Разработка технологии функционального пищевого продукта профилактической направленности с использованием биологически активных веществ растений семейства Крестоцветные (Cruciferae) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Эминова Эльмира Рамазановна

• Эминова Эльмира Рамазановна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Эминова Эльмира Рамазановна

Реферат

Synopsis

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Общая характеристика растений семейства Крестоцветные

1.2. Физиологическая роль и биодоступность биологически активных веществ растений семейства Крестоцветные

1.2.1. Глюкозинолаты

1.2.2. Фенольные соединения

1.3. Способы выделения биологически активных веществ из растений

1.4. Методы определения глюкозинолатов и фенольных соединений

1.5. Способы инкапсулирования растительных экстрактов

Глава 2. Методы и объекты исследования

2.1. Получение образцов Brassica oleracea var. italica

2.2. Получение экстрактов брокколи

2.2.1. Планирование полного факторного эксперимента

2.2.2. Анализ содержания фенольных соединений спектрофотометрическим методом

2.2.3. Анализ содержания глюкозинолатов

2.2.4. Получение уравнения регрессии

2.2.5. Анализ флавоноидов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с диодно-матричным детектированием

2.2.6. Определение антиоксидантной активности экстрактов брокколи

2.3. Получение микроинкапсулированного экстракта брокколи

2.3.1. Инкапсулирование экстракта брокколи

2.3.2. Оценка эффективности инкапсулирования

2.3.3. Микроскопическое исследование микрокапсул

2.3.4. Исследование биодоступности биологически активных веществ из микрокапсул in vitro

2.3.5. Обоснование условий и сроков хранения

2.4. Технология функционального пищевого продукта

Глава 3. Результаты и их обсуждение

3.1. Оптимизация условий экстракции биологически активных веществ из брокколи

3.2. Результаты обработки данных методами математической статистики

3.3. Определение антиоксидантной активности экстрактов брокколи

3.4. Хроматографический анализ кверцетина

3.5. Обоснование выбора типа сырья для получения экстракта с целью инкапсулирования

3.6. Технология получения микрокапсул брокколи

3.7. Исследование биодоступности in vitro биологически активных веществ из микрокапсул

3.8. Обоснование условий и сроков хранения микрокапсул

3.9. Технология получения функционального пищевого продукта

3.9.1. Изготовление слоеного полуфабриката

3.9.2. Изготовление кремовой начинки

Заключение

Список литературы

Список публикаций по теме диссертации

Приложение А

Приложение Б

Реферат

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии функционального пищевого продукта профилактической направленности с использованием биологически активных веществ растений семейства Крестоцветные (Cruciferae)»

Актуальность темы

Интерес к вопросам взаимосвязи пищевых продуктов, рациона питания, физической активности и здоровья растет с каждым годом, что приводит к заинтересованности в натуральных и полезных продуктах, которые будут не только удовлетворять по вкусу, но и благотворно влиять на состояние здоровья [3]. Ряд заболеваний диагностируется на поздних стадиях зачастую из-за неспецифичности симптомов, в связи с чем профилактика становится все чаще применяемой мерой человеком для снижения риска, отсрочки или облегчения тяжести недуга. Интерес к влиянию рациона питания на продолжительность и улучшение качества жизни увеличивает спрос на новые пищевые продукты, обладающие определенной ценностью.

Одними из наиболее перспективных источников питательных, а также минорных, но крайне ценных компонентов являются растения семейства Крестоцветные (Сгинете), к числу которых относятся брокколи, капуста, редька, репа, кресс-салат и другие. Помимо диетической клетчатки, лютеина, ряда витаминов и минералов, капустные овощи содержат уникальные фитонутриенты, в частности класс серосодержащих органических веществ - глюкозинолатов (тиогликозидов), для которых описаны механизмы антиоксидантного, онкопротекторного, противовоспалительного действия.

Глюкозинолаты стабильные и неактивные соединения растений. Однако при нарушении целостности клеточных структур под воздействием различных факторов, в ходе повреждения клеточных структур происходит контакт глюкозинолатов с гидролизующим их ферментом - мирозиназой. Это приводит к образованию агликонов, которые, в свою очередь, расщепляются до различных продуктов: изотиоцианатов, нитрилов, тиоцианатов, оксазолидинов и других. Качественный и количественный состав продуктов гидролиза глюкозинолатов определяется условиями реакции: активностью мирозиназы, значением кислотности среды, температурой и др. Даже кратковременная температурная

обработка приводит к инактивации мирозиназы, после чего биодоступность глюкозинолатов значительно снижается. Обеспечение сохранности ферментов и создание благоприятных условий для улучшения биодоступности биологически активных веществ является важной задачей.

К числу наиболее значимых глюкозинолатов относятся глюкорафанин и глюкобрассицин, гидролизующиеся до изотиоцианата сульфорафана и индол-3-карбинола соответственно. Проведен ряд исследований, подтверждающих их онкопротекторную [19, 43, 108] и противовоспалительную активность [113, 121].

Другой группой ценных биологически активных веществ в крестоцветных растениях являются фенольные соединения. Биодоступность фенольных соединений также ограничена рядом фактором. В частности, значительное влияние на усвоение фенолов оказывает сложная пищевая матрица. В капустных овощах в существенном количестве обнаружены флавоноиды и фенольные кислоты [69].

Цель диссертационной работы - разработка технологии функционального пищевого продукта с использованием инкапсулированных биологически активных веществ брокколи (Brassica oleracea var. italica).

В соответствии с целью были поставлены следующие научно-технические задачи:

— обоснование выбора растительного сырья на основании исследования содержания БАВ, антиоксидантной активности и экономических характеристик.

— оптимизация условий экстракции биологически активных веществ из брокколи.

— установление параметров получения пищевого микроинкапсулированного ингредиента и определение эффективности инкапсулирования.

— исследование биодоступности функционального пищевого ингредиента in vitro и разработка рекомендаций по его применению в составе пищевых продуктов.

— обоснование сроков и условий хранения функционального пищевого

ингредиента.

— разработка технологии получения функционального пищевого продукта. Научная новизна работы.

Установлено содержание суммы фенольных соединений (169,7-789,7 мг/100 г), флавоноидов (30,2-134,2 мг/100 г), глюкозинолатов (144-718 мг/100 г) и антиоксидантная активность (480,2-620,7 мг ед. КМп04/г; 36,1-60,9 % ед. ДФПГ) для различных условий экстракции биологически активных веществ из Brassica oleracea var. italica .

Определены основные фенольные соединения экстрактов из брокколи -кверцетин и кемпферол. Методом ВЭЖХ проведено количественное определение кверцетина (1 мг/г высушенных соцветий брокколи).

Показано, что микроинкапсулирование экстракта соцветий Brassica oleracea var. italica, в раствор 2 % альгината натрия (раствор-отвердитель - 5% хлорид кальция) при частоте 1500 кГц, давлении 40 кПа, диаметре форсунки 400 мкм обеспечивает эффективность инкапсулирования 95 % для суммы фенольных соединений и 86 % - для глюкозинолатов, с биодоступностью in vitro фенольных соединений 76 % и более 99 % - глюкозинолатов. Теоретическая и практическая значимость.

Установлены оптимальные параметры экстракции БАВ из брокколи с использованием планирования полного факторного эксперимента: тип экстракции

— ультразвуковая, растворитель — 70 %-й раствор этанола, время УЗ-воздействия

— 30 с, мощность УЗ-воздействия — 100 Вт, гидромодуль 1:25).

Разработана технология получения микроинкапсулированного экстракта брокколи, порция 2 г которого, покрывает более 40 % суточной нормы адекватного потребления глюкозинолатов.

Разработана технология функционального пищевого продукта в форме песочного кондитерского изделия с заварным кремом с микроинкапсулированными биологически активными веществами брокколи.

Основные положения, выносимые на защиту:

— оптимальные условия экстракции биологически активных веществ из брокколи: влияние ультразвуковой обработки, длительности экстракции, гидромодуля, мощности УЗ-излучения на извлечение биологически активных веществ;

— способ получения функционального микроинкапсулированного пищевого ингредиента, содержащего БАВ брокколи и эффективность инкапсулирования;

— биодоступность микроинкапсулированных БАВ in vitro;

— технология функционального пищевого продукта антиоксидантного действия с микроинкапсулированными биологически активными веществами брокколи.

Степень достоверности и апробация результатов работы.

Достоверность полученных результатов подтверждается не менее чем трехкратной повторностью получения и обработки данных. Полученные результаты подвергали статистическому анализу в пакете Microsoft Excel (доверительный интервал P = 0,95). В качестве литературных данных использовались статьи, опубликованные в высокорейтинговых журналах, индексируемых ведущими научными базами данных.

Апробация полученных в диссертационном исследовании результатов проводилась на конференциях: Пятидесятая (L) научная и учебно- методическая конференция Университета ИТМО (01- 04.02.2021 г.), Пятьдесят вторая (LII) научная и учебно- методическая конференция Университета ИТМО (31 -03.02.2023 г.), Пятьдесят третья (LIII) научная и учебно- методическая конференция Университета ИТМО (29 - 02.02.2024 г.), X Конгресс молодых ученых ИТМО (14 - 17.04.2021 г.), XI Конгресс молодых ученых ИТМО (04 - 08.04.2022 г.), XIII Конгресс молодых ученых ИТМО (08 - 11.04.2024 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликованы 4 работы, из которых три в изданиях перечня ВАК, одна - в журнале, индексируемом базами Scopus и Web of Science.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 219 страницах (введение, три главы, заключение, список литературы и приложение) и содержит 32 рисунка, 26 таблиц и 2 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вводная часть представляет собой описание состояния существующей проблемы, на решение которой направлено диссертационное исследование. Обозначена актуальность, определены цель и задачи, представлена теоретическая и практическая значимость работы, научная новизна и выносимые на защиту научные положения.

Результаты теоретического исследования отечественных и зарубежных литературных данных о состоянии проблемы приведены в первой главе. Особое внимание уделено систематизации информации о доказанных физиологических эффектах биологически активных веществ Крестоцветных, методах их извлечения и анализа.

Во второй главе описаны методы и методики, использованные в рамках диссертационного исследования. Подробно охарактеризованы выбранные подходы, которые обеспечивают достоверность и воспроизводимость полученных результатов, обоснован выбор и применение стандартных протоколов, а также модификации существующих методик.

Третья глава сосредоточена на результатах исследования и их обсуждении. В главе интерпретированы основные результаты, полученные в ходе экспериментальной работы, основные выводы по ним и комментарии в контексте существующих научных знаний.

Диссертационное исследование состояло из 5 основных этапов: анализ научно-технической литературы, оптимизация условий экстракции биологически

активных веществ, обоснование выбора типа растительного сырья, разработка технологии функционального пищевого ингредиента и разработка технологии функционального пищевого продукта.

План диссертационного исследования представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема проведения экспериментальной работы.

На первом этапе были подготовлены семена, проростки, микрозелень и соцветия брокколи сорта «Калабрезе». Условия проращивания выбраны в соответствии с литературными данными и обеспечивают максимальную сохранность биологически активных молекул.

На первом этапе проводили обработку семян 3 %-ным раствором пероксида водорода, после чего семена тщательно промыли дистиллированной водой. Треть семян отделили, а оставшуюся часть поместили в проращиватель. Ростки получали в темном месте при температуре 20±2 °С, промывая водой каждые 24 часа. Спустя 72 часа половину проростков тщательно промывали и помещали в сушильный шкаф (Binder E115, Германия) на 24 часа при температуре 45 °С, а оставшуюся половину переносили в светлое место - для проращивания в течение еще 96 часов, также промывая водой каждые сутки. Полученную микрозелень брокколи подвергали сушке при вышеописанных условиях. Соцветия того же сорта и региона произрастания были куплены в магазине и высушены аналогичным способом.

Полученные образцы семян, проростков, микрозелени и соцветий измельчали до размера частиц 0,25-0,5 мм (размер установлен с помощью сит с соответствующими диаметрами отверстий) и подготавливали к проведению экстракции.

Всхожесть семян составила 98 %.

Установление параметров экстракции биологически активных

веществ из брокколи

Для установления оптимальных параметров экстракции биологически активных веществ из брокколи был составлен план полного факторного эксперимента для двух видов экстракции - мацерации с перемешиванием и ультразвуковой экстракции. Изменяемыми факторами были время (t) и гидромодуль (H) для мацерации с перемешиванием на магнитном перемешивающем устройстве и время (t), гидромодуль (H) и мощность (W) ультразвукового воздействия для экстракции в ультразвуковой ванне. Степень извлечения биологически активных веществ оценивали в отношении фенольных

соединений. Общее содержание фенолов определяли методом молекулярной абсорбционной спектрофотометрии на приборе SPECTROstar Nano BMG LABTECH (Германия). В качестве аналитического сигнала измерялось светопоглощение комплекса фенольных соединений с реактивом Фолина-Чокальтеу при длине волны 765 нм. Количество биологически активных веществ рассчитывали по градуировочному графику в пересчете на галловую кислоту. Также проведен анализ суммы флавоноидов по аналогичной методике в пересчете на кверцетин. Максимум светопоглощения определяли для комплексов флавоноидов с хлоридом алюминия при длине волны 426 нм. Результаты определения биологически активных веществ в пересчете на 100 г высушенного сырья приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Количественное определение фенольных соединений в экстрактах, полученных мацерацией с перемешиванием.

№ Условия опыта Содержание флавоноидов, мг/100 г Общее содержание ФС, мг/100 г

№ V, мл Xi t, мин X2 Yi Y2

1 25 -1 120 + 1 61,64 506,16

2 25 -1 60 -1 62,44 540,04

3 75 +1 60 -1 51,16 830,06

4 75 +1 120 + 1 47,13 775,96

Таблица 2. Количественное определение фенольных соединений в экстрактах, полученных ультразвуковой экстракцией.

