CC BY
186
ціщ
УДК 043.04:047.973
АНТИОКСИДАНТЫ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ: АНТОЦИАНЫ ПЛОДОВ НЕКОТОРЫХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА ВМВШОДСШ
ВУШНГОКАНЬ B.И.ДЕЙНЕКД ЛАДЕЙ НЕКА
C.Л. МАКАРЕВИЧ В.Н. СОРОКОПУДОВ В.Ю. НбИЛЕНКО
Белгородский государственный национальный исследовательский университет
e-mail: [email protected].
В работе оценены содержание антоцнанов, кислотность и антиоксидантная активность плодов некоторых видов барбарисов из коллекции Ботанического сада НИУ «БелГУ», сохранившихся на растениях по окончанию зимы. Установлено, что уровень анто-цианов, представленных в основном пеларгонидин-3-глюкозидом и цианидин-3-глюкозидом составляет 0.092-0.145 г на 100 г плодов. При этом сохраняется высокая антиоксидантная активность плодов, что позволяет использовать их для переработки с целью получения функциональных продуктов питания.
Ключевые слова: ВегЬепч, плоды, антоцианы, кислотность, антиоксидантная винной кислотами.
Барбарис обыкновенный (Berberis vulgaris L.) введен в перечень лекарственных растений как в народной, так и официальной медицине [1]. Основным действующим началом готовых форм на его основе считаются алкалоиды [2], наивысший уровень накопления которых найден в коре растения. В плодах большей части барбарисов концентрация алкалоидов невелика [3], что позволяет использовать их в кулинарии. При этом экспериментально установлено, что плоды барбарисов обладают высокой биологической активностью [4], что может быть связано с накоплением в них антоцианов и других антиоксидантов. Антоцианы особенно интересны вследствие существования в кислой среде в окрашенной флавилиевой форме [5], что позволяет рассматривать их в качестве природных колорантов для пищевой и медицинской промышленности. Поэтому, например, антоцианы плодов барбариса Berberis boliviana L. используются для подкрашивания йогурта [6].
Исследованию антоцианов плодов некоторых видов барбарисов и магонии (Mahonia aquifolia (Pursh) Nutt.) были посвящены наши предыдущие исследования [7, 8]. При этом было установлено, что видовой состав антоциановых комплексов может изменяться от преобладания производных пеларгонидина (для плодов типичной алой окраски), до практически полного перехода к компонентам цианидинового и дельфинидинового рядов (для плодов с синей окраской и с существенно более высоким уровнем суммарного накопления антоцианов). Следовательно, для растений рассматриваемого семейства характерны различного уровня активности З’-гидроксилазы и з’.5’-гидроксилазы. Характер гликозилирования антоцианидинов относительно прост - антоциановые комплексы представлены в основном 3-глюкозидами, которые могут быть дополнены з-рутинозидами.
Известно, что уровень накопления биологически активных веществ может существенно зависеть от погодных условий, поэтому окончательные выводы по продуктивности любых растений можно сделать только на основе многолетних наблюдений. А в случае барбарисов наблюдается еще одна особенность - по окончанию зимы кусты барбариса по-прежнему украшены ярко красными плодами, свойства которых по нашим данным не исследовались. Поэтому цель настоящей работы - продолжение исследования антоциановых комплексов плодов барбарисов, с акцентом на плоды, сохранившихся на кустах после перезимовки.
Материалы и методы. В работе использовали плоды барбарисов, выращенные в сезоне 2012 года в Ботаническом саду НИУ «БелГУ». Плоды собирали в стадии технической спелости и ранней весной - после схода снега. Количественное определение суммы антоцианов в экстрактах плодов проводили спектрофотометрическим методом.
Экстракты готовили настаивание плодов в 0,1 М водном растворе соляной кислоты до полного обесцвечивания исходного материала.
