CC BY
183
УДК 543.637:615.322 ИССЛЕДОВАНИЕ АНТОЦИАНОВ 11 СОРТОВ РЕМОНТАНТНОЙ МАЛИНЫ
В.И. ДЕЙНЕКА Л.А. ДЕЙНЕКА
В работе исследованы антоциановые комплексы плодов 11 сортов малины красной из коллекции Ботанического сада НИУ «БелГУ». Установлено, что антоцианы образованы в основном четырьмя производными циа-нидина Cy-3-Glu, Cy-3-Rut, Cy-3-Sopho и Cy-3-(2GluRut), биоситнтез которых из Cy-3-Glu обеспечивается двумя ферментами - 2"-
глюкозилтрансферазой и 6"-рамнозилтрансферазой относительная активность которых может быть положена в основу хемосистематики растений по антоцианам.
Ключевые слова: антоцианы, Rubus idaeus L., гликозилтрансферазы, хемосистематика.
E-mail: [email protected]
Введение
Малину можно отнести к числу наиболее популярных плодов (ягод) в центральной России. Ее вкусные и ароматные плоды по нраву и детям и взрослым, но ценится этот плод и благодаря лекарственным свойствам. В зависимости от сорта и условий выращивания в ягодах малины может накопиться от 5 до 11% сахаров, среди которых преобладают хорошо усвояемые фруктоза и глюкоза, 0,5 - 0,8 % белка, 0,6 - 0,9 % пектина, 1,2 - 2,3 % органических кислот. Ценной составной частью плодов малины являются такие биологически активные вещества, как аскорбиновая кислота (до 50 мг%), катехины (до 80 мг), антоцианы (100 - 250 мг), витамины В9, В12, Е и другие. Из минеральных соединений в малине довольно много железа (1200 мг), цинка (200 мг), меди (170 мг) и марганца (210 мг на 100 г сырого продукта) [1]. Высок уровень накопления этих веществ и в ремонтантных сортах малины, причем при снижении температуры вегетации уровень накопления аскорбиновой кислоты несколько повышается [2]. Среди органических кислот особое место в ягодах малины занимает салициловая кислота, обладающая бактерицидными, потогонными, жаропонижающими и обезболивающими свойствами [3].
Благодаря накоплению целого ряда биологически активных веществ малина как лекарственное средство применялась еще в глубокой древности. Свежие плоды малины хорошо утоляют жажду и благоприятно влияют на пищеварение. Запах (и частично - вкус) плодов малины обязан «кетону малины», - 4-(пара-гидроксифенил)-2-бутанону, который возбуждает аппетит, увеличивает выделение слюны, желудочного сока и желчи. Благодаря рекордному среди растений содержанию железа, а также благодаря наличию меди и фолиевой кислоты плоды полезны также при малокровии и цинге. Но особенно ценны плоды малины биосинтезом салициловой (орто-гидроксибензойной) кислоты — потогонного и жаропонижающего средства, это соединение применяется в медицине наружно в мазях и растворах при лечении кожных заболеваний (входит в состав пасты Лассара). излечивающее и предупреждающее развитие простудных заболеваний. Таким образом, лечебный и профилактический эффект малины и продуктов ее переработки связан в основном с салициловой кислотой. Вероятно, поэтому еще до основания Москвы в России народ, не знавший чая, пил по утрам взварец из малины и клюквы.
О разведении малины сообщалось в литературных источниках, начиная с IV в.н.э. Выведение первых сортов малина красной R. idaeus в Европе датируется XVI-XVIII веками. В Америке в XVIII веке при выведении новых сортов использовали не только привезенную из Старого Света R. idaeus, но и местные виды - малину щетинистую (R. strigosus Minchx.) и малину восточную (R. occidentalis L.). Поэтому в настоящее время современные сорта малины красной считаются гидридами двух видов малины - R. idaeus и R. strigosus, а некоторые ботаники рассматривают оба вида как
В.Н. СОРОКО11УДОВ И.С. ДУБЦОВА Е.Б. МАЙОРОВА
Белгородский государственный национальный
исследовательский университет, 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85
подвиды Rubus idaeus: R. idaeus var. idaeus для европейских сортов или R. idaeus var. strigosus для Североамериканских сортов.
Для контроля наследования свойств при гибридизации видов можно использовать хемосистематику, в том числе и по антоцианам, - важнейшим природным антиоксидантам. В работах [4, 5] предлагалось контролировать антоциановые комплексы растительных объектов не по особенностям индивидуального состава видов антоциа-нов, а по активности ферментов, обеспечивающих их биосинтез в исследуемом образце. В настоящей работе представлены результаты такого подхода к исследованию ан-тоциановых комплексов плодов некоторых сортов ремонтантной малины из коллекции ботанического сада НИУ БелГУ, собранных в сезоне 2012 г.