№ Условия опыта Содержание флавоноидов, мг/100 г Общее содержание ФС, мг/100 г

Результаты параллельных опытов

V, мл XI ^ сек X2 W, Вт Xз ^2 Y21 Y22

1 25 -1 30 -1 100 -1 43,44 47,06 505,35 430,49

2 25 -1 120 + 1 100 -1 37,31 44,69 405,14 438,90

3 25 -1 30 -1 300 +1 37,86 53,14 516,83 447,41

4 25 -1 120 + 1 300 +1 44,42 29,08 445,15 446,93

5 75 [phone] 13,77 8,73 662,44 581,34

6 75 +1 120 + 1 100 -1 10,41 13,47 602,06 576,14

7 75 +1 30 -1 300 +1 13,66 10,34 619,40 624,38

8 75 +1 120 + 1 300 +1 16,22 12,28 577,80 628,56

Экспериментальные данные о содержании биологически активных веществ, полученных в результате мацерации и ультразвуковой экстракции, демонстрируют, что ультразвуковая экстракция в течение 30 секунд является более эффективной с точки зрения скорости и близка к мацерации по количеству извлеченных соединений. Несмотря на то, что в результате мацерации было извлечено больше флавоноидов (62,44 мг/100 г против 45,25 мг/100 г) и фенольных соединений (540,04 мг/100 г против 467,92 мг/100 г), ультразвуковая экстракция заняла всего 30 секунд, что значительно сокращает время процесса и энергетические траты.

Для проведения дальнейших исследований были установлены следующие оптимальные параметры экстракции:

тип экстракции - ультразвуковая;

гидромодуль - 1:25;

время ультразвукового воздействия - 30 с;

мощность - 100 Вт.

Установленные оптимальные значения для экстракции биологически активных веществ из проростков брокколи можно применить к извлечению биологически активных веществ из семян, микрозелени и соцветий по нескольким причинам. Основными факторами, влияющими на степень извлечения биологически активных веществ, является принадлежность к определенному классу молекул, содержание клетчатки в сырье и содержание влаги. Влияние содержания влаги минимизируется тем, что все образцы высушиваются при одинаковых условиях. Влияние содержания клетчатки также минимизируется тем, что все высушенное сырье измельчается до 0,25-0,5 мм. Таким образом, эти факторы если и влияют на установленные параметры, то незначительно.

Полученные данные обработаны методами математической статистики: проверена воспроизводимость опытов с помощью критерия Кохрена ^р); рассчитаны коэффициенты регрессии для переменных: Ьо, Ы, Ь2, Ьз, Ы2, Ыз, Ь2з; оценена значимость коэффициентов регрессии; составлено уравнение регрессии; получены расчетные значения функции отклика. Расчетное значение критерия Кохрена ^р) для флавоноидов составляет 0,31, для суммы фенольных - 0,39. Табличное значение Gm=0,68. Оба расчетных значения критерия Кохрена меньше 0,68, таким образом, опыты считаются воспроизводимыми, а дисперсия -однородной.

Рассчитаны значения коэффициентов и получено уравнение регрессии для суммы фенольных соединений:

Y= 531,75+77,23Х1-16,68Х2+6,52Хз+3,82Х1Х2-3,04Х1Хз+2,99Х2Хз

Далее была проведена оценка значимости коэффициентов регрессии, вследствие чего выяснилось, что коэффициенты Ь2, Ьз, Ы2, Ыз, Ь2з не обладают статистической значимостью. Окончательный вид уравнения регрессии выглядит следующим образом:

Y= 531,75+77,23X1.

Расчетные данные по фенольным соединениям, полученные с использованием уравнения регрессии оказались близки с полученными экспериментально ^1-4=454,52 мг/100 г; Y5-8=608,98 мг/100 г).

Также аналогичным образом было получено уравнение регрессии для суммы флавоноидов:

Y= 27,24-14,88X1-1,26X2-0,12X3+1,99X1X2+0,88X1X3-0,37X2X3.

При проведении оценки значимости коэффициентов регрессии так же, как и в случае с суммой фенольных, коэффициенты Ь2, Ьз, Ы2, Ь1з, Ь2з не обладают статистической значимостью:

Y= 27,24-14,88X1.

Данные по фенольным соединениям, рассчитанные с использованием уравнения регрессии оказались близки с полученными экспериментально ^1-4=42,12 мг/100 г; Y5-8=12,36 мг/100 г).

В соответствии с полученными данными, для уравнений регрессии, описывающих зависимость содержание суммы фенольных соединений и флавоноидов от гидромодуля, времени экстракции и мощность ультразвукового воздействия, значимым является коэффициент Ь1, стоящий перед X!. Таким образом, наибольшее влияние на извлечение как флавоноидов, так и всех фенольных соединений в сумме оказывает гидромодуль. С увеличением объема экстрагента извлечение фенольных соединений сначала замедляется, а потом начинает снижаться.

Выбор типа сырья для инкапсулирования

На данном этапе при установленных параметрах экстрагирования было получено 4 экстракта: семян, проростков, микрозелени и соцветий. Для каждого из экстрактов было определено общее содержание фенольных соединений, сумма флавоноидов, сумма глюкозинолатов, антиоксидантная активность, и все эти параметры были сопоставлены со стоимостью.

Антиоксидантную активность определяли как способность нейтрализовать радикал 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила (метод ЭРРН). Результаты приведены на рисунке 2.

36,13

60,94

60,94

38,31

АО А, % 0

семена проростки микрозелень соцветия

Рисунок 2. Антиоксидантная активность экстрактов брокколи в отношении радикала 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила.

Несмотря на то, что брокколи на ранних стадиях развития содержит большее, в отличие от соцветий, число глюкозинолатов и фенольных соединений, общая АОА соцветий сопоставима с АОА семян, проростков и микрозелени. Это может быть обусловлено качественным составом БАВ, накоплением более активных форм молекул по мере созревания.

Также антиоксидантная активность была определена методом перманганатометрического титрования. Антиоксидантную активность определяли методом перманганатометрического титрования по запатентованной методике [8]. Метод основан на определении объема раствора титранта (в данном случае экстракта), содержащего антиоксидантные вещества, который будет потрачен на обесцвечивание 0,05 н раствора перманганата калия в 0,24-молярной серной кислоте. Для количественной характеристики величины антиоксидантной активности вводится величина В, представляющая собой содержание суммы БАВ восстанавливающего характера в пересчете на кверцетин в 1 мл или 1 г препарата (объекта). Чем выше величина В, тем более высокой АОА обладает объект. Данные об антиоксидантной активности в отношении перманганата калия приведены на рисунке 18.

В, мг/100 г 700

600

500

400

300

200

100

0

480,19

620,73

499,15

480,58

семена

проростки

микрозелень

соцветия

Рисунок 3. Антиоксидантная активность экстрактов брокколи в отношении

перманганата калия.

В* - показатель антиоксидантной активности, выраженный в массе (мг) БАВ восстанавливающего характера в 100 г продукта.

Антиоксидантная активность, определенная методом

перманганатометрического титрования, позволяет оценить общую

восстановительную способность экстракта, так как охватывает большое количество классов соединений антиоксидантного характера, в том числе витаминов. Метод DPPH является более специфическим и акцентирован на способности нейтрализовать свободные радикалы и применяется, в частности, для определения антиоксидантной активности, обусловленной фенольными соединениями. По этой причине один и тот же экстракт может проявлять различную антиоксидантную активность в зависимости от метода определения.

Несмотря на то, что брокколи на ранних стадиях развития содержит гораздо большее, в отличие от соцветий, число глюкозинолатов и фенольных соединений, общая АОА соцветий сопоставима с АОА семян, проростков и микрозелени. Это может быть обусловлено качественным составом БАВ, накоплением более активных форм молекул по мере созревания.

Общее содержание глюкозинолатов определяли титриметрическим методом, сущность которого заключалась в предварительном полном гидролизе глюкозинолатов и отгонкой полученного в результате сероводорода в колбу с раствором йода для их взаимодействия. Избыток йода оттитровывали тиосульфатом натрия, содержание глюкозинолатов оценивали в пересчете на прогоитрин. Полученные данные представлены в таблице 3.

Таблица 3. Содержание глюкозинолатов в экстрактах брокколи.

Содержание ГЗ Экстракт

семян проростков микрозелени соцветий

X, мг/100 г 720±40 349±16 318±21 145±19

Все полученные данные собраны для сравнения и сопоставлены со стоимостью (таблица 4).

Таблица 4. Сравнительная таблица характеристик экстракта брокколи.

Тип сырья Характеристика

Сумма ГЗ, мг/100г Сумма ФВ, мг/100 г Сумма ФС, мг/100 г АОА (KMnO4), мг/100г АОА (DPPH), % Стоимость*, руб/100 г

Семена 718,0 126,1 328,6 480,2 36,1 1304

Проростки 349,1 112,1 553,7 620,7 60,9 1071

Микрозелень 318,2 134,2 789,7 1214,2 60,9 1667

Соцветия 144,8 30,2 169,7 480,6 38,3 389

*-стоимость пересчитана на 100 г высушенного сырья с использованием значений массовых потерь при проведении процесса сушки.

Несмотря на более низкое содержание глюкозинолатов и фенольных соединений, экстракт брокколи проявляет высокую, сопоставимую со всеми остальными, АОА, при этом стоимость в несколько раз ниже. Для получения инкапсулированной формы был выбран экстракт соцветий брокколи.

С учетом таких факторов, как термическая нестабильность биологически активных веществ брокколи и способность быстро окисляться, для получения инкапсулированной формы экстракта был выбран метод соэкструзии.

Хроматографический анализ кверцетина

Для обнаружения флавоноидов использовали метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с диодно-матричным детектированием (хроматограф Shimadzu LC-20, термостат CTO-20A, насос LC-20AD, детектор SPD-M20A) в изократическом режиме элюирования - 70 % раствора А и 30 % раствора Б. Подвижная фаза представляла собой бинарную систему растворителей, состоящей из смеси сверхчистой воды, полученной с использованием системы Milli-Q Advantage A10 с точкой отбора Q-POD (Merck, Германия), с трифторуксусной

кислотой, 0,025 % (элюент А) и ацетонитрила (элюент Б). Скорость потока 1 мл/мин, температура 35 °С. Детектирование проводили по трем каналам при длинах волн 240, 260 и 370 нм.

Для количественного анализа кверцетина использовали раствор стандартного образца из кверцетина (Sigma, > 95 %). Полученные данные обрабатывали с использованием программного обеспечения LCsolution и Microsoft Excel. Хроматограмма экстракта соцветий брокколи представлена на рисунке 4.

80 70 60 50 40 30 20 10 0

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 мин

Рисунок 4. Хроматограмма экстракта соцветий брокколи.

На полученной хроматограмме наблюдаются четко разделенные пики кверцетина (^=2,80 мин) и кемпферола (&=4,07 мин). Площадь пика кверцетина значительно превышает площадь пика кемпферола, что свидетельствует о его более высокой концентрации. Содержание кверцетина в соответствии с калибровочной кривой составило 1 мг/г высушенных соцветий брокколи. Разделение пиков демонстрирует хорошее разрешение метода и подтверждает возможность одновременного обнаружения обоих компонентов.

mAU

Инкапсулирование экстракта соцветий брокколи

Схематично процесс получения микрокапсул изображен на рисунке 5.

Приготовление экстракта при установленных оптимальных значениях (гидромодуль 1:25, время УЗ-воздействия - 30 с, мощность - 100 Вт.

_*_

Отгонка спирта и концентрирование в роторном испарителе при температуре 50 °С в течение 30 минут

_4_

Подготовка смеси для инкапсулирования. Смешивание концентрированного экстракта с альгинатом натрия

_▼_

Проведение процесса инкапсулирования (частота 1500 кГц, давление 40 кПа, диаметр форсунки - 200, 300 и 400 мкм, раствор-отвердитель - 5 %

раствор хлорида кальция)

_±_

Фильтрование, промывка и сушка капсул (подготовка к определению эффективности инкапсулирования)

Рисунок 5. Схема процесса инкапсулирования экстракта брокколи.

Эффективность оценивали как отношение суммарного содержания БАВ в капсулах к суммарному содержанию БАВ в исходной смеси для инкапсулирования. Результаты приведены в таблице 5.

Таблица 5. Определение эффективности инкапсулирования БАВ брокколи.

Наименование БАВ Эффективность инкапсулирования, %

d*=200 мкм d*=300 мкм d*=400 мкм

Глюкозинолаты 52,8±1,7 82,1±1,4 85,7±2,4

Фенольные соединения 69,4±2,2 86,6±2,1 95,2±1,7

d*=диаметр форсунки.

Средний размер микрокапсул составил 530 ± 140 мкм. Полученные микрокапсулы представлены на рисунке 6.

Диаметр форсунки значительно влияет на эффективность инкапсулирования биологически активных веществ. От него напрямую зависит размер капель раствора для инкапсулирования, что, в свою очередь, определяет размер формирующихся микрокапсул. Капсулы, полученные с большим диаметром форсунки, имеют больший разброс в размерах микрокапсул, но более прочные стенки. Это обеспечивает лучшую защиту активных веществ и более медленное высвобождение, что имеет значение для таких чувствительных молекул, как флавоноиды и глюкозинолаты. Также увеличение диаметра форсунки приводит к существенному увеличению скорости процесса инкапсулирования одновременно с увеличением эффективности.

В соответствии с Методическими рекомендациями МР 2.3.1.0253-21 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации" суточной нормой адекватного потребления глюкозинолатов (индол-3-карбинол) является 50 мг в сутки [143]. В 1 г капсул содержится 10,8 мг глюкозинолатов. Таким образом, 2 г микрокапсул покрывают более 40 % нормы адекватного потребления глюкозинолатов.

Рисунок 6. Микрокапсулы экстракта брокколи, полученные с использованием форсунок диаметром 200, 300 и 400 мкм.

Исследование биодоступности БАВ из микрокапсул in vitro

Большинство биологически активных молекул усваиваются в толстой кишке под действием кишечной микрофлоры, но многие из веществ не достигают ее, так как подвергаются гидролизу под действием желудочных ферментов, соляной кислоты и других факторов. С целью доставки БАВ и определения степени высвобождения БАВ из микрокапсул проведено исследование их биодоступности в симулированном желудочно-кишечном тракте. Протокол исследования изображен на рисунке 7.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Эминова Эльмира Рамазановна, 2024 год

Список литературы

1. Базарнова Ю. Г. Биологически активные вещества дикорастущих растений и их применение в пищевых технологиях. / Ю. Г. Базарнова. - СПб : Профессия, 2016. - 239 с.

2. Ильина В.С., Соколова О.Б., Шуватова Е.Д., Аллох П., Мельчаков Р.М., Лепешкин А.И., Александрова И.В., Бараненко Д.А. Способ микроинкапсулирования масел, содержащих полиненасыщенные жирные кислоты, для использования в составе функциональных пищевых продуктов // Ползуновский вестник. 2023. № 2. С. 7-14.

