CC BY
98
УДК 581.5:582.734 О.А. Стародуб, Л.Н. Меняйпо
ИЗУЧЕНИЕ ЛИПИДОВ ПЛОДОВ ШИПОВНИКОВ (ROSA L.), ПРОИЗРАСТАЮЩИХ В РАЗНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Изучен жирнокислотный состав липидов плодов шиповников иглистого и майского. Выявлена эколого-географическая особенность накопления липидов с разным содержанием насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.
Липиды широко распространены в природе. Вместе с белками и углеводами они составляют основную массу органических веществ всех живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки. В растениях они накапливаются главным образом в семенах и плодах. Содержание в них липидов зависит не только от индивидуальных особенностей растений, но и от вида, места и условий произрастания [6].
Липиды - важнейший компонент пищи, во многом определяет ее пищевую ценность и вкусовое достоинство. В питании имеет значение не только количество, но и химический состав липидов, особенно содержание полиненасыщенных (линолевой Сш и линоленовой Сш) кислот. Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме человека, поэтому они получили название «незаменимых», или «эссенциаль-ных» [6].
Липидам принадлежит важная роль в повышении адаптации растений к условиям существования. Отдельные авторы подчеркивают защитные функции липидов, которые обладая высоким энергетическим резервом, помогают организму переносить неблагоприятные воздействия внешней среды [4].
К настоящему времени имеется довольно много работ, посвященных изучению общего содержания липидов в различных органах древесных растений. Однако исследования липидов плодов Rosa L. (шиповников) и их жирнокислотного состава в Красноярском крае немногочисленны и фрагментарны. Проведение исследования жирнокислотного состава в экологическом аспекте является актуальным.
Цель работы - исследование липидов и их жирнокислотного состава в плодах шиповников, произрастающих в разных эколого-географических районах Красноярского края.
В качестве объектов изучения нами выбраны наиболее распространенные в Красноярском крае дикорастущие виды шиповников R. аcíсularís L. (шиповник иглистый, в Сибири ареал его заходит далеко на север до 68-72° с.ш.) и R. majalis Herrm. (шиповник майский, на севере граница доходит только до 64-66° с.ш.) [7]. Районы исследований: Енисейский (южная тайга), Емельяновский (лесостепь) и Ермаковский (предгорья Западного Саяна), несмотря на относительно небольшое географическое удаление друг от друга значительно, различаются по климатическим условиям. Продолжительность периода активной вегетации (выше 10°С) в Ермаковском районе в среднем составляет 150 дней, в Емельяновском - до 120 дней и в Енисейском - 90 дней, средняя температура вегетационного периода - 14,7, 14,3 и 13,7°С соответственно. В этих районах отмечено совместное произрастание шиповников иглистого и майского.
Сбор растительного материала проводился в августе - сентябре 2006 г., на стадии потребительской зрелости плодов.
Липиды экстрагировали из сушеных плодов смесью растворителей хлороформ-изопропанол в соотношении 1:1 по объему. Метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК) получали после кислотного метанолиза липидов, который проводили в смеси метанола и серной кислоты. МэжК анализировали на газожидкостном хромато-масс-спектрометре GCD plus (Hewlett Paskard, США).
Шиповники разного местопроизрастания различались по содержанию липидов и жирных кислот (табл. 1).
Таблица 1
Содержание липидов и жирных кислот в плодах шиповника разных районов
Наименование веществ Ермаковский Емельяновский Енисейский
иглистый майский иглистый майский иглистый майский
Липиды, % (а.с.в.) 9,87 10,10 13,74 9,67 9,44 10,29
Жирные кислоты, % (а.с.в.) 2,81 2,55 3,39 3,17 3,18 3,36
Жирные кислоты, % (от суммы липидов) 28,49 25,26 24,65 32,82 33,68 32.60
Их максимальное содержание отмечено в плодах шиповника иглистого, произрастающего в Емельяновском районе (13,74%), более чем на 4% превышающее их уровень в шиповнике майском этого же место-
произрастания. В Енисейском и Ермаковском районах количество липидов различается незначительно, варьируясь от 9,44 до 10,29%. Отмечено, что шиповник майский в этих районах накапливает липидов больше, чем иглистый.
