CC BY
133
Химия растительного сырья. 2005. №4. С. 57-60.
УДК 543.54:547.973 АНТОЦИАНЫ НЕКОТОРЫХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА BERBERIDACEAE
© В.Н. Сорокопудов, В.А. Хлебников, В.И. Дейнека
Белгородский государственный университет, ул. Победы, 85, Белгород,
308015 (Россия) E-mail: [email protected]
В работе исследован антоциановый состав пигментов плодов и листьев некоторых видов барбарисов - Berberis vulgaris L. (I), B. vulgaris atropurpureum (II), В. koreana Palib. (III), В. thunbergii DC. (IV), В. dielsiana Fedde (V), B. het-eropoda Schrenk. (VI) и B. ottawiensis Schneid. (VII), и магонии падуболистной Mahonia aquifollum (Pursh) Nutt (VIII), Установлено, что в плодах (I), (III), (IV) (включая пурпурнолистные сорта IV) и (V) основным антоцианом является пеларгонидина-3-глюкозид (A), в меньших количествах присутствует цианидина-3-глюкозид (B), а в листьях этих же растений основной пигмент - (B), несколько более разнообразен антоциановый состав (VI). В пурпурнолистной форме (I) как в плодах, так и в листьях обнаружен сложный набор 3-глюкозидов обычных для растений антоцианидинов (С-дельфинидина, петунидина и мальвидина; D-цианидина и петунидина; и пеларгонидина). Разнообразие антоцианового состава частично наследуется и в (VII). В листьях (VIII) обнаружен только (В), в то время как в плодах - сложный набор 3-глюкозидов и 3-рутинозидов дельфинидинового (С) и цианидинового (D) рядов, причем для ряда растений характерно превалирование производных С-ряда, а в некоторых - D-ряда.
Работа выполнена при финансовой поддержке программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (грант № 671).
Введение
При исследовании антоцианов флоры Белгородской области ранее было установлено, что антоциановый комплекс плодов барбариса обыкновенного (Berberis vulgaris L.), выращенного в условиях Белгородской области, образован в основном 3-глюкозидами пеларгонидина, в меньшей степени - цианидина а также содержит незначительное количество аналогичного гликозида дельфинидина [1], что не соответствовало сообщению об обнаружении 3-рутинозидов этих же антоцианидинов в плодах барбариса в работе [2]. В следующей работе при изучении плодов различных видов барбарисов из коллекции ботанического сада БелГУ было установлено, что в некоторых формах барбарисов антоциановый состав значительно богаче -кроме указанных выше присутствуют 3-глюкозиды петунидина, пеонидина и мальвидина [3]. Кроме того, в работах [3, 4] приведены результаты изучения антоцианового комплекса плодов магонии падуболистной (Mahonia aquifollum (Pursh) Nutt.).
Данная работа посвящена дальнейшему изучению антоцианов растений этого семейства (барбарисов и магонии падуболистной) с включением в объекты исследований листьев, поскольку среди барбарисов нередки виды с очень декоративными пурпурно-красными листьями.
Экспериментальная часть
Образцы плодов и листьев собирали в июле - августе 2005 г. в ботаническом саду БелГУ, в заповеднике «Лес на Ворскле» (Борисовский район Белгородской области) и некоторых районах Белгорода и области. Образцы листьев пурпурнолистных форм барбариса Тунберга получены из ТСХА (г. Москва). Экстракцию антоцианов выполняли несколько кратным настаиванием материала в растворах муравьиной кислоты (10
об.%), соляной кислоты рН = 1 до обесцвечивания экстракта. Гидролиз антоцианов при получении антоцианидинов проводили в 10% растворе HCl кипячением экстрактов на водяной бане. При необходимости антоцианы концентрировали на патронах ДИАПАК С18 [5]. Количественное определение в пересчете на цианидина-3-глюкозид осуществляли спектрофотометрическим методом [6].
* Автор, с которым следует вести переписку.
Определение антоцианов в экстрактах выполняли методом обращенно-фазовой ВЭЖХ сопоставлением времен удерживания индивидуальных компонентов с антоцианами экстрактов винограда [1]. В работе использовали колонку 250^4 мм (сорбент - Сепарон SGX C18) в элюентах системы ацетонитрил - муравьиная кислота - вода. Детектирование (LCD 2563) осуществляли с использованием светофильтра 546 нм.