3. Кипрушкина Е.И. [и др.] Значение фактора питания в формировании кишечного микробиома // Вестник Международной академии холода. 2020. Т. 19. № 2. С. 52-59.

4. Куценкова В.С. [и др.] Разработка рецептуры и медико-биологическая оценка хлебобулочных изделий с добавкой нетрадиционного растительного сырья // Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 1. С. 23-31.

5. Куценкова В.С. Лямина Н.П., Неповинных Н.В. Новые технологии мучных изделий повышенной пищевой ценности для диетотерапии лиц с избыточной массой тела // Вопросы питания. 2018. Т. 87. № 5.

6. Куценкова В.С., Неповинных Н. В. Исследование и разработка технологии хлебобулочных изделий с нетрадиционными источниками регионального растительного сырья // Современные проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса: сборник статей. ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ. 2018. С. 135-138.

7. Куценкова В.С., Неповинных Н.С. Технология песочного печенья повышенной пищевой ценности // Материалы международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в АПК". 2018. С. 307309.

8. Патент РФ 2170930, МКП G01N33/50, G01N33/52. Способ определения антиокислительной активности / Т.В. Максимова, И.Н. Никулина, В.П. Пахомов и

др.; заявитель и патентообладатель: ГОУ ВПО Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова. - № 2000111126/14; заявл. 05.05.2000; опубл. 20.07.2001. - БИ 07/2005.

9. Патент РФ № 2661846. Способ производства песочного печенья / Неповинных Н.В., Куценкова В.С.; ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова; заявл. 26.07.2017; опубл. 19.07.2018.

10. Патент СССР 1406481. Способ определения глюкозинолатов в семенах крестоцветных / Н.С. Осик, П.С. Попов, А.А. Бородулина; Всесоюзный научно-исследовательский институт масличных культур им. В.С. Пустовойта // 1965. С. 890-891.

11. Тюкавкина Н. А. Органическая химия: учеб. для вузов. Москва: Дрофа, 2008. Вып. 2.

12. Ушакова А.А., Базарнова Ю.Г. Технологические аспекты экстрагирования биофлавоноидов из дикорастущего пряно-ароматического сырья // Наука и современность. 2014. № 31. С. 133-137.

13. Черникова Д.А., Базарнова Ю.Г., Хохлов С.Ю. Получение функциональных пищевых ингредиентов из перегородок Juglas regia L. // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2023. № 148. С. 9298.

14. Яшин Я. И., Яшин А.Я. Природные антиоксиданты - надежная защита человека от опасных болезней и старения. Москва: НПО «Химавтоматика», 2008.

15. Ares A. M., Nozal M. J., Bernal J. Optimized extraction, separation and quantification of twelve intact glucosinolates in broccoli leaves // Food Chem. 2014. Т. 152. С. 66-74.

16. Ares A. M., Nozal M. J., Bernal J. Extraction, chemical characterization and biological activity determination of broccoli health promoting compounds // J Chromatogr A. 2013. Т. 1313. С. 78-95.

17. Baenas N., Moreno D. A., Garcia-Viguera C. Selecting Sprouts of Brassicaceae for Optimum Phytochemical Composition // J Agric Food Chem. 2012. Т. 60. № 45. С. 11409-11420.

18. Bakry A. M., Abbas S., Ali B., Majeed H., Aboelwafa M., Mousa A., Liang L. Microencapsulation of Oils: A Comprehensive Review of Benefits, Techniques, and Applications // Compr Rev Food Sci Food Saf. 2016. Т. 15. № 1. С. 143-182.

19. Banerjee R., Verma A., Das A., Rajikumar V., Shewalkar A., Narkhede H. Antioxidant effects of broccoli powder extract in goat meat nuggets // Meat Sci. 2012. Т. 91. № 2. С. 179-184.

20. Bazarnova J. [и др.]. Extraction of polyphenolic compounds from the Juglans regia L. Pellicles of using ultrasound // Химия растительного сырья. 2023. №2 1. С. 273278.

21. Bell M. C. [и др.]. Placebo-Controlled Trial of Indole-3-Carbinol in the Treatment of CIN // Gynecol Oncol. 2000. Т. 78. № 2. С. 123-129.

22. Benetis R., Radusiene J., Jakstas V., Janulis V., Puodziuniene G., Milasius A. Quantitative HPLC determination of phenolic compounds in yarrow // Pharm Chem J. 2008. Т. 42. № 3. С. 153-156.

23. Bhatta S., Stevanovic Janezic T., Ratti C. Freeze-Drying of Plant-Based Foods // Foods. 2020. Т. 9. № 1. С. 87.

24. Bidchol A. M., Wilfred A., Abhijna P., Harish R. Free Radical Scavenging Activity of Aqueous and Ethanolic Extract of Brassica oleracea L. var. italica // Food Bioproc Tech. 2011. Т. 4. № 7. С. 1137-1143.

25. Bosetti C. [и др.]. Micronutrients and the risk of renal cell cancer: A case-control study from Italy // Int J Cancer. 2007. Т. 120. № 4. С. 892-896.

26. Brooks J. D., Paton V. G., Vidanes G. Potent induction of phase 2 enzymes in human prostate cells by sulforaphane. // Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2001. Т. 10. № 9. С. 949-54.

27. Canene-Adams K., Lindshield, Brian L., Wang S., Jeffery Elizabeth H., Clinton S., Erdman J. Combinations of Tomato and Broccoli Enhance Antitumor Activity in

Dunning R3327-H Prostate Adenocarcinomas // Cancer Res. 2007. T. 67. № 2. C. 836843.

28. Cartea M. E., Velasco P. Glucosinolates in Brassica foods: bioavailability in food and significance for human health // Phytochemistry Reviews. 2008. T. 7. № 2. C. 213-229.

29. Carvalho D. G., Ranzan L., Trierweiler L., Trierweiler J. Determination of the concentration of total phenolic compounds in aged cacha?a using two-dimensional fluorescence and mid-infrared spectroscopy // Food Chem. 2020. T. 329. C. 127142.

30. Ciska E., Honke J., Kozlowska H. Effect of Light Conditions on the Contents of Glucosinolates in Germinating Seeds of White Mustard, Red Radish, White Radish, and Rapeseed // J Agric Food Chem. 2008. T. 56. № 19. C. 9087-9093.

31. Clarke J. D., Hsu A., Riedl K., Bella D., Schwartz S., Stevens J., Ho E. Bioavailability and inter-conversion of sulforaphane and erucin in human subjects consuming broccoli sprouts or broccoli supplement in a cross-over study design // Pharmacol Res. 2011. T. 64. № 5. C. 456-463.

32. Costa-Pérez A. [h gp.]. Systematic Review on the Metabolic Interest of Glucosinolates and Their Bioactive Derivatives for Human Health // Nutrients. 2023. T. 15. № 6. C. 1424.

33. Dalessandri K. M., Firestone G., Fitch M., Bradlow H., Bjeldanes L. Pilot Study: Effect of 3,3'-Diindolylmethane Supplements on Urinary Hormone Metabolites in Postmenopausal Women with a History of Early-Stage Breast Cancer // Nutr Cancer. 2004. T. 50. № 2. C. 161-167.

34. Das S. Cancer Modulation by Glucosinolates: A Review // Curr Sci. 2000. T. 79. C. 1665-1671.

35. Elsharkawy E. R. Isolation of phytoconstituents and evaluation of anticancer and Antioxidant potential of Launaea mucronata (Forssk.) Muschl. subsp. // Pak J Pharm Sci. 2017. T. 30. № 2. C. 399-405.

36. Fahey J. W. [h gp.]. Sulforaphane inhibits extracellular, intracellular, and antibiotic-resistant strains of Helicobacter pylori and prevents benzo[ a ]pyrene-induced

stomach tumors // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2002. T. 99. № 11. C.7610-7615.

37. Fahey J. W., Talalay P. Antioxidant Functions of Sulforaphane: a Potent Inducer of Phase II Detoxication Enzymes // Food and Chemical Toxicology. 1999. T. 37. № 9-10. C. 973-979.

38. Fathi M., Martín Á., McClements D. J. Nanoencapsulation of food ingredients using carbohydrate based delivery systems // Trends Food Sci Technol. 2014. T. 39. № 1. C. 18-39.

39. Fowke J. H., Longcope C., Hebert J. R. Brassica vegetable consumption shifts estrogen metabolism in healthy postmenopausal women. // Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2000. T. 9. № 8. C. 773-9.

40. Galan M. V., Kishan A. A., Silverman A. L. Oral Broccoli Sprouts for the Treatment of Helicobacter pylori Infection: A Preliminary Report // Dig Dis Sci. 2004. T. 49. № 7/8. C. 1088-1090.

41. Gallaher C. M., Gallaher D. D., Peterson S. Development and Validation of a Spectrophotometric Method for Quantification of Total Glucosinolates in Cruciferous Vegetables // J Agric Food Chem. 2012. T. 60. № 6. C. 1358-1362.

42. Gallo M., Esposito G., Ferracane R., Venale F., Naviglio D. Beneficial effects of Trichoderma genus microbes on qualitative parameters of Brassica rapa L. subsp. sylvestris L. Janch. var. esculenta Hort. // European Food Research and Technology. 2013. T. 236. № 6. C. 1063-1071.

43. Gawlik-Dziki U. [h gp.]. Anticancer and Antioxidant Activity of Bread Enriched with Broccoli Sprouts // Biomed Res Int. 2014. T. 2014. C. 1-14.

44. González F. [h gp.]. Optimization of an Extraction Process to Obtain a Food-Grade Sulforaphane-Rich Extract from Broccoli (Brassica oleracea var. italica) // Molecules. 2021. T. 26. № 13. C. 4042.

45. Grosser K., Dam N. M. van. A Straightforward Method for Glucosinolate Extraction and Analysis with High-pressure Liquid Chromatography (HPLC). // J Vis Exp. 2017. № 121.

46. Guazelli C. [h gp.]. Quercetin attenuates zymosan-induced arthritis in mice // Biomedicine & Pharmacotherapy. 2018. T. 102. C. 175-184.

47. Hagen S., Borge G., Solhaug K., Bengtsson G. Effect of cold storage and harvest date on bioactive compounds in curly kale (Brassica oleracea L. var. acephala) // Postharvest Biol Technol. 2009. T. 51. № 1. C. 36-42.

48. Haleagrahara N., Miranda-Hernandez S., Alim Md A., Hayes L., Bird G., Ketheesan N. Therapeutic effect of quercetin in collagen-induced arthritis // Biomedicine & Pharmacotherapy. 2017. T. 90. C. 38-46.

49. Hanschen F., Klopsch R., Oliviero T., Schreiner M., Verkerk R., Dekker M. Optimizing isothiocyanate formation during enzymatic glucosinolate breakdown by adjusting pH value, temperature and dilution in Brassica vegetables and Arabidopsis thaliana // Sci Rep. 2017. T. 7. № 1. C. 40807.

50. Hashem F., Motawea H., Elshabrawy A., Shaker K., Elsherbini S. Myrosinase hydrolysates of Brassica oleraceae L. var. italica Plenck // Planta Med. 2011. T. 77. № 12.

51. Hollman P., van Trijp J., Mengelers M., de Vries J., Katan M. Bioavailability of the dietary antioxidant flavonol quercetin in man // Cancer Lett. 1997. T. 114. № 1-2. C.139-140.

52. Hossain S., Seppelt, M., Nguyen N., Stokes C., Deplazes E. The role of ion-lipid interactions and lipid packing in transient defects caused by phenolic compounds. // Biophys J. 2022. T. 121. № 18. C. 3520-3532.

53. Hu S. [h gp.]. Antimicrobial Effect of Extracts of Cruciferous Vegetables // Kaohsiung J Med Sci. 2004. T. 20. № 12. C. 591-599.

54. Hu Y. [h gp.] Determination of glucosinolates in 19 Chinese medicinal plants with spectrophotometry and high-pressure liquid chromatography // Nat Prod Res. 2010. T. 24. № 13. C. 1195-1205.

55. Imran M. [h gp.] Kaempferol: A Key Emphasis to Its Anticancer Potential // Molecules. 2019. T. 24. № 12. C. 2277.

56. Ingolfsdottir K., Hjalmarsdottir M., Sigurdsson A., Gudjonsdottir G., Brynjolfsdottir A., Steingrimsson O. In vitro susceptibility of Helicobacter pylori to protolichesterinic acid from the lichen Cetraria islandica // Antimicrob Agents Chemother. 1997. T. 41. № 1. C. 215-217.

57. Islam Md. S. [h gp.]. Neuropharmacological Effects of Quercetin: A Literature-Based Review // Front Pharmacol. 2021. T. 12.

58. Jasmina C. [h gp.]. Antioxidative and antitumor properties of in vitro -cultivated broccoli (Brassica oleracea var. italica) // Pharm Biol. 2012. T. 50. № 2. C. 175-181.

59. Jeffery E. H., Brown, A., Kurilich A., Keck A., Matusheski N., Klein B., Juvik J. Variation in content of bioactive components in broccoli // Journal of Food Composition and Analysis. 2003. T. 16. № 3. C. 323-330.

60. Jezek J., Hagget B., Atkinson A., Rawson D. Determination of Glucosinolates Using Their Alkaline Degradation and Reaction with Ferricyanide // J Agric Food Chem. 1999. T. 47. № 11. C. 4669-4674.

61. Kawaguchi K., Kaneko M., Miyake R., Takimoto H., Kumazawa Y. Potent Inhibitory Effects of Quercetin on Inflammatory Responses of Collagen-Induced Arthritis in Mice // Endocr Metab Immune Disord Drug Targets. 2019. T. 19. № 3. C. 308-315.

62. Kempuraj D. [h gp.]. Inhibitory effect of quercetin on tryptase and interleukin-6 release, and histidine decarboxylase mRNA transcription by human mast cell-1 cell line // Clin Exp Med. 2006. T. 6. № 4. C. 150-156.

63. Kensler T. W. [h gp.]. Effects of Glucosinolate-Rich Broccoli Sprouts on Urinary Levels of Aflatoxin-DNA Adducts and Phenanthrene Tetraols in a Randomized Clinical Trial in He Zuo Township, Qidong, People's Republic of China // Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 2005. T. 14. № 11. C. 2605-2613.

