Food Processing: Techniques and Technology Food Processing: Techniques and Technology Техника и технология пищевых производств 2074-9414 2313-1748 104997 10.21603/2074-9414-2025-3-2586 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ ORIGINAL ARTICLE ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ Antioxidant Activity of Plant Raw Materials as Natural Food Stabilizers Исследование антиоксидантной активности растительного сырья как натурального стабилизатора пищевых продуктов https://orcid.org/0000-0001-6627-2293 Варданян Луиза Размиковна Vardanyan Luiza R. luizavardanyan211@gmail.com https://orcid.org/0009-0004-6123-4799 Арутюнян Сирануш Арутюновна Harutyunyan Siranush H. siranush.harutyunyan70@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-5121-8953 Торосян Гагик Оганесович Torosyan Gagik H. Горисский государственный университет Горис Армения Goris State University Goris Armenia Армянский государственный экономический университет Ереван Армения Armenian State University of Economics Yerevan Armenia Горисский государственный университет Горис Армения Goris State University Goris Armenia Научно-технологический центр органической и фармацевтической химии НАН РА Ереван Армения Scientific and Technological Center of Organic and Pharmaceutic al Chemistry, Armenian National Academy of Sciences Yerevan Armenia 08 10 2025 08 10 2025 55 3 485 495 17 03 2025 01 07 2025 https://fptt.ru/en/issues/23788/23796/

Антиоксиданты, защищающие организм от вредного воздействия свободных радикалов и предотвращающие разрушение липидов и других питательных веществ, приобретают все большую популярность. Рост спроса на природные аналоги синтетических антиоксидантов, способных продлить срок хранения продуктов и улучшить здоровье потребителей, обуславливает актуальность изучаемой темы. Цель исследования – изучить антиоксидантные свойства экстрактов плодовых растений семейства Rosaceae для оценки их потенциала как натуральных стабилизаторов пищевых продуктов, учитывая влияние региона на активность антиоксидантов. Объекты исследования – этилацетатные экстракты плодов рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.), боярышника кроваво-красного (Crataegus sanguinea Nutt.) и боярышника черного (Crataegus nigra Waldst. & Kit.), собранные в южном регионе Республики Армения в период полной спелости. Антиоксидантная активность определялась кинетическим методом на примере модельной реакции инициированного окисления кумола при температуре 348 K с использованием манометрической установки с автоматическим регулированием давления для точной регистрации поглощения кислорода реакционной смесью. Наибольшей антиоксидантной активностью обладал экстракт плодов боярышника кроваво-красного (k7 ≈ 5,5×10⁻³ л/моль·с), что в 2,5 раза выше показателей рябины обыкновенной (k7 ≈ 2,3×10⁻³ л/моль·с). При этом эффективная концентрация антиоксидантов в экстрактах рябины обыкновенной составила 3,8 моль/л, что несколько выше по сравнению с их концентрацией в боярышнике кроваво-красном (3,5–3,8 моль/л). Экстракт боярышника черного характеризуется более низкими показателями как по содержанию антиоксидантов (0,66 моль/л), так и по антиоксидантной активности (2,4×10⁻⁴ л/моль·с). Однако продукты окисления антиоксидантов боярышника черного проявляли значительную антиоксидантную активность (k71 = 6,48×10² л/моль·с), что почти в три раза выше аналогичного показателя для боярышника кроваво-красного. На основании полученных результатов этилацетатные экстракты плодов боярышника кроваво-красного и рябины обыкновенной могут быть рекомендованы в качестве эффективных природных антиоксидантов для использования в пищевой промышленности с целью замены синтетических аналогов и увеличения сроков хранения продуктов. Благодаря высокой антиоксидантной активности вторичных продуктов окисления экстракт боярышника черного, несмотря на низкую исходную антиоксидантную активность, перспективен для специфических пищевых систем, где важен пролонгированный защитный эффект.

