CC BY
186
УДК 635.646; 615.2
БАКЛАЖАНЫ КАК ИСТОЧНИК АНТОЦИАНОВ - ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПРИРОДНЫХ АНТИОКСИДАНТОВ1
В настоящей работе методом высокоэффективной жидкостной хроматографии определен антоциановый состав кожуры 9 сортов баклажанов выращенных на приусадебном участке на территории Белгородской области. Установлено, что сорта «Сиреневый ранний», «Кашалот» и «Король рынка» относятся к «японскому» типу, для которых характерен биосинтез антоциана с высокой биологической активностью -
насунина. Остальные сорта накапливали более простое производное дельфинидина -3-рутинозид. Уровень суммарного накопления антоцианов оказался выше для первых трех сортов; при этом установлено, что антиоксидантная активность экстрактов кожуры определяется не только антоцианами.
Ключевые слова: антоцианы, баклажан, хроматография, насунин, аа-нааантиоксидантная активность.
Введение
Одним из направлений реализации современных программ «Пищевого дизайна» является селекция, направленная на увеличение уровня накопления веществ с высокими пищевой и/или лечебно-профилактической функциями. В этом плане антоцианы представляют особый интерес как природные колоранты, не имеющие в отличие от синтетических аналогов непредсказуемого (и чаще всего отрицательного) для здоровья последействия, но являющиеся одними из мощнейших водорастворимых антиоксидантов [і]. Именно антиоксидантные свойства антоцианов определяют множественное проявление их биологической активности. Употребление большого количества антоцианов объясняет «французский парадокс» (уменьшение частоты заболеваний сердечнососудистой системы вследствие регулярного умеренного употребления красного сухого вина), благоприятное влияние черники и препаратов не ее основе на зрительный аппарат; антоцианы способствуют выводу из организма холестерина, обладают антисептическими и антибактериальными свойствами, препятствуют развитию воспалительных процессов. Характерная черта присутствия антоцианов в большом количестве - интенсивно красная, синяя или фиолетовая (до черной) окраска плодов, цветков и других частей растений. Плоды баклажанов (Solanum melongena L.) обычно характеризуются интенсивной темно- фиолетовой окраской, обусловленной накоплением антоцианов.
До недавнего времени во всех исследованных нами образцах как популярных среди садоводов сортов, так и доступных на рынке баклажанов основным антоцианом был дельфини- дин-3-рутинозид (I). В то же время в мировой научной литературе исследовался другой анто- циан, названный насунином (II), обладавший уникальной биологической активностью [2]. При этом утверждалось, что насунин является основным компонентом антоцианового комплекса плодов баклажана. Это указывало на то, что пути биосинтеза антоцианов в плодах баклажанов могут различаться вследствие наследования способности синтезировать различные наборы ферментов, контролирующие биосинтез антоцианов.
Наконец, в одной из опубликованных работ [3] было найдено, что среди 123 образцов плодов баклажана обнаруживается четыре типа антоциановых комплексов. При этом большинство из исследованных образцов относились к двум типам - к «японскому», для которого характерно накапливание насунина (II, дельфинидин-з-(пара-кумароилрутинозид)-5- глюкозида), и к «неяпонскому» типу с более простым по строению антоцианом (I). В кожуре одного из образцов был обнаружен еще более простой антоциан - дельфинидин-3-глюкозид, III, а в двух образцах основной антоциан был построен даже на другом антоцианидине - пету- нидин-3-(пара-кумароилрутинозид)-5-глюкозид, IV. Следовательно, для перехода от типа III к типу I необходима активация рамнозилтрансферазы, для перехода от типа I к типу II необходимо наследование способности биосинтеза еще двух ферментов - обеспечивающих ацилиро-
А.Н. Чулков, В.И. Дейнека, Л.А. Дейнека
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Россия, 309015, г. Белгород, ул. Победы, 85
E-mail: [email protected]
1 Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ «Государственное задание вузу на 2012 г, проект № 3.1785.2011».
вание пара-кумаровой кислотой и введение глюкозидного фрагмента в положение 5 антоциа- нидина. Наконец, антоциан IV может быть синтезирован из антоциана II за счет избирательного действия метилтранферазы по одной из гидроксильных групп кольца В, рис.1.
OH
Рис. 1. Строение основных антоцианов кожуры плодов
баклажанов
Усилиями селекционеров России постоянно обновляется набор сортов баклажанов для промышленного и любительского выращивания, но сведений об их антоциановом составе нами в литературе не обнаружено. Цель настоящей работы - изучение антоцианового состава плодов баклажана некоторых популярных среди садоводов сортов.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования стали 9 сортов баклажанов выращенных на приусадебном участке Белгородской области. Растения выращивали традиционным рассадным методом. Сбор плодов осуществляли в стадии технической спелости в конце июля начале августа 2011 года.