64. Kim B. [h gp.]. PGC1a induced by reactive oxygen species contributes to chemoresistance of ovarian cancer cells. // Oncotarget. 2017. T. 8. № 36. C. 6029960311.

65. Kim K. Y. [h gp.]. Kaempferol Activates G2-Checkpoint of the Cell Cycle Resulting in G2-Arrest and Mitochondria-Dependent Apoptosis in Human Acute Leukemia Jurkat T Cells // J Microbiol Biotechnol. 2016. T. 26. № 2. C. 287-294.

66. Kruif C. A. De [h gp.]. Structure elucidation of acid reaction products of indole-3-carbinol: Detection in vivo and enzyme induction in vitro // Chem Biol Interact. 1991. T. 80. № 3. C. 303-315.

67. Kurilich A. C. [h gp.]. Antioxidant Capacity of Different Broccoli (Brassica oleracea) Genotypes Using the Oxygen Radical Absorbance Capacity (ORAC) Assay // J Agric Food Chem. 2002. T. 50. № 18. C. 5053-5057.

68. Kushad M. M. [h gp.]. Variation of glucosinolates in vegetable crops of Brassica oleracea // J Agric Food Chem. 1999. T. 47. № 4. C. 1541-1548.

69. Lin L.-Z., Harnly J. M. Identification of the Phenolic Components of Collard Greens, Kale, and Chinese Broccoli // J Agric Food Chem. 2009. T. 57. № 16. C. 74017408.

70. Liu J. , L. M. , & Y. Q. Microencapsulation of indole-3-carbinol by spray drying // J Microencapsul. 2012. T. 29. № 6. C. 525-533.

71. Liu Y. [h gp.]. Enhancement of ultrasound-assisted extraction of sulforaphane from broccoli seeds via the application of microwave pretreatment // Ultrason Sonochem. 2022. T. 87. C. 106061.

72. Lola-Luz T., Hennequart F., Gaffney M. Effect on yield, total phenolic, total flavonoid and total isothiocyanate content of two broccoli cultivars (Brassica oleraceae var italica) following the application of a commercial brown seaweed extract (Ascophyllum nodosum) // Agricultural and Food Science. 2014. T. 23. № 1. C. 28-37.

73. M. Calderon-Montano J. [h gp.]. A Review on the Dietary Flavonoid Kaempferol // Mini-Reviews in Medicinal Chemistry. 2011. T. 11. № 4. C. 298-344.

74. Mabe K. [h gp.]. In Vitro and In Vivo Activities of Tea Catechins against Helicobacter pylori // Antimicrob Agents Chemother. 1999. T. 43. № 7. C. 1788-1791.

75. Mahady G. B., Matsuura H., Pendland S. L. Allixin, a phytoalexin from garlic, inhibits the growth of Helicobacter pylori in vitro // Am J Gastroenterol. 2001. T. 96. № 12. C. 3454-3455.

76. Mahady G. B., Pendland S. L. Resveratrol Inhibits The Growth of Helicobacter Pylori in Vitro // American Journal of Gastroenterology. 2000. T. 95. № 7. C. 1849.

77. Major N. [h gp.]. The Effect of Different Extraction Protocols on Brassica oleracea var. acephala Antioxidant Activity, Bioactive Compounds, and Sugar Profile // Plants. 2020. T. 9. № 12. C. 1792.

78. Manach C. [h gp.]. Polyphenols: food sources and bioavailability // Am J Clin Nutr. 2004. T. 79. № 5. C. 727-747.

79. Martínez-Zamora L. [h gp.]. Ultrasound-Assisted Extraction of Bioactive Compounds from Broccoli By-Products // Foods. 2024. T. 13. № 10. C. 1441.

80. Mawlong I. [h gp.]. A simple spectrophotometric method for estimating total glucosinolates in mustard de-oiled cake // Int J Food Prop. 2017. T. 20. № 12. C. 32743281.

81. McClements D. J., Li Y. Structured emulsion-based delivery systems: Controlling the digestion and release of lipophilic food components // Adv Colloid Interface Sci. 2010. T. 159. № 2. C. 213-228.

82. Michnovicz J. J., Adlercreutz H., Bradlow H. L. Changes in Levels of Urinary Estrogen Metabolites After Oral Indole-3-Carbinol Treatment in Humans // JNCI Journal of the National Cancer Institute. 1997. T. 89. № 10. C. 718-723.

83. Michnovicz J. J., Bradlow H. L. Altered estrogen metabolism and excretion in humans following consumption of indole-3-carbinol // Nutr Cancer. 1991. T. 16. № 1. C. 59-66.

84. Miklavcic Visnjevec A. [h gp.]. HPLC-DAD-qTOF Compositional Analysis of the Phenolic Compounds Present in Crude Tomato Protein Extracts Derived from Food Processing // Molecules. 2021. T. 26. № 21. C. 6403.

85. Mishra A. P. [h gp.]. Programmed Cell Death, from a Cancer Perspective: An Overview // Mol Diagn Ther. 2018. T. 22. № 3. C. 281-295.

86. Mithen R. F. Glucosinolates and their degradation products. 2001. C. 213-262.

87. Mukhopadhyay P., Prajapati A. K. Quercetin in anti-diabetic research and strategies for improved quercetin bioavailability using polymer-based carriers - a review // RSC Adv. 2015. T. 5. № 118. C. 97547-97562.

88. Nakagawa K. [h gp.]. Evaporative Light-Scattering Analysis of Sulforaphane in Broccoli Samples: Quality of Broccoli Products Regarding Sulforaphane Contents // J Agric Food Chem. 2006. T. 54. № 7. C. 2479-2483.

89. Nawaz H., Shad M. A., Rauf A. Optimization of extraction yield and antioxidant properties of Brassica oleracea Convar Capitata Var L. leaf extracts // Food Chem. 2018. T. 242. C. 182-187.

90. Nedovic V. [h gp.]. An overview of encapsulation technologies for food applications // Procedia Food Sci. 2011. T. 1. C. 1806-1815.

91. Neuhouser M. L. Review: Dietary Flavonoids and Cancer Risk: Evidence From Human Population Studies // Nutr Cancer. 2004. T. 50. № 1. C. 1-7.

92. Omirou M. [h gp.]. Microwave-assisted extraction of glucosinolates from Eruca sativa seeds and soil: comparison with existing methods // Phytochemical Analysis. 2009. T. 20. № 3. C. 214-220.

93. Owis A.I. Broccoli; The Green Beauty: A Review // J. Pharm. Sci. & Res. 2015. T. 7. № 9. C. 696-703.

94. Pacheco-Cano R. D. [h gp.]. Antimicrobial activity of broccoli (Brassica oleracea var. italica) cultivar Avenger against pathogenic bacteria, phytopathogenic filamentous fungi and yeast // J Appl Microbiol. 2018. T. 124. № 1. C. 126-135.

95. Padayatty S. J. [h gp.]. Vitamin C as an Antioxidant: Evaluation of Its Role in Disease Prevention // J Am Coll Nutr. 2003. T. 22. № 1. C. 18-35.

96. Park S. K. [h gp.]. Antiamnesic Effect of Broccoli (Brassica oleracea var. italica) Leaves on Amyloid Beta (Aß)1-42-Induced Learning and Memory Impairment // J Agric Food Chem. 2016. T. 64. № 17. C. 3353-3361.

97. Pods<?dek A. Natural antioxidants and antioxidant capacity of Brassica vegetables: A review // LWT - Food Science and Technology. 2007. T. 40. № 1. C. 111.

98. Ramirez M. J., Giraldo G. I., Orrego C. E. Modeling and stability of polyphenol in spray-dried and freeze-dried fruit encapsulates // Powder Technol. 2015. T. 277. C. 8996.

99. Rauf A. [h gp.]. Anticancer potential of quercetin: A comprehensive review // Phytotherapy Research. 2018. T. 32. № 11. C. 2109-2130.

100. Reed G. A. [h gp.]. Single-Dose and Multiple-Dose Administration of Indole-3-Carbinol to Women: Pharmacokinetics Based on 3,3'-Diindolylmethane // Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 2006. T. 15. № 12. C. 2477-2481.

101. Rijken P. J. [h gp.]. Effect of vegetable and carotenoid consumption on aberrant crypt multiplicity, a surrogate end-point marker for colorectal cancer in azoxymethane-induced rats // Carcinogenesis. 1999. T. 20. № 12. C. 2267-2272.

102. Riso P. [h gp.]. DNA damage and repair activity after broccoli intake in young healthy smokers // Mutagenesis. 2010. T. 25. № 6. C. 595-602.

103. Ritz S. A., Wan J., Diaz-Sanchez D. Sulforaphane-stimulated phase II enzyme induction inhibits cytokine production by airway epithelial cells stimulated with diesel extract // American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 2007. T. 292. № 1. C. L33-L39.

104. Rodriguez J. [h gp.]. Vitamins C and E prevent endothelial VEGF and VEGFR-2 overexpression induced by porcine hypercholesterolemic LDL // Cardiovasc Res. 2005. T. 65. № 3. C. 665-673.

105. Rosa E. A. S. [h gp.]. Glucosinolates in Crop Plants // Horticultural Reviews. : Wiley, 1996. C. 99-215.

106. Rose P. [h gp.]. Broccoli and watercress suppress matrix metalloproteinase-9 activity and invasiveness of human MDA-MB-231 breast cancer cells // Toxicol Appl Pharmacol. 2005. T. 209. № 2. C. 105-113.

107. Russell W., Duthie G. Plant secondary metabolites and gut health: the case for phenolic acids // Proceedings of the Nutrition Society. 2011. T. 70. № 3. C. 389-396.

108. Rychlik J. [h gp.]. Antioxidant capacity of broccoli sprouts subjected to gastrointestinal digestion // J Sci Food Agric. 2015. T. 95. № 9. C. 1892-1902.

109. Saberi Riseh R. [h gp.]. Encapsulation of Plant Biocontrol Bacteria with Alginate as a Main Polymer Material // Int J Mol Sci. 2021. T. 22. № 20. C. 11165.

110. Saeed N., Khan M. R., Shabbir M. Antioxidant activity, total phenolic and total flavonoid contents of whole plant extracts Torilis leptophylla L // BMC Complement Altern Med. 2012. T. 12. № 1. C. 221.

111. Saifullah Md. [h gp.]. Micro and nano encapsulation, retention and controlled release of flavor and aroma compounds: A critical review // Trends Food Sci Technol. 2019. T. 86. C. 230-251.

112. Saparbekova A.A. [h gp.]. Extraction of biologically active substances by enzyme preparation pectinol F-RKM 0719 // V International scientific practical Conference. 2018. T. 5. C. 35-40.

113. Sassi A. Ben [h gp.]. Volatiles, phenolic compounds, antioxidant and antibacterial properties of kohlrabi leaves // Nat Prod Res. 2022. T. 36. № 12. C. 31433148.

114. Sembiring E. N., Elya B., Sauriasari R. Phytochemical Screening, Total Flavonoid and Total Phenolic Content and Antioxidant Activity of Different Parts of Caesalpinia bonduc (L.) Roxb // Pharmacognosy Journal. 2017. T. 10. № 1. C. 123-127.

115. Singhal A. [h gp.]. Colon-targeted quercetin delivery using natural polymer to enhance its bioavailability. // Pharmacognosy Res. 2011. T. 3. № 1. C. 35-9.

116. Singletary K., MacDonald C. Inhibition of benzo[a]pyrene- and 1,6-dinitropyrene-DNA adduct formation in human mammary epithelial cells bydibenzoylmethane and sulforaphane // Cancer Lett. 2000. T. 155. № 1. C. 47-54.

117. Singleton V. L., Rossi J. A. Colorimetry of Total Phenolics with Phosphomolybdic-Phosphotungstic Acid Reagents // Am J Enol Vitic. 1965. T. 16. № 3. C.144-158.

118. Song L., Thornalley P. J. Effect of storage, processing and cooking on glucosinolate content of Brassica vegetables // Food and Chemical Toxicology. 2007. T. 45. № 2. C. 216-224.

119. Steinbrecher A. [h gp.]. Dietary glucosinolate intake and risk of prostate cancer in the EPIC-Heidelberg cohort study // Int J Cancer. 2009. T. 125. № 9. C. 21792186.

120. Sternberg Z. [h gp.]. Quercetin and interferon-^ modulate immune response(s) in peripheral blood mononuclear cells isolated from multiple sclerosis patients // J Neuroimmunol. 2008. T. 205. № 1-2. C. 142-147.

121. Syed R. U. [h gp.]. Broccoli: A Multi-Faceted Vegetable for Health: An In-Depth Review of Its Nutritional Attributes, Antimicrobial Abilities, and Antiinflammatory Properties // Antibiotics. 2023. T. 12. № 7. C. 1157.

122. Szmigielska A. M., Schoenau J. J. Use of Anion-Exchange Membrane Extraction for the High-Performance Liquid Chromatographic Analysis of Mustard Seed Glucosinolates // J Agric Food Chem. 2000. T. 48. № 11. C. 5190-5194.

123. Szmigielska A. M., Schoenau J. J., Levers V. Determination of Glucosinolates in Canola Seeds Using Anion Exchange Membrane Extraction Combined with the High-Pressure Liquid Chromatography Detection // J Agric Food Chem. 2000. T. 48. № 10. C. 4487-4491.

124. Tabart J. [h gp.]. Processing effects on antioxidant, glucosinolate, and sulforaphane contents in broccoli and red cabbage // European Food Research and Technology. 2018. T. 244. № 12. C. 2085-2094.

125. Talalay P. [h gp.]. Sulforaphane mobilizes cellular defenses that protect skin against damage by UV radiation // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2007. T. 104. № 44. C. 17500-17505.

126. Tang X.-L. [h gp.]. Oxidative stress in Graves' disease patients and antioxidant protection against lymphocytes DNA damage in vitro. // Pharmazie. 2005. T. 60. № 9. C. 696-700.

127. Taraseviciene Z. [h gp.]. Changes in some chemical components during germination of broccoli seeds // Not Bot Horti Agrobot Cluj Napoca. 2009. T. 37. № 2. C.173-176.

128. Theresa A. [h gp.]. Human metabolism and excretion of cancer chemoprotective glucosinolates and isothiocyanates of cruciferous vegetables // Cancer Epidemiology Biomarkers and Prevention. 1998. T. 7. № 12. C. 1091-1100.

