CC BY
54
БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ
УДК 633.822:577.19
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА SCUTELLARIA BAICALENSIS GEORGI КОЛЛЕКЦИИ НИКИТСКОГО БОТАНИЧЕСКОГО САДА
Оксана Анатольевна Гребенникова, Анфиса Евгеньевна Палий, Лидия Алексеевна Логвиненко
Никитский ботанический сад - Национальный научный центр 298648, Республика Крым, г.Ялта, пгт. Никита [email protected]
Изучен качественный и количественный состав водно-спиртового экстракта перспективного сортообразца Scutellaria baicalensis. Установлено, что в экстракте данного сортообразца концентрация фенольных веществ достигает 18,5 г/100 г. По количественному содержанию среди фенольных веществ доминируют флаваноны (дигидроскутеллярин). Среди летучих веществ преобладают ароматические соединения. Доминирующими компонентами экстракта являются фенилацетальдегид (15,2 %), 4-винилфенол (9,2 %) и 1-октен-3-ол (7,8 %). Выявлено содержание в экстракте аскорбиновой кислоты и каротиноидов. В целом, указанный сорообразец можно рассматривать в качестве источника биологически активных веществ, прежде всего фенольных соединений.
Ключевые слова: Scutellaria baicalensis Georgi; водно-спиртового экстракт; фенольные вещества; летучие соединения; витамины.
Введение
Шлемник байкальский (Scutellaria baicalensis Georgi) - ценное фармакопейное лекарственное растение семейства Lamiaceae. В природных условиях встречается в Восточном Забайкалье (Читинская обл.), среднем Приамурье (Амурская обл.) и юго -западном Приморье (Приморский край). Это многолетнее травянистое растение традиционно используется в восточной медицине, благодаря широкому спектру действия его растительного сырья.
Препараты шлемника байкальского проявляют гипотензивные, антивирусные, противовоспалительные, противоопухолевые, сосудоукрепляющие, седативные и противосудорожные свойства, Р-витаминную и антиоксидантную активность [10, 1315]. Показаниями к их применению служат гипертоническая болезнь, функциональные расстройства нервной системы, сердечно-сосудистые неврозы, миокардиты, острый суставной ревматизм, воспаление легких, коклюш и различные кровотечения [ 3, 16].
Фармакологические эффекты данного растения обусловлены широким спектром биологически активных соединений, включающим кумарины, дубильные вещества, эфирные масла, флавоноиды и многие другие. Особенно следует выделить группу фенольных соединений, благодаря их аномально высокому содержанию и значительному структурному разнообразию.
Ведущее место среди фенольных веществ шлемника байкальского занимают флавоны. В растительном сырье шлемника обнаружены производные хризина, апигенина, скутелляреина, изоскутелляреина и лютеолина [7, 12]. Не смотря на то, что наибольшее применение в медицине находят корни шлемника байкальского, такие вещества как лютеолин, апигенин и их глюкурониды найдены только в надземной части растения [7]. Кроме того, надземная часть шлемника байкальского отличается значительным содержанием каротиноидов, их концентрация достигает 74,6 мг на 100 г воздушно-сухого растительного сырья [15]. Химические исследования вегетационной
изменчивости надземной массы показывают, что наибольшее содержание биологически активных соединений в растительном сырье шлемника байкальского наблюдается в фазе массового цветения.
Химический состав лекарственного сырья Scutellaria baicalensis определяется почвенно-климатическими условиям его культивирования. По данным ряда авторов, концентрация фосфора в почве способствует накоплению всех групп полисахаридов, а содержание органического вещества в почве (гумуса) сказывается на концентрации каротиноидов [8].
Учитывая фармакологическую ценность данного растения и то, что содержание биологически активных веществ в шлемнике байкальском значительно зависит от условий произрастания [3], изучение биохимического состава данного растения в условиях Южного берега Крыма является актуальным.
