CC BY
476
УДК 577.175.6:547.999.3
АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ПРОДУКТОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
© А.А. Лапин1, М.Ф. Борисенков2, А.П. Карманов3, И.В. Бердник1, Л.С. Кочева3 , Р.З. Мусин1,
И.М. Магдеев1
1 Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова, Казань, а/я 429, 420111, Республика Татарстан (Россия) E-mail: lapin@iopc.knc.ru 2Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, ул. Первомайская, 50, Сыктывкар, Республика Коми, 167982 (Россия) E-mail: borisenkov@physiol.komisc.ru 3Институт химии Коми НЦ УрО РАН, ул. Первомайская, 48, Сыктывкар,
Республика Коми, 167982 (Россия) e-mail: kocheva-ls@chemi.komisc.ru
В работе представлены результаты исследования антиоксидантных свойств продуктов растительного происхождения (настоев лекарственных трав, чаев, вин, бальзамов, пива). Показано, что высокими антиоксидантными свойствами обладают представители растительных биополимеров - лигнины различной ботанической принадлежности.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 06-03-32719) и программы Президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине».
Введение
Загрязнение окружающей среды, избыточное потребление синтетических лекарств, пищевых добавок и консервантов, к которым человек эволюционно неприспособлен, а также недостаток в пище растительных компонентов, содержащих, в частности, антиоксиданты, способствуют росту аллергических, онкологических и других заболеваний. Природные антиоксиданты, как правило, регулируют степень влияния неферментативного свободнорадикального окисления на большинство биохимических процессов организма, создавая тем самым оптимальные условия для метаболизма и обеспечения нормального роста клеток и тканей [1]. Это обусловливает повышенный интерес к поиску профилактических и лечебных антиоксидантных средств природного происхождения, основным преимуществом которых является их многостороннее и щадящее воздействие на организм, отсутствие или незначительность проявления побочных эффектов.
В настоящей работе приведены результаты оценки антиоксидантных свойств водных экстрактов черного, зеленого и травяных чаев, настоев различных лекарственных растений, вин, бальзамов, пива, а также водорастворимых лигнинов различной ботанической принадлежности.
Экспериментальная часть
Оценку антиоксидантной емкости (АОЕ) проводили методом кулонометрического титрования электроге-нерированными соединениями брома [2]. Количество электричества в кулонах, затрачиваемое на титрование, рассчитывали по формуле: Q = (100xIxt) I Vm, где I - сила тока, а; t - время достижения конечной точки титрования, сек; Vgji - объем аликвоты, мл. Единицы измерения АОЕ: кКл/100 мл для водных настоев растительного сырья и напитков, кКл/100 г для 2%-ных водных растворов индивидуальных веществ.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Лекарственные растения и стебли амаранта были заготовлены на территории Республики Татарстан в соответствии с рекомендуемыми сроками сбора. Образца древесины заготовлены на территории Сыктывдин-ского р-на Республики Коми; зрелые стебли и оболочки зерен злаковых культур - на опытных плантациях Сысольской сортоиспытательной станции (с. Визинга, Республика Коми). Водные настои лекарственных растений, черного, зеленого и травяных чаев были приготовлены согласно методике [3]. Лигнины выделяли диоксановым методом с последующим переводом в водорастворимую форму [4]. При оценке результатов из п определений использовали значения среднего арифметического, стандартного отклонения 8 и относительного стандартного отклонения Бг. Для выбора доверительного интервала среднего значения полагали р = 0,95. Определение АОЕ ряда препаратов двумя независимыми методами - кулонометрического титрования и хемилюминесцентным - выявило высокую степень их корреляции (г = +0,94).
Обсуждение результатов
В таблицах 1 и 2 представлены результаты измерения антиоксидантной емкости настоев различных сортов черного, зеленого, травяных чаев и водных настоев растительного сырья.
