CC BY
0
УДК 581.192.2:582.951.4 DOI 10.24412/2311-6447-2024-3-52-58
Изучение антиоксидантных свойств этанольных и водных экстрактов плодов Solanum nigrum L.
The antioxidant potential of ethanol and aqueous extracts of Solanum nigrum L. fruits
Студент Л.Е. Дахова, студент И.А. Хомякова, Череповецкий государственный университет, кафедра биологии, тел. +7-996-309-25-99
ladadakhova@mail. ru доцент О.В. Новиченко, Астраханский государственный университет им. В.Н. Татищева, кафедра биотехнологии, аквакультуры, почвоведения и управления земельными ресурсами, тел. +7927-560-47-97
ollevi@bk.ru
ст. преподаватель М.Н. Кутузов, Череповецкий государственный университет, кафедра биологии,
тел. +7-929-125-00-98
kutuzov35@gmail. com профессор М. А. Егоров Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО), отдел аспирантуры и докторантуры, тел. +7-903-349-17-19 egorov@vniro. ru
науч. сотрудник Д.Д. Вилкова, Череповецкий государственный университет, кафедра биологии, тел. +7-937-821-29-91
dariavilkova333@gm ail.com
Student L.E. Dakhova, Student I.A. Khomiakova, Cherepovets State University, chair of Biology, тел. +7-996-309-25-99 ladadakhova@mail. ru Associate Professor О^. Novichenko, Astrakhan State University name of V.N. Tatishchev, chair of Biotechnology, Aquaculture, Soil Science and Land Management, tel. +7-927-560-47-97 ollevi@bk.ru
Senior Lecturer М.^ Kutuzov, Cherepovets State University, Chair of Biology, тел. +7-929-125-00-98 kutuzov3 5@gmail.com Professor, M. A. Egorov Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (VNIRO), Department of Postgraduate and Doctoral Studies, тел. +7-903-349-17-19 egorov@vniro. ru
Researcher Associate D.D. Vilkova, Cherepovets State University, Chair of Biology, тел. +7-937-821-29-91 dariavilkova333@gmail. com
Аннотация. В последние годы спрос на биологически активные вещества (БАВ) природного
© Л.Е. Дахова, И.А. Хомякова, О.В. Новиченко, М.Н. Кутузов, М.А. Егоров, Д.Д. Вилкова, 2024
происхождения неуклонно растет. Эти вещества обладают способностью оказывать определённый биологический эффект, в т. ч. антиокислительный. Многие растения, являющиеся перспективными источниками метаболитов с биологическими свойствами, мало изучены в нашей стране. Например, паслён чёрный (Solanum nigrum L.) - представитель семейства Паслёновые, находящий широкое применение в народной медицине. Это объясняется его разнообразным химическим составом, который включает в себя такие классы вторичных метаболитов, как фенольные соединения, терпеноиды, алкалоиды. Многие из этих веществ придают растению антибактериальные, противовоспалительные, гепатопротекторные, противоязвенные и многие другие свойства. Большую практическую значимость имеет антиоксидантная активность паслёна чёрного - способность компонентов к захвату свободных радикалов. Избыточное образование таких частиц приводит к ускорению процессов старения, утяжелению течения многих заболеваний, а в пищевой промышленности - к порче продуктов. Одним из методов оценки антиоксидантных свойств является ДФПГ-тест. Метод основан на регистрации ингибирования стабильного свободного радикала 1,1-дифенил-2-пикрилгидразила при действии антиоксидантов. В результате реакции раствор ДФПГ обесцвечивается. Оценка эффективности ингибирования проводилась путём измерения оптической плотности методом спектрофотометрии при длине волны 517 нм. Представлены результаты исследования антиоксидантной активности экстрактов плодов паслёна чёрного, полученных разными способами. Выраженные свойства были отмечены как среди водных, так и среди этанольных экстрактов. Наибольшее значение антиоксидантной активности было выявлено у одного из водных экстрактов,что позволяет рассмотреть вопрос об использовании экстрактов в определённых отраслях промышленности в виде растительных вытяжек
Abstract. Plant biologically active substances reveal a high demand all over the world in recent years. These substances have the ability to exert a certain biological effect. One of them is the antioxidant effect. Many plants that are promising sources of BAS properties and have been poorly studied in our country. For example, black nightshade (Solanum nigrum L.) is a representative of plant, which is widely used in medicine. This plant has different chemical composition, which includes classes of secondary metabolites: phenolic compounds, terpenoids, alkaloids. Many of these substances have antibacterial, anti-inflammatory, hepato-protective, antiulcer and many other properties. Practical importance is the antioxidant activity of black nightshade - the ability of components to capture free radicals. Excessive formation of free radical leads to accelerated aging processes, many diseases, and in the food industry - to spoilage of products. One of the methods to assess antioxidant properties is the DPPH test. The method is based on recording the inhibition of the stable free radical 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl under the action of antioxidants. As a result of the reaction, the DPPH solution becomes colorless. The inhibition efficiency was assessed by measuring the optical density using spectrophotometry at a wavelength of 517 nm. The results our study of the antioxidant properties of black nightshade fruit extracts are presented. Pronounced properties were noted among both aqueous and ethanol extracts. The possibility of further use of the described extracts is noted for certain industries.