Целью настоящей работы является исследование качественного и количественного состава биологически активных веществ (фенольных веществ, летучих соединений, витаминов) перспективного сортообразца шлемника байкальского, выращенного в Никитском ботаническом саду в связи с возможностью его практического использования при создании лечебно-профилактической продукции.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования являлась надземная часть перспективного сортообразца шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis Georgi.). Семена исходного материала были получены по делектусу из Германии. Растительное сырье получено с интродукционного участка ароматических и лекарственных растений Никитского ботанического сада в период массового цветения.
Шлемник байкальский - многолетнее травянистое растение с небольшим корневищем и мясистым стержневым корнем. Высота растения на Южном берегу Крыма достигает 73,0-74,5 см, генеративные побеги четырехгранные, от основания ветвистые. Листья узколанцетовидные, длиной 5,0-5,5 см, супротивные, сидячие, цельнокрайние. Цветки собраны в простую одностороннюю кисть, длиной 9-13 см. Чашечка двугубая, на верхушке волосистая, колокольчатая, с особым чашевидным выростом («щитком») на верхней губе. Венчик двугубый, снаружи железисто -опушенный, фиолетовый, длиной 2,5-2,8 см, с вогнутой цельной верхней губой (шлемом) и трехлопастной нижней губой. Урожайность надземной массы в фазу массового цветения составляет 1,67 кг/м2.
Содержание биологически активных веществ определяли в водно -этанольном экстракте, приготовленном из воздушно-сухого растительного сырья. Экстракцию проводили 50 %-ным раствором этанола при соотношении сырья и экстрагента - 1: 10 настаиванием в течение 10 суток при комнатной температуре.
Компонентный состав фенольных веществ определяли на хроматографе фирмы Agilent Technologies (модель 1100), укомплектованном проточным вакуумным дегазатором G1379A, 4-канальным насосом градиента низкого давления G13111A, автоматическим инжектором G1313A, термостатом колонок G13116A, диодноматричным детектором G1316A. Для проведения анализа была использована хроматографическая колонка размером 2,1*150 мм, заполненная октадецилсилильным сорбентом «ZORBAX-SB C-18 зернением 3,5 мкм. При анализе применяли градиентный режим хроматографирования, предусматривающий изменение в элюирующей смеси соотношения компонентов А (0,1 % ортофосфорная кислота; 0,3 % тетрагидрофуран; 0,018 % триэтиламин) и В (метанол). Скорость подачи подвижной фазы составила 0,25 см3/мин; рабочее давление элюента - 240-300 кПа; объем пробы -2 мкл; время сканирования - 0,5 с; масштаб измерений 1,0. Идентификацию фенольных
веществ проводили по времени удерживания стандартов и спектральным характеристикам (параметры снятия спектра - каждый пик 190-600 нм; длины волн 280, 313, 350, 371 нм) [11].
Компонентный состав летучих веществ определяли с помощью хроматографа Agilent Technology 6890 с масс-спектрометрическим детектором 5973. Колонка HP-1 длиной 30 м; внутренний диаметр - 0,25 мм. Температура термостата программировалась от 50 до 2500С со скоростью 40С/мин. Температура инжектора -2500С. Газ носитель - гелий, скорость потока 1 см3/мин. Перенос от газового хроматографа к масс-спектрометрическому детектору прогревался до 230 0С. Температура источника поддерживалась на уровне 2000С. Электронная ионизация проводилась при 70 eV в ранжировке масс m/z от 29 до 450. Идентификация выполнялась на основе сравнения полученных масс-спектров с данными комбинированной библиотеки NIST05-WILEY2007 (около 500000 масс-спектров).
Содержание каротиноидов определяли фотометрическим методом [9], аскорбиновой кислоты - йодометрическим тированием [4].
Результаты и обсуждение
В результате проведенных исследований установлено, что в экстракте данного сортообразца шлемника байкальского содержание фенольных веществ достигает 18,5 г на 100 г воздушно-сухого растительного сырья (рис. 1, табл. 1). В исследуемом экстракте обнаружено 12 компонентов, из которых 10 идентифицировано. Идентифицированные фенольные соединения шлемника байкальского представлены исключительно флавоноидами, а именно флавонами и флаванонами.