Суммарное содержание антоцианов в кожуре определяли упрощенным спектрофотометрическим методом. Навеску отделенной от мякоти кожуры баклажана помещали в химический стакан и приливали водный 0.1 М раствор соляной кислоты, тщательно разминали кожуру под слоем экстрагента и оставляли на 24 часа. Затем раствор отфильтровывали через бумажный фильтр в мерную колбу, доводили до метки 0.1 М раствором соляной кислоты, перемешивали и фотометрировали. Содержание антоцианов пересчитывали на цианидин-3- глюкозид с учетом коэффициента молярного погашения s = 29600 л-см-1-моль-1 [4].
При определении видового состава антоцианов использовали метод жидкостной хроматографии на хроматографической системе Agilent Infinity 1200 с диодно-матричным и масс-спектрометрическим (в режиме ESI) детекторами. Хроматографическая колонка 4.6x250 мм Symmetry® С18; подвижная фаза 10 об.% муравьиной кислоты и 12 об.% ацетонитрила в воде (1 мл/мин.). Хроматограммы записывали при 510 нм. Перед хроматографированием экстракты очищали методом твердофазной экстракции на концентрирующих патронах ДИАПАК С18.
Антиоксидантную активность (AOA) экстрактов оценивали на приборе Цвет Яуза 01-АА с амперометрическим детектором при напряжении 1.3 В по стандартной методике. AOA пересчитывали на аскорбиновую кислоту.
Результаты исследования и обсуждение
Результаты анализов показали, что содержание антоцианов в кожуре различно и находится в диапазоне 40 А 200 мг на 100 г кожуры, см. табл. Наименьший уровень накопления антоцианов найден для сорта «Матросик»; и это не удивительно, поскольку плод неоднородно окрашен, и на нем отсутствуют интенсивно окрашенные полосы.
Как следует из результатов определения антоцианов методом ВЭЖХ, см. табл., три из девяти исследованных образцов имели в качестве основного антоциана насунин, но сортов баклажанов с преобладанием дельфинидин-3-рутинозида оказалось вдвое больше. Для желающих вырастить плоды растения, богатые уникальным биологически активным соединением - насунином, - можно рекомендовать сорта «Сиреневый ранний», «Кашалот» и «Король рынка». В дополнение можно
отметить,
что в плодах этих сортов уровень накопления антоциа-
нов заметно выше, чем в остальных, исследованных в настоящей работе. Если учесть что липо-фильность насунина (судя по существенному росту удерживания в условиях обращенно- фазовой хроматографии) заметно выше, чем у соединений I и II, то это расширяет рамки справедливости тезиса о том, что в случае каротиноидов рост липофильности (т.е. ацилирование) ксантофиллов способствует увеличению уровня их накопления.
Таблица
Основные компоненты антоциановых комплексов кожуры некоторых сортов
_______________________ Solanum melongena__________________________________________________
Сорт а*, мг/loo г, ± 2 % Доля антоцианов в сумме, моль** % АОА*** кожуры мг/г
I + III транс-II цис-II Ост.
Неяпонский тип
Альбатрос 98.o 91.7 o o 8.2 1.62
Жизель 93-5 95.1 o o 4.8 2.31
Черный красавец 69.6 91.8 o o 8.1 2.68
Алмаз 66.o 86.9 o o l3.o 2.19
Блэк бьюти 374 81.4 o o 18.5 2.o8
Матросик 6.o 98.7 o o 1.2 o.96
Японский тип
Кашалот 212 o.96 8.7 87.9 2.3 3.16
Король рынка 193.1 3.31 lo.3 84.4 1.8 2.47
Сиреневый ранний 98.8 5.1 14.4 76.8 3.5 l.ol
а* - содержание антоцианов в пересчете на цианидин-3-глюкозид, моль** % - по площадям пиков на хроматограмме; АОА*** - в пересчете на аскорбиновую кислоту.
Хроматографическая дифференциация типов баклажанов осуществляется легко по существенному различию в удерживании соединений I и II, рис.2. Идентификация этих соединений
была выполнена по электронным спектрам (Xmax = 526 и 530 нм, соответственно) и по данным
масс-спектроскопии (m/Z = 611 и 919, соответственно). Для образцов, содержавших ацилированный антоциан, на хроматограмме обнаружен еще один пик масс-спектра неотличимый от соединения II. Этот изомер присутствует в меньших количествах, элюируется до транс-насунина и в соответствие с литературными данными [5] рассматривался нами как цис- изомер (по радикалу кумаровой
кислоты). Отметим, что что цис-изомер II имеет несколько большее
значение Xmax (532 нм).