Обозначения агликонов: Dp - дельфинидин, Cy - цианидин, Pt - петунидин, Pg - пеларгонидин, Pn -пеонидин, Mv - мальвидин, сахарных заместителей: Glu - глюкозид, Gala - галактозид, Rut - рутинозид, Sopho - софорозид, 2GRut - глюкозилрутинозид.
Обсуждение результатов
Для исследования пигментов листьев растений известны неразрушающие методы, позволяющие определять содержание хлорофиллов, каротиноидов и антоцианов при их совместном присутствии [7, 8]. Однако относительно антоцианов хорошо известно, что окраска, ими обусловленная, может варьировать в довольно широких пределах (от красной до синей) в зависимости от различных факторов вследствие самоас-социации, копигментации и комплексообразования с ионами металлов и т.д. [9]. Но в таком случае анализ спектров отражения использовать практически бессмысленно. Более того, исследования показывают, что антоциановые комплексы плодов и листьев в ряде случаев различаются довольно принципиально (табл.1). Следовательно, только методы, включающие экстракцию, могут быть достаточно информативными в отношении особенностей метаболизма полифенольных соединений в листьях и плодах растений. Подчеркнем, что высокоэффективная жидкостная хроматография вследствие высокой чувствительности и эффективности позволяет анализировать антоцианы, выделенные из одной ягоды или одного листа с использованием метода, предложенного в работах [1, 10, 11].
Исследования, проведенные в 2004-2005 гг. на образцах растительного материала, показали, что в плодах B. vulgaris, В. koreana Palib., В. dielsiana Fedde и В. thunbergii DC основным антоцианом является 3-глюкозид пеларгонидина. Существенно более сложный состав при заметно большем суммарном содержании антоцианов найден в случае пурпурнолистной формы барбариса обыкновенного (B. vulgaris atropur-pureum) (табл. 2). Несколько разнообразнее по сравнению с барбарисом обыкновенным антоцианы плодов барбариса оттавского (B. ottawiensis Schneid.) который является гибридом барбарисов Тунберга и обыкновенного пурпурнолистного [12], что полностью подтверждается сопоставлением антоциановых комплексов плодов, и барбариса разноножкового (B. heteropoda Schrenk.).
Также в соответствии с изложенным выше находятся результаты исследования антоцианов листьев различных барбарисов. В случае барбариса обыкновенного в листьях обнаружен только цианидина-3-глюкозид. Этот же антоциан является основным и для исследованных листьев барбарисов корейского и Тунберга, включая краснолистные формы последнего. И вновь абсолютно иной состав отвечает за окраску пурпурнолистной формы барбариса обыкновенного. Результаты анализа (табл. 3) существенно различаются в количественном соотношении индивидуальных компонентов для образцов различных растений и листьев одного растения в различной стадии онтогенеза, но всегда детектировался комплекс 3-глюкозидов всех шести традиционных для растительных объектов антоцианидинов. И вновь в листьях барбариса оттавского также детектируются, пусть и в меньших количествах, антоцианы исходных форм. Следовательно, при селекции на ранних стадиях онтогенеза можно предсказывать окраску и антоциановый состав гибридов барбарисов по окраске листьев, не дожидаясь сроков наступления генеративной стадии сеянца.
Таблица 1. Сопоставление основных антоцианов листьев и плодов некоторых растений (Белгород, 2003-
2005 гг.)
Растение Основные антоцианы
листьев плодов
Rubus idaeus L. Cy-3-Glu (*) Cy-3-Sopho или Cy-3-2GGRut
Fragaria virginiana Mill. Cy-3-Glu (*) Pg-3-Glu
Eubatum Focke Cy-3-Glu (*) Cy-3-Glu (*)
Parthenocissus tricuspidata Cy-3-Glu (*) Dp-3-Glu
Viburnm opulus L. Cy-3-Glu (*) Cy-3-Glu
Bergenia crassifolia L. Cy-3-Glu (*) -
Aronia melanocarpa (Mich.) Elliot, Malus Cy-3-Gala (*) Cy-3-Gala
domestica Borkh.
Cornus mas L. Cy-3-Gala (*) Pg-3-Gala и Cy-3-Gala
* Практически единственный компонент.
Таблица 2. Антоцианы плодов некоторых видов барбарисов (Белгород, 2004-2005 гг.)
