CC BY
141
УДК 664.768:577.13
Экстракты гречихи посевной и софоры японской
как сырьевые источники биологически активных веществ
И. В. Горькова, канд. с.-х. наук, доцент, Н. Е. Павловская, д-р биол. наук, профессор, Орловский государственный аграрный университет А. Н. Даниленко
Институт биохимической физики им. Н. М. Эммануэля РАН
Сегодня как никогда актуально создание технологий переработки отходов гречихи посевной на основе изучения ее флавоноидного состава и обеспечения снижения потерь биологически активных веществ в результате хранения [1]. Государственной политикой РФ в области здорового питания населения обозначено развитие производств биологически активных добавок к пище для обеспечения функциональности и важных свойств пищевых систем.
Высокое содержание флавоноидов в гречихе (до 18% - в зависимости от генотипа и ряда других факторов) определяет перспективность их выделения [2].
Применение новых инструментальных методов, в том числе и ВЭЖХ, позволяет обнаруживать новые соединения [3]. В гречихе насчитываются сотни компонентов. Это представители классов флавонолов, флаво-нов, проантоцианидинов и др. Наибольшие значения выявлены у таких соединений, как рутин, кверцитрин, гиперозид, кверцетин, структурные
Гиперозш Кверцепш
Рис. 1. Структурные формулы флавонолов гречихи
формулы которых представлены на рис. 1 [4].
Обнаруженный широкий ряд бензойных, фенолкарбоновых кислот, катехинов и других соединений, являющихся сильнейшими антиокси-дантами, консервантами, позволяет использовать части растения гречихи и ее отходы как сырье для получения БАД к пище, применяемых для снижения риска возникновения атеросклероза, тромбоза, инфарктов и инсультов.
Для исследования были получены спиртовые и водные экстракты гречихи посевной, софоры японской, являющиеся источниками БАВ [5]. Длительность извлечения спиртовых экстрактов в динамическом режиме с начальной температурой экстра-гента 60 °С и при давлении в 1 атм. составляла 2 ч, водных в статическом режиме (120 °С; 1,2 атм) - 0,5 ч.
Хроматографические исследования проводили на хроматографе GILSON, оснащенном UV / VIS-детектором. Хроматографические условия: колонка - Hypersil PAN, C18 (100 x 4,6; 5 мкм); подвижная фаза - 40%-ный метанол в воде, содержащая 0,25% ледяной уксусной кислоты; скорость протока подвижной фазы - 1 мл/мин; регистрация спектров при 362 нм; пробы, наносимые на колонку -10 мкл. Для отнесения пиков на хро-матограммах и расчета концентраций рутина и кверцетина в образцах использовали стандартные образцы рутина и кверцетина. Расчет концентраций рутина и кверцетина в образцах, наносимых на колонку, проводили по формуле
С б = S б х С / S ,
обр обр ст ! ст'
где Собр - концентрация рутина или кверцетина в образцах, нано-
симых на колонку; S^ - площади под пиком рутина или кверцетина в образцах; Сст - концентрация рутина или кверцетина в стандартных образцах, наносимых на колонку; Sti - площади под пиками рутина или кверцетина в стандартных образцах.
Спиртовые и водные экстракты из цветков и листьев софоры и гречихи объемом 10 мкл шприцем наносили на хроматографическую колонку.
Для получения готовых форм БАВ из гречихи посевной в виде концентратов были установлены параметры выделения БАВ с содержанием экстрактивных веществ 25% (контроль осуществлялся на рефрактометре Mettler Toledo RE 50), при этом экстракционный фактор был равен 1,2; плотность диффузионного потока -0,9кг/м2с; соотношение сырья и растворителя - 1:10; критерий Био - 6,9; диффузионный критерий Фурье -2,45.
Для определения концентрации рутина и кверцетина в экстрактах из разных частей растений - листьев, цветков, стеблей - были получены хроматографические данные стандартов рутина при концентрациях 100 мкг/мл (рис. 2, а) и 1000 мкг/мл (рис. 2, б), а также кверцетина при вышеуказанных концентрациях (рис. 3, а и б). Данные о площадях пиков хроматограмм указанных стандартов использованы для расчета концентраций рутина и кверцетина в экстрактах.
Было выявлено, что концентрация кверцетина и рутина неодинакова в разных органах растений как гречихи посевной, так и софоры японской и зависит от экстрагента. Суммарная концентрация этих двух соединений в спиртовых экстрактах в 1,1-1,3 раза выше, чем в водных. Однако содержание рутина (2580 мкг/мл) в водных образцах софоры японской превосходит содержание спиртовых в 2,8 раза, что позволяет эффективно использовать воду для извлечения индивидуального компонента рутина. В то же время разные экстракты из гречихи содержат приблизительно равные количества рутина (2100 мкг/мл).