Ключевые слова: антиоксидантная активность, биологически активные вещества, паслён чёрный, плоды, спектральный анализ, экстракт, Solanum nigrum L.
Keywords: antioxidant activity, biologically active substances, black nightshade, fruits, spectral analysis, extract, Solanum nigrum L.
В настоящее время из-за повышенного спроса на природные биологически активные вещества (БАВ) перспективным направлением исследований является изучение свойств компонентов, входящих в состав растений. К биологически активным веществам относят соединения, способные оказывать определённый биологический эффект. К ним относятся многие вторичные метаболиты растений. Известно большое количество видов биологической активности: противоязвенная, гепатопротекторная, противоопухолевая, местноанестезирующая, противовоспали-теньная, антиоксидантная, антибактериальная и многие другие.
Известно, что растения являются источником природных антиоксидантов. Использование веществ, обладающих антиоксидантными свойствами, играет важную роль в различных сферах человеческой жизни. Избыточное образование свободных радикалов приводит к ухудшению здоровья, стимуляции процессов старения, а также к окислительной порче пищевых продуктов. Поэтому поиск природных антиоксидантов является актуальным направлением в биотехнологии. Противоокисли-тельное действие соединений основано на их способности реагировать со свободными радикалами с образованием малоактивных радикалов, не способных участвовать в дальнейших реакциях окисления. Антиоксидантная активность чаще всего
объясняется высоким содержанием в растениях фенольных соединений и витаминов.
Существует большое количество способов выделения различных полезных компонентов из растений. Все существующие методы выделения БАВ из растительного сырья можно разделить на дистилляционные и экстракционные. Первые используются для получения легколетучих веществ, например, эфирных масел. Более широкое применение находят экстракционные методы. В случае использования экстракционных методов решающее значение имеет выбор экстрагента. Одним из наиболее распространённых растворителей является гексан. С его помощью с большой эффективностью выделяются агликоны сердечных гликозидов, флавоны, эфирные масла, жиры и воски. Однако, он оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду и человека. При приготовлении экстрактов для дальнейшего использования в пищевой промышленности важным критерием является безопасность экстрагента для здоровья. Так, широкое применение в качестве экстрагента находит вода, в т. ч. подкисленная лимонной кислотой. Однако при этом выделяется меньшее количество БАВ, а готовый экстракт имеет ограниченный срок хранения. Часто для извлечения биологически активных веществ используют также этанол. Этанольные экстракты обладают антибактериальными свойствами, которые позволяют им сохранять своё качество более длительное время по сравнению с водными.