Для ВЭЖХ определения индивидуального состава антоцианового комплекса экстракт очищали методом твердофазной экстракции на концентрирующих патронах ДИАПАК С18. Условия ВЭЖХ определения: хроматограф Agilent 1200 Infinity с ди-одно-матричным детектором (диапазон спектра 370-600 нм, хроматограммы записывали при 515 нм); колонка 250x4 мм Reprosil-Pur C18-AQ, 5 мкм; подвижная фаза: ю об.% ацетонитрила (для ВЭЖХ) и ю об.% муравьиной кислоты в дистиллированной воде.
Кислотность плодов определяли методом кислотно-основного титрования с потенциометрическим контролем точки эквивалентности. Измерение АОА производили на приборе «Цвет Яуза 01-АА» с вольт-амперометрическим детектором при постоянстве напряжения 1,3В в постоянно-токовом режиме (АД п.т.). В качестве элюента использовали 2.2 мМ раствор орто-фосфорной кислоты. Скорость подачи элюента 1.2 смз/мин.
Результаты и обсуждение. Обычно уровень накопления антоцианов может быть оценен визуально - по интенсивности окраски: чем темнее окраска, тем больше их содержание. Впрочем, известны и исключения - красные от антоцианов довольно твердые плоды калины гордовины (Viburnum lantana L.) в жаркую погоду за несколько часов становятся мягкими и черными, причем после почернения антоцианы из них уже не экстрагируются. Среди барбарисов имеются виды с красной окраской плодов и с темно-синей. Из более 580 видов барбариса в коллекции растений Ботанического сада НИУ БелГУ имеются только красноплодные виды, содержание антоцианов в зрелых плодах некоторых видов барбарисов (табл.1) принципиально такое же, как было найдено в предыдущих исследованиях [8]. Впрочем, в некоторых плодах вида В. dielsiana Fedde содержание антоцианов достигало среднего уровня, характерного для плодов черной смородины. Электронные спектры всех исследованных в настоящей работе экстрактов имели полосу с коротковолновым максимумом (менее 500 нм), характерным для гликози-дов пеларгонидина, рис.1, табл.1.
Длина волны, ни
Рис.1. Электронные спектры экстрактов плодов некоторых барбарисов Экстракты в ОЛ М растворе НС1; плодов 1 - барбариса Дильса, 2 и 3 - барбариса обыкновенного,
4 - барбариса корейского.
Таблица 1
Содержание антоцианов в плодах некоторых видов барбарисов коллекции Ботанического сада НИУ «БелГУ». Урожай 2013 г
№ Вид барбариса Содержание антоцианов, г/юо г свежих плодов*
1 В. dilsiana Fedde 0.082 -г- 0.216
2 В. coreana Palib. 0.058 -г- 0.077
3 В. vulgaris L. 0.033 - 0.058
"в пересчете на цианидин-3-глюкозид хлорид
Методом ВЭЖХ было показано, что основа всех комплексов - пеларгонидин-3-глюкозид (PgзG), и основная примесь - цианидин-3-глюкозид (СузС), рис.2.
Рис.2. Разделение антоциановых комплексов барбарисов Экстракты: А - плодов барбариса разноножкового, Б - листьев барбариса пурпурнолистного, В - плодов барбариса обыкновенного. Антоцианы: 1 - дельфиниидин-3-глюкозид, 2 - цианидин-3-глюкозид, 3 - не идентифицированное соединение; 4 - петунидин-3-глюкозид; 5 - пеларгонидин-3-глюкозид: 6 - пеони-дин-3-глюкозид; 7 - мальвидин-3-глюкозид. Колонка 250x4.6 мм, Eternity С18, подвижная фаза 1096 НСООН, 1096 CH3CN в оде, 1 мл/мин. Хроматограммы записаны на длине волны 515 нм.
При этом, если у экстрактов большинства исследованных плодов обнаруживались в основном обычные [8] антоцианы Pg3G и Cy3G (табл.2), то в экстракте плодов барбариса Дильса к этим двум соединениям следует добавить и пеонидин-3-глюкозид, рис.2, и, наконец, еще один антоциан с необычным спектром, рис.з, элюируется вслед за Cy3G.