Плоды растения Доля 3-глюкозидов антоцианидинов, моль % m*
Dp Cy Pt Pg Pn Mv Ост.
B. vulgaris2004** Сл. 20,1-4,6 Сл. 95,0-76,1 0-3,6 Сл. 0,2-0,4 11-30
B. vulgaris 2004 31,9 14,1 7,5 32,1 3,6 10,7 0,1 97.2
atropurpureum 2005 9,0-17,0 16,3-24,2 3,1-11,3 13,0-37,9 8,2-13,8 12,0-20,7 3,3-7,8 -
В. koreana 2004 Сл. 4,7 Сл. 95,1 Сл. Сл. 0,2 19.6
2005 1,2 24,3 Сл. 73,2 Сл. Сл. 1,3 -
В. thunbergii2004 Сл. 6,3 Сл. 93,3 Сл. Сл. 0,4 30,8
В. ottawensis2004 1,1 14,3 2,2 77,6 2,5 2,3 - 15,6
B. heteropoda2005 Сл. 28,2 Сл. 52,0 12,5 Сл. 7,3 -
В. dielsiana2005 3,5 10,2 Сл. 80,3 Сл. Сл. 6,0 -
* Содержание антоцианов в пересчете на Су-3-01и на 100 г плодов; ** Год сбора.
Таблица 3. Антоцианы листьев некоторых видов барбарисов (урожай 2004-2005 гг.)
Доля 3-глюкозидов антоцианидинов, моль %
илидс! pav iv-njfu>i Dp Cy Pt Pg Pn Mv Ост.
B. vulgaris Сл. >90 Сл. Сл. Сл. Сл. <10
В. koreana Сл. >90 Сл. Сл. Сл. Сл. <10
В. thunbergii (5 сортов) Сл. >92 Сл. Сл. Сл. Сл. <8
В. ottawensis 5,2 38,8 6,7 26,1 17,3 2,3
1 с, 11,4 15,8 9,4 22,1 36,7 4,6
т, 17,0 21,2 13,0 16,9 25,2 6,7
2 с, 7,4 17,8 7,4 27,8 31,5 8,1
B. vulgaris т, 7,2 18,7 10,1 28,4 27,0 8,6
atropurpureum 3 с, 12,1 21,6 10,4 23,2 24,3 8,4
т, 16,5 23,1 11,4 19,8 20,4 8,8
4 с, 11,1 8,5 6,7 9,3 57,2 7,2
т, 10,2 33,3 9,3 16,0 21,2 10,0
Примечание: с. - без хлорофилла, т. - с хлорофиллом.
Таким образом, рутинозиды антоцианидинов в плодах всех исследованных видов барбариса не были обнаружены. Впрочем, их присутствие вероятно (в небольших количествах) в комплексе пигментов листьев барбариса обыкновенного пурпурнолистной формы: на хроматограммах присутствует значительное количество минорных компонент, специальное исследование которых не проводили. Рутинозиды были обнаружены в другом растении семейства Berberidaceae - магонии падуболистной [1, 3]. В предыдущей работе отмечалось, что антоциановый комплекс плодов этого пока редкого в нашем регионе растения довольно разнообразен, причем по суммарному содержанию антоцианов плоды магонии превосходят плоды черной смородины. Кроме того, в коллекции растений Ботанического сада БелГУ были обнаружены растения, плоды которых обязаны окраской антоцианам, среди них превалируют производные либо дельфинидинового, либо цианиди-нового рядов. В таблице 4 представлены результаты исследования плодов растений, произрастающих в декоративных насаждениях одного из районов Белгорода и в заповеднике «Лес на Ворскле».
Из растений, произрастающих в заповеднике, найдены образцы с антоциановым комплексом с превалированием компонент как цианидинового, так и дельфинидинового рядов. Причины такого различия предстоит выяснить в последующих работах, но отмечено, что цианидиновые компоненты накапливались в образцах, расположенных в менее освещенных местах - в тени других деревьев. Отметим, что красная окраска листьев во всех исследованных случаях, несмотря на большое разнообразие антоцианов плодов, была обусловлена только присутствием Су-3-в1и.
Таблица 4. Антоцианы плодов Mahonia aquifolium
Источник Dp-3-Glu + Dp-3-Rut Cy-3- Glu Cy-3- Rut Pt-3- Glu Pt-3- Rut Pn-3- Glu Pn-3-Rut + Mv-3-Glu Mv-3- Rut Ост.