Сырьём для получения природных антиоксидантов часто выступают плоды лекарственных растений. При этом на территории нашей страны произрастает большое количество малоизученных видов, которые обладают широким спектром свойств. К ним можно отнести паслён чёрный (Solanum nigrum L.) - однолетнее травянистое растение семейства Паслёновые (Solanaceae). В его состав входят соединения, относящиеся к группам стероидных гликоалкалоидов, сапонинов, стеринов, флавоноидов, каротиноидов, витаминов, карбоновых кислот и т.д. Их соотношение зависит от сезона сбора, фенофазы, освещённости и увлажнённости [4]. Важно отметить наличие в составе большого количества витамина С - природного антиокси-данта. Это значение соизмеримо с аналогичными показателями пекинской капусты и некоторых цитрусовых, которые считаются одними из основных источников аскорбиновой кислоты.
Цель работы - выявление антиоксидантных свойств водных и этанольных экстрактов плодов паслёна чёрного. Для приготовления экстрактов в качестве растворителей использовали воду и этанол разной концентрации. Были получены водные и этанольные экстракты плодов паслёна чёрного, отличающиеся соотношением сырья и экстрагента. Сырьём для экстракции служили спелые плоды паслёна чёрного, собранные на территории Астраханской области в августе-сентябре месяце. Выбор времени сбора связан с наибольшим накоплением БАВ в данный период. Плоды высушивали на открытом воздухе в затенённом месте. В результате глубокого анализа литературных источников было подобрано 6 методик экстрагирования БАВ из паслёна чёрного (таблица). На заключительном этапе смеси фильтровали сначала через ватно-марлевый, а затем через бумажный фильтр. Полученные экстракты хранили в посуде из тёмного стекла в холодильнике при 4 °С.
Способы получения водных и этанольных экстрактов плодов S. nigrum
Таблица
Экстрагент Методика Номер экстракта Ссылка на методику
Дистиллированная вода Высушенные и измельчённые в порошок плоды заливали растворителем в соотношении 1:50, настаивали в течение 2 ч. Затем смесь нагревали в течение 30 мин при 60 °С. Экстрагирование проводили в 3-ступенчатой последовательности с последующим соединением экстрактов Водный экстракт № 1 [9]
Высушенные плоды заливали растворителем в соотношении 1:20, настаивали в течение 30 мин. После смесь нагревали при 95 °С в течение 30 мин Водный экстракт № 2 [6]
Высушенные и измельчённые в порошок плоды заливали растворителем в соотношении 1:20, затем смесь настаивали при 37 °С при постоянном перемешивании Водный экстракт № 3 [8]
Этанол, 95 %-ный раствор Высушенные и измельчённые в порошок плоды разделялись на 3 порции, каждую из которых заливали растворителем в соотношении 1,0:6,25. Каждые 48 ч экстрагент обновляли. Процесс повторяли 3 раза с последующим объединением экстрактов Этаноль-ный экстракт № 1 [7]
Этанол, 70 %-ный раствор Высушенные и измельчённые в порошок плоды заливали растворителем в соотношении 1:5, затем смесь настаивали в течение 72 ч Этаноль-ный экстракт № 2 [5]
Этанол, 95 %-ный раствор Высушенные и измельчённые в порошок плоды заливали растворителем в соотношении 1:20, смесь наставали в течение 72 ч при постоянном перемешивании. Затем проводили центрифугирование в течение 20 мин при 1 000 мин-1 Этаноль-ный экстракт № 3 [10]
Для исследования антиоксидантных свойств применяли ДФПГ-тест. Для проведения эксперимента готовили 0,5 мМ раствор DPPH (ДФПГ, 2,2-дифенил-1-пикрил-гидразил). Проводили измерение оптической плотности исследуемых экстрактов объёмом 100 мкл. С помощью спектрофотометра ПЭ-5400 УФ измеряли оптическую плотность всех растворов при длине волны 517 нм. Для каждого раствора измерение проводили в 3-кратной повторности [2]. Расчёт антиоксидантной активности (АОА):
АОА = рк^оп) / Эк,
где Dк - оптическая плотность в контрольном образце; Dоп - оптическая плотность в опытном образце [2].
Величина более 0,1 указывает на наличие антиоксидантной активности.
На рис. 1 представлены результаты исследования АОА водных и этанольных экстрактов плодов паслёна чёрного.
