. Introduction
The nutritional importance of vitamin C (L-ascorbic acid; 2,3- endiol-L-gulonic acid-g-lactone) as an essential water-soluble vitamin is well established. It has long been known that a nutritional deficiency in vitamin C causes scurvy, a disease characterized by bleeding gums, impaired wound healing,
anemia, fatigue, and depression, that, without proper care, can eventually be fatal (Davies et al., 1991; Arrigoni and De Tullio, 2000). Ascorbic acid (AA) is a cofactor in numerous physiological reactions, including the post-translational hydro- xylation of proline and lysine in collagen and other connective tissue proteins, collagen gene expression, synthesis of norepi-
* Corresponding author. Tel.: +1 540 231 9960; fax: +1 540 231 9070.
E-mail addresses: kmpvpi@vt.edu, kp.jfca@yahoo.com (K.M. Phillips).
nephrine and adrenal hormones, activation of many peptide hormones, and synthesis of carnitine (Bender, 2003; Johnston et al., 2007). Also, due to its redox potential, ascorbic acid facilitates intestinal absorption of iron and functions as a cellular antioxidant alone and coupled to the antioxidant activity of vitamin E (Byers and Perry, 1992; Bender, 2003). Therefore, adequate intake of vitamin C from foods and/or supplements is vital for normal functioning of the human body.
Recommended Dietary Allowances (RDA) of 75 mg/day and
90 mg/day have been established for adult women and men, respectively, and 45 mg/day for children 9–12 years old (Food and Nutrition Board, Institute of Medicine, 2000). Recent interest in the role of dietary antioxidants in general, and of specific food components, requires accurate food composition data to facilitate epidemiological studies and feeding trials relating the intake of vitamin C to physiological effects, and to develop food consumption recommendations.
0889-1575/$ – see front matter 2010 Elsevier Inc.. All rights reserved. doi:10.1016/j.jfca.2009.08.018
Vegetables and fruits, particularly citrus fruits, green leafy vegetables, broccoli, cauliflower, Brussels sprouts, tomatoes, peppers, and potatoes, are major food sources of vitamin C (Eitenmiller et al., 2008). However, vitamin C is subject to oxidative and enzymatic degradation to dehydroascorbic acid (DHAA) and also irreversible oxidation via DHAA to diketogulonic acid, and the latter has no vitamin C activity (Nyyssonen et al., 2000). Ascorbic oxidase is the endogenous enzyme involved in this process (Saari et al., 1995). Various factors, including the presence of oxygen and metal ions (especially Cu2+, Ag+, Fe3+), alkaline pH, and high temperature affect the vitamin C content of raw produce prior to the point of consumption and result in variation in the actual levels in different samples of a given product (Lee and Kader, 2000). Light, pH, temperature, oxygen exposure, the presence of oxidizing metals, and oxidizing enzymes can be controlled during the assay itself, but must also be controlled during preparation of samples for analysis, especially if the procedures involve maceration or other disruption of cells which release oxidizing enzymes. Failure to assess stability of vitamin C in raw produce during sample processing and analysis could result in significant errors in analytical results.
The primary source of food composition data in the United States is the U.S. Department of Agriculture’s (USDA) National Nutrient Database for Standard Reference (SR) (USDA, 2008). The USDA National Food and Nutrient Analysis Program (NFNAP) is an ongoing project to update and improve the quality of food composition data in SR (Haytowitz et al., 2008). For the aforementioned reasons, vitamin C in many fruits and vegetables was identified as a key nutrient requiring attention. One of the practical challenges in the NFNAP is that a wide range of nutrients must be assayed in each sample procured, and, furthermore, numerous primary samples must be obtained to represent the national supply of a given food (Pehrsson et al., 2000). The cost of purchasing, shipping, and preparing samples for analysis is a significant factor in the total cost of the project. There is a fundamental need to standardize and document the handling of samples via a complete audit trail from sample procurement to the release of final data in SR, and archived subsamples of all composites must be maintained as well. Therefore, centralized sample preparation is a practical approach for the NFNAP. Primary food samples (sample units) are procured from retail and
wholesale locations and are sent to a laboratory [the Food Analysis Laboratory Control Center (FALCC) at Virginia Tech, Blacksburg, VA] where they are prepared, composited, homogenized, and dispensed into subsamples that are distributed for analysis along with quality control materials (Phillips et al., 2006). Because analytical values are used to estimate nutrient values in the product at point of consumption, it must be ensured that degradation of nutrients does not occur during the preparation process, e.g., homogenization, subsampling, and storage of samples prior to analysis. The degree of nutrient loss during standard storage conditions must be verified for labile nutrients. Under routine NFNAP processing conditions, a minimum of 2 weeks, and often several weeks, elapse between homogenization and analysis. Additionally, it was necessary to determine if vitamin C content of archive samples stored for longer periods would still be representative of the original sample.