Рис. 2. Хроматограммы и спектры экстрактов кожуры баклажанов Сорта: А -«Король рынка», Б -«Альбатрос». На рисунке компонент под цифрой «1» не идентифицирован
Однако
хроматографическое оборудование относится к дорогостоящим и малодоступным приборам. Поэтому для контроля продукции (новых сортов) желательно использование более простых методов. К таким методам можно отнести спектрофотометрию, которая в данном случае может быть использована с большой эффективностью. Дело в том, что из возможных основных антоцианов соединение III имеет самый коротковолновый максимум; переход к соединению I сопровождается небольшим батохромным сдвигом максимума абсорбции (немногим более 1 нм). Переход в ряду соединений I л II приводит к заметно большему смеще
нию максимума в том же направлении (на 6 нм). Этого вполне достаточно для прямого сопоставления спектров экстрактов для дифференциации сортов с основными типами набора антоцианов, рис.2.
Результаты определения антиоксидантной активности экстрактов кожуры баклажанов, определенные амперометрическим методом [6], приведены в таблице. Наибольшие значения АОА найдены для экстрактов кожуры плодов «Черный красавец», «Кашалот», «Алмаз» и «Король Рынка».
Выводы
Таким образом, антоциановый состав плодов исследованных сортов баклажанов представлен двумя типами производных дельфинидина, т.е. в практике выращивания баклажанов в России имеются сорта, накапливающие насунин: «Сиреневый ранний», «Кашалот» и «Король рынка». При этом высокий уровень накопления антоцианов в них дополняется высокой анти- оксидантной активностью экстрактов, что позволяет рекомендовать эти сорта для выращивания высококачественных функциональных продуктов.
Список литературы
1. Anthocyanins. Biosynthesis, Functions, and Applications / Ed. Kevin Gould, Kevin Davies and Chris Winefield. Springer Science+Business Media, LLC, 2009. - 323 p.
2. Kimura Y., Araki Y., TakenakaA., Igarashi K. Protective effects of dietary nasunin on paraquat- induced oxidative stress in rats / / Biosci. Biotechnol. Biochem. - 1999. - Vol. 63. - P. 799-804.
3. Azuma K., Ohyama A., Ippoushi K, Ichiyanagi T, Takeuchi A., Saito T., Fukuoka H. Structures and An- tioxidant Activity of Anthocyanins in Many Accessions of Eggplant and Its Related Species // J. Agric. Food Chem. - 2008. - V.56. - P. 10154-10159.
4. Giusti M., Ronald E. // Current Protocols in Food Analytical Chemistry. 2001. F1. 2.1- F1.2.13.
5. Ichiyanagi T., KashiwadaY., Shida Y., Ikeshiro Y., Kaneyuki T., Tetsuya Konishi. Nasunin from Eggplant Consists of Cis-Trans Isomers of Delphinidin 3-[4-(p-Coumaroyl)-l-rhamnosyl (1A6)glucopyranosidej- 5-glucopyranoside// J. Agric. Food Chem. - 2005. - Vol. 53. - Р. 9472-9477.
6. Яшин А.Я. Инжекционно-проточная система с амперометрическим детектором для селективного определения антиоксидантов в пищевых продуктах и напитках // Российский химический журнал им. Д.И. Менделеева. -2008. - Т.52, № 2. - С. 130-135.
EGGPLANTS AS A SOURCE OF ANTHOCYANINS - WATER SOLUBLE NATURAL ANTIOXIDANTS
A.N. Chulkov, V.I. Deineka, LA.Deineka
Belgorod State National Research Uiversity, Pobedy St., Belgorod, 308015, Russia
E-mail: [email protected]
Skin anthocyanin complexes of 9 eggplant varieties grown in Belgorod have been determined by means of high-performance liquid chromatography. Varieties "Sirenevyi rannii", "Kashalot" and "Korol' rynka" were found to belong to "Japanese" type with characteristic biosynthesis of highly biologically active anthocyanin -nasunin. The other varieties accumulate simplier delphinidine derivative - 3-rutinoside. The level of overall antho- cyanin accumulation was found to be greater for the former three varieties though antioxidant activity of skin extract is determined not only by antho- cyanins.
Keywords: anthocyanins, eggplant, chromatography, nasunin, anti- oxidant activity.