31 Onm 4n
ft ill Л
_____ __ IJIaJ LJ hi vU
5 U 10.0 15 .0 20 О 25.О 30.0 35 .0 40 .4 "O 5.0 50 .0 55.0 60.0 65.0 m ir
m AU
U
Рис. 1 Хроматограмма фенольных веществ водно-этанольного экстракта Scutellaria baicalensis
Таблица 1
Фенольные вещества водно-этанольного экстракта Scutellaria baicalensis
№ п/п Время выхода, мин Компонент Концентрация, мг/100 г сырья
1 15.88 Не идентифицирован 1127,70
2 31.39 Дигидроскутелляреин 998,16
3 32.71 Скутелляреин-7-гликозид 227,17
4 33.37 Дигидроскутеллярин 427,91
5 34.56 Дигидроскутеллярин 7646,20
6 35.34 Скутелляреин-4-гликозид 2164,96
7 36.08 Дигидроскутеллярин 3424,39
8 37.46 Изоскутелляреин-7-глюкуронид 249,16
9 38.49 Апигенин-7-глюкуронид 787,20
10 42.02 Байкалин 127,07
11 43.72 Апигенин 141,57
12 44.54 Скутелляреин 515,19
13 44.91 Дигидробайкалин 415,47
14 45.88 Не идентифицирован 165,56
15 46.87 Дигидробайкалин 93,01
В настоящее время установлены многие стороны биологического действия флавоноидов, издавна известна их Р-витаминная активность [1]. Флавоноиды оказывают гепатопротекторное, противоопухолевое и антимикробное действие, стимулируют деятельность сердца и кратковременно снижают артериальное давление [6]. В данном сортообразце шлемника байкальского по разнообразию качественного состава преобладают флавоны, а по количественному содержанию - флаваноны. Концентрация флаванонов (70,3 %) значительно превышает содержание других фенольных соединений. Доминирующим компонентом фенольных соединений, содержание которого составило 62,1 % от общего количества фенольных веществ, явился дигидроскутеллярин, что вполне согласуется с литературными данными [5].
При исследовании летучих соединений установлено, что их концентрация в водно-этанольном экстракте данного сортообразца составила 10,2 мг на 100 г воздушно-сухого растительного сырья. В экстракте идентифицировано 25 компонентов (рис. 2, табл. 2).
A bundance
TIC: N BS-2-SH lE M NIK.D 150000^^ 12.9514.76
Рис. 2 Хроматограмма летучих соединений водно-этанольного экстракта Scutellaria baicalensis
Таблица 2
Летучие соединения водно-этанольного экстракта Scutellaria baicalensis
№ Время выхода, мин Компонент Массовая доля, %
1 2 3 4
1 5.34 транс -2 -гексеналь 5,41
2 7.43 1-октен-3-ол 7,78
3 7.57 октанол-3 3,05
4 7.91 транс -2 -гептеналь 0,98
5 8.35 капроновая кислота 3,84
6 9.75 2,4-гептадиеналь 1,48
7 11.25 линалоол 0,79
8 11.63 нонаналь 1,48
9 12.95 фенилацетальдегид 15,16
10 13.62 ацетофенон 0,89
11 15.76 пара-винил-анизол 2,66
12 15.94 этил ацетопируват 6,69
13 18.96 4-винилфенол 9,25
14 19.53 Р-бурбонен 2,17
15 21.11 Р-кариофиллен 6,3
16 21.97 4-винил-2-метокси-фенол 1,77
17 22.9 эвгенол 2,95
18 24.94 5-кадинен 1,67
19 26.24 лауриновая кислота 2,85
20 27.78 кариофилленоксид 2,07
21 28.12 кариофилла-2(12),5 -диен-13 -аль 5,22
22 29.15 кариофилла-4(12),8(13) -диен-5 -ол 3,84
23 29.32 а-кадинол 2,46
24 30.19 миристиновая кислота 6,1
25 30.73 гексагидрофарнезилацетон 3,15
По суммарному содержанию в исследуемом экстракте преобладают ароматические соединения (39,37 %). Значительное количество компонентов экстракта представляют собой алифатические соединения (32,97 %): спирты, альдегиды и кислоты. Концентрация соединений терпеновой природы составляет 27,67 % от общего содержания летучих веществ. Терпеноиды представлены сесквитерпеноидами (16,74 %), сесквитерпенами (10,14 %) и единственным монотерпеноидом - линалоолом, содержание которого незначительно (0,79 %). Доминирующими компонентами экстракта являются фенилацетальдегид (15,2 %), 4-винилфенол (9,2 %), 1-октен-3-ол (7,8 %). Фенилацетальдегид обладает сильным запахом гиацинта и при дозировке до 2 % применяется в парфюмерных композициях и отдушках различного назначения, а 1 -октен-3-ол имеет выраженный грибной запах и аналогичное применение в дозировке до 1 % [2].