Как показывает анализ результатов, наименьшими показателями АОЕ обладают образцы черного чая (АОЕ < 0,4 кКл/100 мл). Травяные чаи обладают более высокими антиоксидантными характеристиками, чем черные. Наибольшие показатели АОЕ - до 0,18 кКл/л установлены для образцов зеленого чая. Полученные данные свидетельствуют о том, что по величине АОЕ практически все зеленые и травяные чаи превосходят классические сорта черного и травяного чаев. Водные настои (экстракты) различного растительного сырья известны с давних пор как традиционные напитки народов России «взвары». По данным таблицы 2, настой лабазника вязолистного отличается рекордно высоким значением антиоксидантной емкости, превышающим все известные зеленые, черные и травяные чаи. Однако полагаем, что можно говорить лишь о некоторой эффективной величине АОЕ растительных настоев, поскольку выделить вклад каждого из составляющих смесь компонента представляет чрезвычайно сложную задачу. Вероятно, существенный вклад в общую АОЕ чаев вносят танины. Наряду с полифенолами в чае, водных экстрактах растительного сырья и напитках также присутствуют и мономерные фенолы - галловая, салициловая, протокатеховая и производные коричной кислоты. Кроме того, в водный экстракт переходят кофеин, теофиллин и теобромин, а также витамины В1, В2, В3, РР, растворимые сахара, щавелевая и лимонная кислоты. Сложный качественный и количественный состав различных чаев, настоев и напитков на основе природного растительного сырья затрудняет их сравнительный анализ по величине общей АОЕ с водорастворимыми индивидуальными соединениями.
Таблица 1. Антиоксидантная емкость (АОЕ) различных сортов чая, кКл!100 мл
Чай черный АОА Sr Чай травяной АОА Sr Чай зеленый АОА Sr
«Лисма» 0,39±0,01 0,03 Лакричный чай, ООО «Травы Башкирии», г. Уфа 0,94±0,03 0,03 «Грузинский» 1,8±0,03 0,01
«Ahmad Tea» 0,32±0,01 0,02 Фиточай доктора Тохири №2, сердечный, г. Душанбе 0,79±0,02 0,02 «Император- ский» 1,5±0,03 0,02
«Беседа» 0,31 ±0,01 0,04 Почечный чай, ОАО «Красногорск-лексредства» 0,73±0,03 0,03 «Ahmad Tea» 1,2±0,03 0,03
«Бодрость» 0,28±0,01 0,03 Фиточай доктора Тохири №3, почечный, г. Душанбе 0,72±0,0 0,02 «China Green» 1,1±0,03 0,02
«Dilmah» 0,21 ±0,04 0,02 Египетский фараон, ОАО «Чайная ком- 0,34±0,01 0,01
«Lipton» 0,15±0,01 0,04 пания №1», Примечание. Sr - относительное
г. Москва стандартное отклонение
Таблица 2. Антиоксидантная емкость (АОЕ) водных настоев растительного сырья, кКл/100 мл
Растительное сырье АОЕ Sr Растительное сырье АОЕ Sr
Лабазник вязолистный 4,51+0,01 0,01 Тысячелистник обыкновенный (цветы) 0,72+0,0б 0,0б
Шалфей лекарственный 1,75+0,02 0,01 Пустырник пятилопастный 0,70+0,03 0,04
Эвкалипт 1,б2±0,0б 0,03 Береза (почки) 0,б2+0,02 0,02
Зверобой продырявленный 1,38+0,04 0,03 Чага (березовый гриб) 0,49+0,02 0,03
Чабрец 1,29±0,0б 0,05 Подорожник большой 0,4б+0,05 0,09
Сабельник 1,09+0,05 0,03 Ромашка аптечная 0,4б+0,01 0,02
Малина обыкновенная 1,03+0,07 0,0б Крапива двудомная 0,44+0,03 0,05
Трава горца птичьего 1,00+0,05 0,03 Листья амаранта 0,40+0,01 0,03
