CC BY
116
Химия растительного сырья. 2013. №2. С. 147-152. DOI: 10.14258/jcprm.1302147
УДК 634.57:58.085
ФИТОХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОДОВ ОРЕХА МАНЬЧЖУРСКОГО уивЬАМЗ МАМОЗНи^СА МАХ1М.) КАК ПЕРСПЕКТИВНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
© Н.В. Матющенко1, К.Г. Земляк2, Т.А. Степанова1, А.И. ОкарО2
1 Дальневосточный государственный медицинский университет, ул. Муравьёва-Амурского, 35, Хабаровск, 680000 (Россия), e-mail: [email protected]
2Хабаровская государственная академия экономики и права, ул. Серышева, 60, Хабаровск, 680038 (Россия)
В работе проведено фитохимическое исследование околоплодника и шрота плодов ореха маньчжурского (Juglans mandshurica Maxim., сем. Juglandaceae), собранных в Хабаровском, Приморском краях и Еврейской автономной области (ЕАО), для оценки возможности их хозяйственного использования. Установлено, что плоды ореха являются ценным источником биологически активных веществ (БАВ): в околоплоднике и обезжиренном ядре содержатся минеральные, фенольные: кумарины, флавоноиды, нафтохиноны, дубильные вещества и др. Обоснована целесообразность использования плодов маньчжурского ореха в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Ключевые слова: орех маньчжурский (Juglans mandshurica Maxim.), плоды, околоплодник, ядро, шрот, экстрактивные вещества, минеральные элементы, фенольные соединения, дубильные вещества.
Введение
В последние годы активизировались исследования в области поиска растений, являющихся потенциальным источником различных групп биологически активных веществ, и возможности их использования в пищевой, фармацевтической, легкой и других отраслях промышленности.
В этом отношении значительный научный и практический интерес представляют растения рода орех (Juglans Lindl.), насчитывающего 24 вида [1], из которых на территории России естественно произрастает орех маньчжурский (J. mandshurica Maxim.) и айлантолистный (J. ailanthifolia Maxim.) [2]. Оба вида являются представителями дальневосточной флоры.
Матющенко Наталья Владимировна - доцент, Имеющиеся в литературе данные О составе
кандидатфармацевтическихнаук, тел.: (4212) 32-64-26, J mandshurica свидетельствуют о его перспективно-
сти как ценного и возобновляемого пищевого и ле-
e-mail: [email protected] Земляк Кирилл Григорьевич - доцент, кандидат техническихнаук, тел.: (4212) 57-32-95, карственного сырья. Так, в ряде источников сообща-
e-mail: [email protected] ется о содержании в листьях, околоплоднике, коре
СтепановаТатьяна Алексеевна - заведующий ствода и древесине ореха дубильных веществ; коре
кафедрой фармакогнозии и ботаники, доктор
фармацевтических наук, профессор, ствола - фенолкарбоновых кислот и их производных;
тел.: (4212) 32-64-26, e-mail: [email protected] во всех частях растения - флавоноидов; коре ствола,
Окара Анна Ивановна - заведующая кафедрой корнях, плодах - нафтохинонов и других производ-
товароведения, кандидат технических наук, профессор тел.: (4212) 57-32-95, e-mail: [email protected]
ных нафталина. Кроме того, плоды ореха содержат клетчатку, пектин и минеральные вещества [3, 4].
* Автор, с которым следует вести переписку.
Результаты исследования ядра J. mandshurica и извлекаемого из него масла были опубликованы нами ранее [5]. При извлечении из ореха ядра, имеющего высокую пищевую ценность, образуется значительное количество околоплодника и скорлупы, а при выделении масла из орехового ядра - обезжиренный шрот. При этом только единичные работы [6] посвящены исследованию побочных продуктов переработки плодов ореха. В то же время в литературе приводятся сведения о вяжущей, общетонизирующей, утерото-низирующей активности околоплодника [7]. Его также используют для дубления кож [8], получения черной и коричневой красок в пищевой промышленности [9].
В связи с этим представляется актуальным провести фитохимическое исследование околоплодника и шрота из ядра ореха маньчжурского.
Экспериментальная часть
Фитохимическое исследование проводилось на образцах воздушно-сухого сырья околоплодника J. mandshurica и шрота, полученного после извлечения масла из ядра ореха с помощью гексана. Образцы ореха собирались нами в потребительской стадии зрелости в различных районах Дальнего Востока (табл. 1). Воздушно-сухое сырье околоплодника представляет собой сморщенные фрагменты от грязнозеленого до темно-коричневого цвета со свойственным запахом и терпко-горьким вкусом. Ореховый шрот
- сыпучий порошок белого цвета с включением коричневых частиц семенной кожуры, обладающий свойственным запахом и вкусом с мучным привкусом.
