Фотосенсибилизирующее действие гречихи и продуктов ее биотехнологической переработки Текст научной статьи по специальности «Агробиотехнологии»

УДК 633.12:544.525+608.34:633.12:664.61.7

И.А. Гнеушева, И.Ю. Солохина, аспиранты И.В. Г орькова, кандидат сельскохозяйственны:" наук Н.Е. Павловская, доктор биологических наук ФГБОУ ВПО Орел ГАУ

ФОТОСЕНСИБИЛИЗИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ ГРЕЧИХИ И ПРОДУКТОВ ЕЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

Проведено качественное и количественное определение антраценопроизводных природных соединений (фагопирин), обладающих фотосенсибилизирующим действием в отношении жвачных животных, в цветках, соломе гречихи, а также в белково-углеводной кормовой добавке из соломы гречихи.

Ключевые слова: гречиха посевная, фагопирин,

антраценопроизводные, цветки гречихи, солома гречихи, биоконверсия, кормовая добавка.

Введение

Фотосенсибилизирующим (фитодинамическим) действием обладают некоторые дикорастущие растения (зверобой продырявленный, якорцы и др.), а также и культивируемые кормовые растения (гречиха посевная, просо, клевер, люцерна, люпин, экспарцет посевной и др.). При обильном поедании зеленых частей этих растений во время цветения с последующей обил ной солнечной инсоляцией у жвачных животных, преимущественно белой масти, возникает заболевание, известное под различными названиями - солнечный дерматит, световая болезнь, фагопиризм, просяной токсикоз и т.д.

Биохимический механизм фотодинамического действия заключается в активации

флюоресцирующих пигментов растений под влиянием энергии солнечного света, поглощении и активации кислорода, образовании лабил ной перекиси пигмента, окислении циклических аминокислот - гистидина, триптофана, тирозина, приводящем к повреждающему действию эндотелия кровеносных сосудов и клеток кожных покровов животных [1].

Основным пигментом в организме жвачного животного, обладающим выраженным

фотосенсибилизирующим действием, является филлоэритрин, который образуется в

пищеварительном тракте при распаде хлорофилла. Под влиянием токсических веществ

фотосенсибилизирующих растений - гиперицина, фагопирина, псоралина и др. - нарушается

метаболизм желчных пигментов, что ведет к повышенному содержанию филлоэритрина,

всасыванию его и поступлению в периферические кровеносные сосуды, где и проявляется

фотосенсибилизирующее действие [4].

Патологический процесс возникает в первую очеред на бесшерстных участках кожного покрова (кожа век, ушные раковины, вымя и т.д.), которые наиболее доступны воздействию солнечных лучей. При нехватке солнечного света явление

флюоресценции филлоэритрина отсутствует и фотодинамическая болезнь не возникает.

The qualitative and quantitative determination antratsenoproizvodnyh natural compounds (fagopirin) with photosensitizing effect for ruminant animals, flowers, straw, buckwheat as well as in protein-carbohydrate feed supplements made from buckwheat straw.

Key words: buckwheat, fagopirin, antratsenoproizvodnye, the flowers of buckwheat, buckwheat straw, bioconversion, a feed additive.

Токсическое начало гречихи посевной (Fagopyrum Mill.) - пигмент фагопирин, является производным нафтадиантрона, конденсированной формой антраценопроизводных природных соединений. Отравление животных возникает при поедании гречихи во время цветения, однако возможно также и после скармливания мякины и соломы с последующим интенсивным солнечным облучением. Отравление носит название фагопиризм или гречишная болезнь [3].

Большой ущерб наносит отравление фотосенсибилизирующими растениями животноводству, где они проявляются не тол ко в виде падежа скота, но и в потере привеса и продуктивности животных от заболеваний.

В условиях мирового дефицита кормового белка особенно актуальным является использование возобновляемого растительного сырья для получения белково-углеводных кормовых добавок для применения в кормосмесях в животноводстве. Солома гречихи является перспективным источником углеводов и ценным сырьем для биотехнологической переработки в ценные кормовые продукты [2].

Целью данной работы являлось качественное и количественное определение фагопирина в цветках и в соломе гречихи, а также в продукте биотехнологической переработки соломы гречихи -кормовой добавке.

