CC BY
47
Химия растительного сырья. 2006. №1. С. 33-36.
УДК 630.866.1 ГРУППОВОЙ СОСТАВ УГЛЕВОДОВ ПОЧЕК ТОПОЛЯ
© Е.В. Исаева , Т.В. Рязанова
Сибирский государственный технологический университет, пр. Мира, 82, Красноярск, 660049 (Россия) E-mail: [email protected]
Исследован групповой состав почек тополя бальзамического (Populus balzamifera L.), произрастающего на территории Красноярского края. Установлено, что доля подвижных углеводов в почках тополя составляет 9-25%, малоподвижных - 10-20,5% и неподвижных - 57-81% от суммы углеводов. Полученные результаты позволяют подойти к вопросу утилизации древесной зелени тополя.
Введение
В настоящее время имеется ограниченное число экспериментальных данных по изучению вегетативной части тополя, за исключением ряда работ [1-4], в которых авторы рассматривают вопросы перспективного использования почек тополя в качестве источника получения эффективных антимикробных и противогрибковых лекарственных средств.
В Сибирском государственном технологическом университете проводятся работы по изучению химического состава и возможностей комплексного использования вегетативной части тополя. В этой связи интерес представляют запасные и подвижные углеводы, так как изучение динамики этих соединений позволит подойти к вопросам утилизации древесной зелени тополя.
Углеводы имеют большое значение для растений. Являясь прямыми продуктами фотосинтеза, они играют роль первичных запасающих энергию соединений и исходных органических веществ, из которых синтезируется большинство других соединений (белки, липиды и др.). В количественном отношении углеводы являются наиболее важной составной частью древесных растений (до 2/3 сухой массы) [5].
Экспериментальная часть
Задачей исследований являлось фракционирование углеводов почек тополя бальзамического (Populus balzamifera L.), произрастающего на территории Красноярского края, по групповому составу. Содержание отдельных групп углеводов определяли в период глубокого (октябрь) и вынужденного покоя дерева (февраль, март), а также в период вегетации (апрель). Все расчеты в работе приведены на единицу абсолютно сухого сырья (а.с.с.).
Перед извлечением углеводов из почек проводили предварительную экстракцию смолистых веществ петролейным эфиром в аппарате Сокслета. Из обессмоленных образцов выделяли различные группы углеводов, основываясь на методике, предложенной А.Р. Кизелем [6]. Фракционирование углеводов проводили по схеме, представленной на рисунке.
Для качественного определения углеводов использовали тонкослойную хроматографию на стандартных стеклянных пластинах с силикагелем L 5/40. В качестве модифицирующего агента для хроматографирования смесей родственных по структуре сахаров была взята 1% борная кислота, связующего материала -гипс. Проявитель - раствор анилинфталата, дающий с сахарами цветные реакции.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Схема фракционирования углеводов почек тополя
В качестве подвижной фазы использовали следующие системы растворителей: этилацетат - уксусная кислота - вода (4 : 2 : 3); хлороформ - метанол - вода (16 : 9 : 2); бутиловый спирт - уксусная кислота -вода - аммиак (40 : 10 : 49 : 1).
При определении природы сахаров, разделенных на хроматограммах, руководствовались цветом пятна, относительным расположением (К) пятен пробы и стандартов сахаров.
Для подтверждения результатов ТСХ использовали восходящую бумажную хроматографию в системе растворителей: н-бутанол - уксусная кислота - вода (4 : 2 : 5).
Обсуждение результатов
Фракционирование углеводов, находящихся в растительном материале, основано на способности отдельных их групп растворяться в разных растворителях, в частности спирте и воде.
Результаты определения группового состава углеводов почек тополя бальзамического приведены в таблице 1. Согласно методике определения при обработке растительного материала 82% этанолом в раствор переходят кристаллизующиеся моно-, ди- и трисахариды, относящиеся к первой группе.
Как свидетельствуют результаты таблицы 1, содержание первой группы углеводов изменяется в ходе годового цикла развития тополя. Наблюдается снижение их содержания от 15% в октябре до 2% от суммы углеводов в апреле.
Внутри первой группы сахара подразделяли на основании их химических свойств, а также способности к гидролизу. Определение непосредственной восстанавливающей способности спиртового раствора почек тополя показало наличие в нем свободных гексоз и половину восстанавливающих дисахаридов типа мальтозы (А). Известно, что к основным олигосахаридам относятся дисахариды (сахароза, мальтоза, целлобио-за), трисахариды (рафиноза и мелецитоза) и тетрасахариды (стахиоза) [7].
Результаты исследования внутригруппового состава углеводов первой группы приведены в таблице 2.
Как свидетельствуют результаты таблицы, содержание свободных моносахаридов в общей доле углеводов почек тополя составляет от 14,8% в период глубокого покоя до 2,1% в период вегетации. Резкое снижение их содержания в период вегетации может свидетельствовать о быстром включении простых сахаров в процессы биосинтеза.
По результатам гидролиза различной силы (2 и 25% НС1) устанавливали в исходном спиртовом экстракте почек присутствие сахарозы (Б) и затем более трудногидролизуемых дисахаридов типа мальтозы (В). Как показали результаты исследования, содержание сахарозы невелико и составляет в исследуемый период 0,1-0,4% от суммы углеводов почек (табл. 2). Количество трудногидролизуемых дисахаридов в почках тополя также невелико в период глубокого и вынужденного покоя дерева (0,15-0,17% от суммы углеводов). В период вегетации доля трудногидролизуемых дисахаридов в почках составляет до 52% углеводов первой группы.