129. Tyagi K. [h gp.]. Extraction and Analysis of Phenolic Compounds from Grape Berries. 2022. C. 1-17.

130. Tyutkov N. [h gp.]. Probiotics viability in frozen food products // Food Biosci. 2022. T. 50. C. 101996.

131. Vallejo F., Tomas-Barberan F., Garcia-Viguera C. Phenolic compound contents in edible parts of broccoli inflorescences after domestic cooking // J Sci Food Agric. 2003. T. 83. № 14. C. 1511-1516.

132. Verhoeven D. T. [h gp.]. Epidemiological studies on brassica vegetables and cancer risk. // Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 1996. T. 5. № 9. C. 733-48.

133. Vinha A. F. [h gp.]. Impact of boiling on phytochemicals and antioxidant activity of green vegetables consumed in the Mediterranean diet // Food Funct. 2015. T. 6. № 4. C. 1157-1163.

134. Vos P. de [h gp.]. Encapsulation for preservation of functionality and targeted delivery of bioactive food components // Int Dairy J. 2010. T. 20. № 4. C. 292-302.

135. Wang G. C., Farnham M., Jeffery E. H. Impact of Thermal Processing on Sulforaphane Yield from Broccoli (Brassica oleracea L. ssp. italica) // J Agric Food Chem. 2012. T. 60. № 27. C. 6743-6748.

136. Wang T., Liang H., Yuan Q. Optimization of ultrasonic-stimulated solvent extraction of sinigrin from Indian mustard seed (Brassica Juncea L.) using response surface methodology // Phytochemical Analysis. 2011. T. 22. № 3. C. 205-213.

137. Wang T. [h gp.]. Broccoli-derived phytochemicals indole-3-carbinol and 3,3'-diindolylmethane exerts concentration-dependent pleiotropic effects on prostate cancer

cells: Comparison with other cancer preventive phytochemicals // Mol Carcinog. 2012a. T. 51. № 3. C. 244-256.

138. Wang T. [h gp.]. Broccoli-derived phytochemicals indole-3-carbinol and 3,3'-diindolylmethane exerts concentration-dependent pleiotropic effects on prostate cancer cells: Comparison with other cancer preventive phytochemicals // Mol Carcinog. 2012b. T. 51. № 3. C. 244-256.

139. Wilkowska A. [h gp.]. Effect of Microencapsulation by Spray Drying and Freeze Drying Technique on the Antioxidant Properties of Blueberry (Vaccinium myrtillus) Juice Polyphenolic Compounds // Pol J Food Nutr Sci. 2016. T. 66. № 1. C. 11-16.

140. Wong S. K., Chin K.-Y., Ima-Nirwana S. The Osteoprotective Effects Of Kaempferol: The Evidence From In Vivo And In Vitro Studies // Drug Des Devel Ther. 2019. T. Volume 13. C. 3497-3514.

141. Wu G. [h gp.]. Functionalization of whey protein isolate fortified with blackcurrant concentrate by spray-drying and freeze-drying strategies // Food Research International. 2021. T. 141. C. 110025.

142. Wu H. [h gp.]. Ultrasonic-assisted enzymatic extraction of phenolics from broccoli (Brassica oleracea L. var. italica) inflorescences and evaluation of antioxidant activity in vitro // Food Science and Technology International. 2015. T. 21. № 4. C. 306319.

143. Xu D. [h gp.]. Antioxidant Activities of Quercetin and Its Complexes for Medicinal Application. // Molecules. 2019. T. 24. № 6.

144. Yanaka A. [h gp.]. Dietary Sulforaphane-Rich Broccoli Sprouts Reduce Colonization and Attenuate Gastritis in Helicobacter pylori -Infected Mice and Humans // Cancer Prevention Research. 2009. T. 2. № 4. C. 353-360.

145. Yi X. [h gp.]. Kaempferol, a flavonoid compound from gynura medica induced apoptosis and growth inhibition in MCF-7 breast cancer cell // African Journal of Traditional, Complementary and Alternative Medicines. 2016. T. 13. № 4. C. 210215.

146. Yilmaz M. S. [и др.]. Phenolic content and some physical properties of dried broccoli as affected by drying method // Food Science and Technology International. 2019. Т. 25. № 1. С. 76-88.

147. You Y. [и др.]. Stimulatory Effects of Ferulic Acid on Endurance Exercise Capacity in Mice // Biosci Biotechnol Biochem. 2009. Т. 73. № 6. С. 1392-1397.

148. Youdim K. A. [и др.]. Dietary Flavonoids as Potential Neuroprotectants // Biol Chem. 2002. Т. 383. № 3-4.

149. Zeb A. Concept, mechanism, and applications of phenolic antioxidants in foods // J Food Biochem. 2020. Т. 44. № 9.

150. Zhang Y. [и др.]. Induction of GST and NQO1 in Cultured Bladder Cells and in the Urinary Bladders of Rats by an Extract of Broccoli (Brassica oleracea italica) Sprouts // J Agric Food Chem. 2006. Т. 54. № 25. С. 9370-9376.

151. Методические рекомендации MP 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации».

Список публикаций по теме диссертации В международных изданиях, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science:

1. Mazurakova A., Koklesova L., Samec M., Kudela E., Sivakova J., Pribulova T., Pec M., Pec M., Kello M., Busselberg D., Golubnitschaja O., Gaspar L., Caprnda M., Adamek M., Prosecky R., Eminova E.R., Baranenko D.A., Kruzliak P., Kubatka P., Bringer K. Flavonoids exert potential in the management of hypertensive disorders in pregnancy. Pregnancy Hypertension. 2022. Vol. 29. pp. 72-85. В изданиях, представленных в перечне ВАК РФ:

1. Эминова Э.Р., Хашим М.А., Лунева О.Ф., Жернякова А.В., Бараненко Д.А. Исследование содержания фенольных соединений в экстрактах семян брокколи // Ползуновский вестник - 2022. - № 3. - С. 123-129

2. Эминова Э.Р., Сорокина А.С., Забодалова Л.А., Тютьков. Н., Аллох П., Бараненко Д.А. Получение микроинкапсулированного экстракта проростков Brassica oleracea var. :talica // Ползуновский вестник - 2023. - №3 - С. 134 -140.

3. Миниахметова А.В., Сергиенко О.И., Бараненко Д.А., Ильина В.С., Лепешкин А.И., Эминова Э.Р. Интеграция оценки жизненного цикла в практику выбора наилучшей технологии онкопротекторных функциональных пищевых ингредиентов. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2023. № 4(58). С. 41-50.

Приложение А

Акт, подтверждающий внедрение и использование

О производственном внедрении результатов диссертационной работы Эминовой Э.Р.., выполненной по теме «Разработка технологии функционального пищевого продукта профилактической направленности с использованием биологически активных веществ растений семейства Крестоцветные (Сгиа/егае)».

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы Эминовой Э.Р. апробированы и внедрены на ООО «Здоровое питание» с февраля 2024 г.

результатов диссертации

Общество с ограниченной ответственностью «Здоровое питание»

197342, г. Санет-Петербург, Красногвардейский пер., д. 15, лит. Д, пом. 9Н, оф.11

ИНН 7814706750, КПП 781401001 БИК: 044030653 р/сч 40702810255130003708 СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ БАНК ПАО СБЕРБАНК САНКТ-ПЕТЕРБУРГ к/сч 30101810500000000653

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный директор ООО «Здоровое питание»

АКТ

Главный технолог ООО «Здоровое питание», к.т.н.

Общество с ограниченной

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный директор вое пнтание»

ответственностью «Здоровое пнтаннс»

197342, г. Санкт-Петербург, Красногвардейский пер., д. 15, лит. Д, пом. 9Н, оф.11

ИНН 7814706750, КПП 781401001 БИК: 044030653 р/сч 40702810255130003708 СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ БАНК ПАО СБЕРБАНК САНКТ-ПЕТЕРБУРГ к/сч 30101810500000000653

_р2](В.И. Борисова

»евраля 2024 г.

АКТ

Производственных испытаний применения технологии функционального пищевого продукта профилактической направленности с использованием биологически активных веществ растений семейства крестоцветные.

Акт составлен главным технологом, к.т.н. ООО «Здоровое питание» Борисовой И.И. и аспирантом Университета ИТМО Эминовой Э.Р. о результатах испытания технологии производства функционального слоеного печенья с кремовой начинкой с микроинкапсулированным экстрактом брокколи.

В испытаниях использовались пшеничная, кукурузная и рисовая мука (по документации производителей), микрокапсулы с экстрактом брокколи (Университет ИТМО), ингредиенты для получения кремовой начинки. Все сырье, направляемое для производства продукции, сопровождалось сопроводительной документацией, подтверждающей его качество и безопасность.

Выработка функционального слоеного печенья с кремовой начинкой с микроинкапсулированным экстрактом брокколи осуществлялась в соответствии с технологической схемой, разработанной Эминовой Э.Р. (рис. 1).

Производственными испытаниями показано, что использование предложенной технологии позволило:

1. Обеспечить функциональные свойства продукции благодаря необходимому содержанию глюкозинолатов и флавоноидов;

2. Получить органолептические характеристики, соответствующие требованиям к такому виду продукции. Средний балл органолептической оценки по пятибалльной шкале выше 4,8.

Рекомендуется использовать предложенную технологию для производства ферментированной молочной продукции с функциональными свойствами.

Аспирант Университета ИТМО

Эминова Э.Р.

Главный технолог ООО «Здоровое питание», к.т.н.

Борисова И.И.

Приложение Б Тексты публикаций

1. Mazurakova A., Koklesova L., Samec M., Kudela E., Sivakova J., Pribulova T., Pec M., Pec M., Kello M., Busselberg D., Golubnitschaja O., Gaspar L., Caprnda M., Adamek M., Prosecky R., Eminova E.R., Baranenko D.A., Kruzliak P., Kubatka P., Bringer K. Flavonoids exert potential in the management of hypertensive disorders in pregnancy. Pregnancy Hypertension. 2022. Vol. 29. pp. 72-85.

2. Эминова Э.Р., Хашим М.А., Лунева О.Ф., Жернякова А.В., Бараненко Д.А. Исследование содержания фенольных соединений в экстрактах семян брокколи // Ползуновский вестник - 2022. - № 3. - С. 123-129

3. Эминова Э.Р., Сорокина А.С., Забодалова Л.А., Тютьков. Н., Аллох П., Бараненко Д.А. Получение микроинкапсулированного экстракта проростков Brassica oleracea var. italica // Ползуновский вестник - 2023. - №3 - С. 134 -140.

4. Миниахметова А.В., Сергиенко О.И., Бараненко Д.А., Ильина В.С., Лепешкин А.И., Эминова Э.Р. Интеграция оценки жизненного цикла в практику выбора наилучшей технологии онкопротекторных функциональных пищевых ингредиентов. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2023. № 4(58). С. 41-50.

ELSEVIER

Contents lists available at ScienceDirect

Pregnancy Hypertension: An International Journal of Women's Cardiovascular Health

journal homepage: www.elsevier.com/locate/preghy

Review article

Flavonoids exert potential in the management of hypertensive disorders in pregnancy

Marek Samec , Erik Kudela a, Jana Sivakova a,

H)

Martin Pec , Martin Kelloe, Dietrich Biisselberg ,

Alena Mazurakova , Lenka Koklesovaa Terezia Pribulova a, Martin Jozef Pec

Olga Golubnitschaja8'1, Ludovit Gaspar , Martin Caprnda , Mariusz Adamekk, Robert Prosecky1'"1, Elmira Eminova11, Denis Baranenko11, Peter Kruzliak0' , Peter Kubatka ' , Kamil Biringer a'

a Clinic of Obstetrics and Gynecology, Jessenins Faculty of Medicine, Comenius University in Bratislava, Martin, Slovakia b Department of Pathological Physiology, Jesseniiis Faculty of Medicine, Comenius University in Bratislava, Martin, Slovakia

c 1st Department of Internal Diseases, University Hospital Martin and Jessenius Faculty of Medicine in Martin, Comenius University in Bratislava, Martin, Slovakia d Department of Medical Biology, Jessenius Faculty of Medicine, Comenius University in Bratislava, Martin, Slovakia e Department of Pharmacology, Faculty of Medicine, Pavol Jozef Safarik University, Kosice, Slovakia 1 Department of Physiology and Biophysics, Weill Cornell Medicine-Qatar, Education City, Qatar Foundation, Doha, Qatar 8 European Association for Predictive, Preventive and Personalised Medicine, EPMA, Brussels, Belgium

h Predictive, Preventive and Personalised (3P) Medicine, Department of Radiation Oncology, University Hospital Bonn, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Bonn, Germany

1 Faculty of Health Sciences, University of Ss. Cyril and Methodius in Tmava, Trnava, Slovakia

i 1st Department of Internal Medicine, Faculty of Medicine, Comenius University and University Hospital, Bratislava, Slovakia k Department of Thoracic Surgery, Medical University of Silesia, Katowice, Poland

1 International Clinical Research Centre, Masaryk University and St Annes University Hospital, Bmo, Czech Republic m 2nd Department of Internal Medicine, Faculty of Medicine, Masaryk University and St Annes University Hospital, Bmo, Czech Republic

n International Research Centre "Biotechnologies of the Third Millennium ", Faculty of Biotechnologies (BioTech), ITMO University, Saint-Petersburg, Russian Federation ° 2nd Department of Surgery, Faculty of Medicine, Masaryk University and St Annes University Hospital, Brno, Czech Republic

ARTICLE INFO

ABSTRACT

Keywords: Flavonoids

Hypertensive disorders

Pregnancy

Preeclampsia

Hypertensive disorders in pregnancy represent severe complications of pregnancy, which, if not treated, can result in serious health consequences for the mother and the child. Flavonoids are bioactive secondary metabolites commonly found in fruits, vegetables, green tea, whole grains, and medicinal plants. Flavonoids exert potent protective efficacy in experimental models of hypertensive disorders in pregnancy, especially preeclampsia, demonstrated through their capacity to modulate inflammatory responses, oxidative stress, and vascular dysfunction. In addition to their potential as therapeutics, flavonoids or flavonoid-rich food could be helpful to decrease the risk of hypertensive disorders in pregnancy when included in the diet pattern before and during pregnancy. However, the clinical evaluation of the potential capacity of flavonoids in hypertensive disorders in pregnancy is insufficient. Due to promising results from experimental studies, we highlight the need for the evaluation of flavonoids also in an appropriate clinical setting, which can be, together with proper preventive strategies, helpful in the overall management of hypertensive disorders in pregnancy.

1. Introduction

Hypertensive disorders in pregnancy affect approximately 10% of all

pregnancies worldwide 11,2]. Accurate assessment of blood pressure is essential, simple, cost-effective, and life-saving approach for proper obstetrical care in the management of hypertensive disorders in

* Corresponding authors at: 2nd Department of Surgery, Faculty of Medicine, Masaryk University and St. Annes University Hospital, Pekarska 53, 65691 Brno, Czech Republic (P. Kruzliak); Department of Medical Biology, Jessenius Faculty of Medicine, Comenius University in Bratislava, 03601 Martin, Slovakia (P. Kubatka); Clinic of Obstetrics and Gynecology, Jessenius Faculty of Medicine, Comenius University in Bratislava, 03601 Martin, Slovakia (K. Biringer). E-mail addresses: [e-mail] (P. Kruzliak), [e-mail] (P. Kubatka), [e-mail] (K. Biringer).

https://doi.Org/10.1016/j.preghy.2022.06.007 Received 6 June 2022; Accepted 29 June 2022 Available online 2 July 2022

2210-7789/© 2022 Published by Elsevier B.V. on behalf of International Society for the Study of Hypertension in Pregnancy.

pregnancy [3]. Current clinical guidelines classify hypertensive disorders in pregnancy as chronic hypertension, white-coat hypertension, masked hypertension, gestational hypertension, transient gestational hypertension, de novo preeclampsia, and superimposed preeclampsia [3,4]. Hypertensive complications during pregnancy represent one of the leading causes of perinatal mortality for mother and child [5]. Preeclampsia is the third leading cause of maternal mortality worldwide mostly, in low- and mid-income countries. In contrast, in developed countries, preeclampsia represents the most frequently cited indication for provider-initiated preterm birth [6j. The clinical guidelines provide appropriate recommendations concerning the management of severe and non-severe hypertension in pregnancy [4,7,8]. Although the current research is intensive, only limited prophylactic measures (low-dose aspirin) are applicable for preeclampsia, as the most severe représentant of hypertensive disorders in pregnancy [9]. Nevertheless, if not treated, hypertension in pregnancy can result in detrimental events for both the mother and the child [10]. Flavonoids represent a class of bioactive phytochemicals exerting various biological activities, including the efficacy in the management of blood pressure as well as potent antiinflammatory, immunomodulatory, antioxidant, and organ-protective activities [11-17]. Based on the biological activity of flavonoids and/ or flavonoid-rich plants, we assume potential benefits of flavonoids to treat or prevent hypertensive disorders in pregnancy.

2. Hypertensive disorders in pregnancy

As stated by Hurrell et al. (2020) the classification of hypertension and hypertensive disorders in pregnancy has recently been revised and includes preeclampsia, transient gestational hypertension, gestational hypertension, chronic hypertension, white-coat hypertension, masked hypertension, and chronic hypertension with superimposed preeclampsia. Indeed, hypertension is characterized as sustained systolic blood pressure of > 140 mm Hg or a sustained diastolic blood pressure of > 90 mm Hg while some guidelines also consider a setting of blood pressure measurements (140/90 mm Hg in a healthcare setting, 135/85 mm Hg at home, or a 24-h average blood pressure on ambulatory monitoring of > 126/76 mm Hg). Despite minor differences in the guidelines, hypertensive disorders in pregnancy can be characterized as follows:

- Chronic hypertension (hypertension detected pre-pregnancy or before 20 weeks of gestation) [3] and can be subdivided into (a) essential (without a known secondary cause) and (b) secondary (with a known secondary cause e.g., renal disease) [4],

- White-coat hypertension (hypertension measured in the office or clinic, and normalisation of blood pressure (<135/85 mmHg) outside healthcare setting

- Masked hypertension (normotension in a hospital or clinic and hypertension in home settings),

- Gestational hypertension (occurs de novo at > 20 weeks' gestation with the absence of proteinuria or other findings suggestive of preeclampsia),

- Transient gestational hypertension (arising at > 20 weeks' gestation in the clinic, resolves with repeated blood pressure readings),

- Preeclampsia is new onset hypertension (also known as de novo preeclampsia) accompanied by one or more of new-onset conditions at > 20 weeks' gestation—proteinuria, other maternal end-organ dysfunction (e.g., thrombocytopenia, renal insufficiency, liver functions insufficiency, pulmonary oedema), or uteroplacental dysfunction

- Superimposed preeclampsia occurs when women with chronic hypertension develop new proteinuria, another maternal organ dysfunction, or evidence of uteroplacental dysfunction consistent with preeclampsia [3].

However, in the literature, especially not up-to-date that is not in a

consensus with actual guidelines, we encounter various terms to describe hypertensive disorders in pregnancy. Gestational hypertension, preeclampsia, and eclampsia is in the literature also covered by the term pregnancy-induced hypertension (PIH) (18,19]. Sun et al. use the general term hypertension in pregnancy as the state characterized by sudden hypertension, proteinuria, elevated liver enzymes, and other characteristics developing in 20 weeks of gestation or later [20]. In addition, Zhao et al. describe the term hypertensive disorder complicating pregnancy (HDCP) by extensive reduced proliferative and invasive abilities of trophoblast, and associated hypoxia and excessive inflammation leading to damage of vascular endothelial cells [21]; therefore, representing the symptoms of preeclampsia [1,2,5,22-24].

2.1. Guidelines recommendations on the diagnosis and management of hypertensive disorders in pregnancy

Clinical practice guidelines on hypertensive disorders in pregnancy are consistent in key recommendations including blood pressure measurements, proteinuria testing (dipstick confirmed by protein:creatinine ratio), preeclampsia prevention (aspirin), antihypertensive agents, eclampsia prevention and treatment (magnesium sulphate), delivery for term preeclampsia, and longterm health consequences of hypertensive pregnancy [25]. Specifically, antihypertensive therapy recommendations agree in the first-line agents oral methyldopa, labetalol, or nifedipine for non-severe hypertension and with first-line agents including oral nifedipine, oral labetalol, intravenous (IV) labetalol, or IV hydralazine for severe hypertension [4,25]. In addition, low-dose aspirin is currendy the only option for preventing preeclampsia, especially in high-risk women [26]; however, the optimal dosage and timing is not clearly defined among gudielines 18,25,27,28]. Moreover, two recent comparative reviews by Tsakiridis et al. (2021) [7,81 provide interesting syntheses of influential guidelines on chronic hypertension, gestational hypertension, and preeclampsia in terms of consensus in diagnostics and therapeutic recommendations for severe and non-severe hypertension, preeclampsia prevention and therapy, delivery timing, eclamptic seizures, and neuroprotection of pre-term neonates. Despite that demonstrated predominant agreement in the recommendations concerning management of hypertensive disorders in pregnancy, the absolutely consistent international protocols would enable the effective and universal screening, preventive and management strategies improving neonatal and maternal outcomes [7,8].

2.2. Current research on candidate agents in the management in hypertensive disorders of pregnancy

Apart from above discussed clinical practice guidelines, other candidate approaches in the prevention or therapy of hypertensive disorders in pregnancy, especially preeclampsia, also need to be discussed. Current studies describe potential benefits of calcium supplementation but predominantly for those at high risk of preeclampsia or in women with low calcium intake [23,27]. In addition, despite the evidence of low-molecular-weight heparin (LMWH) alone or in combination with aspirin reducing the risk of preeclampsia and other placenta-mediated complications in high risk women, the potential clinical utilization of LMWH requires the confirmation in well-designed clinical trials is required [29]. Moreover, new agents (with their molecular mechanisms targeted on oxidative stress, angiogenic factors, angiotensin, nitric oxide, or inflammation) potentially applicable in the management of preeclampsia are currently under intensive scientific research. These candidate treatments currently evaluated in preclinical or clinical investigations include statins (pravastatin as the most potent one), and also proton-pump inhibitors, metformin, and sulfasalazine, novel molecular-targeted (such as monoclonal antibodies targeting TNFa or PGF, siRNA technology to silence the gene expression of sFlt-1 or angiotensinogen), nitric oxide donors, recombinant antithrombin III, digoxin immune antigen-binding fragment, melatonin, or folic acid

[28,30]. Despite not supported by appropriate clinical evidence, lifestyle intervention are also suggested to effectively reduce the risk of preeclampsia [26]. Indeed, natural compounds characterized by potent biological activities possess a high potential to combat hypertensive disorders in pregnancy. Therefore, here we highlight the potential of flavonoids as naturally occurring bioactive agents as potentially highly effective and relatively safe agents applicable in the management of hypertensive disorders in pregnancy.

3. Flavonoids as potent agents in the prevention and therapy of hypertensive disorders in pregnancy

3.1. Flavonoids—Naturally occurring bioactive compounds

Flavonoids, the natural compounds, are synthesized entirely by plants as bioactive secondary metabolites and are commonly found in fruits, vegetables, green tea, whole grains, and medicinal plants [13,31]. All flavonoids are characterized by a basic skeleton structure of diphenyl propanes (C6-C3-C6), in which two phenolic rings are linked to a heterocyclic pyran ring, thus contributing to their typical polyphenols structure [32]. According to their chemical structures, flavonoids can be divided into major groups such as flavanols, flavonols, flavanones, fla-vones, isoflavonoids, and anthocyanidins [33] (Fig. 1) and additional minor classes, including chalcones, dihydrochalcones, and aurones [34].

Due to their chemical features, flavonoids are related to strong antioxidant properties characterized by a reduction of free radical formation and free radicals scavenging [31]. Flavonoids also exert other health benefits, especially due to their anti-hypertensive, anti-inflammatory, immunomodulatory, anti-angiogenic, anti-cancer, anti-viral, anti-geno-toxic, anti-allergenic, vasodilating, and anti-depressant-like effects [3538]. Flavonoids can prevent and attenuate inflammatory responses and therefore represent the centre of interest in the management of inflammatory diseases 139], e.g., flavonoids can modulate the production of inflammatory cytokines and angiogenic factors in preeclampsia patients [40]. Moreover, flavonoids also interact with the vascular system leading to the possible protection against cardiovascular and neurovascular diseases and preeclampsia [41,42]. The beneficial vascular effects of flavonoids, including anti-hypertensive, anti atherogenic, antioxidant, anti-platelet, and vasodilating activities, can reduce the risk of cardiovascular and maternal or foetal preeclamptic morbidity and mortality [43-45]. Moreover, the gut microbiome is essential for the absorption and metabolism of flavonoids due to their low oral bioavailability [46]. Although only a small amount (5-10%) of the dietary flavonoids are absorbed in the small intestine, the amount is sufficient to enhance the biological activity of flavonoids. The rest of the flavonoids undergoes enzymatic breakdown through the resident microbiota in the large intestine or excretion 147].

3.2. Mechanism beyond hypertensive disorders in pregnancy potentially targeted by flavonoids

Any hypertensive disorder in pregnancy can result in preeclampsia in approximately 35% of women with gestational hypertension and 25% of women with chronic hypertension [48]. Systemic inflammation, oxidative stress, and alterations in angiogenic stimuli are characteristics of a normal pregnancy; however, these responses are exacerbated in preeclampsia that, with failure in compensatory mechanisms, leads to preeclampsia [49]. The aetiology of preeclampsia is not fully understood. However, the origin of preeclampsia is suggested to be based on improper infiltration of trophoblast cells into maternal decidua during placentation leading to impaired spiral artery remodelling and thus decrease in a blood flow into the foetal-placental unit while under-perfused placenta releases various factors of inflammation, angiogen-esis, and oxidative stress (ROS, pro-inflammatory cytokines, unbalanced angiogenic factors) into maternal circulation resulting in maternal endothelial dysfunction and associated symptoms of preeclampsia 15052]. As the hallmark of preeclampsia, abnormal endothelial function results in maternal syndrome—hypertension and multiorgan disease [53]. In addition, epigenetic changes can also play a role in hypertensive disorders in pregnancy. For example abnormal DNA methylation during placentation, changes in histone modifications, or altered microRNA regulation can all contribute to the pathogenesis of preeclampsia [54].

3.2.1. Angiogenic imbalance

The proper angiogenesis and vascularization are important for mammalian placentation to supply oxygen and nutrients to the foetus. Vascular endothelial growth factor (VEGF) plays an essential role in normal placental vasculature by binding to its receptors [55] while hypoxia-inducible factor-la (HIFla)-VEGF axis sustains normal placental barrier integrity [56]. Anti-angiogenic soluble FMS-like tyrosine kinase-1 (sFlt-1), the soluble variant of VEGF receptor 1 (VEGFR1), is the key molecule released into maternal circulation from the hypoxic placenta during preeclampsia driving the endothelial dysfunction characteristic for preeclampsia [53,57-59]. In preeclampsia, plasma concentration, placenta mRNA, and protein expression of sFlt-1 are increased [56], with a significant fall of sFlt-1 in the circulation level within 48 h after delivery [59J. sFlt-1 antagonizes pro-angiogenic VEGF and P1GF and thus reduces their bioavailability and preventing their interactions with VEGFR1 on endothelial cells leading to vascular dysfunction [ 58-601. Therefore, due to placental hypoxia, total VEGF is increased in preeclampsia, while free, bioavailable VEGF is reduced due to the rise of sFlt-1 [59]. However, increased VEGF observed in decidua of preeclamptic women can be explained as a possible mechanism for increasing sFlt-1 in placental trophoblasts—hypoxic placenta secretes increased VEGF and the expression of sFlt-1 further increases [50].

Flavoncs

Flavonols

Flavanones

nanngcnin. hrtpcrvlin.

hcsvndin. cnodKlyol. cpicalcchm. catcchm.

ouingin. uxifolin. cpi gal localcchin-.Vgal talc.

Itqutriligcntn. ulibtnin cpigallocatcchin

apigcnin. chrywn. lutcoltn, hakalin. tangcrcltn. Kmtin. wogonin. Kvlcllahn. ciiMltol. morutin. hitptdulin, vitc&in. Iroicfulin

Anthocvanidins

Isoflavonoids

qucrcclin. kacmpfcrol. ti^clin. myncctin. galangin. rutin, lamarixctin. morin. Kan in

cyanidin. pciargonidin. dclptiinidin. jpigcnidin. malvidtn

diad/cin. gcnitlcin. glycitcin

FLAVONOIDS

Fig. 1. Major groups of flavonoids with the main representatives.