Материалы и методика исследований

Исследование проводилось в лаборатории биотехнологии Орловского регионал ного биотехнологического центра сел скохозяйственных растений Орел ГАУ на инновационном оборудовании.

Объеклы исследования. В работе использовали цветки гречихи посевной (Fagopyrum Mill.) коллекционного сорта КИ 33/09, собранные в фазу массового цветения, солому и белково-углеводную кормовую добавку, полученную путем биоконверсии соломы ферментным препаратом Целловиридин Г20х (ТУ 9291-008-05800805-93). Для обогащения ферментализата микробным белком использовали пекарские дрожжи рода Saccharomyces cerevisiae [2].

Методы. Качественное определение фагопирина в исследуемы1х образцах проводили по общепринятым цветным реакциям [6]:

• реакции Борнтрегера (со щелочью) - 0,2 г измел ченного материала кипятили в течение 2 минут с 5 мл 10%-ной ШОН. После остывания в смесь добавляли 5 мл воды и фил тровали. К 3 мл фильтрата добавляли 3 мл 10%-ной НС1 и 10 мл бензола. Бензольный слой фильтровали и встряхивали с 3 мл 10%-ного раствора аммиака;

• сублимации антраценопроизводных - 0,2 г

измельченного сырья осторожно нагревали при 210оС в течении 10 минут.

Хроматографическое определение фагопирина проводили методом тонкослойной хроматографии на пластинках «8огЫА1» (РФ), ТУ 26-11-17-89: 0,2 мл спиртового извлечения из исследуемых материалов хроматографировали в системе этилацетат - этиловый спирт - вода (100:17:13).

Хроматограмму высушивали на воздухе и рассматривали при дневном и УФ свете после обработки 5%-ным раствором ШОН в этиловом спирте. Идентификацию антраценопроизводных исследуемых образцов проводили по характеру окраски и флуоресценции пятен, согласно литературным данным.

Количественное определение суммы

антраценопроизводных проводили фотоколориметри-ческим методом, принятым ГФ для определения в лекарственном сыр е, в % а.с.в. по калибровочному графику в пересчете на истизин при длине волны 525 нм на микропланшетном фотометре МиШ8сап ЕХ [6].

Статистическая обработка данных выполнена с использованием программы: Microsoft Оііісе Ехсе11 7.

Результаті* и их обсуждение

Антраценопроизводные - это кристаллические вещества, окрашенные в желтый, оранжевый или красный цвета. Агликоны хорошо растворяются в водных растворах щелочей, образуя окрашенные феноляты. Окисленные формы антраценопроизводных при взаимодействии со щелочами проявляют красное окрашивание, восстановленные - желтое. Восстановленные формы: находятся в растениях в виде сложных бимолекулярных соединений (в виде кристаллических включений в комплексе с углеводами).

При добавлении к исследуемым образцам 5 мл 10%-ной ШОН и кипячении в течение 2 минут, раствор окрашивался в желтый цвет, что свидетел ствовало - антраценопроизводные соединения гречихи представлены восстановленной формой.

При проведении качественных реакций на содержание антраценопроизводных выраженную окраску со щелоч ю дают тол ко окисленные формы, поэтому для обнаружения фагопирина в исследуемы:х образцах проводили предварител ное окисление их пероксидом водорода.

Результаты качественных реакций исследуемы:х образцов на наличие антраценопроизводных (фагопирина) представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Резуль таты проведения качественных реакций исследуемых образцов на фагопирин

Качественная реакция Резуль таты реакции

цветки гречихи солома гречихи кормовая добавка

реакция Борнтрегера с 10%-ной ЫаОН ярко- фиолетовое окрашивание ярко-фиолетовое окрашивание аммиачный слой бесцветный

сублимация антраценопро изводных фиолетовое окрашивание кристаллов фиолетовое окрашивание кристаллов цвет кристаллов не изменился

При реакции с 10%-ной ШОН аммиачный слой в образцах из цветков и соломы гречихи принимает ярко-фиолетовое окрашивание. При сублимации

исследуемого сырья при 210оС - сублимат конденсировался на холодных участках пробирки в виде желтых игол чатых кристаллов. После прибавления к ним 2 капели 5%-ного ШОН в этиловом спирте, появляется ярко выраженное

фиолетовое окрашивание в тех же образцах. что

доказывает наличие антраценопроизводных (1,2-диоксиантрахиноны) в цветках и соломе гречихи.

