CC BY
0
УДК 581.5 (581.9)
doi 10.24411/2221-0458-2024-01-16-24
БИОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ CARAGANA JUBATA (PALL.) POIR
Ооржак У.С., Лопсан-Ендан А.Б., Доржу-оол Ю.Н.
Тувинский государственный университет, г. Кызыл
BIOECOLOGICAL AND CHEMICAL FEATURES OF CARAGANA JUBATA (PALL.)
POIR
U.S. Oorzhak, A.B. Lopsan-Endan, Yu.N. Dorzhu-ool Tuvan State University, Kyzyl
Изучены биологические и экологические особенности растения Caragana jubata (Pall.) Poir., произрастающего на территории республик Тыва, Якутия, Бурятия и Киргизия. Выявлено, что карагана гривастая произрастает в высокогорьях и лесном поясе в речных долинах, на прирусловых галечниках, каменистых склонах, часто под пологом разреженных лесов. Растение приурочено к холодным почвам в ложбинах, отличающихся застоем снеговых вод, способно переносить большую сухость климата и крайне суровые температурные условия. Изучено влияние технологических факторов на процесс извлечения экстрактивных веществ из караганы гривастой. Определен оптимальный режим процесса экстрагирования фенольных соединений караганы гривастой. Установлено, что наибольший выход экстрактивных веществ выделяется при температуре 60оС в течение 90 минут и экстрагировании этиловым спиртом 70 %.
Ключевые слова: карагана гривастая; биологические и экологические особенности; ареал произрастания; биологически активные вещества; экстрагирование; этиловый спирт
The biological and ecological characteristics of Caragana jubata (Pall.) Poir., growing on the territory of the republics of Tuva, Yakutia, Buryatia and Kyrgyzstan, have been studied. It has been revealed that it grows in the highlands and forest belt along river valleys, on riverbed pebbles, rocky slopes, often under the canopy of sparse forests. Confined to cold soils in hollows characterized by stagnant snow waters, it is able to tolerate a very dry climate and extremely harsh temperature conditions. The influence of technological factors on the process of extracting substances from
caragana mane has been studied. The optimal mode for the process of extracting phenolic compounds from caragana mane has been determined. It has been established that the highest yield of extractive substances is released at a temperature of 60 °C for 90 minutes and extraction with 70% ethyl alcohol.
Keywords: caragana mane; biological and ecological features; habitat; biologically active substances; extraction; ethyl alcohol
Карагана гривастая представляет собой своеобразный по своему внешнему облику кустарник высотой от 0,3 до 3 м, распростертый, от основания ветвистый или прямостоячий и маловетвистый. Ветви густо облиствены и покрыты тонкоигольчатыми черешками листьев прошлых лет. Молодые черешки и прилистники с густым мохнатым белым опушением. Листья с 4-6 парами продолговатых листочков, опушенных длинными волосками или сверху голых. Цветоножки короткие, при основании с сочленением и прицветником. Чашечка трубчатая, 13-17 мм длиной, опушенная длинными волосками, с зубцами в 1,5-2,5 раза короче трубки. Цветки крупные, розоватые, реже белые. Бобы продолговатые, линейно-продолговатые, волосистые [1].
В природе ценотическая способность караганы гривастой определяется прекрасным семенным возобновлением, размножается этот вид семенами автохорами [2].
Карагана гривастая произрастает в высокогорьях и горно-таежном поясе по речным долинам, на прирусловых галечниках, каменистых склонах, часто под пологом разреженных лесов. Встречается преимущественно на известняках. В долинах рек образует заросли. Вдоль побережья Охотского моря предпочитает каменистые и щебнистые склоны морских террас. Вид этот - ксеопсихрофит, приурочен к холодным почвам в ложбинах, способен переносить большую сухость климата и крайне суровые температурные условия. Изолированность популяций друг от друга и их низкая численность, а также приуроченность к породам основного состава являются лимитирующими факторами распространения данного вида [1].
Кроме того, угрозу популяциям караганы гривастой создают экзогенные геоморфологические процессы (оползни), наводнения, вырубка кустарника на лекарственные нужды, выпас скота. Широкое использование караганы гривастой в народной медицине Восточной
Сибири, бессистемные заготовки сырья ведут к истощению природных популяций
[5].