Декоративные 1 46,7 7,1 2,5 7,8 12,8 Сл, 5,6 17,4 0,1
насаждения 2 47,9 12,8 0,7 9,1 5,3 2,3 12,2 6,4 3,3
Ботанический сад 1 54,5 8,0 0,6 10,7 7,0 0,2 11,6 7,3 0,1
БелГУ 2 63,5 7,0 0,2 10,5 5,3 Сл, 10,1 3,0 0,4
Лес на Ворскле 1 10,9 60,8 15,3 Сл, Сл, 5,6 3,9 2,6 0,9
2 52,3 17,4 2,8 6,5 4,7 6,2 6,1 3,5 0,5
Выводы
В работе исследован антоциановый комплекс плодов и листьев некоторых видов барбариса и магонии падуболистной, выращенных в условиях Белгородской области. Установлено, что пурпурнолистные формы барбариса обыкновенного (но не пурпурнолистные формы барбариса Тунберга) обладают более разнообразным набором 3-глюкозидов антоцианидинов по сравнению с остальными видами, причем это справедливо по отношению к плодам и листьям. В барбарисе оттавском, одной из родительских форм которого является барбарис обыкновенный пурпурнолистный, частично сохраняется признак антоцианового состава.
Приведены результаты исследования антоцианового состава плодов магонии падуболистной, подтверждающие возможность накопления антоцианов как дельфинидинового, так и цианидинового рядов.
Список литературы
1. Дейнека В.И., Григорьев А.М., Староверов В.М., Борзенко О.Н. Инкрементный подход в анализе антоцианов // Химия природных соединений. 2003. №2. С. 137-139.
2. Вересковский В.В., Шапиро Д.К. Хроматографическое исследование антоциановых пигментов плодов некоторых видов барбариса // Химия природных соединений. 1985. №4. С. 569-570.
3. Сорокопудов В.Н., Дейнека В.И., Хлебников В.А., Кольцов С.В., Дейнека Л.А. Антоцианы плодов растений ботанического сада БелГУ. Растения семейств Berberidaceae и Caprifoliaceae // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: Мат. II Всерос. конф. Барнаул, 2005. Кн. I. С. 297-299.
4. Дейнека В.И., Григорьев А.М., Ермаков А.М. Антоцианы некоторых растений белгородской флоры // Химия природных соединений. 2003. №5. С. 412-413.
5. Deineka V.I., Sorokopudov V.N., Deineka L.A., Shaposhnik E.I., Koltsov S.V. Anthocyans from Fruit of Some Plants of the Caprifoliaceae Family // Chemistry of Natural Compounds. 2005. V. 41(2). P. 162-164.
6. Giusti M.M., Wrolstad R.E., Characterization and measurement with UV-visible spectroscopy. Unit F2.2, Ch. 2. In Current Protocols in Food Analytical Chemistry. S. King, M. Gates & L. Scalettar (Ed.). John Wiley & Sons, Inc. New York, 2000.
7. Sims D.A., Gamon J.A. Relationships between leaf pigment content and spectral reflectance across a wide range of species, leaf structures and developmental stages // Remote Sensing of Environment. 2002. V. 81. P. 337-354.
8. Gitelson A.A., Merzlyak M.N., Chivkunova O.B. Optical Properties and Nondestructive Estimation of Anthocyanin Content in Plant Leaves // Photochemistry and Photobiology. 2001. V. 74(1). P. 38-45.
9. Torskangerpoll K., Borve K.J., Andersen O.M., J. S®thre L.J. Color and substitution pattern in anthocyanidins. A combined quantum chemical-chemometrical study // Spectrochimica Acta. Part A. 1999. V. 55. P. 761-771.
10. Дейнека В.И., Григорьев А.М. Определение антоцианов методом ВЭЖХ. Некоторые закономерности удерживания // Журнал аналитической химии. 2004. Т. 59. №3. С. 305-309.
11. Дейнека В.И., Григорьев А.М. Относительный анализ удерживания гликозидов цианидина // Журнал физической химии. 2004. Т. 78. №5. С. 923-926.
12. Древесные растения Главного ботсада им. Н.В. Цицина РАН: 60 лет интродукции / Отв. ред. А.С. Демидов. М., 2005. 586 с.
Поступило в редакцию 29 сентября 2005 г.