VEGF and sFlt-1 are regulated by transcription HIF-la [61 j. As reviewed by Zheng et al. (2019), an increase in HIF la and VEGF is observed in the placenta of women with preeclampsia [56].

In addition, vascular endothelial injury can also be demonstrated by decreased anticoagulant PGI-2 and increased levels of Txa-2 that could prevent the formation of blood vessels [19]. Moreover, endothelial dysfunction can also be demonstrated by increased ICAM-1, VCAM-1, endothelin-1 (ET-1), and E-selectin [62], decreased NO, eNOS expression, increased ET-1, and reduced endothelium-dependent vasodilator response [63]. ET-1 regulates vascular functions (modification of blood flow, vessel diameter, etc.) while overexpression results in high blood pressure [20]. Also, placental hypoxia induces the expression of inflammatory factor HMGB1 from trophoblast that is associated with the reduction of VEGF, sFlt-1 enhancement, and release of proinflammatory cytokines [62]. In addition, the renin-angiotensin system (RAS) is critically associated with blood pressure in pregnancy [64]. Nevertheless, reduction of expression of RAS components and hypersensitivity to Angiotensin II is associated with gestational hypertensive disorders associated with high blood pressure and vascular dysfunction [65].

3.2.2. Oxidative imbalance

A proper invasion and remodelling of maternal spiral arteries by invading the extravillous trophoblast determine the successful pregnancy. Increased oxidative stress during pregnancy is associated with reduced trophoblast invasion and incomplete conversion of maternal spiral arteries leading to pregnancy complications such as preeclampsia [51]. Despite that, the exact cause is still unknown; an increase in placental oxidative stress resulting from hypoxia, especially hypoxia-reoxygenation (HR), is considerably associated with the pathogenesis of preeclampsia [51]. Therefore, the balance between antioxidants and oxidants is mangled in preeclampsia [ 66-68J due to preeclamptic uteroplacental hypoperfusion [49]. Circulating blood cells can also be oxidized when passing the ischemic placenta and thus propagating oxidative stress into distal tissues. In addition, disrupted balance between oxidants and antioxidants in preeclampsia damages lipids, proteins, and DNA, and placenta-derived lipid peroxides affect circulating blood with lipoproteins (such as low-density lipoprotein), promote its peroxidation and systemic lipid peroxidation, and eventually maternal vascular dysfunction [49]. When dysfunctional, mitochondria can become the main source of oxidative stress found in the preeclamptic placenta; however, mitochondrial oxidative stress is not limited to the placenta but can occur in maternal organs, such as kidneys [69]. Moreover, the placenta plays a role in the production of oestrogen that enables uterus and placenta to improve vascularization, transfer of nutrient and supports the foetus to maintain the blood pressures. Indeed, oestrogen insufficiency leads to impaired trophoblasts invasion and subsequent endothelial injury associated with increased production of reactive species resulting in preeclampsia 166]. Furthermore, transcriptional activator Nrf2 plays a vital role in expressing cytoprotective genes in responses to oxidative and electrophilic stress. Under the exposure of ROS or electrophiles, Nrf2 is stabilized in nuclei and activates target genes [22]. A transcriptional profiling describes the canonical pathway Nrf2-mediated oxidative stress response among the significant pathways identified in deciduas basalis tissue of patients with preeclampsia [ 70] while another study described low Nrf2 activation in preeclampsia patients [71].

3.2.3. Inflammatory imbalance

In preeclampsia, an immune imbalance associated with increased pro-inflammatory and decreased anti-inflammatory cytokines leads to chronic inflammation and ensuing oxidative stress, proinflammatory cytokines, and autoantibodies [72]. TNF-a is a central regulator of inflammation and is also related to inflammatory mechanisms associated with implantation, placentation, and pregnancy outcome. At the same time, TNF-a overproduction may result in recurrent pregnancy

loss, preeclampsia, recurrent implantation failure syndrome [52]. Also, TNF-a inhibits trophoblast and endothelial cellular interactions and decreases endothelial nitric oxide synthase (eNOS) [52J. Uric acid may also contribute to preeclampsia as demonstrated through the inflammation and endothelial dysfunction induced by uric acid, while its crystals (monosodium urate) activate NLRP3 inflammasome that contributes to the release of inflammatory cytokines. Indeed, preeclamptic women show endogenous activation of NLRP3 inflammasome while MSU promotes pro-inflammatory activation. Therefore, hyperuricemia is able to induce inflammasomes and activate NF-kB resulting in exaggerated immune response in preeclampsia [73].

3.2.4. Epigenetic regulation

Epigenetic regulatory processes (DNA methylation, histone modifications, or microRNA) are importantly associated with proper placental development such as regulation of trophoblast invasion and remodelling of spiral arteries. Thus, altered epigenetic regulation contribute to the preeclampsia development [74]. Abnormal expression of miR-205 is found in peripheral blood and placental tissues of patients with preeclampsia, while the expression level of miR-205-5p positively correlates with preeclampsia severity. Also, miR-205-5p can restrain vascular endothelial cell proliferation and angiogenesis mediated through downregulation of target gene VEGFA [21 ]. Also, long non-coding RNA (IncRNA) can interact with miRNA as a competing endogenous RNA and participate in the regulation of gene expression. LncRNA nuclear-enriched abundant transcript 1 (NEAT1), known as an oncogene, contributes to the regulation of miR-205-5p and VEGFA in colorectal cancer and is also involved in oxidative stress-induced vascular endothelial cell injury. Thus, Zhao et al. suspected NEAT to be also involved in hypertensive disorder complicating pregnancy 121]. Moreover, non-coding RNA 00,473 was dramatically decreased in placental tissues of women with preeclampsia; however, RNA 00,473 functions as an important member of LSD1-mediated epigenetic regulatory pathway that is involved in TFPI2 inhibition during pregnancy and thus promoting the invasion and migration of trophoblast as essential processes of appropriate uterine spiral artery remodelling that is deregulated in preeclampsia [56,75].

In conclusion, Fig. 2 provides a detailed overview of mechanisms beyond the pathology of preeclampsia, which flavonoids can target.

3.3. Experimental models of hypertensive disorders in pregnancy

Current research focuses on intensive studies of novel agents in the management of preeclampsia and other hypertensive disorders in pregnancy while several animal models have been established to analyse their initiation and development [24]. Our review article discusses several options to mimic hypertensive disorders in pregnancy, either in vivo or in vitro.

Firstly, nitric oxide (NO) is a vasodilator synthesized from L-arginine by nitric oxide synthase (NOS). N-nitro-Larginine-methyl-ester (L-NAME) is defined as NOS inhibitor, while the blockage of NO synthesis in animal models results in a rise in blood pressure and other symptoms typical for preeclampsia [45]. Indeed, the treatment of pregnant rats with L-NAME results in clinical features similar to preeclamptic women-hypertension, proteinuria, renal abnormalities, and foetal intrauterine growth retardation [24J. Moreover, another model of hypertension in pregnancy can be established by reduced uterine perfusion pressure (RUPP) in rats 120]. In addition, preeclampsia in an experimental design can be mimicked by administering lipopolysaccharide (LPS) that was observed to trigger TLR4/p38 activation, promote trophoblast apoptosis, and damage invasion of trophoblasts through downstream IL-6 and MCP-1 in pregnant rats [79]. Moreover, arginine vasopressin (AVP) infusion in mice is also used in experimental models mimicking clinical features of preeclampsia due to observed hypertension, decreased placental growth factor (PGF), altered placental morphology, renal glomerular endotheliosis, intrauterine growth restriction,

Ilcalthy pregnancy Preeclampsia

associated with endothelial dysfunction, increased pro-inflammatory state, and oxidative damage L24].

3.4.1. Flavones—Baicalin, Vitexin, Troxerutin, luteolin

Baicalin is a flavone extracted from the root of Scutellaria baicalensis Georgi. The administration of baicalin reduced blood pressure, urinary protein content, placental injury, and vascular endothelial cell damage during PIH progression demonstrated through reduced Txa-2 and increased PGI-2, VEGF, and eNOS in L-NAME induced animal model of PIH [19]. Moreover, baicalin could potentially prevent liver and kidney damage in a rat model of preeclampsia through the inhibition of apoptosis demonstrated by increased anti-apoptotic protein XIAP and Bcl-2 and reduced pro-apoptotic caspase-9 in rat liver and kidney. Due to the contribution of hypoxia in the pathogenesis of preeclampsia, the authors also evaluated the anti-apoptotic effects of baicalin in the model of hypoxia conditioned preeclampsia human placental-derived choriocarcinoma JEG-3 cells in vitro and observed inhibited apoptosis, reduced caspase-3 and —9, and increased Bcl-2 and XIAP 145]. Baicalin also reduced apoptosis, enhanced proliferation and invasion of tropho-blasts, restrained ROS level, and suppressed vascular endothelial damage by NEATl/miRNA-205-5p modulation in the model of HDCP induced by Angiotensin II incubation of HTR-8/SVneo and HUVEC cells [21]. Furthermore, in preeclamptic rats, a flavone vitexin, a c-glycosy-lated flavonoid distributed in various medicinal plants, decreased systolic blood pressure and urinary protein. Besides, higher dosages of vitexin (45, 60 mg/kg) ameliorated the abnormal pregnancy outcomes, e.g., low pup weight and low pups/placenta ratio. A higher dose of vitexin also alleviated sFlt-1, increased P1GF, reduced oxidative stress in placental and blood samples, and alleviated placental TFPI-2, HIF la, VEGF in L-NAME-induced model of preeclamptic rats [56]. In addition, Li et al. recently evaluated the efficacy of troxerutin, a natural monomer of flavone, in treating hypertensive disorders in pregnancy. Eventually, troxerutin reduced blood pressure, vasodilation converting enzyme (VCE), angiotensin, urinary protein, pro-inflammatory cytokines (IL-6, TNF-a, and IL-ip), and ROS (namely decrease in H2O2 and restored its regulator (NO) and increased anti-inflammatory IL-10 as well as antioxidant enzymes (restored CAT and SOD) in the model of pregnant mice with PIH; anti-hypertensive effects of troxerutin were mediated by suppressing STAT3/RNF6 signalling. Besides, RNF6 overexpression reduced the effects of troxerutin in amelioration of inflammation and oxidative stress [81]. Moreover, luteolin, a bioactive flavone found in broccoli, thyme, or celery [821, exerts potent efficacy to induce vasorelaxation independently of the endothelium (demonstrated by the observation that L-NAME does not affect the relaxation in uterine arteries induced by luteolin indicating that NOS is not involved in luteolin mediated vasorelaxation) while these results provide the potential to treat hypertensive vascular disease with dysfunctional endothelium such as preeclampsia. Therefore, luteolin is suggested as potentially effective to bypass endothelial dysfunction, directly promote vasorelaxation, and provide a protection of vascular function against ROS in preeclampsia [83].

3.4.2. Flavonok—Icariin, quercetin

Icariin, an active flavonol glucoside, improved acute kidney injury and proteinuria in a rat model of PIH while the mechanism was mediated, at least in part, by downregulation of Angiotensin II and upregu-lation of nephrin, a marker to reflect podocyte dysfunction in various models of kidney disease [84]. In addition, the supplement of flavonol quercetin to aspirin promoted the therapeutic effects of aspirin in the model of preeclampsia induced by L-NAME in rats. Specifically, quercetin supplemented with aspirin decreased the level of malondialdehyde (MDA) in both the placenta and plasma. Also, the combination of quercetin and aspirin decreased pro-inflammatory cytokines IL-6 and TNF-a in serum and placenta. Moreover, quercetin enhanced the capacity of aspirin to rescue abnormal angiogenic status through attenuated uterus VEGF and sFlt-lexpression. Indeed, these results support the

capacity of quercetin to enhance the efficacy of aspirin in preeclampsia in several symptoms of preeclampsia and thus support the potential of quercetin supplement to aspirin in the prevention and therapy of preeclampsia in humans [24]. In addition, Sun et al. recently demonstrated the capacity of quercetin treatment to reduce systolic blood pressure and diastolic blood pressure in RUPP induced rats through ET-1/ETaR pathway regulation; quercetin also inhibited an increase of sFlt-1, and the decreased level of VEGF in RUPP rats was further enhanced after quercetin administration [20].

3.4.3. Flavanortes—Naringenin, Silibinin

Potent biological activity is attributed to a flavanone naringenin widely found in citrus fruit, bergamot, tomatoes, and other fruits [85]. Naringenin ameliorated hypertension in a mouse model of PIH established by AVP infusion in C57BL/6 mice demonstrated by decreased blood pressure, urinary protein level, and plasma level of vasodilation converting enzyme (VCE), alpha 1 adrenergic receptor (a-ADR), and angiotensin, essential factors associated with pregnancy-induced hypertension; naringenin also inhibited inflammation (through decreased serum level of IL-2, IL-6, TNF-a, and increased IL-10) and suppressed oxidative stress (through decreased serum levels of ROS, endothelin, and increased SOD and NO levels, and inhibited ROS expression) in vascular endothelial cells of mice. Further analysis revealed the protective effects of naringenin on PIH through STAT3, specifically through inhibited JAK2/STAT3 signalling and promoted SHP-1 expression—a JAK2/ STAT3 inhibitor I86|. Moreover, silibinin, a natural flavanone derived from the milk thistle plant (Silybum marianum) [87], inhibited H2O2-induced apoptosis and oxidative stress response by activating Nrf2 signalling in a model mimicking oxidative stress, characteristic for preeclampsia in HTR-8/SVneo trophoblast cells [22].

3.4.4. Flavanols—Epigallocatechin-3-gallate

Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) is the major polyphenolic compound present in green tea that exerts the capacity to positively affect various human diseases [13,88J. Zhong et al. (2020) demonstrated that EGCG downregulated HMGB1 expression and thus promoted the proliferation in hypoxic trophoblast cells and improved the endothelial dysfunction demonstrated through decreased ICAM-1, VCAM-1, ET-1, and E-selectin, and increased NO and eNOS levels in HUVECs cultured with culture medium of hypoxic JEG-3 cells. Further evaluation demonstrated the relieve of anti-angiogenic dysfunction after EGCG treatment through decrease in VEGF and an increase in sFlt-1 in JEG-3 cells under hypoxia, while EGCG administration resulted in higher VEGF and less sFltl than cells cultured under hypoxia alone. Besides, EGCG promoted cell proliferation through decreased HMGB1 expression suggesting the protective role of EGCG in preeclampsia [ 62].