Качественные реакции на содержание

антраценопроизводных в продукте биотехнологии-ческой переработки соломы гречихи (кормовой добавки) доказывают отсутствие фагопирина в объекте.

Результаты идентификации антрацено-

производного комплекса исследуемых образцов по характеру окраски и флуоресценции пятен методом тонкослойной хроматографии на пластинках «8огЫА1» в системе этилацетат - этиловый спирт - вода (100:17:13) представлены: в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты разделения и идентификации фагопирина в исследуемых образцах

Образец 7 пятна Хроматограмма после проявления 5% р-ом №ОН в этиловом спирте Кі

цвет пятен в видимом свете флуоресценция в УФ-свете

цветки 1 светло-желтый светло-голубая 0,82

2 слабо-желтый фиолетовая 0,58

3 темно-желтый коричневая 0,38

солома гречихи 1 светло-желтый светло-голубая 0,82

кормовая добавка - - - -

При анализе исследуемы:х образцов методом ТСХ было выявлено в этанольном извлечении из цветков и соломы гречихи три и одно пятно соответственно, что подтверждает наличие в указанных образцах антраценопроизводных растител ных соединений (фагопирина). В кормовой добавке из соломы: гречихи фагопирина нет.

Результаты количественного определения суммы: антраценопроизводных в пересчете на а.с.в. (по истизину) в исследуемых образцах приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Количественное определение суммы антраценопроизводных веществ в исследуемых образцах

Методом качественных и количественных реакций установлено, что фагопирин присутствует в цветках и соломе гречихи в восстановленной форме. Большее его количество в цветках гречихи в период массового цветения (6,72%).

В продукте биотехнологической переработки соломы гречихи (белково-углеводная кормовая добавка для сельскохозяйственных животных)

фагопирина нет. Очевидно, это связано с тем, что при проведении последовател ного кислотного и ферментативного гидролиза углеводного комплекса соломы гречихи - антраценопроизводное вещество под действием кислот и ферментных препаратов разрушается.

Выводы

Гречиха посевная - широко культивируемая в средней полосе России культура. Проведено

исследование токсического начала гречихи -фагопирина, сдерживающего широкое применение отходов производства этой культуры из-за

выраженного токсического фотосенсибилизирующего действия пигмента в организме жвачного животного и развития фагопиризма (гречишной болезни).

Методом качественных и количественных реакций фагопирин обнаружен в цветках и соломе гречихи в восстановленной форме. Большее его количество в цветках - 6,72% в а.с.в., в соломе - 1,55% в а.с.в.

Антраценопроизводные вещества в продукте биотехнологической переработки соломы гречихи (белково-углеводной кормовой добавке) методами цветных реакций, тонкослойной хроматографии и фотоколориметриии не обнаружены. То есть, кормовая добавка из соломы гречихи не обладает фотосенсибилизирующим действием, что доказывает перспективност испол зования этого вида возобновляемого растител ного сыр я для биотехнологического получения кормовых продуктов для животноводства.

Кроме того растительное сырье, содержащее конденсированные антраценопроизводные (на примере гиперидина из зверобоя продырявленного), обладает выраженными антибактериал ными свойствами для местного применения в медицине, ветеринарии в качестве аппликаций, примочек [5]. Поэтому, в ходе дальнейшей работы планируется получение и фитохимическое исследование биологически активного лечебно-профилактического продукта из цветков и соломы гречихи для применения в ветеринарии в качестве биогенного стимулятора.

Литература

1. Георгиевский, В.Н. Биологически активные

вещества лекарственных растений /

B.Н. Георгиевский, П.Ф. Комиссаренко, С.Е. Дмитрук - Новосибирск: Наука, Сиб. отделение. - 1990. -333 с.

2. Гнеушева, И.А. Биотехнологические подходы

для получения белково-углеводных кормовых добавок для животноводства / И.А. Гнеушева // Развитие инновационного потенциала агропромышленного комплекса: [сборник] Материалы

Всероссийской научно-практической конференции 24 ноября 2010 года. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2010. -

C. 45-48.

3. Попов, В.И. Лекарственные растения /

B.И. Попов, Д.К. Шапиро, И.К. Данусевич. - 2-е изд. перераб. и доп. - Минск: Полымя, 1990. - 304 с.