Распространение Caragana jubata (Pall.) Poir в разных республиках. Всего в результате привлечения данных из гербарных коллекций, литературных
источников и с сайта о биоразнообразии полный перечень включает 494 точки находок Caragana jubata (Pall.) Poir. Результатом исследования является карта мест находок Caragana jubata (Pall.) Poir с указанием конкретных пунктов (рис. 1).
ao-trore kwto-e чгочхо-Е -uowrE
ВО-ОСГС %00*№0"е ISOfyWG 14&WE
Рис. 1. Места находок Caragana jubata (Pall.) Poir
1. Якутия, Булунский р-н, окрестности с. Чекуровка. Хребет Туора-Сис, низовья р. Лены. Дриадово-карагановая тундра. Источник Гербарий Ботанического института имени В.Л. Комарова РАН (Санкт-Петербург) (LE)
2. Республика Тыва, Чеди-Хольский р-н.; Северный склон хребта В.Танну-Ола, р. Элегест. Ирисово-кобрезиевый покров.
Источник Гербарий Главного
ботанического сада имени. В. Цицина РАН (Москва) (MHA).
3. Тыва, Овюрский р-н. Истоки р. М. Хадгой (правый приток Юж. Торгалыка) при подъеме от речки на гольцовое плато. Вместе с Betula rotundifolia, Empetrum nigrum, Kobresia sp. Источник Гербарий
Московского университета, биологического факультета (Москва) (MW)
4. Бурятия, Тункинский р-н, в 3 км на север от с. Монды в долине р. Иркут. Дриадово гривастокарагановое сообщество (Caragana jubata (Pall.) Poir Dryas oxydonta). Травяной покров - 18 видов, содоминант -Festuca brachyphylla Источник Бойков Т.Г., 2005.
5. Хребет Терскей-Алатау. Caragana jubata - содоминант в сообществах Picea Schrenkiana, Salix alatavica.
Местоположения, отмеченные на карте, показывают нам точное расположение караганы гривастой и
позволяют выявить основные особенности ареала произрастания растения. Карагана гривастая преобладает в Тибетском нагорье, это связано с родным ареалом вида. Здесь вид встречается на больших высотах, от 3500 до 4700 м над уровнем моря; ближайшие районы преобладания вида Caragana jubata (Pall.) Poir. находятся в центральном и южном Тянь-Шане, по скалистым участкам и гребням горных потоков на высотах от 2700 до 3400 м. Вид также встречается в северо-восточных Гималаях. Карагана гривастая занимает значительную территорию Сибири [4].
Рис. 2. Ареал Caragana jubata (Pall.) Poir
Интересны места обитания этого вида в нижнем течении р. Лены в Караулавском; по данным Л.И. Малышева и Г.А. Пешкова [3], в большинстве районов Сибири леса были сильно уничтожены в начале Зырянского ледникового периода, в результате чего образовался безлесный ландшафт. Карагана гривастая встречается только в горах Караскалаха Магаданской области, ее наибольшая высота - 630 м над уровнем моря на горе Рондол. Региональная специфика во всех районах обитания отражается в спектре высот и широт [5].
На Алтае и в Восточных Саянах исследуемый вид участвует в сообществах нибару-альпийско-тундрово-таежно-лесо-степного зонального типа.
Структура растительного покрова, а также состав горно-таежной и альпийской зон быстро меняются в зависимости от района произрастания. С востока на запад кедрово-лиственничные леса постепенно сменяются еловыми, а затем можжевеловыми. Таким образом, по мере продвижения с севера на юг меняются ее экологические и фито-экологические характеристики. На севере Якутии ареал обитания ограничен карбонатными почвами в верхней зоне лесной растительности, недалеко от северной границы древесной растительности в тундровой зоне.
Объектом исследования служили образцы караганы гривастой,
произрастающей на территории Сут-Хольского района Республики Тыва. Определение экстрактивных веществ в карагане гривастой проводили с помощью стандартных методик для растительного сырья [6].