Результаты исследования жирнокислотного состава липидов плодов шиповника представлены в таблице 2.
Таблица 2
Жирнокислотный состав плодов шиповника иглистого (в числителе) и майского (в знаменателе)
Число Ермаковский Емельяновский Енисейский
Название ЖК углеродных атомов % (а.с.в.) % от суммы ЖК % (а.с.в.) % от суммы ЖК % (а.с.в.) % от суммы ЖК
Насыщенные ЖК
Каприловая 10:0 0,002 0,003 0,08 0,12 0,002 0,001 0,05 0,04 0,002 0,004 0,06 0,12
Лауриновая 12:0 0,018 0,018 44 СОІСО о1о" 0,019 0,009 0,56 0,27 0,015 0,023 0,47 0,69
Миристиновая 14:0 0,012 0,009 0,44 0,36 0,015 0,006 0,45 0,20 0,015 0,014 0,47 0,42
Пентадекановая 15:0 0,003 0,002 ОІО 0Г0 ООІСО 0,004 0,002 0,11 0,05 0,004 Следы 0,13 Следы
Пальмитиновая 16:0 0,182 0,180 68 ^|г- с^со 0,250 0,179 СЛІ, СЛІСО 0,244 0,236 82 со|о 77
Маргариновая 17:0 0,004 0,004 0,14 0,13 0,005 0,003 0,15 0,08 0,005 0,006 0,16 0,17
Стеариновая 18:0 0,188 0,062 73 СОІСО 0,082 0,110 2,41 3,47 0,074 0,075 2,31 2,24
Арахиновая 20:0 0,026 0,028 0,92 1.04 0,041 0,037 1,22 1,17 0,031 0,028 0,99 0,85
Бегеновая 22:0 0,020 0,023 0,71 0,86 0,020 0,025 0,60 0,77 0,025 0,023 0,79 0,70
Лигноцериновая 24:0 0,015 0,021 48 ЮІГ- 0,013 0,017 0,38 0,54 0,014 0,020 0,45 0,60
Гексакозановая 26:0 0,010 0,016 0,35 0,61 0,005 0,009 0,14 0,28 0,008 0,016 0,24 0,49
Ненасыщенные ЖК
Г ексадеценовая 16:1 0,005 Следы 0,17 Следы 0,002 0,002 0,05 0,05 0,003 0,002 0,08 0,07
Пальмитолеиновая 16:1ш7 0,013 0,012 0,47 0,45 0,022 0,007 0,66 0,21 0,056 0,013 1,76 0,39
Гексадекадиеновая 16:2ш5 0,006 Следы 0,23 Следы 0,001 0,001 0,02 0,02 0,001 0.002 0,05 0,05
Г ексадекатриеновая 16:3ш3 0,004 0,004 0,15 0,15 Следы 0,002 0,01 001 0,001 0,003 0,03 0,03
Гептадеценовая 17:1 Следы Следы Следы Следы 0,002 0,002 0,07 0,06 0,001 0,004 0,05 0,12
Олеиновая 18:1ш9 0,393 0,414 13,99 15,63 0,658 0,499 19,43 15,72 0,565 0,538 17,77 16,04
Линолевая 18:2ш6 0,887 0,845 31,54 31,85 1,214 1,066 35,84 33,60 1,149 1,160 36,13 34,57
Линоленовая 18:3ш3 0,990 0,993 35,21 37,45 1,001 1,170 29,55 36,86 0,940 1,158 29,56 34,52
Гандолиновая 20:1ш9 0,016 0,015 0,58 0,56 0,020 0,018 06 СОІЮ 00 0,015 0,017 0,48 0,52
Эйкозадиеновая 20:2ш6 0,008 0,006 0,27 0,21 0,009 0,008 0,26 0,25 0,008 0,006 0,25 0,18
Эйкозатриеновая 20:3ш6 0,006 0,002 0,20 0,09 0,002 0,003 0,06 0,10 0,003 0,003 0,08 0,08
Идентифицировано 22 жирные кислоты, в том числе 11 предельных и 11 непредельных (имеющих одну или несколько двойных связей в различных положениях) с числом углеродных атомов от 10 до 26. Содержание жирных ненасыщенных кислот выше, чем насыщенных. Жирные ненасыщенные кислоты имеют более низкую температуру плавления, что важно для организмов, распространенных в холодных зонах [3]. Среди насыщенных жирных кислот найдено две с нечетным числом атомов углерода - пентадекановая С15 и маргариновая С17, среди ненасыщенных одна - гептадеценовая С^1.