Previously the stability of folate in raw fruit and vegetable homogenates prepared for NFNAP analysis was established (Phillips et al., 2005). In an initial study of vitamin C in raw produce, results for some products were unexpectedly variable and/or lower than expected (Fig. 1) for some raw fruits, with some values much less than half of the vitamin C concentrations reported in Release 14 of SR (USDA, 2001). Those values were not used to update SR, and reasons for the discrepancies were considered, including stability during sample storage. While it is known that degradation of vitamin C can occur in homogenates of raw produce, literature on the stability of vitamin C in fruits and vegetables cannot be directly or definitively extended to the NFNAP foods and sample storage protocol. For example, Gonzalez et al. (2003) measured vitamin C in raspberries and blackberries stored from 0 to 12 months and found an average decrease of 37% and 31% (10.7 and 7.9 mg/100 g), respectively, but the storage temperature of 24 8C was higher than the 60 8C used under NFNAP protocols, and the berries were frozen whole, not homogenized. Vanderslice et al. (1990) reported on the vitamin C content of selected fruits and vegetables and performed stability testing on raw broccoli samples stored under different conditions (refrigerated at 4 8C and frozen at 40 8C, with or without citric acid or metaphosphoric acid). The treatment in the Vanderslice et al. (1990) study that is most relevant to NFNAP standard conditions ( 60 8C under nitrogen) was storage at 40 8C. In that
Fig. 1. Preliminary analytical results for vitamin C in selected fresh fruits sampled for NFNAP in 2001–2002, compared to Release 14 of the USDA Nutrient Database for
Standard Reference (SR14) (USDA, 2001). Values plotted are the average for 4 samples, and error bars represent the range.
study, total vitamin C as ascorbic acid plus DHAA was constant for
2 weeks (133 7 mg/100 g) and dropped thereafter, reaching
89 25 mg/100 g after 2 months (Vanderslice et al., 1990). However, the lower temperature and nitrogen atmosphere used in NFNAP should impart additional stability. Furthermore, because pH and other matrix-specific characteristics are known to affect vitamin C stability (Musulin and King, 1936; Moser and Bendich, 1990; Wechtersbach and Cigic, 2007), results for broccoli might not apply equally to other of fruits and vegetables.
While homogenization in citric acid or metaphosphoric acid, as reported for broccoli by Vanderslice et al. (1990), might stabilize vitamin C, this special treatment would be impractical in NFNAP because it would require a separate composite just for this nutrient. The number of samples and composites to be prepared would be effectively doubled. Furthermore, the number of samples to be analyzed exceeds the total that can be assayed in a single batch by the average laboratory, delaying the analysis of some samples.
The objective of this study was to evaluate the retention of vitamin C in frozen homogenates of representative raw fruits and vegetables held over a period of time under the typical processing and storage methods for NFNAP.