Antioxidants protect living organisms from free radicals, as well as prevent the destruction of lipids and other nutrients. Natural alternatives to synthetic antioxidants can extend the shelf-life of food products and improve consumers’ health. Extracts of Rosaceae berries are known for their antioxidant properties and have a good potential as food stabilizers; however, their efficiency may depend on the region. The research featured ethyl acetate extracts from mountain ash berries (Sorbus aucuparia L.), blood-red hawthorn (Crataegus sanguinea Nutt.), and black hawthorn (Crataegus nigra Waldst. & Kit.), harvested ripe in the south of the Republic of Armenia. The kinetic modeling of cumene oxidation (348 K) made it possible to determine the antioxidant activity. The experiment involved a manometric installation with automatically regulated pressure that recorded oxygen absorption in the reaction mix. The blood-red hawthorn extract demonstrated the highest antioxidant activity (k7 ≈ 5.5×10⁻3 L/mol·s), exceeding the mountain ash indicators (k7 ≈ 2.3×10⁻³ L/mol·s) by 2.5 times. The effective concentration of antioxidants in the mountain ash extracts was slightly higher (3.8 mol/L) than in the blood-red hawthorn extract (3.5–3.8 mol/L). The black hawthorn extract showed much lower indicators in both antioxidant content (0.66 mol/L) and activity (2.4×10–4 L/mol·s). However, the oxidation products of black hawthorn antioxidants exhibited a strong antioxidant activity (k71 = 6.48×10² L/mol·s), almost three times higher than the corresponding indicator for the blood-red hawthorn sample. The ethyl acetate extracts of blood-red hawthorn (Crataegus sanguinea Nutt.) and mountain ash (Sorbus aucuparia L.) proved to be effective natural antioxidants that could replace synthetic food stabilizers and extend shelf-life. Despite its low initial antioxidant activity, the black hawthorn extract (Crataegus nigra Waldst. & Kit.) might be recommended for specific food systems with prolonged protective effects.

 Антиоксиданты стабилизаторы растительные экстракты Sorbus aucuparia Crataegus sanguinea Crataegus nigra окисление кумола качество срок хранения Antioxidants stabilizers plant extracts Sorbus aucuparia Crataegus sanguinea Crataegus nigra cumene oxidation quality shelf life Работа финансировалась за счет средств бюджета Горисского государственного университета. Дополнительных грантов на проведение или руководство данным исследованием получено не было. This work was funded from the budget of the Goris State University. No additional grants have been received to conduct or direct this particular study.

Sharifi-Rad J, Kumar NVA, Zucca P, Varoni EM, Dini L, et al. Lifestyle, oxidative stress, and antioxidants: Back and forth in the pathophysiology of chronic diseases. Frontiers in Physiology. 2020;11:694. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.00694 Sharifi-Rad J, Kumar NVA, Zucca P, Varoni EM, Dini L, et al. Lifestyle, oxidative stress, and antioxidants: Back and forth in the pathophysiology of chronic diseases. Frontiers in Physiology. 2020;11:694. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.00694 Тринеева О. В. Методы определения антиоксидантной активности объектов растительного и синтетического происхождения в фармации (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2017. № 4. С. 180-197. https://elibrary.ru/ZTWVEX Trineeva OV. Methods of determination of antioxidant activity of plant and synthetic origins in pharmacy (Review). Drug development & registration. 2017;(4):180-197. (In Russ.) https://elibrary.ru/ZTWVEX Pisoschi AM, Pop A. The role of antioxidants in the chemistry of oxidative stress: A review. European Journal of Medicinal Chemistry. 2015;97:55-74. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2015.04.040 Pisoschi AM, Pop A. The role of antioxidants in the chemistry of oxidative stress: A review. European Journal of Medicinal Chemistry. 2015;97:55-74. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2015.04.040 Taghvaei M, Jafari SM. Application and stability of natural antioxidants in edible oils in order to substitute synthetic additives. Journal of Food Science and Technology. 2015;52(3):1272-1282. https://doi.org/10.1007/s13197-013-1080-1 Taghvaei M, Jafari SM. Application and stability of natural antioxidants in edible oils in order to substitute synthetic additives. Journal of Food Science and Technology. 