4. Сокольский, И.Н. Фармакогнозия: учебник / И.Н. Сокольский, И.А. Самылина, Н.В. Беспалова -М.: Медицина, 2003. - 480 с., ил.

4. Тихонов, В.Н. Лекарственные растения, сырье и фитопрепараты: учебное пособие / В.Н. Тихонов, Г.И. Калинкина, Е.Н. Сальникова; под ред.

C.Е. Дмитрука - Ч. I - Томск, 2004. - 116 с.

5. Ладыгина, Е.Я. Химический анализ

лекарственных растений: учебн. пособие для

фармацевтических вузов / Е.Я. Ладыгина, Л.Н. Сафронович, В.Э. Отряшенкова и др.; под ред. Н.И. Гринкевич, Л.Н. Сафронович - М.: Высшая школа, 1983. - 176 с., ил.

Исследуемый образец Содержание суммы антраценопроизводных, % в а.с.в.

цветки гречихи 6,72±0,34

солома гречихи 1,55±0,23

кормовая добавка из соломы гречихи -

Вестник Орел Г Ay

апрель

№2(35)

2012

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»_______________________________________________________

Редакционный совет:

Парахин Н.В. (председател ь) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.

Белкин Б.Л.

Блажнов А.А.

Буяров В.С.

Гуляева Т.И.

Гурин А.Г.

Дегтярев М.Г.

Зотиков В.И.

Иващук О.А.

Козлов А.С.

Кузнецов Ю.А.

Лобков В.Т.

Лысенко Н.Н.

Ляшук Р.Н.

Мамаев А.В.

Масалов В.Н.

Новикова Н.Е.

Павловская Н.Е.

Попова О.В.

Прока Н.И.

Савкин В.И.

Степанова Л.П.

Плыгун С.А. (ответств. секретар ) Золотухина О.А. (редактор)

Адрес редакции:

302019, г. Орёл, ул. Генерала Родина, 69.

Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: nichogau@yandex.ru Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ 7ФС77-21514 от 11.07.2005 г.

Специалист регионального методического центра по УДК: Служеникина А.М. Технический редактор: Мосина А.И.

Сдано в набор 27.03.2012 г. Подписано в печать 26.04.2012 г. Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Объём 19,3 усл. печ. л. Тираж 300 экз.

Издател ство Орел ГАУ, 302028, г. Орёл, бул вар Победы, 19. Лицензия ЛР 7021325 от 23.02.1999 г.

Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научны1х работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций

Содержание номера

Научное обеспечение развития растениеводства Лысенко Н.Н., Лысенко С.Н., Наумкин В.П. Экологические предпосылки формирования

вредной энтомофауны1 соевого агроценоза в Орловской области............................ 2

Кузнецов И.И., Амелин А.В. Потенциальные возможности подукционного процесса растений у сортов сои северного экотипа в условиях централ но-черноземного региона

России................................................................................. 11

Кирсанова Е.В., Злотников А.К., Цуканова З.Р., Васильчиков А.Г., Головина Е.В., Чекалин Е.И., Можарова И.П., Дарюга К.В. Экзогенная регуляция роста и развития

растений сои сорта Ланцетная в условиях Орловской области.............................. 14

Синеговский М.О. Факторы эффективного возделывания сои в хозяйствах Амурской

области................................................................................ 19

Мельник А.Ф., Мартынов А.Ф. Формирование урожайности и качества зерна озимой

пшеницы................................................................................ 23

Забродкин А.А. Влияние различных способов обработки почвы1 на урожайность и качество

зерна озимой пшеницы................................................................... 28

Титова Е.М., Внукова М.А. Эффективность комплексного применения удобрений и

гербицида димесол на посевах ярового ячменя............................................ 32

Глинушкин А.П. Кончиковый бактериоз яровой пшеницы на Южном Урале...................... 36

Захарова М.В., Новик Н.В., Яговенко Т.В. Особенности организации мониторинга за

проявлением алкало идности люпина при производстве его оригиналь ных семян............. 38

Агаркова С.Н., Беляева Р.В., Беляева Ж. А., Г оловина Е.В., Сулимов В.В., Павловская Н.Е., Коломейченко А.С. Продукционный процесс сортов люпина и его

