Research of the dynamics of accumulation phenolic acids of in vitro cultures of Aronia arbutifolia (L.) Pers. and antioxidant activity of biomass

W ramach pracy prowadzono wytrząsane kultury pędowe Aronia arbutifolia na podłożu Murashige i Skoog, suplementowanym BAP (1mg/l) i NAA (1 mg/l) - 3 serie hodowlane. W trakcie 8-tygodniowych cykli hodowlanych w odstępach co-tygodniowych zbierano biomasę i pożywki hodowlane. W metanolowych ekstraktach z biomasyi z liofilizatów pożywek metodą DAD-HPLC oznaczano kwasy fenolowe (26 związków), całkowitą zawartość polifenoli (metoda Folina-Ciocalteu) oraz oznaczano aktywność antyoksydacyjną ekstraktów 3 różnymi metodami (CUPRAC, z odczynnikami DPPH i FRAP). W ekstraktach z liofilizatów pożywek hodowlanych nie stwierdzono obecności kwasów fenolowych. We wszystkich badanych ekstraktach z biomasy stwierdzono obecność tych samych 10 związków: kwasu protokatechowego, kwasu neochlorogenowego, kwasu 3,4-dihydroksyfenylooctowego, kwasu chlorogenowego, kwasu kryptochlorogenowego, kwasu kawowego, kwasu syryngowego, kwasu 3-fenylooctowego, kwasu izochlorogenowego oraz kwasu rozmarynowego. Związkami akumulowanymi w największych ilościach były: kwas 3-fenylooctowy, kwas 3,4-dihydroksyfenylooctowy, kwas kryptochlorogenowy i kwas izochlorogenowy. Całkowita zawartość kwasów fenolowych po początkowym szybkim, wyraźnym spadku (2-gi tydzień – 399,59 mg/100g s.m.) szybko wzrastała do maksymalnej wartości równej 471,34 mg/100g s.m. (3 tydzień), utrzymywała się na wysokim poziomie aż do 5 tygodnia (440,46 mg/100g s.m.), a w kolejnych tygodniach stopniowo malała do wartości 81,69 i 70,05 mg/100g s.m. (odpowiednio 7 i 8 tydzień). Całkowita zawartość polifenoli oraz oznaczona aktywność antyoksydacyjna ekstraktów z biomasy wyraźnie korelowały z zawartością kwasów fenolowych w kolejnych tygodniach cykli hodowlanych.W ramach pracy po raz pierwszy zbadano dynamikę akumulacji kwasów fenolowych w kulturach wytrząsanych Aronia arbutifolia i po raz pierwszy oznaczono aktywność antyoksydacyjną ekstraktów z hodowanej in vitro biomasy. Wyniki badań są nowatorskie oraz posiadają potencjalnie aplikacyjny charakter.The research conducted in the framework of this Master’s thesis involved maintaining Aronia arbutifolia agitated shoot cultures on the Murashige i Skoog medium supplemented with BAP (1mg/l) and NAA (1 mg/l) - 3 culture series. During 8-week growth cycles, biomass and culture media were collected at 1 week intervals. Methanolic extracts of biomass and lyophilized media were used for determination of phenolic acids (26 compounds) with a DAD-HPLC method and total content of polyphenols (Folin–Ciocalteu method), while antioxidant activity of the extracts was assayed using 3 different methods (CUPRAC, and with DPPH and FRAP reagents). It was found that the extracts of lyophilized culture media did not contain phenolic acids while all studied extracts of biomass contained the same 10 compounds: protocatechuic acid, neochlorogenic acid, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid, chlorogenic acid, cryptochlorogenic acid, caffeic acid, syringic acid, 3-phenylacetic acid, isochlorogenic acid and rosmarinic acid. The following compounds: 3-phenylacetic acid, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid, cryptochlorogenic acid and isochlorogenic acid accumulated in the highest quantities.The total contents of phenolic acids, after an initial marked decrease (2nd week: 399.59 mg/100g d.w.), rapidly rose to the maksimum value of 471.34 mg/100g d.w. (3rd week), and was maintained at a high level until the 5th week (440.46 mg/100g d.w.), to gradually decrease in the following weeks to 81.69 and 70.05 mg/100g d.w. (7th and 8th week, respectively).The total content of polyphenols and antioxidant activity of biomass extracts distinctly correlated with phenolic acid contents in consecutive weeks of culture growth cycles. The research in this Master’s thesis is the first to examine the dynamics in the accumulation of phenolic acids in agitated shoot cultures of Aronia arbutifolia and to determine antioxidant activity of extracts from the biomass cultured in vitro. The results of these studies are innovative and have a potential of practical application