Экстракция в настоящее время является наиболее распространенным методом извлечения биологической активности из растительного сырья. Экстракт лекарственных растений имеет множество особенностей, связанных с их клеточным строением и физико-механическими свойствами. Биологически активные вещества инкапсулированы внутри клеток, а экстракты должны преодолеть клеточный барьер и проникнуть в клетки. Процесс экстракции различается для свежих и сушеных ингредиентов. В свежем сырье активный ингредиент присутствует внутриклеточно, тогда как в сухом сырье он присутствует в виде высушенных агрегатов на клеточной стенке или в виде пор на клеточной стенке. При свежем материале клеточный сок вымывается из разрушенных клеток. При высушивании лекарственного растительного сырья клетки меняют свои свойства и трансформируются. В этом случае процесс экстракции приобретает свойства диализа через пористую
мембрану. Экстракция сухого сырья осуществляется в несколько стадий, начиная с проникновения экстрагента в сырье. Чем выше сродство экстрагента к материалу, тем сильнее экстрагент смачивает стенки капилляров, проникает в материал, попадает в макро- и микротрещины межклеточных ходов, диффундирует через поры клеточной мембраны.
Кроме того, экстрагирование зависит от различных факторов: анатомического строения и биохимического состава
растительного сырья, крупности измельчения сырья, температуры, продолжительности процесса экстрагирования и многих других.
Повышение температуры интенсифицирует процесс массообмена на стадии экстрагирования. Поэтому представлял интерес изучения влияния температуры на процесс извлечения фенольных соединений караганы гривастой.
Результаты исследования представлены на (рис. 3).
Рис. 3. Влияние температуры на выход фенольных соединений
Анализ полученных данных показал, что повышение температуры процесса экстрагирования от 20 до 80 °С приводит к увеличению выхода фенольных соединений от 0,67 % до 1,74 %. Наибольший выход фенольных соединений 1,74 % достигается при температуре кипения этилового спирта.
На процесс извлечения биологически активных веществ лекарственного сырья оказывает влияние продолжительность экстрагирования. Результаты исследования представлены на рис. 4.
Рис. 4. Влияние продолжительности экстрагирования
При варьировании времени процесса экстрагирования выявлено, что увеличение продолжительности от 30 до 120 мин происходит увеличение выхода фенольных соединений. Максимальное количество фенольных соединений выделяется при извлечении 90 мин, поэтому дальнейшее увеличение времени экстрагирования до 120 мин не целесообразно.
Таким образом, выявлено, что карагана гривастая произрастает в высокогорьях, приурочена к холодным
почвам в ложбинах, отличающихся застоем снеговых вод, способна переносить большую сухость климата и крайне суровые температурные условия. Определен оптимальный режим процесса экстрагирования фенольных соединений караганы гривастой. Установлено, что наибольший выход экстрактивных веществ выделяется при температуре 60 °С в течение 90 минут и экстрагировании этиловым спиртом 70 %.
*Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта «Мониторинг состояния окружающей среды территории природных вод Тувы».
*The work was supported by the Russian Scientific Foundation, "Monitoring the state of the environment of the territory of natural waters of Tuva" project.
Библиографический список
1. Курбатский, В. И. Флора Сибири Fabaceae (Leguminosae) / В. И. Курбатский. - Новосибирск : Наука, 1994. - 280 с. - Текст : непосредственный.
2. Чурюлина, А. Г. География караганы гривастой (caragana jubata (за11) рои.) и ее фитоценотическая роль в растительном покрове гор / А. Г. Чурюлина, М. В. Бочарников, Г. Н. Гриценко. — Текст : непосредственный // Вестник Московского университета. -№ 3. — 2020. — № . — С. 108-117.
3. Малышев, Л. И. Особенности и генезис флоры Сибири (Предбайкалье и Забайкалье) / Л. И. Малышев, Г. А. Пешкова. — Новосибирск : Наука, 1984.
— 364 с. — Текст : непосредственный.
4. Огуреевой, Г. Н. Карта «Зоны и типы поясности растительности России и сопредельных территорий» (1:8 000 000) в серии карт природы для высшей школы / Г. Н. Огуреевой. — 2-е издание.