Содержание сырого жира, протеина, углеводов и золы определяли стандартными методами. Качественный анализ основных групп БАВ проводили с использованием общепринятых методик анализа [10, 11], нафтохинонов - по [12].
Содержание влаги в образцах определяли на анализаторе влажности (Sartorius, Германия); экстрактивных и дубильных веществ по [10]; сумму фенольных соединений - по адаптированной нами методике спектрофотометрического определения по реакции Фолина-Дениса [13]; флавоноидов (в пересчете на рутин) - по адаптированной методике дифференциального спектрофотометрического определения по реакции с хлоридом алюминия, фенольных соединений (в пересчете на галловую кислоту) - прямым спектрофотометр ированием при длинах волн 265 нм (для извлечения из околоплодника) и 256 нм (для извлечения из шрота); антрацен-производных веществ (в пересчете на истизин) - фотоэлектрофотометрически по [11]. Кроме того, были получены прямые и дифференциальные спектры извлечений всех образцов. Спектрофотометрическое определение проводилось на регистрирующем спектрофотометре UV-1700 (Shimadzu, Япония). Определение элементного состава проводили на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой ICP-MS Elan DRC II (Perkin-Elmer, США).
Для изучения состава фенольных соединений использовали хроматографический метод. При подготовке проб 1,0 г измельченного сырья экстрагировали спиртом этиловым 70% до полного истощения сырья. Объединенные извлечения упаривали под вакуумом до водного остатка, охлаждали, фильтровали. Фильтрат очищали хлороформом и затем фенольный комплекс экстрагировали этилацетатом. Этилацетат-ную фракцию упаривали в вакууме и использовали для проведения хроматографического анализа. Хроматографирование вели на пластинках «Sorbfil» (ПТСХ-П-В-УФ) и «Merk» (Kieselguhr F254, 10x20) в нескольких системах растворителей: этилацетат - муравьиная кислота - метанол - вода - хлороформ (20 : 1 : 1,5 : 1 : 1), этилацетат - муравьиная кислота - вода (10 : 2 : 3), бутиловый спирт - уксусная кислота
- вода (4 : 1 : 2). Хроматограммы просматривали в УФ-свете до и после обработки 5% раствором алюминия хлорида.
Таблица 1. Объекты исследования
Объекты исследования Номер образца Место произрастания Дата сбора
Околоплодник 1 окр. г. Хабаровска 14-17.09.2009
2 п. Бира, ЕАО 01.10.2009
3 п. Известковый, ЕАО 21.09.2009
Шрот ореховый 4 окр. г. Арсеньева, Приморский край 10.09.2009
1а окр. г. Хабаровска 14-17.09.2009
2а п. Бира, ЕАО 01.10.2009
Обсуждениерезулътатов
В результате проведения качественного анализа установлено, что околоплодник и шрот из ядра J. mandshurica содержат полисахариды, кумарины, аминокислоты и фенольные соединения - фенолокис-лоты, флавоноиды, антраценпроизводные. Дубильные вещества представлены как гидролизуемой, так и конденсированной группой. Несмотря на то, что и в околоплоднике, и в шроте присутствуют одни и те же группы веществ, в шроте из ядра не обнаружено производное 1,4-нафтахинонов - юглон, характерное для околоплодника орехов.
При проведении хроматографического анализа шрота установлено наличие не менее семи веществ фенольной природы, четыре из которых по характерному свечению после обработки раствором алюминия хлорида можно отнести к флавоноидам. Одно из пятен в сравнении со стандартным образцом идентифицировано с гиперозидом. Разделить флавоноиды аналогичным образом в околоплоднике не удалось ввиду большого количества сопутствующих веществ фенольной природы.
Как показало количественное исследование химического состава, околоплодник J. mandshurica содержит значительное количество углеводов (61,8-66,4%) и минеральных веществ (10,2-17,0%). Ореховый шрот характеризуется повышенным содержанием белков (57,5-67,5%) (табл. 2).
Извлекаемость сухих веществ из растительного сырья зависела от степени полярности используемого экстрагента (вода и водные растворы этилового спирта) и характеризовалась отрицательным коэффициентом корреляции. Содержание сухих веществ в экстракте околоплодника и шрота в зависимости от концентрации спирта этилового в экстракте и места произрастания ореха колебалось от 16,4 до 53,1% и от 7,5 до 24,8% соответственно (рис. 1).