В жирнокислотном составе плодов шиповника иглистого и майского во всех районах установлены значительные количества ненасыщенных кислот с 18 углеродными атомами - олеиновой, линолевой и ли-ноленовой. Максимальные значения олеиновой и линоленовой кислот (0, 658 и 1,214% соответственно) характерны для шиповника иглистого Емельяновского района, линоленовой (1,170%) - для шиповника майского этого же местопроизрастания.
Из насыщенных ЖК заслуживают внимания кислоты с числом углеродных атомов С16 - пальмитиновая, максимальное значение в плодах шиповника иглистого 0,258% (Емельяновский район) и С18 - стеариновая, максимальное значение (0,188%) в плодах шиповника иглистого Ермаковского района. Остальные жирные кислоты определены в пределах сотых и тысячных долей процента и на общее содержание жирных кислот не оказывают существенного влияния.
Для определения варьирования жирнокислотного состава были определены некоторые показатели, характеризующие изменчивость жирнокислотного состава в зависимости от вида шиповника и условий произрастания (табл. 3).
Таблица 3
Показатели жирнокислотного состава плодов шиповника иглистого (в числителе) и майского (в знаменателе) из разных районов произрастания
Ермаковский р-н Емельяновский р-н Енисейский р-н
Показатель % (а.с.в.) % от суммы ЖК % (а.с.в.) % от суммы ЖК % (а.с.в.) % от суммы ЖК
Сумма ЖК насыщенных 0,480 0,366 17,04 13,77 0,456 0,398 13,45 12,52 0,437 0,445 13,75 13,30
Сумма ЖК ненасыщенных 2,323 2,291 82,82 86,39 2,931 2,775 86,55 87,44 2,742 2.903 86,24 86,49
Сумма ЖК 0,233 8,28 0,313 9,25 0,339 10,68
С12 ... С16 0,225 8,50 0,208 6,46 0,293 8,67
Сумма ЖК С18 ...С26 2,559 90,98 3,065 90,49 2,832 89,05
2,425 91,41 2,962 93,32 3,044 90,79
Сумма ЖК насыщенных с нечетным числом атомов С15 и С17 0,007 0,006 0,23 0,21 0,009 0,005 0,26 0,13 0,009 0,006 0,29 0,17
Количество ЖК ненасыщенной С171 Следы Следы Следы Следы 0,002 0,002 0,07 0,06 0,001 0,004 0,05 0,12
Сумма ЖК с моноеновыми 0,427 15,22 0,704 20,82 0,640 20,15
связями 0,441 16,64 0,528 16,60 0,574 17,14
Сумма ЖК с диеновыми связями 0,901 0,851 32,04 32,911 1,224 1,075 36,12 33,87 1,158 1,168 36,43 34,8
Сумма ЖК с триеновыми связями 1,000 0,999 35,56 37,63 1,003 1,175 30,623 36,97 0,944 1,164 29,643 35,784
Коэффициент полиненасы-щенности 3,96 5,06 - 4,88 5,65 - 4,80 5,24
Коэффициент ненасыщенности = I полиненасыщенных ЖК / I насыщенных ЖК.
Сумма насыщенных ЖК составляет 12,52-13,77% (от суммы ЖК) и не зависит от вида и условий произрастания, незначительное превышение отмечено в шиповнике иглистом Ермаковского района -17,04%, где определено высокое содержание стеариновой кислоты - 6,67% (в отличие от 2,41 и 2,31 у других вариантов).
Количество ЖК с числом углеродного атома от 12 до 16 увеличивается в направлении движения с юга на север, такая зависимость в шиповнике иглистом просматривается более четко. Укорачивание длины углеродных цепей, так же, как и увеличение числа двойных связей, снижает температуру плавления этих соединений, повышая адаптацию растений к более суровым условиям обитания [5].