Концентрация аскорбиновой кислоты в экстракте шлемника байкальского составила 115 мг/100 г. Концентрация каротиноидов - 2,5 мг/100 г.
Исходя из результатов проведенных исследований состава и содержания биологически активных веществ данный сортообразец шлемника байкальского может являться перспективным источником флавонолов (флаванонов и флавонов).
Выводы
Проведено исследование качественного и количественного состава биологически активных веществ (фенольных веществ, летучих соединений, витаминов) водно-этанольного экстракта перспективного сортообразца Scutellaria baicalensis, выращенного в условиях Южного берега Крыма.
Установлено, что среди веществ фенольной природы преобладают флаваноны. Доминирующим компонентом явился дигидроскутеллярин.
Выявлено, что среди летучих веществ преобладают ароматические соединения. Основными компонентами экстракта являются фенилацетальдегид, 4-винилфенол и 1-октен-3-ол.
В экстракте Scutellaria baicalensis определено содержание витаминов -аскорбиновой кислоты и каротиноидов.
Сырье данного сортообразца шлемника байкальского является ценным источником биологически активных веществ для создания лечебно-профилактической продукции.
Список литературы
1. Барабой В.А. Биологическое действие растительных фенольных соединений -Киев: Наук. думка, 1976. - 162 с.
2. Войткевич С.А. 865 душистых веществ для парфюмерии и бытовой химии -М.: Пищевая промышленность, 1994. - 594 с.
3. Колдаев В.М., Зорикова О.Г. Оценка суммы флавоноидов в шлемнике байкальском // Лшарське рослинництво: вщ досвщу минулого до новггшх технологш: матерiали третьо! Мiжнародноi науково-практично'1 штернет-конференцп (Полтава, 15-16 травня 2014 р.). - Полтава, 2014. - С. 113-117.
4. Кривенцов В.И. Методические рекомендации по анализу плодов на биохимический состав - Ялта, 1982. - 22 с.
5. Куцык А.В., Середа А.В., Попова Т.П., Рыбаченко А.И., Литвиненко В.И. Спектрометрическое определение флавоноидов в траве шлемника байкальського // Фар маком. - 1998. - № 2. - С. 18 - 20.
6. Максютина Н.П., Комиссаренко Н.Ф., Прокоренко А.П., Погодина Л.И., Липкан Г.Н. Растительные лекарственные средства. - К.: Здоров'я, 1985. - 280 с.
7. Оленников Д.Н., Чирикова Н.К., Танхаева Л.М. Фенольные соединения шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis Georgi) // Химия растит.сырья. - 2009. -№ 4. - С. 89 - 98.
8. Оленников Д.Н., Чирикова Н.К., Танхаева Л.М. Химический состав шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis Georgi) // Химия растит.сырья. - 2010. - № 2. -С. 77-84.
9. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений - М.: Колос, 1969. - 183 с.
10. Leach F.S. Anti-microbial properties of Scutellaria baicalensis and Coptis hinensis, two traditional Chinese medicines // Bioscience Horizons. - 2011. - Vol. 4. - № 2. - P. 119 -127.