Установлено, что околоплодник и шрот ореха содержат в среднем 2,6 и 2,3% суммы фенольных кислот соответственно, а дубильных (окисляемых) веществ - 1,6 и 2,9%. Антрацен-производных в околоплоднике в среднем определено 2,5%, а флавоноидов в ореховом шроте - 0,5% (табл. 3).
Исследованием минерального состава околоплодника J. Mandshurica было установлено высокое содержание макро- и микроэлементов (табл. 4). Всего обнаружено 30 элементов, пять из которых относятся к макроэлементам. Среди микроэлементов достаточно высоким содержанием, находящимся на адекватном уровне потребления [14], выделяются йод, железо, хром, кобальт и молибден. При этом содержание токсичных элементов не превышает предельно допустимых концентраций, принятых для биологически актив-ныхдобавок (БАД) на растительной основе [15].
С учетом пищевой ценности плодов маньчжурского ореха и содержания в побочных продуктах их переработки БАВ нами предлагается следующая схема комплексной переработки плодов ореха (рис. 2).
Таблица 2. Содержание сырого жира, протеина, углеводов и золы в объектах исследования J. mandshurica
Состав Содержание, %
околоплодник шрот
1 2 3 1а 2а 4
Влага 8,7±0,1 9,2±0 9,0±0 7,2±0,1 8,5±0 9,2±0,1
Сырой жир 5,0±0 2,2±0 2,5±0 15,8±0,2 8,6±0 6,2±0
Сырой протеин 9,7±0,2 9,7±0,2 9,7±0,3 57,5±1,1 67,5±0,8 65,2±0,5
Углеводы 66,4±0,3 63,9±0,2 61,8±0,3 11,5±1,4 9,4±0,8 11,8±0,6
Общая зола 10,2±0 15,0±0 17,0±0 8,0±0 6,0±0 7,6±0
а)
Содержание этилового спирта в экстрагенте, %
"г. Хабаровск п. Известковый • п. Бира
б)
Содержание этилового спирта в экстрагенте, % ^^^г. Хабаровскп. Бира»* »г. Арсеньев
Рис. 1. Содержание сухих веществ в экстрактах J. Mandshurica в зависимости от концентрации экстрагента: а) околоплодника; б) шрота
Таблица 3. Содержание фенольных соединений в объектах исследования J. mandshurica
Содержание, %
Группа веществ околоплодник шрот
1 2 3 1а 2а 4
Сумма фенольных соединений Дубильные (окисляемые) вещества Антрацен-производные Флавоноиды 4,3±0,3 1,32±0,06 3,63±0,19 н 1,27±0 2,03±0 1,59±0,12 е определяли: 2,17±0 1,58±0 2,31±0,13 ,ь 2,40±0,06 2,9±0 н 0,55±0,03 2,36±0,32 3,44±0 е определяли: 0,60±0,01 1,35±0 2,25±0 ,ь 0,33±0,01
Таблица 4. Минеральный состав околоплодника J. mandshurica
Элемент Среднее содержание, мг/100г Элемент Среднее содержание, мг/100г Элемент Среднее содержание, мг/100г
K 2304 Zn 2,9 Ag 0,1
Ca 315 Se < 0,001 Sb 0,02
Mg 142 Mo 0,05 Ba 2,6
Na 47 Ni 0,1 Sr 4,5
P 546 Cr 0,9 Sn < 0,001
J 12 Cu 1,9 W < 0,001
Fe 124 Li 0,02 Pb 0,05
Al 68 B 2,7 Cd < 0,001
Co 0,008 Ti 4,6 As < 0,001
Mn 1,6 V 0,2 Hg < 0,001
Выводы
J. mandshurica следует рассматривать как ценное и возобновляемое пищевое и лекарственное сырье. При извлечении съедобного ядра из плодов ореха и выделении из него масла образуется большое количество побочных продуктов переработки, в частности околоплодник и шрот, содержащих ценные БАВ: фенольные соединения, полисахариды, аминокислоты и др., а также макро- и микроэлементы. Кроме того, околоплодник ореха характеризуется высоким содержанием углеводов, а шрот - белков. Это доказывает целесообразность комплексной переработки ореха маньчжурского для получения из ядра пищевых жиров и белков, а также использования околоплодника и шрота при производстве витаминно-минеральных премиксов, БАД и для обогащения ими продуктов питания.