Мята перечная 0,87+0,03 0,03 Девясил высокий (корни) 0,20+0,01 0,03
Таблица 3. Антиоксидантная емкость (АОЕ) различных сортов вин, кКл/100 мл
Образцы АОЕ Sr Образцы АОЕ Sr
Красные вина Белые вина
Вино виноградное десертное «Кагор Роше Де Десерт», Казанский винзавод 702,5+2,1 0,01 «Анапа», ЗАО «Победа», станица Вышестеблиевская 9б+2 0,01
Вино виноградное десертное «Кагор», Ставропольский край бб7+40 0,02 «Херес», з-д «Голубицкий», станица Голубицкая 95+8 0,04
Nero D'Avola, 2000 г. 538+15 0,02 «Шардоне», винсовхоз з-д «Ах-танизовский», Темрюкский р-н б5+8 0,05
Rosso Conero, 1999 г. 537+3 0,01 Galestro, 2001 г. 53+2 0,02
Primitivo Puglia, 2000 г. 530+12 0,02 EST! EST!! EST!!! 41+1 0,02
Merrot Trentino, 2000 г. 432+13 0,02 Prosecco Voneto 40+1 0,03
Chianti, 2000 г. 373+13 0,03 Orvieto, 2000 г. 37+1 0,03
«Изабелла Жемчужная», ЗАО «Жемчуг» 2б8+12 0,02 Chardonnay, 2000 г. 34+1 0,02
Значительный интерес представляет изучение антиоксидантных свойств вин, полученных из разных сортов красного и белого винограда. Как известно, красным винам приписывается наличие целебного эффекта, который связывается с присутствием флаваноидов, обладающих антиоксидантными, антивирусными, анти-кариесными, антиаллергическими и антиканцерогенными свойствами [5]. Белые вина содержат меньше флаваноидов, поскольку в процессе их приготовления богатую флавоноидами кожицу винограда удаляют либо при первичной обработке сырья, либо после начала сбраживания для улучшения показателя прозрачности. Проведенные исследования показали (табл. 3), что АОЕ красных вин на порядок больше аналогичной величины для белых вин. Не исключено, что это связано с отличиями в количественном содержании флаво-ноидов в разных сортах винограда и технологическими особенностями их переработки. Среди красных виноградных вин наибольшее значение АОЕ имеют десертные сорта «Кагор», все технологические стадии приготовления которых направлены на наиболее полное извлечение экстрактивных веществ из твердых элементов грозди.
При производстве бальзамов используется широкий набор различных растений, в том числе обладающих целебным действием [6]. В связи с эти можно ожидать весьма высоких значений антиоксидантной активности этих напитков. Действительно, как показывают данные таблицы 4, некоторые виды бальзамов характеризуются очень высокими показателями АОЕ, например, бальзам «Ратибор» - 480 кКл/100 мл, что сопоставимо со значениями АОЕ лучших сортов красного вина. Для бальзама «Рижский» значение АОЕ несколько ниже, в среднем на 23%. Остальные исследованные бальзамы имеют более низкие значения АОЕ, в том числе бальзам «Битнера» (на 83%).
Технология изготовления пива также основана на использовании растительного сырья, поэтому можно предположить, что они также могут обладать достаточно высокой антиоксидантной активностью. Были исследованы различные сорта пива лагерного (нефильтрованное и непастеризованное), полученные на минипивзаводах [7] (табл. 4). Установлено, что по показателю АОЕ «живое пиво» превосходит фильтрованные и пастеризованные сорта почти на порядок.