Сумма ЖК с числом углеродных атомов 18 и более варьируется незначительно, некоторое превышение по этому показателю можно отметить для шиповников Емельяновского района.
Сумма жирных насыщенных кислот с нечетным числом атомов углерода (15 и 17) незначительно увеличивается в северном направлении, а ненасыщенная гептадеценовая кислота С171 в плодах Ермаковского района определена в следовых количествах, максимальное ее значение у шиповника майского Енисейского района - 0,004%.
Особого внимания заслуживают установленные особенности накопления ненасыщенных ЖК и степени ненасыщенности входящих в состав липидов жирных кислот. Суммы ненасыщенных ЖК в плодах шиповника увеличиваются по мере распространения его с юга на север, причем у шиповника майского эта зависимость просматривается более четко. Максимальное значение суммы ненасыщенных ЖК для шиповника иглистого установлено в Емельяновском районе, а для майского в Енисейском и составляет 2,931 и 2,903% соответственно.
Накопление моно- и диеновых жирных кислот в Емельяновском и Енисейском районах шиповником иглистым в 1,5 и 1,3 раза, а майским - в среднем в 1,2 раза выше, чем в Ермаковском. Количество триено-вых ЖК в шиповнике иглистом в настоящем исследовании практически не зависит от условий обитания и варьируется в интервале от 0,944 до 1,003%. Содержание этих кислот в плодах шиповника майского снижалось от северного местопроизрастания к южному. Коэффициент полиненасыщенности ЖК двух видов шиповника существенно возрастает по мере продвижения растений с юга на север, однако несколько снижается в шиповнике Енисейского района. Следует отметить, что коэффициент ненасыщенности шиповника майского в среднем в 1,2 раза выше, чем иглистого. Причину подобной закономерной зависимости между климатом и маслообразованием у растений С.Л. Иванов [2] усматривает в том, что высокая теплотворная способность масла и особенно наличие в нем непредельных кислот служит защитным приспособлением у растений в холодных условиях северных широт.
Таким образом, шиповники иглистый и майский, произрастающие в Красноярском крае, являются источником липидов и «эссенциальных» жирных кислот. Более высокое содержание линолевой и линоленовой кислот установлено в плодах шиповников, произрастающих в Емельяновском (лесостепь) и Енисейском (южная тайга) районах.
Анализ жирнокислотного состава плодов шиповника иглистого и майского показал различия между видами по интенсивности накопления липидов и характеру изменения жирнокислотного состава в зависимости от условий произрастания. При продвижении с юга на север увеличивается количество короткоцепочных (С12-С16) жирных кислот и ненасыщенность. Степень варьирования жирнокислотного состава плодов в зависимости от условий произрастания у шиповника майского выше, чем у иглистого.
Литература
1. Ермаков, А.И. Быстрый способ определения жирных кислот масла семян подсолнечника / А.И. Ермаков, Э.В. Попова // Тр. по прикл. ботанике, генетике и селекции. - М., 1975. - Т. 55. - Вып. 2. - С. 235-239.
2. Иванов, С.Л. Климатическая теория образования органических веществ / С.Л. Иванов. - М., 1961. - 87 с.
3. Ленинджер, А. Биохимия / А. Ленинджер. - М.: Наука, 1976. - С. 221-225.
4. Майснер, А.Д. Жизнь растений в неблагоприятных условиях / А.Д. Майснер. - Минск.: Вышэйш. шк.,
1981. - 96 с.
5. Полевой, В.В. Физиология растений: учеб. для биол. спец. вузов / В.В. Полевой. - М.: Высш. шк., 1989. -464 с.
6. Скурихин, И.М. Все о пище с точки зрения химика: справ. изд. / И.М. Скурихин, А.П. Нечаев. - М.: Высш. шк., 1991. - 288 с.
7. Черепнин, Л.Н. Особенности флоры юга Красноярского края / Л.Н. Черепнин // Учен. зап. Краснояр.
гос. пед. ин-та.-- Красноярск: Изд-во Краснояр. пед. ин-та, 1959. - Т. 10. - С. 3-11.
----------♦'-------------