Анализ данных показал, что спиртовой экстракт из цветков софоры японской содержит на порядок больше кверцетина (2271 мкг/мл), чем экстракт из листьев софоры (256 мкг /мл), в то время как последний содержит больше рутина (767 мкг/мл). Суммарная же концентрация рутина и кверцетина в спиртовых экстрактах из цветков софоры в 2,5 раза больше, чем в спиртовых экстрактах листьев софоры.
FOOD FORTIFICATION
4 б 8 10 12
Время удерживания пика, мин
а
Рис. 2. Хроматограмма стандарта рутина при концентрации: а) 100 мкг/мл, б) 1000 мкг/мл
4 6 8 10 12
Время удерживания пика, мин
б
1234
699
Водный раствор Листья гречихи
Спиртовой раствор □ Листья софоры
j 1400 1600
- 1200 1400
- 1000 1200
1000
800 800
-- 600 600
- 400 400
-- 200 200
0
-1 0
1346 13т84
-i- L 146
1260
1 1
Водный раствор Цветки гречихи
Спиртовой раствор □ Цветки софоры
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Рис. 4. Содержание рутина, мкг/мл: а) в листьях, б) цветках
Водные экстракты из цветков и листьев со стеблями не содержат кверцетина, а содержат только рутин, что связано с более высокой гидрофобностью кверцетина (дегликозилированный рутин) в сравнении с рутином, а значит, и его худшей растворимостью в воде.
Водные экстракты из цветков и листьев софоры имеют сопоставимые концентрации рутина, которые приблизительно равны его концентрации в водном экстракте из цветков гречихи. Однако водный экстракт из листьев со стеблями гречихи имеет в 2 раза более низкую концентрацию.
В спиртовом экстракте из листьев этих двух важных для фармацевтической и пищевой промышленности растений содержание рутина сопоставимо; однако концентрация в водном экстракте выше в листьях софоры (рис. 4, а).
В экстрактах из цветков ситуация обратная (рис. 4, б), что связано
б
а
с биодоступностью компонентов, поэтому это также надо учитывать при регламенте их получения.
Разные соотношения компонентов зафиксированы и в разных органах в пределах одного растения. При сопоставлении соотношения рутина и кверцетина в спиртовых экстрактах софоры японской было выявлено, что в листьях оно составляет 3:1, а в цветках 1:15. В водных экстрактах софоры японской кверцетин отсутствует. В спиртовых экстрактах гречихи соотношение рутина и кверцетина в листьях 238:1, в цветках 106:1. В водных экстрактах кверцетин также не был обнаружен.
Таким образом, состав основных фенольных компонентов в образцах из гречихи посевной и софоры япон-
ской сопоставим, но различается соотношением компонентов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Павловская, Н. Е. Технология создания биологически активных добавок для животноводства/ Н. Е. Павловская [и др.] // Вестник Орел ГАУ. - 2011. -№ 6 (33). - С. 29-32.
2. Горькова, И. В. Динамика накопления флавоноидов в онтогенезе гречихи и биохимические изменения семян в процессе хранения: дисс... канд. с.-х. наук: 03.00.12/ И. В. Горькова. - Орел, 2002. - 163 с.
3. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. -М.: Федеральный центр Госсан-
эпиднадзора Минздрава России, 2004.
4. Carolin Оlschlager. Rutin and Proanthocyanidin Contents in Buckwheat Grains: Combined Bio syn the sis in Interspecific Hybrids between Fagopyrum esculentum Moench x F. homotropicum Ohnishi and their Progeny / Carolin Olschlager, Friedrich J. Zeller, Dieter Treutter // The European Journal of Plant Science and Biotechnology, 4 (Special Issue 1), 2010. -12 с.
5. Боровикова, Н. А. Совершенствование технологии и методов анализа водных извлечений и сырья, содержащего антраценпроизводные, дубильные вещества, полисахариды, фла-воноиды: дисс... канд. фарм. наук: 14.04.01/Н. А. Боровикова. - М., 2014. -219 с.