Рис.3. Спектры компонентов экстракта плодов барбариса Дильса Спектры записаны в кювете диодно-матричного детектора в условиях разделения (см. подписи к рис.2.)
Вещества, соответствующие пику №2 и пику №6, имеют идентичные спектры, т.е. характеризуются одинаковым гликозилированием, но из-за различия в удерживании должны иметь различные основы - пеонидин отличается от цианидина метилированием ОН-группы в положении з’, в отличие от соединений пеларгонидинового ряда, не сказывающегося на положении максимума абсорбции. Спектр соединения, соответствующего пику №5, и по длине волны максимума абсорбции и по характерному по интенсивности и положению (425 нм) максимума соответствует производному пеларгонидина. А вот спектр соединения №3 весьма необычен и, по всей вероятности, указывает на сложную и необычную структуру.
Но в настоящей работе особое внимание было обращено на перезимовавшие плоды, большей частью сохранившиеся на ветках растений. Такие плоды в природе очень важны, например, для питания птиц.
Антоциановый состав перезимовавших плодов барбарисов, найденный в настоящей работе, представлен в табл.2.
Таблица 2.
Антоциановый состав плодов некоторых видов барбарисов из коллекции
Ботанического сада НИУ «БелГУ»
Основные антоцианы, моль 96* Содержание антоцианов, г/юо г свежих плодов** АОА***, ± 1596 Кислот- ность*** *
PS3G Cv3G Ост.
1 В. согеапа 92.9 4.0 3-1 0.099 ± 0.011 1.42 6.6
2 В. sphaerocarpa 85.6 9-4 5-0 0.092 ± 0.015 1.98 3-8
3 В. dielsiana 91.2 7-3 1-5 0.145 ± 0.039 1.36 9-7
4 В. vulgaris 86.5 11.0 3-5 0.133 ± 0.011 1-35 9-5
5 В. vulgaris f atropurpurea 81.0 13.6 5-4 0.090 ± 0.015 2.05 4-7
6 В. х ottawiensis 90.6 7.6 1.8 0.112 ± 0.010 2.71 4.6
7 В. heteropoda 76.0 21.7 2.4 0.121 ± 0.025 2.98 9.2
* - расчет был выполнен по площадям пиков на хроматограмме; ** - в пересчете на цианидин-3-глюкозид хлорид; *** - в пересчете на г аскорбиновой кислоты на 100 г плодов, **** - в пересчете на лимонную кислоту, г/юо г.
Барбарис обыкновенный, В. vulgaris L., представлен в ботаническом саду БелГУ несколькими различными формами, включая пурпурнолистную, Berberis vulgaris f. atropurpurea Regel. Суммарный уровень накопления антоцианов в плодах обеих форм оказался сопоставимым с Pg3G в качестве основного компонента при лишь ненамного большей доле, приходящейся на Cy3G, но существенно более высокой антиоксидантной активностью экстрактов плодов. Барбарис оттавский является гибридом барбариса Тунберга с пурпунолистной формой барбариса обыкновенного (В. х ottawiensis Schneid), и его отличительная черта - высокая антиоксидантная активность, свидетельствующая о том, что это свойство в барбарисах определяется не только антоцианами, но и другими ингредиентами. Барбарис шароплодный,
В. sphaerocarpa Kar. Et Kir. (В. heteropoda Schrenk) который используют для защиты от вирусных заболеваний (желтухи [9]), по ряду данных
(http://www.plantarium.ru/page/view/item/6409.html) имеет плоды фиолетовой окраски, однако нам для исследования были представлены плоды сферической формы, но красного - даже алого цвета, характерного для плодов с преобладанием производных пеларгонидина с относительно небольшим суммарным уровнем накопления антоцианов, табл.2. Антиоксидантная активность экстрактов плодов оказалась несколько выше, чем в случае барбариса обыкновенного. Высокая кислотность (3.8 % в пересчете на лимонную кислоту) объясняет сохранность ягод и антоцианов в них. Наивысший уровень антоцианов был найден в плодах барбариса Дильса, Berberis dielsiana Fedde при неожиданно низкой антиоксидантной активности. Наивысшей же антиоксидантной активностью обладал экстракт плодов барбариса разноножкового, Berberis heteropoda Schrenk. Объяснением причин сохранности плодов барбарисов со столь высокой биологической активностью может быть связано только с высокой кислотностью, заметно различавшейся между различными видами.