Список литературы
1. USDA, ARS, National Genetic Resources Program. Germplasm Resources Information Network - (GRIN) [Online Database]. National Germplasm Resources Laboratory, Beltsville, Maryland. URL: http://www.ars-grin.gov/cgi-bin/npgs/html/ genus.pl?6222.
2. Черепанов C.K. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР): русское издание. СПб., 1995. 992 с.
3. Приходько Ю.В. Научно-практическое обоснование использования сырьевых ресурсов Дальнего Востока в качестве источников для производства функциональных пищевых продуктов: дис. ... д-ра техн. наук. Владивосток, 2009. 293 с.
4. Растительные ресурсы России: дикорастущие цветковые растения, их компонентный состав и биологическая активность. Т. 1. Семейства Magnoliaceae-Juglandaceae, Ulmaceae, Moraceae, Cannabaceae, Urticaceae / отв. ред. А.Л. Буданцев. СПб.; М., 2008. 421 с.
5. Земляк К.Г., Окара А.И., Каленик Т.К. Маньчжурский орех как перспективное сырье для получения пищевых продуктов сбалансированного состава // Масложировая промышленность. 2009. №5. С. 34-36.
6. Берлова Н.В. Товароведное исследование маньчжурского ореха как сырья легкой промышленности: дис.... канд. техн. наук. М., 2005. 176 с.
7. Дикорастущие полезные растения России / отв. ред. А.Л. Буданцев, Е.Е. Лесиовская. СПб., 2001. 663 с.
8. Усенко Н.В. Деревья, кустарники и лианы Дальнего Востока: справочная книга. Хабаровск, 2010. 272 с.
9. Парфёнова Т.В., Приходько Ю.В., Цыбулько Е.И., Савватеева Л.Ю. Изучение возможности использования околоплодника маньчжурского ореха для пищевых целей // Экология человека: пищевые технологии и продукты: сб. мат. Междунар. симпозиума. М., 1995. С. 269.
10. Государственная фармакопея СССР. XI изд. М., 1987. Вып. 1. 336 с.
11. Государственная фармакопея СССР. XI изд. М., 1989. Вып. 2. 400 с.
12. Жунгиету Г.И., Влад Л.А. Юглон и родственные 1,4-нафтохиноны: пер. с молдав. Кишинев, 1978. 94 с.
13. Мечикова Г.Я., Степанова Т.А., Загузова Е.В. Количественное определение суммы фенольных соединений в листьях земляники // Химико-фармацевтический журнал. 2007. №2. С. 38-41.
14. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ: метод. рекомендации МР
2.3.1. 1915-2004. М., 2004. 25 с.
15. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правилаи нормативы СанПиН 2.3.2.1078-2001.
Поступило в редакцию 19 марта 2012 г. После пераработки 15 ноября 2012 г.
Matyushchenko N.V.1*, ZemlyakK.G.2, Stepanova T.A.1, Okara A.I.2 PHYTOCHEMICAL INVESTIGATION OF THE FRUITS OF MANCHURIAN WALNUT (JUGLANSMANDSHURICA MAXIM.) AS A PERSPECTIVE RAW MATERIAL FOR PRODUCTION OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES
1Far Eastern State Medical University, ul. Murav'eva-Amurskogo, 35, Khabarovsk, 680000 (Russia), e-mail: [email protected]
2Khabarovsk State Academy of Economics and Law, ul. Serysheva, 60, Khabarovsk, 680038 (Russia)
The aim of this work was to perform a phytochemical analysis of the pericarp and nut meal of Manchurian walnut fruits (Juglans mandshurica Maxim., family Juglandaceae) collected in Khabarovsk, Primorsky Krai and Jewish Autonomous Region (JAR), to evaluate the possibilities of their practical use. The studies showed that the fruits of the walnut is a valuable source of biologically active substances (BAS); the pericarp and kernel deprived of fat contain minerals, phenolics: coumarins, flavonoids, naphthoquinones, tannins, etc. The use of Manchurian walnut fruits in food, pharmaceutical and other industries was found to be expedient.
Keywords: Manchurian walnut (Juglans mandshurica Maxim.), fruits, pericarp, kernel, nut meal, extractives, mineral elements, phenolic compounds, tannins.
References
1. USDA, ARS, National Genetic Resources Program. Germplasm Resources Information Network - (GRIN) [Online Database]. National Germplasm Resources Laboratory, Beltsville, Maryland. URL: http://www.ars-grin.gov/cgi-bin/npgs/html/ genus.pl?6222.