3.4.5. Isoflavonoids—Genistein

Genistein is an isoflavone present in soy that exerts various biological activities, including immunomodulation and steroidal hormone receptors modulation [89]. Due to oxidative damage and antioxidant insufficiency during preeclampsia and associated low oestrogen levels (oestrogen protects against endothelial dysfunction from ischemia/ reperfusion), current research suggests the protective role of genistein, as a phytoestrogen with a structure similar to the structure of oestrogen, on preeclamptic placental trophoblasts [66]. Indeed, several authors described the association between low concentration of oestrogen and preeclampsia, suggesting that the reduction of oestrogen may be related to placenta impairment in preeclampsia [90,91]. Genistein improved blood pressure and proteinuria, affected angiogenic factors produced by placenta (an attenuated increase of P1GF induced by LPS and decreased sFlt-l/PlGF ratio), and decreased inflammatory cytokines in circulation and placenta (TNF-a, IL-6, and MCP-1), reduced lipid peroxidation (reduced MDA), and ameliorated adverse pregnancy outcomes associated with pups weight or placenta weight in LPS-induced preeclampsia in rats [92]. In addition, the potent antioxidant capacity of flavonoids

can be further supported by other pregnancy models. Hu et al. (2015) demonstrated that glycitein, a major soy isoflavone, increased antioxidant indices, decreased MDA in sow's plasma and milk, improvement in milk composition, and promoted growth performance of the sucking piglets in primiparous sows during late pregnancy and lactation [93].

3.4.6. Combination of flavonoids

Quercetin exerts potent antioxidant capacity [94] in combination with flavanone hesperidin 151], which represents another member of flavonoids present predominantly but not exclusively in citrus fruits

[95]. Indeed, dietary intake rich in quercetin and hesperidin (or their metabolites) during early pregnancy could significantly improve trophoblast functions targeted against oxidative stress. The administration of quercetin, hesperidin, and their metabolites (Quercetin 3-0-p-glucuronide and hesperetin) demonstrated protective capacity against a detrimental increase of oxidative stress through reduction of glutathione and inhibition of pro-apoptotic kinases p38 MAPK and c-Jun N-terminal kinase in the model of HR-induced oxidative stress in transformed human first trimester trophoblast cell line (HTR-8/SVneo). Thus, flavonoids may play a benefitable role in the promotion of trophoblast cell invasion under conditions of oxidative stress [51].

Moreover, every combined flavonoid (flavones apigenin, baicalein, chrysin, scutellarin, and flavonol quercetin) and methyldopa reduced markers of inflammation (TNF-a, IL-ip, IL-6) and vascular effects (TGF-p, VEGF, HIF-1) in human JEG-3 cell trophoblasts and HUVEC; as hypertension is usually associated with their increase, these results could contribute to the prediction and the action of flavonoids in pregnancy-induced hypertension [52]. Indeed, hypertensive pregnant women are at increased risk of cardiovascular diseases. However, oligomeric grape seed proanthocyanidins (flavonoids mainly formed by oligomerization of catechin and epicatechin) exerted protective effects against L-NAME-induced hypertension in pregnant mice demonstrated through improved cardiovascular and kidney remodelling, decreased blood urea nitrogen and serum creatinine level, ameliorated oxidative stress (reduced MDA and GSH-PX and upregulated NO and SOD), and endothelial dysfunction (increased eNOS) [63].

3.4.7. Flavonoids—Rich plant extracts

Generally speaking, antihypertensive efficacy is attributed to plants rich in phytochemicals, including flavonoids, such as Malva parviflora [96,97], specifically M. parviflora fractions, scopoletin, and tiliroside

[96]—a glycosidic flavonoid 1981. The model of chronic hypertension induced by Angiotensin II in mice is associated with increased blood pressure, inflammation, and lipid peroxidation |96|, characteristics typically observed in hypertensive disorders in pregnancy [99]. However, treatment of Angiotensin II-induced hypertensive mice with M. parviflora exerted significant acute and chronic antihypertensive effects through stabilizing blood pressure, inflammatory (decreased IL-ip, IL-6, TNF-a and increased IL-10), and oxidative damage (decreased MDA) [96]. Moreover, Eutetpe oleráceo Mart is a plant widely found in Brazil's Amazon region; the fruit of Euterpe oleracea Mart is called Açaf, which is rich in polyphenols, especially flavonoids e.g., catechin, epicatechin, proanthocyanidins, is known for its antioxidant capacity [100,101]. Importantly, Açai seed extract prevented maternal hypertension and microalbuminuria, improved foetal and placental weight, and prevented maternal vascular dysfunction and lipoperoxidation in the experimental model of preeclampsia in pregnant rats [101]. As stated above, low-dose aspirin is used to prevent the onset of preeclampsia in pregnant women. However, naturally occurring phytochemicals exert properties similar to those of aspirin. Ethanolic extract of Moringa oleífera leaves (EMOL), rich in flavonoids and other phytochemicals, improved inflammation and blood pressure in a rat model of preeclampsia,; specifically, EMOL prevented an increase in IL-17 in a better way than aspirin, revealed the same effects to prevent high blood pressure (decreased sFlt-1) like aspirin, and overall showed the same effect as low-dose aspirin in preventing blood pressure increase [102].

In conclusion, experimental in vivo or in vitro models of hypertensive disorders in pregnancy, mainly preeclamptic rat models, support the high potential of flavonoids, either isolated or their mixtures in plant extracts, to ameliorate oxidative, inflammatory, or endothelial dysfunctions associated with hypertension in pregnancy. Table 1 provides a detailed overview of the above-discussed effects and mechanisms beyond the efficacy of flavonoids in pregnancy-associated hypertensive disorders.

3.5. Flavonoids against hypertensive disorders in Pregnancy—Focus on human studies

Hypertensive disorders in pregnancy still account for a substantial proportion of perinatal and maternal morbidity and mortality worldwide. The current strategies could be refined to improve diagnosis, therapy, and prevention of preeclampsia in high-risk women [1].

3.5.1. Clinical trials or analyses based on human samples

Naturally occurring phytochemicals could represent a promising source of effective treatment options either alone or as a supplement to conventional therapeutics affecting their efficacy for hypertensive disorders in pregnancy [103]. Despite the promising results from in vitro and animal studies, the clinical studies evaluating the effects of phytochemicals are limited [86]. Still, several randomized controlled trials demonstrated the benefitable effects of flavonoids in pregnant women—e.g., dietary EGCG improved maternal and neonatal outcomes in gestational diabetes mellitus 1104]; also, the consumption of flavanol-rich chocolate resulted in higher plasma epicatechin and theobromine concentrations [105] and silymarin-phosphatidylserine and galega increased milk production in mothers of preterm infants [1061. Nevertheless, several clinical evaluations focused also on the potential effects of flavonoids on hypertensive disorders in pregnancy [107]. A doubleblind, randomized, and placebo-controlled clinical study revealed that EGCG could enhance the clinical efficacy of nifedipine in patients with preeclampsia. EGCG shortened the time to control blood pressure and prolonged the interval time before a new hypertensive crisis. However, precise mechanisms underlying the activity of EGCG in preeclampsia were not evaluated but can be initially performed in animal studies [108].

In addition, analyses performed on human placental samples or blood monocytes from preeclamptic women also demonstrate promising results supporting the potential efficacy of flavonoids in managing hypertensive disorders in pregnancy, especially preeclampsia [ 66,73,109]. Genistein attenuated oxidative damage in preeclamptic placental trophoblasts demonstrated through reduced MDA level by 28% and lipid hydroperoxides (LHP) by 29%; moreover, genistein attenuated nitritive stress by a reduced level of nitrite (NOi), promoted antioxidant capacity through enhanced levels of glutathione peroxidase (GPx), glutathione redox ratio (GRR), and total antioxidant capacity (TAC) and thus demonstrated a potential to control oxidative/nitrative stress during preeclampsia [66]. Indeed, peripheral blood monocytes from preeclamptic women showed increased endogenous activation of NLRP1/ NLRP3 inflammasomes and TLR4/NF-kB and higher pro-inflammatory cytokines IL-ip, IL-18, and TNF-a, and lower expression of antiinflammatory IL-10. However, in vitro treatment of these monocytes with silibinin showed potent anti-inflammatory effects through reduced activation of NF-kB pathway and activation of NLRP1/NLRP3 inflammasomes. These results support the efficacy of silibinin [73], an active component of silymarin isolated from the seeds of Silybum marianum [22], to reduce inflammation even if administered in an already inflammatory state [73J. Another study indicated the immunomodulatory effects of silibinin in monocytes from preeclamptic women demonstrated through reduced NF-kB, the expression of surface receptors TLR4 and CD64, and pro-inflammatory cytokines IL-ip, IL-6, IL-8, IL-12p70, IL-23, and tumor necrosis factor-alpha (TNF-a) [109]. Silibinin also exerts antioxidant and anti-inflammatory effects on monocytes from

Table 1

Flavonoids against hypertensive disorders in pregnancy—experimental evidence.

Type of Hypertensive Disorder in Pregnancy (Experimental Induction)

Design of Experimental Study (Cell Culture/Animal Model)

Targeted Mechanisms Deregulated in Hypertensive Disorders in Pregnancy

Specific Effects of Flavonoids

Naringenin

Sprague-Dawley female pregnant rats

Sprague-Dawley female pregnant rats; JEG-3 cells

HTR-8/SVneo and HUVECs

Flavones

PIH (induced by L-NAME in drinking water)

PE (L-NAME administered through oral gavage induced PE-like symptoms; hypoxia conditioned)

HDCP (AngU-stimulation to mimic trophoblastic and vascular endothelial injury induced by hypertension)

PE (induced by L-NAME in drinking Sprague-Dawley female water) pregnant rats

Model of pregnant mice with/without PIH (established with the offspring of atrial natriuretic peptide knockout ANP-/-, C57BL/6J mice) Uterine arteries derived from normal Sprague-Dawley female pregnant rats

Flavonols

PIH (induced by L-NAME in drinking water)

Wistar female pregnant rats

Quercetin supplement to aspirin

Quercetin

PE (induced by L-NAME in drinking Sprague-Dawley female water) pregnant rats

The model of hypertension in pregnancy (established by RUPP)

Sprague-Dawley female pregnant rats

Flavanones

PIH (established by AVP infusion) C57BL/6 mice

Oxidative stress characteristic for PE (H202 induced apoptosis and oxidative stress) Flavanols PE

HTR-8/SVneo trophoblast cells

HUVEC and hypoxic JEG-3 cells

Increased BP; Placental injury; Proteinuria; Endothelial

dysfunction/angiogenic

factors;

Increased BP;

Proteinuria;

Apoptosis, organ

damage;

Hypoxia;

Apoptosis; Restrained

proliferation;

Endothelial

dysfunction/angiogenic

factors; Oxidative

damage

Increased BP;

Proteinuria;

Endothelial

dysfunction/angiogenic factors; Oxidative stress; Pro-inflammatory state; Adverse pregnancy outcomes Increased BP; Proteinuria; Endothelial

dysfunction/angiogenic factors; Oxidative stress; Pro-inflammatory state; Endothelial dysfunction

Proteinuria; Organ damage;

Oxidative stress; Proinflammatory state; Proteinuria; Endothelial dysfunction/angiogenic factors

Increased SBP and DBP

Increased BP;

Proteinuria;

Endothelial

dysfunction/angiogenic factors;

Pro-inflammatory state; Oxidative stress

Oxidative stress

Endothelial

dysfunction/angiogenic factors

Decreased BP, urinary protein content, placental injury, and vascular endothelial cell damage—reduced Txa-2 and increased PGI-2, VEGF, and eNOS)

In vivo: reduced BP and proteinuria; Prevention of liver and kidney damage—inhibited apoptosis (increased XIAP and Bcl-2 and reduced caspase-9);

In vitro: inhibited apoptosis (reduced caspase-3, caspase-9, increased Bcl-2, XIAP)

Improved cell viability, a restrained rise of cellular ROS, enhanced proliferation and invasion of trophoblasts, and suppressed vascular endothelial damage by downregulated miR-205-5p and upregulated NEAT1 Reduced SBP and urinary protein; Corrected abnormal pregnancy outcomes (low pup weight and low pups/placenta ratio); Decreased sFlt-1, increased P1GF and reduced oxidative stress in blood and placental samples; Reduced placental TFPI-2, HIF la, and VEGF

Reduced BP, VCE, angiotensin, urinary protein, IL-6, TNF-a, IL-lp, H202, and restored NO; Increased IL-10; Restored CAT and SOD (mediated by suppressing STAT3/RNF6)

Caused vasorelaxation independently of the endothelium (functioning as a s endothelial dysfunction)

Improved acute kidney injury and proteinuria (mechanism potentially mediated by Angll downregulation and nephrin upregulation) Decreased MDA, IL-6, and TNF-a, SBD, proteinuria;

Attenuated uterus VEGF and sFlt-1 mRNA expression; Promoted survival rate and weight of pups Decreased sFlt-1, ET-1, and ETAR regulation; Increased VEGF

Decreased BP, urinary protein level, VCE, a-ADR, IL-2, IL-6, TNF-a; Increased IL-10; Reduced ROS, and endothelin, increased SOD and NO; Inhibited ROS; Promoted SOD (protective effects through inhibited JAK2/STAT3 signalling and promotion of SHP-1)

Inhibited H202-induced apoptosis and oxidative stress response by activating Nrf2 signalling

[19]

[45]

[21]

[56]

[81]

[83]

[84]

[20]

[86]

[62]

Downregulated HMGB1—promoted proliferation; relieved endothelial dysfunction (decreased ICAM-1, VCAM-1, ET-1, E-selectin and increased NO, eNOS), improved anti-angiogenic (increased VEGF and decreased sFltl)

(continued on next page)

Table 1 (continued)

Flavonoid

Type of Hypertensive Disorder in Pregnancy (Experimental Induction)

Design of Experimental Study (Cell Culture/Animal Model)

Targeted Mechanisms Deregulated in Hypertensive Disorders in Pregnancy

Specific Effects of Flavonoids

Isoflavonoids

PE (induced by LPS)

Glycitein