— Москва : Экор, 1996. — 64 с. — Текст : непосредственный.
5. Парыгин, И. А. Растительные сообщества Caragana jubata (Pallas) Poiret юго-западных районов Бурятии / И. А. Парыгин, Е. Г. Худоногова. — Текст : непосредственный // Вестник Оренбургского государственного
педагогического университета. — 2017. — № 4. — С. 26-33.
6. Ушанова, В. М. Основы научных исследований. Ч. 1. Основы работы в химической лаборатории : учебное пособие / В. М. Ушанова, А. Н. Лебедева, А. Н. Девятловская. — Красноярск : Сибирский
государственный технический
университет, 2004. — 240 с. — Текст : непосредственный.
References
1. Kurbatsky V. I. Flora Sibiri Fabaceae (Leguminosae) [Siberian Flora Fabaceae (Leguminosae)]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1994, 13-20 p. (In Russian)
2. Churyulina A. G., Bocharnikov M. V., Gritsenko G. N. Geografija karagany grivastoj (Caragana Jubata (Pall.) Poir.) i ee fitocenoticheskaja rol' v rastitel'nom pokrove gor [Geography of Caragana Jubata (Pall.) Poir. and its phytocenotic role in the vegetation cover of mountains]. Vestnik of Moscow University. No. 3, 2020, p. 108-117. (In Russian)
3. Malyshev L. I., Peshkova G. A. Osobennosti i genezis flory Sibiri (Predbajkal'e i Zabajkal'e) [Artifacts and the genesis of the flora of Siberia (Pre-Baikal and Trans-Baikal areas)]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1984, 364 p. (In Russian)
4. Ogureevoi G. N. Karta Zony i tipy pojasnosti rastitel'nosti Rossii i sopredel'nyh territory (1:8 000 000) v serii kart prirody dlja vysshej shkoly [Map of zones and types of vegetation bases of Russia and adjacent territories (1:8,000,000) in a series of maps of techniques for higher school]. 2nd ed. Moscow, Ekor, 1996, 64 p. (In Russian)
5. Parygin I. A., Khudonogova E. G. Rastitel'nye soobshhestva Caragana jubata (Pallas) Poiret jugo-zapadnyh rajonov Burjatii [Plant communitites of Caragana
jubata (Pallas) Poiret in the south-western regions of Buryatia]. Vestnik of Orenburg State Pedagogical University. 2017. No. 4. P. 26-33. (In Russian) 6. Ushanova V. M., Lebedeva A. N., Devyatlovskaya A. N. Osnovy nauchnyh issledovanij. Ch. 1. Osnovy raboty v himicheskoj laboratorii : uchebnoe posobie [Basics of Scientific Research. Part 1. Fundamentals of work in a chemical laboratory: internal state]. Krasnoyarsk, Siberian State Technical University, 2004. 240 p. (In Russian)
Ооржак Урана Спартаковна - кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры химии, ФГБОУ ВО «Тувинский государственный университет», г. Кызыл, Россия, эл.почта: oorzhakus@mail.ru
Лопсан-Ендан Анай-Кара Баз-ооловна - старший преподаватель кафедры химии, ФГБОУ ВО «Тувинский государственный университет», г. Кызыл, Россия, эл.почта: anakara17@mail.ru
Доржу-оол Юлиан Начынович - магистрант, ФГБОУ ВО «Тувинский государственный университет», г. Кызыл, Россия, эл.почта: Julian.dorzhu@gmail.com
Urana Spartakovna Oorzhak - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Department of Chemistry, Tuvan State University, Kyzyl, Russia, e-mail: oorzhakus@mail.ru
Anai-Kara Baz-oolovna Lopsan-Endan - Senior Lecturer at the Department of Chemistry, Tuvan State University, Kyzyl, Russia, e-mail: anakara17@mail.ru
Yulian Nachunovich Dorzhu-ool - master student, Tuvan State University, Kyzyl, Russia, e-mail: Julian.dorzhu@gmail.com
Статья поступила в редакцию 29.02.2024
