EPR study of radicals in flours and starches of different botanical origin.

The aim of this study was to investigate the mechanism of formation of free radicals in starches and flours of different botanical origin. Four kinds of starches and flours: wheat, corn, potato and tapioca, were analyzed with atomic absorption spectroscopy and electron paramagnetic resonance methods. It was found that during thermal treatment, two types of stable radicals localized at C1 and C6 carbon atoms of glucose units were created in starch. The number and structure of radicals found in untreated ant treated mechanically or thermally samples of flours were dependent on their botanical origin. In cereal flours (wheat and corn) radicals are present in untreated samples and they are localized on reduced quinines, polyphenols, flavonoids, as well as carotenoids molecules. On the other hand, untreated samples of flours of tuberous plants (potato and cassava) did not exhibit EPR signals. They appeared only after thermal treatment, similarly as in starch samples. Their EPR parameters were characteristic for carbohydrate radicals of the same structures as found in starches.Analyses with ASA and EPR methods, allowed detection of metal ions: Mn2+, Fe3+ and Cu2+. Their presence was correlated with the botanical origin of flours and their contents were higher in cereal flours.Celem niniejszej pracy było zbadanie mechanizmu powstawania wolnych rodników w skrobiach i mąkach różnego pochodzenia botanicznego. Analizie przy użyciu metody elektronowego rezonansu paramagnetycznego oraz atomowej spektroskopii absorpcyjnej, poddano cztery rodzaje skrobi i mąk: pszenną, kukurydzianą, ziemniaczaną i tapiokową. Ustalono, że w skrobi w trakcie jej obróbki termicznej powstają dwa typy trwałych rodników, zlokalizowanych na atomach węgla C1 i C6 jednostek glukozowych. Natomiast struktura i ilość rodników znalezionych w wyjściowych próbkach mąki, jak również generowanych w trakcie ich obróbki mechanicznej i termicznej jest związana z ich pochodzeniem botanicznym. W mąkach zbożowych rodniki obecne są w próbkach wyjściowych i są zlokalizowane na cząsteczkach zredukowanych chinonów, polifenoli lub flawonoidów, a także na cząsteczkach karotenoidów. Natomiast wyjściowe mąki pochodzące z roślin bulwiastych nie wykazują sygnałów EPR. Pojawiają się one dopiero, podobnie jak w skrobiach, po obróbce termicznej. Na podstawie parametrów EPR można je przypisać analogicznie jak w skrobi, rodnikom węglowodanowym o tej samej strukturze.Analizy metodami ASA oraz EPR, pozwoliły na wykrycie w mąkach jonów Mn2+, Fe3+ oraz Cu2+, których występowanie jest ściśle związane z pochodzeniem botanicznym mąki. Zawartość jonów metali była zdecydowanie wyższa w przypadku mąk pochodzenia zbożowego