1
0,8 -0,6
<0,4
О <
0,2
0
0,911
0,898
0,797
0,523
0,801
0,525
<?> о <ъ
Рис;. 1. Результаты измерения антиоксидантной активности экстрактов плодов паслёна чёрного
Полученные значения АОА свидетельствуют о наличии выраженных антиокси-дантных свойств у всех исследуемых экстрактов. Наиболее выраженной АОА обладает водный экстракт № 3 (0,911±0,0009). Также близкое по величине значение АОА (0,898±0,002) имеет этанольный экстракт № 3. В ходе реакции раствор быстро обесцветился до жёлтого цвета (рис. 2). Стоит отметить, что в данных методиках приготовления экстрактов применялось механическое перемешивание с помощью магнитной мешалки.
Рис. 2. Обесцвечивание радикала ДФПГ в водном экстракте № 3 (А) и в этанольном экстракте № 3 (Б)
Также выраженные антиоксидантные свойства выявлены у водного экстракта № 1 и этанольного экстракта № 2 (0,797±0,002 и 0,801±0,002 соответственно). У оставшихся двух экстрактов значения АОА схожи между собой и противоокислитель-ные свойства выражены слабо. Раствор ДФПГ при этом не обесцветился и остался тёмно-фиолетовым (рис. 3). В случае водного экстракта № 2 это может быть связано с действием высокой температуры, которая могла привести к разрушению термонестабильных соединений, обладающих антиоксидантными свойствами.
Рис. 3. Реакция с радикалом ДФПГ в водном экстракте № 2 (А) и в этанольном экстракте №
1 (Б)
В проведенных ранее исследованиях по изучению АОА растительных экстрактов учёные выявляют наиболее выраженные противоокислительные свойства у эта-нольных экстрактов [3]. Были получены противоположные результаты, наибольшее значение АОА отмечено у водного экстракта. Тем не менее, 2 этанольных экстракта
также хорошо проявляют антиоксидантные свойства, поэтому полученные нами результаты вполне сопоставимы с литературными данными. Стоит отметить, что имеются исследования, в которых АОА водных растительных экстрактов выше таковой у этанольных [1].
Таким образом, в результате исследования методом ДФПГ-теста были выявлены антиоксидантные свойства различных экстрактов плодов паслёна чёрного. Установлено, что степень их выраженности зависит от способа экстрагирования БАВ. Полученные значения АОА, а также использование безопасных для здоровья растворителей (вода, этанол) представляет большой интерес для дальнейшего применения изученных экстрактов в пищевой промышленности и медицине.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абдулаева, Б.Т. Определение антирадикальной активности полыни горькой и сосновых экстрактов / Б.Т. Абдулаева, М.И. Солиев. - Текст: непосредственный / / Universum: химия и биология. - 2021. - № 9. - С.26-29.
2. Астафьева, О.В. Практические занятия блока «Выделение и изучение биологически активных компонентов» дисциплины «Общая биотехнология»: учеб.-метод. пособие. - Астрахань, 2015. - 54 с. - Текст: непосредственный.
3. Еремеева, Н.Б. Антиоксидантная активность экстрактов черноплодной рябины, полученных в надкритических условиях / Н.Б. Еремеева, Н.В. Макарова, И.А. Платонов. - Текст: непосредственный / / Техника и технология пищевых производств. - 2016. - Т. 42, - № 3. - С. 12-18.
4. Albouchi, F. Ethnobotanical notes and phytopharmacologiques on Solanum nigrum Linn. (Family: Solanaceae) // American Journal of Phytomedicine and Clinical Therapeutics. - 2018. - Т. 6, - № 1. - рр. 5.
5. Hameed, A., Akhtar N. Comparative chemical investigation and evaluation of antioxidant and tyrosinase inhibitory effects of Withania somnifera (L.) Dunal and Solanum nigrum (L.) berries // Acta Pharmaceutica. - 2018. - Т. 68. - № 1. - рр.47-60.
6. Huang, H.C., Syu K.Y., Lin J.K. Chemical composition of Solanum nigrum linn extract and induction of autophagy by leaf water extract and its major flavonoids in AU565 breast cancer cells // Journal of agricultural and food chemistry. - 2010. - Vol. 58. - №. 15. - рр. 8699-8708.