Таблица 4. Антиоксидантная емкость (АОЕ) бальзамов и пива, кКл!100 мл
Образцы АОЕ Sr Образцы АОЕ Sr
Сорт пива Бальзамы
«Светлое экспериментальное», 214+9 0,04 Бальзам «Ратибор», ООО «Люсс», 480±2б 0,04
мини-пивзавод, Казань Москва
«Holsten» австрийская технология, 184+10 0,02 Бальзам «Очаковский», 450±49 0,09
мини-пивзавод, Казань ООО «Бахус», Москва
«Балтика пшеничное» №8, 137+3 0,02 Бальзам «Гербамарин» общеукре- 393±10 0,02
Санкт-Петербург пляющий ООО «Уссурийский бальзам», Уссурийск
«Окское бочковое», 110+2 0,02 Бальзам «Рижский», Рига 370±10 0,03
нижний новгород
«Сокол ICE», Уфа 44+1 0,02 Бальзам «Татарстан», Казанский ЛВЗ 340±0,2 0,03
«Клинское старое ямское», Клин 43+1 0,02 Бальзам «Бугульма», Бугульмин-ский ЛВЗ 240±0,2 0,04
«Красный Восток черное русское», 39+3 0,07 Бальзам «Чистай», Чистопольский 180±0,1 0,03
Казань ЛВЗ
«Золотая бочка выдержанное», 34+1 0,03 Бальзам «Олом вын», Сыктывкар- 174±5 0,02
Москва ский ЛВЗ
«Солодов классическое», Казань 33+2 0,05 Бальзам «Биттнера», Рихард Биттнер ГмбХ, Австрия 82±4 0,02
«Балтика №3», Санкт-Петербург 30+1 0,03
«Солодов светлое», Казань 30+1 0,03
«Балтика №9», Санкт- Петербург 27+1 0,04
«Красный Восток элитное», 27+2 0,07
Казань
«Тульское арсенальное темное», 25+1 0,03
Тула
«Сокол безалкогольное», Уфа 20+1 0,04
Как известно, с целью улучшения качества в продукты питания часто добавляются антиоксиданты природного происхождения, такие как дегидрокверцетин, кверцетин, аскорбиновая кислота, рутин. Самой используемой добавкой к различным напиткам и пищевым продуктам для профилактического питания является аскорбиновая кислота. Из синтетических препаратов наиболее известным препаратом является «мито-фен» - натриевая соль поли-(пара-диокси-пара-фенилен)тиосерной кислоты. Митофен - это антигипоксант-антиоксидант пролонгированного действия с величиной АОЕ 92.6 кКл/100 г (табл. 5). Структурными аналогами митофена являются убихинон, цитохром С, коэнзим р10, солкосерил, биофен, олифен и гипоксен. Эти препараты рекомендуются для использования практически всем социальным группам населения, в особенности живущим в дискомфортных условиях, в условиях стресса и депрессии.
Мы полагаем, что к природным антиоксидантам пищевого назначения следует отнести природные рас-тигельные полимеры лигнины, проявляющие ярко выраженные антиокислительные свойства [8]. Лигнины, наряду с целлюлозой и гемицеллюлозами, являются неотъемлемыми составными компонентами растительных пищевых волокон, однако физиологическая роль лигнинов в организме человека изучена к настоящему времени крайне недостаточно [9]. Содержание лигнина в пищевых волокнах некоторых продуктов переработки зерновых составляет (%): темная мука - 10, отруби обработанные - 9, овсяная крупа - 6; в овощах: капуста зимняя - 13, капуста белая - 11; в съедобной части фруктов и ягод: бананы - 15, грейпфруты - 13, апельсины - 15, груша - 19, слива - 19, клубника - 38 [10].
Антиоксидантные свойства лигнина объясняются тем, что по своей химической структуре лигнины, как и многие другие природные антиоксиданты, относятся к классу полифенольных соединений, причем характерной особенностью их макромолекул является наличие фенольных групп нескольких типов с различной величиной рК, а также стабильных нетоксичных феноксильных радикалов [11]. Это позволяет предполагать, что лигнины могут обладать антиоксидантными свойствами и являться эффективными геропротекторами. При изучении методом кулонометрического титрования антиоксидантных свойств лигнинов было установлено, что АОЕ образцов лигнинов, выделенных из различного растительного сырья, находится в интервале 41-82 кКл/100г, причем в большинстве случаев наблюдается превышение величины АОЕ рутина (табл. 5). Полученные данные показали, что лигнины проявляют выраженную антиоксидантную активность, сравнимую с характеристиками известных синтетических антиоксидантов. Это указывает на возможность создания новых фармакологических препаратов онко- и геропротекторного действия на основе природных лигнинов.