11. Murrough M.I., Hennigan G.P., Loughrey M.J. Quantitative analysis of hop flavonols using HPLC // J. Agric. Food Chem. - 1982. - Vol. 30. - P. 1102 - 1106.
12. Olennikov D.N., Chirikova N.K., Tankhaeva L.M. Phenolic Compounds of Scutellaria baicalensis Georgi // Russian J. of Bioorganic Chem. - 2010. - Vol. 36. - № 7. -Р. 816 - 824.
13. Sokol-Letowska А., Oszmianski J., Wojdyto А. Antioxidant activity of the phenolic compounds of hawthorn, pine and skullcap // Food Chem. - 2007. - Vol. 103. - P. 853 - 859.
14. Tserentsoo B., Boldbaatar J., Tserendagva D., Zorig T., Dagvatseren B., Oldokh S., Sanduijav R., Oyunsuren T.S. Study of in vitro anti-cancer effect of Scutellaria baicalensis Georgi. ethanol extract // Topclass J. of Herb. Med. - Vol. 2(8) - Р. 189 - 193.
15. Tuan P.A., Kim Y.B., Kim J.K., Arasu M.V., Al-Dhabi N.A., Park S.U. Molecular characterization of carotenoid biosynthetic genes and carotenoid accumulation in Scutellaria baicalensis Georgi // EXCLI. - 2015. - Vol. 14. - P. 146 - 157.
16. Wu S., Sun A., Liu R. Separation and purification of baicalin and wogonoside from the Chinese medicinal plant Scutellaria baicalensis Georgi by high-speed counter-current chromatography // J. of Chromatography A. - 2005. - Vol. 1066. - P. 243 - 247.
Статья поступила в редакцию 21.10.2015 г.
Grebennikova O.A., Paliy A.Ye., Logvinenko L.A. Biologically active substances of Scutellaria Baicalensis Georgi of Nikita Botanical Gardens collection// Bull. of the State Nikit. Botan. Gard. - 2015. - № 117. - Р. 60-66.
The article covers study of qualitative and quantitative composition of aqueous-alcoholic extract of the Scutellaria baicalensis promising pattern. It was determined that content of phenol substances in this extract reaches 18,5 g/100g. Dominate phenol substances are flavanones (dihydroscutellarine). As to volatile substances aroma combinations prevail. Dominant extract components are phenylacetaldehyde (15,2 %), 4-vinylphenol (9,2%) and 1-octen-3-ol (7,8%). It was found out the extract contains ascorbic acid and carotinoids. In general, the study pattern can be considered as a source of biologically active substances, first and foremost, source of phenol combinations.
Key words: Scutellaria baicalensis Georgi; aqueous-alcohol extract; phenol combinations; volatile combinations; vitamins.
ЦВЕТОВОДСТВО
УДК 582.998.1:581.41(477.75)
ПЕРСПЕКТИВНЫЙ АССОРТИМЕНТ ВИДОВ, СОРТОВ И СОРТОТИПОВ РОДА ZINNIA L. В ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЕ КРЫМА
Светлана Игоревна Тукач
Никитский ботанический сад - Национальный научный центр 298648, Республика Крым, г.Ялта, пгт. Никита [email protected]
Впервые собран коллекционный фонд рода Zinnia L. в Предгорной зоне Крыма. Апробирован и рекомендован ассортимент из трех видов рода Zinnia L, трех сортов и трех сортотипов вида Zinnia violacea Cav. для зеленого строительства данного региона. По итогам итродукционного изучения и комплексной сортооценки приведено описание биоморфологических, фенологических, декоративных особенностей видов и сортов рода Zinnia L., составивших новый ассортимент в условиях Предгорного Крыма.
Ключевые слова: Zinnia violacea Cav.; Z. peruviana L.; род Zinnia L.; озеленение; перспективный ассортимен; Предгорная зона Крыма
Введение
Генеральная задача интродукционных изысканий заключается в выделении из всего сортового разнообразия цветочно-декоративных растений наиболее ценных,