2015;52(3):1272-1282. https://doi.org/10.1007/s13197-013-1080-1 Rahaman MM, Hossain R, Herrera-Bravo J, Islam MT, Atolani O, et al. Natural antioxidants from some fruits, seeds, foods, natural products, and associated health benefits: An update. Food Science & Nutrition. 2023;11(4):1657-1670. https:// doi.org/10.1002/fsn3.3217 Rahaman MM, Hossain R, Herrera-Bravo J, Islam MT, Atolani O, et al. Natural antioxidants from some fruits, seeds, foods, natural products, and associated health benefits: An update. Food Science & Nutrition. 2023;11(4):1657-1670. https:// doi.org/10.1002/fsn3.3217 Mititelu RR, Pădureanu R, Băcănoiu M, Pădureanu V, Docea AO, et al. Inflammatory and oxidative stress markers-mirror tools in rheumatoid arthritis. Biomedicines. 2020;8(5):125. https://doi.org/10.3390/biomedicines8050125 Mititelu RR, Pădureanu R, Băcănoiu M, Pădureanu V, Docea AO, et al. Inflammatory and oxidative stress markers-mirror tools in rheumatoid arthritis. Biomedicines. 2020;8(5):125. https://doi.org/10.3390/biomedicines8050125 Das N. A review on efficacy of spices and herbs as per Ayurveda and their role as a potent antioxidant and antimicrobial agents. Annals of Ayurvedic Medicine. 2022;11(4):349-363. https://doi.org/10.5455/AAM.18694 Das N. A review on efficacy of spices and herbs as per Ayurveda and their role as a potent antioxidant and antimicrobial agents. Annals of Ayurvedic Medicine. 2022;11(4):349-363. https://doi.org/10.5455/AAM.18694 Lourenço SC, Moldão-Martins M, Alves VD. Antioxidants of natural plant origins: From sources to food industry applications. Molecules. 2019;24(22):4132. https://doi.org/10.3390/molecules24224132 Lourenço SC, Moldão-Martins M, Alves VD. Antioxidants of natural plant origins: From sources to food industry applications. Molecules. 2019;24(22):4132. https://doi.org/10.3390/molecules24224132 Shahidi F, Ambigaipalan P. Phenolics and polyphenolics in foods, beverages and spices: Antioxidant activity and health effects - A review. Journal of Functional Foods. 2015;18(Part B):820-897. Shahidi F, Ambigaipalan P. Phenolics and polyphenolics in foods, beverages and spices: Antioxidant activity and health effects - A review. Journal of Functional Foods. 2015;18(Part B):820-897. Андреева В. Ю., Исайкина Н. В., Цыбукова Т. Н., Петрова Е. В. Изучение элементного состава плодов калины обыкновенной и рябины обыкновенной различными современными методами. Химия растительного сырья. 2016. № 1. С. 177–180. https://doi.org/10.14258/jcprm.201601893 Andreeva VYu, Isaykina NV, Tsybukova TN, Petrova EV. The study of the elemental composition of fruits of Viburnum opulus L. and Sorbus aucuparia L. various modern methods. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ja. 2016;(1):177-180. (In Russ.) https://doi.org/10.14258/jcprm.201601893 Исайкина Н. В., Калинкина Г. И., Андреева В. Ю., Шерстобоев Е. Ю., Масная Н. В. и др. Рябина обыкновенная: определение антоцианов в плодах. Фармация. 2015. № 1. С. 19-22. https://elibrary.ru/TLUINN Isaykina NV, Kalinkina GI, Andreeva VYu, Sherstoboev EYu, Masnaya NV, et al. Rowan (Sorbus aucuparia L.): Determination of antocyans in the berries. Farmatsiya. 2015;(1):19-22. (In Russ.) https://elibrary.ru/TLUINN Rutkowska M, Kołodziejczyk-Czepas J, Olszewska MA. The effects of Sorbus aucuparia L. fruit extracts on oxidative/Nitrative modifications of human fibrinogen, impact on enzymatic properties of thrombin, and hyaluronidase activity in vitro. Antioxidants. 2021;10(12):2009. https://doi.org/10.3390/antiox10122009 Rutkowska M, Kołodziejczyk-Czepas J, Olszewska MA. The effects of Sorbus aucuparia L. fruit extracts on oxidative/Nitrative modifications of human fibrinogen, impact on enzymatic properties of thrombin, and hyaluronidase activity in vitro. Antioxidants. 2021;10(12):2009. https://doi.org/10.3390/antiox10122009 Aurori M, Niculae M, Hanganu D, Pall E, Cenariu M, et al. The Antioxidant, antibacterial and cell-protective properties of bioactive compounds extracted from rowanberry (Sorbus aucuparia L.) fruits in vitro. Plants. 2024;13(4):538. https://doi.org/10.3390/plants13040538 Aurori M, Niculae M, Hanganu D, Pall E, Cenariu M, et al. The Antioxidant, antibacterial and cell-protective properties of bioactive compounds extracted from rowanberry (Sorbus aucuparia L.) fruits in vitro. Plants. 2024;13(4):538. https://doi.org/10.3390/plants13040538 Platonova EYu, Golubev DA, Zemskaya NV, Shevchenko OG, Patov SA, et al. The antioxidant and geroprotective properties of an extract of mountain ash (Sorbus aucuparia L.) fruits. Molecular Biology. 