Экстракты гречихи посевной и софоры японской
как сырьевые источники биологически активных веществ
Ключевые слова
гречиха посевная; кверцетин; рутин; софора японская Реферат
В растениях гречихи и софоры японской флавоноиды локализуются в различных органах, но чаще в надземных: цветках, листьях, плодах; значительно меньше их в стеблях и подземных органах. Наиболее богаты ими молодые цветки, незрелые плоды. Находятся флавоноиды в клеточном соке в растворенном виде. Их содержание в растениях различно. Для флавоноидов, как и для других веществ, не существует способа выделения, универсального для всех растительных материалов. В каждом конкретном случае прибегают к наиболее подходящему методу или сочетанию методов, с учётом в основном свойств веществ и особенностей растительного сырья. Поэтому в ходе эксперимента для выделения флавоноидов из гречихи посевной и софоры японской в качестве экстрагента использовали этиловый спирт и воду в разных соотношениях. Обнаруженное высокое содержание флавоноидов в гречихе, обладающих антиоксидантными свойствами, определяет перспективность их выделения в качестве биологически активных веществ. Показана эффективность использования отходов возделывания и переработки гречихи для получения функциональных добавок в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. Методом ВЭЖХ на хроматографе GILSON, оснащенном UV/VIS-детектором и колонкой Hypersil PAN, C18 (100 x 4,6; 5 мкм), усовершенствован контроль стандартизации экстрактов по содержанию рутина и кверцетина. Регистрация спектров осуществлялась при длине волны 362 нм, пробы наносили на колонку объемом 10 мкл. Для исследования были получены спиртовые и водные экстракты гречихи посевной, софоры японской, являющиеся источником БАВ. Анализ данных показал, что спиртовой экстракт из цветков софоры японской содержит кверцетина 2271 мкг/мл, экстракт из листьев софоры - 256 мкг/мл. Суммарная концентрация рутина и кверцетина в спиртовых экстрактах из цветков софоры в 2,5 раза больше, чем в спиртовых экстрактах листьев софоры. В водных экстрактах софоры японской кверцетин отсутствует. В спиртовых экстрактах гречихи соотношение рутина и кверцетина в листьях 238:1, в цветках 106:1. В водных экстрактах кверцетин также не был обнаружен. При сопоставлении данных в системе рутин - кверцетин в растворах гречихи и софоры японской выявлены разные их соотношения в зависимости от органов растения, что позволяет целенаправленно использовать полученные экстракты в производстве функциональных продуктов и напитков.
Авторы
Горькова Ирина Вячеславовна, канд. с.-х. наук, доцент, Павловская Нинэль Ефимовна, д-р биол. наук, профессор, Орловский государственный аграрный университет, 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, д. 69, [email protected] Даниленко Анатолий Николаевич, Институт биохимической физики им. Н. М. Эммануэля РАН, 119991, г. Москва, ул. Косыгина, д. 4, корп. 5, [email protected]
Extracts of buckwheat and Sophora japonica as a raw source of biologically active substances
Key words
buckwheat, sophora japonica, rutin, quercetin Abstracts
Flavonoids are located in different organs of buckwheat and Sophora japonica, but more often in aboveground: flowers, leaves, fruits; much less in their stems and underground organs. The maximum content of flavonoids found in the flowering period in the flowers, immature fruit. Flavonoids are dissolved in the cell sap. The content of flavonoids in plants is different. For flavonoids, as well as for other substances, there is no way isolation, universal for all plant materials. Given the properties of substances and especially of vegetable raw materials in each case, have resorted to the most appropriate method or combination of methods for their isolation. Therefore in the experiment to extract flavonoids from buckwheat and Sophora japonica extractant used ethanol and water in different proportions. The high content of flavonoids in buckwheat, has antioxidant properties determines the prospects of their selection. It is proved that the waste from cultivation and processing of buckwheat is possible to obtain functional additives for the food industry and agriculture. HPLC chromatograph equipped GILSON UV/VIS detector and a column Hypersil PAN, C18 (100 x 4,6; 5 micrometers) improved control standardization extracts the content of rutin and quercetin. The spectra was carried out at a wavelength of 362 nm, the sample was applied to a column volume of 10 microliters. It was obtained alcohol and aqueous extracts of buckwheat, Sophora japonica, which are a source of biologically active substances. Analysis of the data showed that the alcohol extract from the flowers of Sophora japonica contains quercetin 2271 ug/ml, the extract from the leaves of Sophora 256 ug/ml. It was found that the content of rutin and quercetin in the alcoholic extract of the flowers of Sophora 2.5 times more than in the alcoholic extract of leaves of Sophora. In aqueous extracts of Sophora japonica quercetin missing. The alcoholic extracts of buckwheat ratio of rutin and quercetin in leaves of 238: 1, in the flowers of 106: 1. The water also extracts quercetin was detected. When comparing the data in the system routines - quercetin in buckwheat solutions and Sophora japonica, revealed their different ratios depending on the organs of the plant, allowing the targeted use of the extracts in the manufacture of functi
Authors
Gorkova Irina Vyacheslavovna, Candidate of Agricultural Science, Docent, Pavlovskaya Ninel Efimovna, Doctor of Biological Science, Professor,
Orel State Agrarian University, 69, Generala Rodina St., Orel, 302019,
Danilenko Anatoliy Nikolaevich,
Institute of Biochemical Physics named after N.M. Emanuel RAS, 4, bldg. 5, Kosygina St., Moscow, 119991, [email protected]