оптимизация путем использования регуляторов роста и развития........................... 40

Гнеушева И.А., Солохина И.Ю., Горькова И.В., Павловская Н.Е. Фотосенсибилизирующее действие гречихи и продуктов ее биотехнологической переработки.. 45 Павловская Н.Е., Солохина И.Ю., Гнеушева И.А. Исследование тритерпеновых сапонинов,

полученшых из корней овса посевного AVENA SATIVA L..................................... 48

Богомолов А.А. Посевные качества семян люцерны изменчивой после обработки посевов

регуляторами роста и микроудобрениями в северном Зауралье.............................. 51

Титаренко А.В., Титаренко Л.П., Козлов А.А., Вертий Н.С. Характер проявления

автофертиль ности у аллополиплоидной озимой ржи........................................ 54

Трухан О.В. Биологические особенности цветения овсяницы красной (FESTUCA RUBRA L.) 56 Пономарев С.Г. Ресурсосберегающие технологии испол зования вторичного сыр я

крупяного производства................................................................. 60

Самородский В.А., Федоренкова Н.М. Особенности управления конкурентоспособност ю

на рынке продукции льноводства......................................................... 63

Маремуков А.А. Структурные преобразования в плодово-ягодном подкомплексе АПК и их

влияние на его развитие................................................................ 67

Сковородников Д.Н., Райков И.А., Челяев Д.Н. Адаптация полученных in vitro растений

малины к нестерильным условиям......................................................... 70

Козлова Е.А. Биопрепараты в защите смородины черной.................................... 73

Григорьева Л.В., Балашов А.А. Урожай и архитектоника корневой системы1 деревь ев яблони

в саду разной плотности посадки........................................................ 76

Новикова А.С. Продуктивност агроэкосистем в связи с изменением интенсивности и направленности на биологические процессы под влиянием современных обработок почвы.. 79

Митусов А.В., Митусова О.Е., Лопачев Н.А. Особенности пространственного

распределения органического углерода почвы............................................. 83

Небытов В.Г., Кузнецова Е.А. Влияние фосфорных и органических удобрений на фосфатное

состояние почвы и урожай культур в севообороте......................................... 87

Степанова Л.П., Моисеева М.Н., Цыганок Е.Н., Коренькова Е.А. Экологические последствия сжигания сел скохозяйственных отходов на состояние плодородия пахотных

почв................................................................................... 93

Наумкин В.П., Донской М.М. Морфобиологические особенности чины посевной

(LATHYRUS SATlVUS L.) в условиях Центрально-Черноземного региона России................ 97

Амелин А.В., Чекалин Е.И., Кондыков И.В., Дмитриева Е.А. Активност световых и

темновых реакций фотосинтеза у генотипов чечевицы обыкновенной......................... 102

Экономические аспекты развития аграрного производства Прока Н.И., Волченкова А.С. Сравнительный анализ уровня производитель ности труда в

аграрном секторе экономики............................................................. 106

Злобин Е.Ф., Тришкина Е.С. Экономическая оценка эффективности испол зования

производственных ресурсов в сел ь ском хозяйстве Орловской области..................... 113

Быков Р.А., Лытнева Н.А. Риск в системе оплаты труда работников организации............ 117

Дерунова Е.А. Методические подходы к оценке эффективности научно-технических

проектов в системе продвижения научны1х достижений в сел ь ском хозяйстве.............. 123

Наумов А.И., Полухин А.А. Основные проблемы повышения эффективности труда в условиях технической и технологической модернизации сел ского хозяйства Орловской

области................................................................................ 127

Парушина Н.В., Лытнева Н.А. Система показателей экономики труда в управлении

кадровым потенциалом организации....................................................... 131

Докальская В.К., Полянин А.В. Развитие социал ной сферы, как фактор повышения

качества рабочей силы.................................................................. 136

Лытнева Н.А. Системы1 оплаты труда на предприятиях реал ь ного сектора экономики....... 139

Никитин Б.А., Суслов С.А. Анализ эффективности развития зерновой подотрасли

Нижегородской области с 1995 по 2010................................................... 144

Миколайчик И.Н., Моро/ова Л.А., Матасов А.А. Современные технологии повышения эффективности выращивания молодняка КРС................................................ 149

© ФГБОУ ВПО Opeл ГАУ, 2012