2. Cherepanov S.K. Sosudistye rasteniia Rossii i sopredel'nykh gosudarstv (v predelakh byvshego SSSR): russkoe iz-danie. [Vascular plants of Russia and adjacent states (the former USSR) Russian edition.]. St Petersburg, 1995, 992 p. (in Russ.).
3. Prikhod'ko Iu.V. Nauchno-prakticheskoe obosnovanie ispol'zovaniia syr'evykh resursov Dal'nego Vostoka v kachestve istochnikov dlia proizvodstva funktsional'nykh pishchevykh produktov: dis. ... dokt. tekhn. nauk. [Theoretical and practical study on the use of raw materials in the Far East as a source for the production of functional foods: the dissertation of the doctor of technical sciences.]. Vladivostok, 2009, 293 p. (in Russ.).
4. Rastitel'nye resursy Rossii: Dikorastushchie tsvetkovye rasteniia, ikh komponentnyi sostav i biologicheskaia aktiv-nost'. T. 1. Semeistva Magnoliaceae-Juglandaceae, Ulmaceae, Moraceae, Cannabaceae, Urticaceae / otv. red. A.L. Budantsev. [Plant Resources of Russia: Wild flowering plants and their component structure and biological activity. Vol: 1. The family Magnoliaceae-Juglandaceae, Ulmaceae, Moraceae, Cannabaceae, Urticaceae. Ed. A.L. Budantsev.]. St Petersburg; Moscow, 2008, 421 p. (in Russ.).
* Corresponding author.
5. Zemliak K.G., Okara A.I., Kalenik T.K. Maslozhirovaiapromyshlennost', 2009, no. 5, pp. 34-36. (in Russ.).
6. Berlova N.V. Tovarovednoe issledovanie man'chzhurskogo orekha kak syr'ia legkoi promyshlennosti: dis.... kand. tekhn. nauk. [Tovarovednyh study Manchurian walnut as light industry raw materials: candidate of technical science thesis.]. Moscow, 2005, 176 p. (in Russ.).
7. Dikorastushchie poleznye rasteniia Rossii / otv. red. A.L. Budantsev, E.E. Lesiovskaia. [Useful Wild Plants of Russia / Ed. A.L. Budantsev, E.E. Lesiovskaya]. St Petersburg, 2001. 663 p.
8. Usenko N.V. Derev'ia, kustarniki i liany Dal'nego Vostoka: spravochnaia kniga. [Trees, shrubs and vines of the Far East: the reference book.]. Khabarovsk, 2010, 272 p. (in Russ.).
9. Parfenova T.V., Prikhod'ko Iu.V., Tsybul'ko E.I., Savvateeva L.Iu. Ekologiia cheloveka: pishchevye tekhnologii i produkty: sbornik materialov Mezhdunarodnogo simpoziuma. [Human Ecology: food technology and products: compendium of the International Symposium.]. Moscow, 1995, p. 269. (in Russ.).
10. Gosudarstvennaia Farmakopeia SSSR. [State Pharmacopoeia of the USSR.]. XI edition, Moscow, 1987, vol. 1, 336 p. (in Russ.).
11. Gosudarstvennaia Farmakopeia SSSR. [State Pharmacopoeia of the USSR.]. XI edition, Moscow, 1989, vol. 2, 400 p. (in Russ.).
12. Zhungietu G.I., Vlad L.A. Iuglon i rodstvennye 1,4-naftokhino. [Juglone and related 1,4-naphthoquinones.]. Kishinev, 1978, 94 p. (in Russ.).
13. Mechikova G.Ia., Stepanova T.A., Zaguzova E.V. Khimiko-farmatsevticheskii zhurnal, 2007, no. 2, pp. 38-41. (in Russ.).
14. Rekomenduemye urovni potrebleniia pishchevykh i biologicheski aktivnykh veshchestv. Metodicheskie rekomendatsii MR 2.3.1. 1915-2004. [Recommended levels of food consumption and biologically active substances. Guidelines MP
2.3.1. 1915-2004.]. Moscow, 2004, 25 p. (in Russ.).
15. Gigienicheskie trebovaniia bezopasnosti i pishchevoi tsennosti pishchevykh produktov. Sanitarno-epide-miologicheskie pravila i normativy SanPiN 2.3.2.1078-2001. [Hygienic safety and nutritional value of foods. Sanitary-epidemiological rules and regulations SanPin 2.3.2.1078-2001.]. (in Russ.).
Received March 19, 2012
Revised November 15, 2012