Выводы. Таким образом, в плодах различных видов барбариса ранней весной сохраняется большое количество биологически активных соединений - антоцианов. Одной из причин сохранности плодов - их высокая кислотность. При этом все характеристики плодов довольно сильно варьируют в зависимости от вида барбариса. Однако в целом, такие плоды могут быть использованы для дальнейшей переработки с целью получения функциональных продуктов питания с высокой биологической активностью для лечебных и профилактических целей.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ «Государственное задание вузу на 2013 г, проект № 3 1785. 2011 г».
Литература
1. Javadzadeh S.M., I 'aliah S.R. Therapeutic application of different parts Berberis vulgaris // Internat. J. Agricult. Crop Sci. - V.4. - P. 404.
2. Тереншна H.C., Абрамов A.A., Маркарян A.A. Анализ гомеопатических препаратов барбариса хроматографическими методами // Вести. Моск. Ун-та. Сер.2. Химия. - 2006. - Т.47. - С. 346-349.
3. Minaiyan М., Ghannadi A., Mahzouni P., Jaffari-Shirazi Е. Comparative Study of Berberis vulgaris Fruit
J. Agric. Crop Sci. - 2012. - V.4-7. - P.404-408.
5. Pina F., Melo M.J., Laia C.A.T., Parola J., Lima J.C. Chemistry and applications of llavylium compounds: a handful of colours // Chem. Soc. Rev. - 2012. - V.41. - P. 869-908.
6. Wallace T.C., Giusti M.M. Determination of Color, Pigment, and Phenolic S Labi lily in Yogurt Systems Colored with Nonacylated Anthocyanins from Berberis boliviana L. as Compared to Other Natural/Synthetic Colorants // J. Food Chem. - 2008. - V.73. - P. C241-C248.
7. Сорокопудов B.H., Дейнека В.И., Дейнека Л.А., Хлебников В.А. Барбарисы как источник биологически активных веществ // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования. VI Международный симпозиум: Материалы конференции, Том.Ш. - М.: Изд-во РУДНб 2005.- С. 441-444.
8. Сорокопудов В.Н., Хлебников В.А., Дейнека В.И. Антоцианы некоторых растений семейства Berberidaceae // Химия растительного сырья. - 2005. - №4. - С. 57-60.
9. Popov P.L. Plant Species, Using Against Virous Infections of Man and Anumals: Regularities of the Distribution in the Phylogenetic classification System // J. Stress Physiol. Biochemistry. — 2008. — V.4. — P. 18-64.
Extract and Berberine Chloride Effects on Acetic Acid-Induced Colitis in Rats // Iranian J. Pharm. Res. - 2011. -V. 10. - P. 97-104.
4. Javadzadeh S.M., Fallah S.R. Therapeutic application of different parts Berberis vulgaris // Internat.
ANTIOXIDANTS OF PLANT ORIGIN: SOME BERBERIS VARIETIES FROITS ANTHOCYANINS
S.L. MAKAREVITCH
V.N.S0R0C0PUD0V
V.Y.2HYLENK0
VUTHINGOCANH V.l. DEINEKA
L.A. DEINEKA
In the paper the content of anthocyanins, titrable acidity and antioxidant activity of some Belgorod National Research University Botanical garden Berberis varieties fruits has been estimated for that remained on the plant branches by the early spring. It has been determined that overall level of anthocyanins complex composed by mainly pelargonidin-3-glucoside and cyaniding-3-glucoside was 0.092-0.145 g per 100 g of fruits The high level of biologically active compounds proved the fruits to be suitable for factional food production.
Belgorod National Research University
Keywords: Berberis, fruits, anthocyanins, acidity, antioxidant activity
e-mail: [email protected]
