164Mb PDF View/Open
Use this URL to link or cite this item: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-8347-1
Vie RefWorksiin
Title: Variation of phytosterols and steryl ferulates in wheat grains and fractions
Author: Nurmi, Tanja
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences, Elintarvikekemian osasto
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Phytosterols are plant-derived bioactive compounds known for their serum cholesterol-lowering ability and other health benefits. Phytosterols may occur as free sterols or various conjugates, e.g. ferulic acid esters. Cereals are an important source of natural phytosterols and sterol conjugates. However, the variation in occurrence and distribution of these compounds in cereal grains has not been adequately studied. As a part of the EU FP6 project HEALTHGRAIN, the effects of genotype, environment and dry fractionation on phytosterol and steryl ferulate contents in wheat kernels were studied.

Wheat genotypes were grown at one location in Hungary over three consecutive years (2005 to 2007) and at three additional locations in Europe (Poland, France and the United Kingdom) in 2007. In 2005, 175 wheat lines were included in the diversity screen trial, and selected lines were further studied for environmental variation, focusing on bread wheat. Variation within wheat grains was studied by analysing wheat and bran fractions produced by novel and conventional dry fractionation processes. All genotypes and fractions were analysed for phytosterols using GC-FID and selected ones for steryl ferulates using HPLC-UV.

The contents and compositions of sterol compounds in wheat were significantly affected by the genetic factors and growing location, whereas no considerable year-to-year variation was observed. The highest phytosterol contents were observed in ancient einkorn wheat and durum wheat genotypes and the lowest in bread wheat lines. Bread wheat contained 670 - 959 µg/g DM phytosterols, of which 7 - 9% occurred as steryl ferulate conjugates (79 - 123 µg/g DM), when grown at a single location during one year. Within various environments, the highest levels of sterol compounds were observed in genotypes cultivated in Hungary, and the lowest in those cultivated in the UK and France. Sitosterol was the main sterol species and the widest variation was observed in the stanol contents. Stanol species were the main compounds in the steryl ferulate fraction. Small kernels with a high bran content contained higher levels of sterol compounds than large ones.

The contents and compositions of wheat fractions varied substantially, with the total contents of phytosterols and steryl ferulates ranging 6- and 120-fold, respectively. Phytosterols and steryl ferulates were concentrated in the bran. Within the bran layers, phytosterols were accumulated in the intracellular contents of the aleurone layer and intermediate layers, whereas steryl ferulates accumulated in the intermediate layers.

Knowledge of the natural variation of phytosterol compounds in wheat enables the selection of wheat varieties and fractions with high and stable phytochemical content. Exploitation of such wheat grains or fractions in cereal foods would increase the intake of bioactive compounds and enhance public well-being and health in a natural way.Kasvisterolit ovat kasvien solukalvoilla luontaisesti esiintyviä yhdisteitä, joiden runsaan saannin tiedetään mm. alentavan veren kolesterolitasoja. Viljatuotteet kuuluvat kasviöljyjen, kasvisten ja hedelmien ohella tärkeimpiin luontaisiin kasvisterolien lähteisiin. Viljakasveissa kasvisterolit esiintyvät myös ferulahapon johdannaisina, steryyliferulaatteina. Viljan steroliyhdisteiden luontaista vaihtelua on tutkittu suhteellisen vähän. Tässä väitöskirjatyössä perehdyttiin perintötekijöiden, kasvuympäristön ja prosessoinnin vaikutuksiin kasvisterolien ja steryyliferulaattien pitoisuuteen ja koostumukseen vehnässä. Tutkimus on osa eurooppalaista HEALTHGRAIN hanketta (2005-2010), jossa on tutkittu keinoja lisätä terveyttä edistävien yhdisteiden määrää viljatuotteissa ja siten parantaa niiden saantia ja vähentää kuluttajien ravitsemukseen liittyviä sairauksia.

Perintötekijöiden aiheuttamaa vaihtelua tutkittiin Unkarissa vuonna 2005 kasvatetuissa 175 vehnälajikkeessa. Kasvuympäristöstä johtuvan vaihtelun selvittämiseksi osa vehnälajikkeista kasvatettiin samassa paikassa Unkarissa vuosina 2006 - 2007 sekä kolmessa muussa kasvupaikassa (Puola, Ranska ja Englanti) vuonna 2007. Lisäksi tutkittiin erilaisia vehnän jyvän ja leseen jakeita. Kasvisterolit määritettiin kaikista viljanäytteistä kaasukromatografisesti ja steryyliferulaatit valituista näytteistä nestekromatografiaa käyttäen.

Tutkimuksessa havaittiin perintötekijöiden ja kasvupaikan vaikuttavan vehnän kasvisterolien ja steryyliferulaattien kokonaispitoisuuksiin ja koostumuksiin. Kolmen kasvuvuoden välillä ei havaittu eroja. Korkeimmat kasvisterolien pitoisuudet havaittiin einkorn- ja durumvehnälajikkeissa, kun taas leipävehnä sisälsi näitä yhdisteitä vähiten. Samassa kasvupaikassa samana vuonna kasvatettujen leipävehnälajikkeiden joukosta voitiin tunnistaa runsaasti steroliyhdisteitä sisältävät lajikkeet. Kasvisteroliyhdisteiden kokonaismäärät olivat suurimmat Unkarissa kasvatetuissa vehnälajikkeissa ja alhaisimmat Englannissa ja Ranskassa viljellyissä lajikkeissa. Toisaalta löydettiin lajikkeita, joiden steroli- ja steryyliferulaattipitoisuudet pysyivät tasaisina kasvuympäristöstä riippumatta. Pienet vehnänjyvät sisälsivät suhteellisesti enemmän lesettä ja kasvisteroliyhdisteitä kuin suuret jyvät.

Vehnän jakeiden steroli- ja steryyliferulaattipitoisuudet vaihtelivat huomattavasti. Yhdisteitä oli eniten jyvän kuoriosia sisältävissä jakeissa. Steryyliferulaatit olivat voimakkaammin keskittyneet kuorikerroksiin kuin sterolit kokonaisuudessaan; tietyt lesejakeet sisälsivät 6 kertaa enemmän kasvisteroleja ja jopa 120 kertaa enemmän steryyliferulaatteja kuin puhdas ydinjauho. Kuorikerroksissa kasvisterolit ja steryyliferulaatit olivat eri tavoin jakautuneet aleuroni- ja välikerroksiin.

Tämä väitöskirjatutkimus antoi uutta tietoa kasvisteroliyhdisteiden luontaisesta vaihtelusta vehnässä. Saadun tiedon avulla voidaan viljatuotteissa hyödyntää lajikkeita ja jakeita, jotka sisältävät runsaasti kasvisteroleja ja steryyliferulaatteja. Kasvisteroliyhdisteiden saannin lisääminen luontaisista lähteistä edistää kuluttajien hyvinvointia ja terveyttä.
URI: URN:ISBN:978-952-10-8347-1
http://hdl.handle.net/10138/37424
Date: 2012-12-14
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
This item appears in the following Collection(s)

Show full item record

Search Helda


Advanced Search

Browse

My Account