Материалы и методы
Антоцианы выделяли настаиванием растительного материала в 0.1 М водном растворе HCl. Экстракты отфильтровывали и очищали методом твердофазной экстракции на патронах ДИАПАК С18.
Состав и строение объектов исследования определяли методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием хроматографа Agilent 1260 Infinity с диодно-матричным и масс-спектрометрическим детектором. Хроматографическая колонка 250x4.6 мм Symmetry C18 использовалась при определении антоцианов в элюенте 9 об.% ацетонитрила и 10 об.% муравьиной кислоты в воде, 1 мл/мин.
Результаты и обсуждения
Типичные хроматограммы антоциановых экстрактов плодов малины, исследованных в настоящей работе, представлены на рисунке.
Рис. 1. Хроматограммы экстрактов плодов антоцианов
Колонка: 250x4.6 мм Symmetry C18, 5 мкм, подвижная фаза: 9 об.% ацетонитрила и 10 об.% муравьиной кислоты в воде, 1 мл/мин. Сорта малины: А - Снежеть; В - Бриллиант; С - Херитейдж. 1 - Cy-3-Sopho; 2 - Cy-3(2GluRut); 3 - Cy-3-Glu; 4 - Cy-3-Rut.
На хроматограммах основные пики принадлежат четырем производным циа-нидина. Если начинать с цианидин-3-глюкозида, то для биосинтеза цианидин-3-рутинозида - Cy-3-Rut (из Cy-3-Glu) и цианидин-3-(2"-глюкозилрутинозиа) - Cy-3-(2GluRut) (из Cy-3-Sopho) необходим один и тот же фермент - 6"-
рамнозилтрансфераза (6"-RT). С другой стороны, для синтеза цианидин-3-софрозида - Cy-3-Sopho (из Cy-3-Glu) и цианидин-з-(2"-глюкозилрутинозиа) - Cy-3-(2GluRut) (из Cy-3-Rut) необходимо наследование биосинтеза 2"-глюкозилтрансферазы (2"GT). Здесь знаком " отмечается положение присоединения второго углеводного радикала к глюкозидному радикалу, уже имеющемуся в исходной
молекуле в положении 3. Отметим, что во всех исследованных сортах малины активность 2"-ксилозилтрансферазы оказалась незначительной (наблюдаются только незначительные пики на хроматограммах в местах элюирования цианидин-3-самбубиозида и цианидин-з-(2"-ксилозилрутинозида) - в данном случае непосредственно перед и после пика Су-3-01и. А это может свидетельствовать о том, что при выведении данных сортов либо не использовалась малина восточная, либо ее признаки оказались слабо выраженными. Мольные соотношения видов антоцианов, определенный в настоящей работе, сведены в табл.1.
Таблица 1
Состав антоциановых комплексов плодов некоторых сортов ремонтантной малины из коллекции ботанического сада НИУ БелГУ, выращенных в сезоне 2012 г.
№
Сорт малины
Доля по площадям пиков, моль.%
Су-з-
БорЬо (201иКи1:) 01и н Рй - чО 2"0Т
1 Херитейдж 68.8 0 26.5 0 0 68.8
2 Поляна 65-4 0 25.6 3.6 3.6 65.4
3 Брянская 6.5.9 5.7 21.9 4.1 9.8 71.7
4 Пингвин 46.9 8.7 31.1 8.7 17.4 55.6
5 Евразия 82.4 26.0 37.3 16.1 24.3 62.5
6 Бриллиант 39.6 20.1 20.8 14.0 34.1 59.8
7 Жар-птица 42.9 21.8 13.0 13.8 37.2 67.5
8 Атлант 45.9 35.5 19.2 13.4 40.8 67.9
9 Геракл 76.6 90.3 43.6 3.9 42.0 74.5
10 Снежеть 15.2 31.3 17.9 31.9 63.3 46.6
11 Августовское чудо 19.4 38.6 10.0 24.7 63.3 58.0
Относительная активность ферментов, %
В представленной таблице сорта малины разделены по активности 6"-ЯТ - 6"-рамнозилтрансферазы. Несколько иным окажется порядок исследованных сортов, если за основу взять активность 2"0Т - 2"-глюкозилтрансферазы. Следовательно, эти параметры в некотором смысле независимы друг от друга, поэтому именно комбинация активности двух гликозилтрансфераз однозначно определяет сорт малины по ан-тоциановому составу. По-видимому, удобной формой представления полученных результатов может служить диаграмма, на которой активность этих трансфераз сопоставлена в графическом виде, рис.2.
Ш
• • Я •р П м
////////•///
I 6'^Т 2"ОТ
И
Рис.2. Сопоставление относительной активности двух гликозилтрансфераз
Для оценки наследования способности к биосинтезу антоцианов в конкретном случае необходимо знание типа антоцианового комплекса в плодах чистых линий видов малины (или любых других растений). К сожалению, по ряду причин, такое условие мало выполнимо. Для видов Rubus по данным обзора [6] можно составить таблицу (табл. 2), показывающую, какие ферменты синтезируются в плодах данного вида.