Таблица 5. Антиоксидантная емкость (АОЕ) лигнинов различного ботанического происхождения в сравнении с известными антиоксидантами, кКл/100 г
Препарат АОЕ Бг
Лигнин оболочек зерен овса Avena sativa Ь. 81,8+3,45 0,04
Лигнин овса Avena sativa Ь. 69,4+2,81 0,04
Лигнин пшеницы Avena sativa Ь. 61,3+2,08 0,03
Лигнин амаранта Amaranthus sp. 57,0+2,81 0,05
Лигнин рябины Sorbus aucuparia 50,6+0,08 4,30
Лигнин лиственницы Larix sibirica 45,8+2,40 0,05
Лигнин овсяницы луговой Festuca pratensis НЫ8. 41,5+2,85 0,07
Рутин 61,0+4,83 0,06
Митофен 92,6+3,05 0,08
Выводы
Представлены результаты исследования антиоксидантных свойств настоев лекарственных трав, чаев, вин, бальзамов, пива. Установлено, что из чайных напитков наивысшими показателями антиоксидантной активности обладают образцы зеленого чая. Показано, что бальзамы представляют собой напитки с высокими антиоксидантными характеристиками, различия которых определяются составом использованного растительного сырья. Среди виноградных вин наибольшие показатели АОЕ имеют красные десертные вина типа «Кагор». Показано, что высокими антиоксидантными свойствами, сравнимыми с известными синтетическими препаратами-антиоксидантами, обладают растительные биополимеры - лигнины.
Список литературы
1. Хавинсон В.Х., Баринов В.А., Арутюнян А.В., Малинин В.В. Свободнорадикальное окисление и старение. СПб., 2003. 327 с.
2. Заявка 2003132741/13, РФ. Способ определения интегральной антиоксидантной емкости продуктов питания и напитков / Г.К. Будников, Н.Н. Чернышева, Г.К. Зиятдинова., А.А. Лапин. Опубл. 27.04.2005. Бюл. №12.
3. Общие методы анализа. Лекарственное сырье. Настои и отвары // Государственная фармакопея СССР. 11-е изд. Вып. 2. М., 1990. С. 147.
4. Пат. № 2277099, РФ. Способ получения водорастворимого лигнина / А.П. Карманов, Л.С. Кочева, М.Ф. Борисенков, С.В. Загирова. Опубл. 27.05.2006. Бюл. №15.
5. Лапин А.А., Герасимов М.К., Михайлова А.В. Методологические подходы к созданию геропрофилактических продуктов. Вино // Проблемы геронтологии и гериатрии-2004: Мат. 2-й Республ. науч.-практ. конф. с между-нар. участием. Сыктывкар, 2004. С. 64-67.
6. Лапин А. А., Герасимов М.К., Борисенков М.Ф., Портнов И.Ю., Жарковский А.П. Методологические подходы к созданию геропрофилактических продуктов. Бальзамы // Проблемы геронтологии и гериатрии-2004: Мат. 2-й Республ. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Сыктывкар, 2004. С. 62-64.
7. Лапин А.А., Герасимов М.К., Борисенков М.Ф., Портнов И.Ю., Жарковский А.П. Изучение антиоксидантных свойств пива // Проблемы геронтологии и гериатрии-2004: Мат. 2-й Республ. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Сыктывкар, 2004. С. 67-70.
8. Кочева Л.С., Карманов А.П., Борисенков М.Ф. Антиоксиданты на основе лигнина // Физикохимия лигнина: Мат. междунар. конф. Архангельск, 2005. С. 56-60.
9. Борисенков М.Ф., Карманов А.П., Кочева Л.С. Физиологическая роль лигнинов // Успехи геронтологии. 2005. Вып. 17. С. 34-41.
10. Дудкин М.С., Казанская И.С., Базилевский А.С. Пищевые волокна (Обзор) // Химия древесины. 1984. №2. С. 3-14.
11. Карманов А.П. Самоорганизация и структурная организация лигнина. Екатеринбург, 2004. 270 с.
Поступило в редакцию 19 апреля 2007 г.