2. Materials and methods
2.1. Overview of the study
The experimental design accommodated the number of analyses that could be performed in one assay batch of practical size (10 samples, including replicates and control samples) per time point, and therefore comprised three foods. Collard greens (Brassica oleracea var. viridis), clementines (Citrus clementina hort. ex Tanaka) (a seasonal substitute for tangerines), and russet potatoes (Solanum tuberosum) were chosen after review- ing NFNAP Key Foods list (Haytowitz et al., 2002), data for representative types of fruits and vegetables and considering different matrix characteristics [including pH (estimated by published values, U.S. Food and Drug Administration, 2007), starch content, plant part, etc.] that might affect stability of ascorbic ac
. แนะนำความสำคัญทางโภชนาการของวิตามินซี (กรดแอสคอร์บิค L; 2,3-endiol-L-gulonic กรด-g-lactone) เป็นวิตามินที่ละลายในการจำดีขึ้นได้ มันได้รับการเรียกว่า deficiency โภชนาการในสาเหตุวิตามินซีโรคลักปิดลักเปิด โรคเหงือก เลือดออกลักษณะความบกพร่องทางด้านการรักษาบาดแผลโรคโลหิตจาง อ่อนล้า และภาวะซึม เศร้า ที่ โดยไม่มีการดูแลที่เหมาะสม ในที่สุดสามารถร้ายแรง (เดวีส์ et al., 1991 Arrigoni กเด Tullio, 2000) กรดแอสคอร์บิค (AA) เป็น cofactor ในปฏิกิริยาสรีรวิทยาต่าง ๆ รวมทั้งน้ำ post-translational-xylation ของ proline และแอล-ไลซีนในคอลลาเจน และอื่น ๆ โปรตีนเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน คอลลาเจนยีน การสังเคราะห์ norepi-* ผู้สอดคล้องกัน โทร: + 1 540 231 9960 โทรสาร: + 1 540 231 9070ที่อยู่อีเมล: การ kmpvpi@vt.edu (ไขควงกิโลเมตร) ใน kp.jfca@yahoo.com nephrine และหมวกไตฮอร์โมน การเปิดใช้งานในเพปไทด์ฮอร์โมน และการสังเคราะห์คาร์นิที (Bender, 2003 จอห์นสตัน et al., 2007) ยัง เนื่องจากศักยภาพ redox กรดแอสคอร์บิคช่วยลำไส้ดูดซึมเหล็กและฟังก์ชันเป็นแบบเซลลูลาร์สารต้านอนุมูลอิสระเพียงอย่างเดียว และควบคู่กับกิจกรรมการต้านอนุมูลอิสระวิตามินอี (Byers และ Perry, 1992 เบนเดอร์ 2003) ดังนั้น บริโภคอย่างเพียงพอของวิตามินซีจากอาหารหรืออาหารเสริมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานปกติของร่างกายมนุษย์แนะนำอาหารสำหรับผู้หัก (RDA) ของ 75 มิลลิกรัม และ90 มิลลิกรัมต่อวันถูกสร้างสำหรับผู้ใหญ่ผู้หญิงและผู้ชาย ตามลำดับ และ 45 มิลลิกรัม/วันสำหรับเด็กอายุ 9 – 12 ปี (อาหารและโภชนาการคณะ สถาบันการแพทย์ 2000) สนใจล่าสุดในบทบาท ของสารต้านอนุมูลอิสระอาหารทั่วไป และส่วน ประกอบอาหาร specific ต้องการข้อมูลองค์ประกอบอาหารที่ถูกต้อง เพื่อความสะดวกในความศึกษาและทดลองเกี่ยวกับการบริโภควิตามินซีผลสรีรวิทยาการให้อาหาร และ การพัฒนาคำแนะนำการบริโภคอาหาร 0889-1575 / $ – ดูหน้าเรื่อง อิงค์ Elsevier 2010 สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมด doi:10.1016/j.jfca.2009.08.018 ผักและผลไม้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลไม้ ผักใบเขียว บรอกโคลี cauliflower กะหล่ำ มะเขือเทศ พริก และมัน ฝรั่ง เป็นแหล่งอาหารสำคัญของวิตามินซี (Eitenmiller et al., 2008) อย่างไรก็ตาม วิตามินซีมี oxidative และเอนไซม์ในระบบย่อยสลาย dehydroascorbic กรด (DHAA) และออกซิเดชันให้ผ่าน DHAA กับกรด diketogulonic และหลังมีกิจกรรมไม่มีวิตามินซี (Nyyssonen et al., 2000) แอสคอร์บิค oxidase เป็นเอนไซม์ endogenous เกี่ยวข้องในกระบวนการนี้ (Saari และ al., 1995) ปัจจัยต่าง ๆ รวมทั้งสถานะของออกซิเจน และประจุของโลหะ (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Cu2 + Ag + Fe3 +), ด่าง pH อุณหภูมิสูงมีผลต่อเนื้อหาวิตามิน C ของวัตถุดิบ และผลิตก่อนที่จะจุดของปริมาณการใช้และผลในการเปลี่ยนแปลงในระดับแท้จริงในตัวอย่างที่แตกต่างกันของผลิตภัณฑ์กำหนด (ลีและ Kader, 2000) แสง pH อุณหภูมิ แสงออกซิเจน สถานะของโลหะเติมออกซิเจน และเติมออกซิเจนเอนไซม์สามารถควบคุมได้ในระหว่างการทดสอบตัวเอง แต่ต้องยังควบคุมได้ในระหว่างการเตรียมตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้ากระบวนงานเกี่ยวข้องกับ maceration หรือเซลล์ที่ปล่อยเอนไซม์เติมออกซิเจนอื่น ๆ ทรัพย ล้มเหลวในการประเมินความเสถียรของวิตามินซีในการผลิตวัตถุดิบในระหว่างการประมวลผลตัวอย่างและการวิเคราะห์อาจทำใน significant ข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์ผลแหล่งที่มาหลักของข้อมูลองค์ประกอบอาหารในสหรัฐอเมริกาอยู่สหรัฐอเมริกากรมวิชาการเกษตร ของ (จาก) ฐานข้อมูลสารอาหารแห่งชาติสำหรับมาตรฐานอ้างอิง (SR) (จาก 2008) จากชาติและโปรแกรมการวิเคราะห์ธาตุอาหาร (NFNAP) เป็นโครงการต่อเนื่องเพื่อปรับปรุง และพัฒนาคุณภาพของข้อมูลองค์ประกอบอาหารใน SR (Haytowitz et al., 2008) ด้วยเหตุผลดังกล่าว วิตามินซีในผักและผลไม้มากเป็น identified เป็นสารอาหารสำคัญที่ให้ความสนใจ หนึ่งในความท้าทายปฏิบัติในการ NFNAP คือว่าต้อง assayed หลากหลายของสารอาหารในแต่ละตัวอย่างที่ค้นหา และ นอก ตัวอย่างหลักจำนวนมากต้องได้รับถึงชาติจัดหาอาหารให้ (Pehrsson et al., 2000) ต้นทุนของการซื้อ จัดส่ง และการเตรียมตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์เป็นปัจจัย significant ในต้นทุนรวมของโครงการ มีความจำเป็นพื้นฐานเพื่อกำหนดมาตรฐาน และเอกสารการจัดการตัวอย่างผ่านบันทึกตรวจสอบสมบูรณ์จากจัดหาตัวอย่างการนำข้อมูล final ใน SR และ subsamples ที่เก็บถาวรของวัสดุผสมทั้งหมดต้องรักษาเป็นอย่างดี ดังนั้น การเตรียมตัวอย่างจากส่วนกลางเป็นวิธีปฏิบัติสำหรับการ NFNAP ตัวอย่างอาหารหลัก (ตัวอย่างหน่วย) จะค้นหาจากการขายปลีก และ สถานขายส่ง และส่งไปยังห้องปฏิบัติการ [การอาหารวิเคราะห์ห้องปฏิบัติการควบคุมศูนย์ (FALCC) ที่เวอร์จิเนียเทค Blacksburg, VA] ที่พวกเขากำลังเตรียม composited, homogenized เป็นกลุ่ม และคำถาม subsamples ที่กระจายสำหรับการวิเคราะห์ด้วยการควบคุมคุณภาพวัสดุ (ไขควงและ al., 2006) เนื่องจากค่าวิเคราะห์ใช้ในการประเมินค่าธาตุอาหารในผลิตภัณฑ์ ณจุดบริโภค มันต้องจะมั่นใจได้ว่า ย่อยสลายของสารอาหารเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการเตรียม เช่น homogenization, subsampling และการจัดเก็บตัวอย่างก่อนการวิเคราะห์ ระดับของการสูญเสียธาตุอาหารในระหว่างสภาพการจัดเก็บมาตรฐานต้อง verified สำหรับสารอาหาร labile ภายใต้งานประจำ NFNAP ประมวลผลเงื่อนไข อย่างน้อย 2 สัปดาห์ และมักจะหลายสัปดาห์ นั่นระหว่าง homogenization และการวิเคราะห์ นอกจากนี้ ไม่จำเป็นต้องกำหนดถ้าวิตามินซีเนื้อหาตัวอย่างเก็บเก็บนานขึ้นยังจะแทนของอย่างเดิมก่อนหน้านี้ ความมั่นคงของโฟเลตในผลไม้ดิบและ homogenates ผักที่เตรียมไว้สำหรับการวิ NFNAP ถูกก่อตั้งขึ้น (ไขควง et al., 2005) ในการศึกษาเบื้องต้นของวิตามินซีในการผลิตวัตถุดิบ ผลสำหรับผลิตภัณฑ์บางอย่างได้โดยไม่คาดคิดตัวแปร และ/หรือต่ำกว่าที่คาดไว้ (Fig. 1) สำหรับผลไม้ดิบบาง มีบางค่าที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความเข้มข้นวิตามินซีรายงานในรุ่น 14 ของ SR (จาก 2001) ไม่ใช้ค่าเหล่านั้นในการปรับปรุง SR และสาเหตุขัดแย้งได้ ถือ รวมทั้งความมั่นคงระหว่างการเก็บรักษาตัวอย่าง ในขณะที่เป็นที่รู้จักกันว่า การสลายตัวของวิตามินซีสามารถเกิดขึ้นได้ใน homogenates ผลิตวัตถุดิบ วรรณคดีบนความเสถียรของวิตามินซีในผักและผลไม้ไม่ได้โดยตรง หรือ definitively ขยาย NFNAP อาหารและโพรโทคอลการเก็บตัวอย่าง ตัวอย่าง al. et Gonzalez (2003) วัดวิตามินซีราสเบอร์รี่และ blackberries เก็บ 0 12 เดือน และพบการลดลงเฉลี่ย 37% และ 31% (10.7 และ 7.9 มิลลิกรัม/100 กรัม), ตามลำดับ แต่เก็บอุณหภูมิ 24 8C คือสูงกว่า 8C 60 ใช้ภายใต้โพรโทคอล NFNAP และครบการถูกแช่แข็งทั้งหมด homogenized เป็นกลุ่มไม่ Vanderslice et al. (1990) รายงานเนื้อหาวิตามินซีของผักและผลไม้ที่เลือก และทำการทดสอบบนตัวอย่างบรอกโคลีดิบที่เก็บไว้ภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ (refrigerated ที่ 4 8C และแช่แข็งที่ 8C 40 มี หรือไม่ มีกรดซิตริกหรือกรด metaphosphoric) ความมั่นคง การรักษาในการศึกษาของ Vanderslice et al. (1990) ที่ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับเงื่อนไขมาตรฐาน NFNAP (60 8C ภายใต้ไนโตรเจน) ถูกเก็บที่ 40 8C. ในที่ Fig. 1. Preliminary analytical results for vitamin C in selected fresh fruits sampled for NFNAP in 2001–2002, compared to Release 14 of the USDA Nutrient Database forStandard Reference (SR14) (USDA, 2001). Values plotted are the average for 4 samples, and error bars represent the range. study, total vitamin C as ascorbic acid plus DHAA was constant for2 weeks (133 7 mg/100 g) and dropped thereafter, reaching89 25 mg/100 g after 2 months (Vanderslice et al., 1990). However, the lower temperature and nitrogen atmosphere used in NFNAP should impart additional stability. Furthermore, because pH and other matrix-specific characteristics are known to affect vitamin C stability (Musulin and King, 1936; Moser and Bendich, 1990; Wechtersbach and Cigic, 2007), results for broccoli might not apply equally to other of fruits and vegetables.While homogenization in citric acid or metaphosphoric acid, as reported for broccoli by Vanderslice et al. (1990), might stabilize vitamin C, this special treatment would be impractical in NFNAP because it would require a separate composite just for this nutrient. The number of samples and composites to be prepared would be effectively doubled. Furthermore, the number of samples to be analyzed exceeds the total that can be assayed in a single batch by the average laboratory, delaying the analysis of some samples.The objective of this study was to evaluate the retention of vitamin C in frozen homogenates of representative raw fruits and vegetables held over a period of time under the typical processing and storage methods for NFNAP.2. Materials and methods2.1. Overview of the studyThe experimental design accommodated the number of analyses that could be performed in one assay batch of practical size (10 samples, including replicates and control samples) per time point, and therefore comprised three foods. Collard greens (Brassica oleracea var. viridis), clementines (Citrus clementina hort. ex Tanaka) (a seasonal substitute for tangerines), and russet potatoes (Solanum tuberosum) were chosen after review- ing NFNAP Key Foods list (Haytowitz et al., 2002), data for representative types of fruits and vegetables and considering different matrix characteristics [including pH (estimated by published values, U.S. Food and Drug Administration, 2007), starch content, plant part, etc.] that might affect stability of ascorbic ac
การแปล กรุณารอสักครู่..