Таблица 2
Активные ферменты биосинтеза видов антоцианов (по [6])
Виды рода Rubus Агликоны H R 1 40 2"-GT 2"-XT 5-GT MT*
1 R. acuminatus Sm. Cy + - - -
2 R. adenotrichos Schmitdl Cy - - - +
3 R. arcticus L. Pg, Cy - - - +
4 R. chamaemorus L. Cy + + - -
5 R. coreanus Miq. Cy, Pg, Dp + - + -
6 R. glaucus Benth. Cy, Pg + - + -
7 R.idaeus L. Cy, Pg + + - + -
8 R. jamaicensis L. Cy - - - - +
9 R. malucanus L. Cy, Pg + - - - -
10 R. occidentalis L. Cy, Pg + - + - -
11 R. odoratus L. Cy, Pg + - - - -
12 R. parviflorus L. Cy, Pg + - - - -
13 R. pinnatus Willd. Cy + - - - -
14 R. racemosus Roxb. Cy + - - - -
15 R. rigidus Sm. Cy + - - - -
16 R. rosifolius Sm. Cy Pg + - - - -
Как видно из представленных в табл.2 данных, кроме рассмотренных выше ферментов при оценке антоцианового комплекса следует учитывать еще 5-глюкозилтрансферазу - 5-ОТ - ее продуктом может быть, например, цианидин-3,5-диглюкозид, малонилтрансферазу (МТ). Поскольку установлено, что в ряде случаев обнаруживаются производные пеларгонидина, то для полноты описания антоциа-нового комплекса следует оценить активность флавонол-з’-гидроксилазы и, возможно, активность флавонол-з’,5’-гидроксилазы. Кроме того, известны работы, в которых сообщалось об обнаружении в антоциановых комплексах плодов растений вида Rubus таких соединений, как цианидин-3-ксилозид, цианидин-3-глюкозид, ацилированный щавелевой кислотой.
Выводы
Антоцианы плодов 11 сортов ремонтантной малины из коллекции Ботанического сада НИУ БелГУ образованы в основном четырьмя производными цианидина Су-3-01и, Су-3-ЯШ, Су-3-БорЬо и Су-3-(201иЯШ), биоситнтез которых из Су-3-01и обеспечивается двумя ферментами - 2"-глюкозилтрансферазой и 6"-рамнозилтрансферазой относительная активность которых может быть положена в основу хемосистематики растений по антоцианам.
Список литературы
1. Казаков И. В. Малина и ежевика. Москва: «Фолио», 2001 - С. 17-28.
2. Евдокименко С.Н., Никулин А.Ф., Бохан И.А. Оценка сортов ремонтатной малины по биохимическим показателям ягод // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. - 2008. - № 3. - С. 49-533. Косолапова Г.Н. Биохимические показатели сортов малины в условиях Кировской
области //Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2006. - № 8. - С. 47-49.
4. Сорокопудов В.Н., Дейнека В.И., Лукина И.П., Дейнека Л.А. Антоцианы плодов некоторых видов рода КыЬыз Ь. из коллекции ботанического сада БелГУ // Химия растительного сырья. - 2005. - №4. - С. 61-65.
5. Дейнека Л.А., Литвин Ю.Ю., Дейнека В.И. Критерии для классификации винограда по антоциановому комплексу плодов // Научные ведомости БелГУ. Серия: Естественные науки. 2008. - №7(47), Вып.7. - С. 71-78.
6. Lee J., Dossett M., Finn C.E. Rubus fruit phenolic research: The good, the bad, and the confusing // Food Chem. - 2012. - V.130. - P. 785-796.
INVESTIGATION OF ANTHOCYANINS OS 11 VARIETIES OF RUBUS IDEAUS
VI. DEINEKA L..A. DEINEKA V.N. SOROKOPUDOV IS. DUBZOVA E.B. MAIOROVA
Belgorod State National Research University, 308015, Belgorod, Pobeda-str., 85.
Anthocyanins of fruits of 11 Rubus idaeus L. varieties of NRU BelSU Botanical garden wre investigated. It has been found that the complexes are composed of four cyanidine derivatives: Cy-3-Glu, Cy-3-Rut, Cy-3-Sopho and Cy-3-(2GluRut). Anthocyanins biosynthesis is provided by action of two enzimes - glycosiltransferases: 2"-glucosiltransferase and 6"-rhamnosyltransferase: while the relative tranferases activity is proposed to explore for Rubus chemosystematics.
Key words: anthocyanins, Rubus idaeus L., glycosiltransferases, sysnematics.
chemo-
E-mail: [email protected]