7. Kaushik, D., Jogpal V., Kaushaik P., Lal S., Saneja A., Sharma C., Aneja K.R. Evaluation of activities of Solanum nigrum fruit extract // Archives of applied science research. - 2009. - Vol. 1. - № 1. - рр. 43-50.
8. Nawab, A. Selective cell cycle arrest and induction of apoptosis in human prostate cancer cells by a polyphenol-rich extract of Solanum nigrum //International Journal of Molecular Medicine. - 2012. - Vol. 29. - № 2. - рр.277-284.
9. Sankaran, M. Protective effect of Solanum nigrum fruit extract on the functional status of liver and kidney against ethanol induced toxicity // Journal of Biochemical Technology. - 2012. - Т. 3. - № 4. - рр. 339-343.
10. Son, Y.O., Kim J., Lim J.C., Chung Y., Chung G.H., Lee J.C. Ripe fruits of Solanum nigrum L. inhibits cell growth and induces apoptosis in MCF-7 cells // Food and chemical toxicology. - 2003. - Vol. 41. - рр. 1421-1428.
REFERENCES
1. Abdulaeva, B.T., Soliev M.I. Opredelenie antiradikal'noy aktivnosti polyni gor'koy i sosnovykh ekstraktov [Determination of antiradical activity of wormwood and pine extracts], Universum: khimiya i biologiya. - 2021. - № 9. - pp.26-29.
2. Astafeva, O.V. Prakticheskie zanyatiya bloka «Vydelenie i izuchenie biolog-icheski aktivnykh komponentov» distsipliny «Obshchaya biotekhnologiya»: ucheb.-metod. posobie. - Astrakhan', 2015. - 54 p.
3. Eremeeva, N.B., Makarova N.V., Platonov I.A. Antioksidantnaya aktivnost' ekstraktov chernoplodnoy ryabiny, poluchennykh v nadkriticheskikh usloviyakh [Antioxidant activity of chokeberry extracts obtained under supercritical conditions], Tekhnika i tekhnologiya pishchevykh proizvodst. - 2016. - T. 42, - № 3. - pp.12-18.
4. Albouchi, F. Ethnobotanical notes and phytopharmacologiques on Solanum nigrum Linn.(Family: Solanaceae), American Journal of Phytomedicine and Clinical Therapeutics. -2018. - Т. 6, - № 1. - 5 p.
5. Hameed, A., Akhtar N. Comparative chemical investigation and evaluation of antioxidant and tyrosinase inhibitory effects of Withania somnifera (L.) Dunal and Solanum nigrum (L.) berries, Acta Pharmaceutica. - 2018. - Vol. 68, - № 1. - pp.47-60.
6. Huang, H.C., Syu K.Y., Lin J.K. Chemical composition of Solanum nigrum linn extract and induction of autophagy by leaf water extract and its major flavonoids in AU565 breast cancer cells, Journal of agricultural and food chemistry. - 2010. - Т. 58, - № 15. - pp. 8699-8708.
7. Kaushik, D., Jogpal V., Kaushaik P., Lal S., Saneja A., Sharma C., Aneja K.R. Evaluation of activities of Solanum nigrum fruit extract, Archives of applied science research. - 2009. - Vol. 1. - № 1. - pp. 43-50.
8. Nawab, A. Selective cell cycle arrest and induction of apoptosis in human prostate cancer cells by a polyphenol-rich extract of Solanum nigrum, International Journal of Molecular Medicine. - 2012. - Т. 29, - № 2. - pp. 277-284.
9. Sankaran, M. Protective effect of Solanum nigrum fruit extract on the functional status of liver and kidney against ethanol induced toxicity, Journal of Biochemical Technology. - 2012. - Т. 3, - № 4. - pp. 339-343.
10. Son Y.O., Kim J., Lim J.C., Chung Y., Chung G.H., Lee J.C. Ripe fruits of Solanum nigrum L. inhibits cell growth and induces apoptosis in MCF-7 cells, Food and chemical toxicology. - 2003. - Vol. 41. - pp.1421-1428.