2023;57(6):979-994. Platonova EYu, Golubev DA, Zemskaya NV, Shevchenko OG, Patov SA, et al. The antioxidant and geroprotective properties of an extract of mountain ash (Sorbus aucuparia L.) fruits. Molecular Biology. 2023;57(6):979-994. Государственная фармакопея Российской Федерации XV издания. Институт фармакопеи и стандартизации в сфере обращения лекарственных средств. Available from: https://pharmacopoeia.regmed.ru/ pharmacopoeia/izdanie-15/ State Pharmacopoeia of the Russian Federation edition XV. Institute of Pharmacopoeia and Medicinal Product Standardisation. [cited 2025 Mar 16] (In Russ.) Available from: https://pharmacopoeia.regmed.ru/ pharmacopoeia/izdanie-15/ Özderin S. Chemical properties, antioxidant, and antimicrobial activities of fruit extracts of Crataegus monogyna var. odemisii. BioResources. 2024;19(1):1542-1557. Özderin S. Chemical properties, antioxidant, and antimicrobial activities of fruit extracts of Crataegus monogyna var. odemisii. BioResources. 2024;19(1):1542-1557. Ülger TT, Oçkun MA, Guzelmeric E, Sen NB, Sipahi H, et al. Comprehensive analysis of the chemical and bioactivity profiles of endemic Crataegus turcicus donmez in comparison with other Crataegus species. Molecules. 2023;28(18):6520. https://doi.org/10.3390/molecules28186520 Ülger TT, Oçkun MA, Guzelmeric E, Sen NB, Sipahi H, et al. Comprehensive analysis of the chemical and bioactivity profiles of endemic Crataegus turcicus donmez in comparison with other Crataegus species. Molecules. 2023;28(18):6520. https://doi.org/10.3390/molecules28186520 Дейнека В. И., Макаревич С. Л., Дейнека Л. А., Фирсов Г. А., Сорокопудов В. Н. и др. Антоцианы плодов некоторых видов боярышника (Crataegus L., Rosaceae). Химия растительного сырья. 2014. № 4. С. 123-128. https://doi.org/10.14258/jcprm.1401119 Deyneka VI, Makarevich SL, Deyneka LA, Firsov GA, Sorokopudov VN, et al. Anthocyanins of some hawthorn species (Crataegus L., Rosaceae) fruits. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ja. 2014;(4):123-128. (In Russ.) https://doi.org/10.14258/jcprm.1401119 Буданцев А. Л., Беленовская Л. М., Битюкова Н. В. Компонентный состав и биологическая активность Crataegus pinnatifida (Rosaceae) (обзор). Химия растительного сырья. 2020. № 4. С. 31-58. https://journal.asu.ru/cw/article/view/6612 Budantsev AL, Belenovskaya LM, Bityukova NV. Component composition and biological activity of Crataegus pinnatifida (Rosaceae) (review). Khimiya Rastitel’nogo Syr’ja. 2020;(4):31-58. (In Russ.) https://journal.asu.ru/cw/article/view/6612 Butnariu M, Quispe C, Herrera-Bravo J, Sharifi-Rad J, Singh L, et al. The pharmacological activities of Crocus sativus L.: A review based on the mechanisms and therapeutic opportunities of its phytoconstituents. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2022;8214821. https://doi.org/10.1155/2022/8214821 Butnariu M, Quispe C, Herrera-Bravo J, Sharifi-Rad J, Singh L, et al. The pharmacological activities of Crocus sativus L.: A review based on the mechanisms and therapeutic opportunities of its phytoconstituents. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2022;8214821. https://doi.org/10.1155/2022/8214821 Stabnikova O, Stabnikov V, Parades-López O. Fruit of wild-crown shrubs for health nutrition. Plant Foods for Human Nutrition. 2024;79(1):20-37. https://doi.org/10.1007/s11130-024-01144-3 Stabnikova O, Stabnikov V, Parades-LópezO. Fruit of wild-crown shrubs for health nutrition. Plant Foods for Human Nutrition. 2024;79(1):20-37. https://doi.org/10.1007/s11130-024-01144-3 Akhtar А. The Flaws and human harms of animal experimentation. Cambridge Quarterly of Healthcare Ethics. 2015; 24(4):407-419. https://doi.org/10.1017/S0963180115000079 Akhtar A. The Flaws and human harms of animal experimentation. Cambridge Quarterly of Healthcare Ethics. 2015; 24(4):407-419. https://doi.org/10.1017/S0963180115000079 Akimoto H. Homogeneous elementary reactions in the atmosphere and rate constants. Atmospheric Reaction Chemistry. Tokyo: Springer; 2016. pp. 165-238. https://doi.org/10.1007/978-4-431-55870-5_5 Akimoto H. Homogeneous elementary reactions in the atmosphere and rate constants. Atmospheric Reaction Chemistry. Tokyo: Springer; 2016. pp. 165-238. https://doi.org/10.1007/978-4-431-55870-5_5 Atkins P, de Paula J. Atkins’ physical chemistry. NY: Oxford University Press, 2018. 507 p. Atkins P, de Paula J. Atkins’ physical chemistry. NY: Oxford University Press, 2018. 507 p.