С помощью хроматографических методов анализа в составе углеводов первой группы идентифицированы глюкоза, фруктоза и сахароза.
К третьей группе относятся высокомолекулярные углеводы, являющиеся составной частью древесных растений. Они являются конечными продуктами фотохимического синтеза зеленых растений, участвуют в построении структур, служат исходным материалом для биосинтеза соединений других классов.
К нерастворимым подвижным углеводам относится главным образом крахмал, являющийся самым распространенным резервным углеводом древесных растений. Крахмал извлекался из почек тополя водой после предварительного ферментативного гидролиза твердого остатка. Количество углеводов третьей группы в почках тополя относительно не велико (табл. 1). Их содержание в период глубокого и вынужденного покоя составляет 1,12-2,35% от суммы углеводов. Резкое снижение углеводов этой группы в марте говорит о том, что крахмал, находящийся в растении как запасной полисахарид, расходуется для роста почек, снабжая первоначально нефотосинтезирующее растение углеродом и энергией, необходимыми для его роста и развития. Об этом свидетельствует возрастание доли трудногидролизуемых дисахаридов в марте в 7 раз, что связано, на наш взгляд, с гидролизом крахмала. В апреле с увеличением способности растения к фотосинтезу крахмал начинает накапливаться в почках.
Таблица 1. Углеводный состав почек тополя
Группа углеводов Массовая доля сахаров, % от а.с.с.
октябрь февраль март апрель
I 7,886 ± 0,001 3,374 ± 0,082 1,697 ± 0,173 2,465 ± 0,016
II 4,146 ± 0,006 4,386 ±1,172 1,031 ± 0,037 0,214 ± 0,004
III 0,929 ± 0,308 1,199 ± 0,140 0,366 ± 0,032 4,713 ± 0,124
IV 9,452 ± 1,097 5,352 ± 0,037 3,293 ± ,112 8,440 ± 0,162
V 29,692 ± 0,136 27,762 ± 0,167 26,451 ± 0,122 25,253 ± 0,032
Таблица 2. Состав углеводов первой группы
Группа углеводов Массовая доля, % от а.с.с.
октябрь февраль март апрель
А 7,72 3,15 1,13 0,86
Б 0,10 0,15 0,03 0,33
В 0,08 0,07 0,53 1,28
Кроме крахмала, к высокомолекулярным углеводам относятся гемицеллюлозы, пектиновые вещества и целлюлоза.
Гемицеллюлозы, составляющие четвертую группу углеводов, относятся к малоподвижным и в силу этого трудно дифференцируются. Содержание углеводов этого типа определяли суммарно по их восстанавливающей способности после гидролиза материала 2% НС1.
Характер изменения полисахаридов данной группы носит закономерный характер. Как свидетельствуют результаты таблицы 1, в период вынужденного покоя содержание гемицеллюлоз в почках тополя снижается и составляет 10% от суммы углеводов (март). С началом ростовых процессов в тополе и развитии почек содержание гемицеллюлоз увеличивается в 2,5 раза.
После извлечения углеводов первой - четвертой групп в материале остаются неподвижные углеводы, представляющие собой скелетные вещества растений, к которым в основном относится целлюлоза (пятая группа углеводов).
Для определения этой группы твердый остаток почек подвергали гидролизу концентрированной серной кислотой, в результате чего клетчатка расщеплялась до глюкозы. Согласно результатам исследований (табл. 1), содержание целлюлозы в период вынужденного покоя (март) составляет 81%, в периоды глубокого покоя и вегетации - от 57 до 66 % от суммы углеводов почек тополя.
Таким образом, годичный цикл углеводов почек тополя бальзамического характеризуется исчезновением углеводов с каждой вспышкой роста, после чего новые углеводы занимают их место.
Выводы
В результате проведенных исследований установлен групповой состав углеводов почек тополя бальзамического, произрастающего на территории Красноярского края. Показано, что на долю подвижных углеводов в почках тополя приходится от 9 до 25%, малоподвижных - 10-20,5% и неподвижных - 57-81% от суммы углеводов. Полученные результаты позволяют решить вопрос комплексного использования древесной зелени тополя.
Список литературы
1. Куркин В. А., Браславский В.Б., Жданов И.П. Перспективы создания лекарственных препаратов на основе почек тополя // Реализация научных достижений в практической фармации. Харьков, 1991. С. 190.
2. Браславский В.Б., Куркин В.А., Жданов И.П. Антимикробная активность экстрактов и эфирных масел почек некоторых видов Рори1т Ь. // Растительные ресурсы. 1991. Т. 27. Вып. 2. С. 77-81.
3. Поляков В.В., Адыкенов С.М. Биологически активные соединения растений Рори1т Ь. и препараты на их основе. Алмааты, 1999. 160 с.
4. Фуксман И. Л., Сорокина Н.К. Исследование биологически активных веществ в древесине и древесной зелени осины // Растительные ресурсы. 1991. Т. 27. Вып. 1. С. 57-71.
5. Крамер Пол Д., Козловский Теодор Т. Физиология древесных растений. М., 1983. 464 с.
6. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. М., 1985. 255 с.
7. Кретович В.Л. Биохимия растений. М., 1986. 503 с.
Поступило в редакцию 9 февраля 2006 г.
