CC BY
27
s s
(-4
о R О
к
и
<и н о S
VO
S «
S
U
о
о S IQ
о
(N О (N
УДК 633. 82:665. 52 Код ВАК 06.01.05 DOI: 10.32417/1997-4868-2020-202-11-76-84
Особенности накопления биологически активных веществ в растениях Elsholtzia stauntonii Benth., выращиваемых в предгорной зоне Крыма
О. А. Пехова1*, Л. А. Тимашева1, И. Л. Данилова1, И. В. Белова1
1 Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма, Симферополь, Россия
* E-mail: [email protected]
Аннотация. Цель исследований - изучить качество сырья Elsholtzia stauntonii Benth., выращенного в предгорной зоне Крыма, по содержанию эфирного масла и других видов БАВ для комплексного применения в качестве эфиромаслич-ного, пищевого и лекарственного. Методы. Определение качества сырья E. stauntonii осуществляли по общепринятым методикам. Результаты. Определены особенности накопления эфирного масла в различных органах растения E. stauntonii. Показана вариабельность массовой доли эфирного масла, его компонентного состава и БАВ по фазам развития растений. Установлено, что основными маслосинтезирующими органами растений E. stauntonii являются листья и соцветия. Наибольшее количество эфирного масла было получено из соцветий - 1,82 %, которые во фракционном составе сырья составили 45,6 %. Максимальное количество эфирного масла с доминантными компонентами розфура-ном и розфуранэпоксидом накапливалось в растениях в фазу массового цветения (1,48 % на а. с. м.). Самый высокий уровень содержания БАВ - фенольных соединений - отмечен в фазы активного роста вегетативных и формирования генеративных органов растений (отрастание и бутонизация); экстрактивных веществ - в фазу отрастания. В процессе хранения воздушно-сухого сырья E. stauntonii в течение 2 лет происходят потери эфирного масла в результате его испарения (54,0 %) и изменение его компонентного состава (увеличение монотерпеновых производных фурана на 26,6 % и уменьшение сесквитерпеновых углеводородов на 23,5 %). Хранить воздушно-сухое сырье данной культуры более
2 лет нецелесообразно из-за существенных потерь эфирного масла. Научная новизна. Впервые изучено качество сырья E. stauntonii сорта Розовое облако, выращенного в предгорной зоне Крыма. Сырье и эфирное масло E. stauntonii обладают широким спектром биологической активности и могут применяться в эфиромасличном и пищевом производствах, в медицине.
Ключевые слова: Elsholtzia stauntonii Benth., сырье, эфирное масло, биологически активные вещества, срок хранения.
Для цитирования: Пехова О. А., Тимашева Л. А., Данилова И. Л., Белова И. В. Особенности накопления биологически активных веществ в растениях Elsholtzia stauntonii ВепШ., выращиваемых в предгорной зоне Крыма // Аграрный «й вестник Урала. 2020. № 11 (202). С. 76-84. Б01: 10.32417/1997-4868-2020-202-11-76-84.
п
^ Дата поступления статьи: 23.09.2020. М
Постановка проблемы (Introduction) побега появляются боковые побеги и формируются со-
^ Эльсгольция Стаунтона (Elsholtzia stauntonii Benth.) - цветия. Массовое цветение растений наступает в первой
§ многолетний полукустарник семейства Lamiaceae, рас- декаде сентября, в конце сентября - октябре образуются
§ пространен в Восточной и Центральной Индии, Китае, плоды Общий вид растений E. stauntonii, произрастающих
* Монголии, Японии, Индокитае, Западной Европе, Молдо- на интродукционно-селекционном питомнике эфиромас-
^ ве, Украине, Закавказье, Краснодарском крае и в Крыму. личных и лекарственных растений (Крым, Белогорский
^ В качестве дикорастущего растения встречается на Даль- район, с. Крымская Роза), представлен на рис. 1. К нем Востоке и в Сибири. Наземная часть растений используется как эфиромас-
g В условиях предгорного Крыма в культуре растения личное, пряно-ароматическое сырье и в народной меди-
g достигают высоты 85-103 см. Главный корень стерж- цине для лечения неврозов сердца, сердечной недостаточ-
Ц невой с боковыми ответвлениями, листья крупные, су- ности, желудочно-кишечных заболеваний, респираторных
противные, удлиненно-овальные, с городчатыми краями инфекций и онкологий. По литературным данным, хими-
(опадают в конце вегетации). Соцветия - полителический ческий состав растений эльсгольции Стаунтона обширен
колосовидный тирс длиной 10-15 см, цветки мелкие, и включает более 50 соединений, а именно флавоноиды,
обоеполые, симметричные. Плод - орешек [1, с. 170-171]. кумарины, лигнаноиды, тритерпеноиды, стероиды, ал-
« Вегетация растений обычно начинается в конце марта. калоиды, органические кислоты (в том числе розмари-Активный рост растений наблюдается во второй половине новую), дубильные вещества, витамины, аминокислоты,
С июня - июле. В конце августа в верхней части главного жирные кислоты, кумарины и эфирное масло [2, с. 51-57; <
Рис. 1. Общий вид растений E. stauntonii Fig. 1. Plants ofE. stauntonii
3, c. 233-235]. Сырье, эфирное масло и водно-спиртовые экстракты эльсгольции Стаунтона обладает широким спектром биологической активности: антимикробным, антивирусным, антифунгальным, противовоспалительным, антиоксидантным, диуретическим действиями [4, с. 806-813], [5, с. 407-412], [6, с. 553-554].
Фитохимия этого растения, выращиваемого в различных природно-климатических условиях России, исследована недостаточно [7, с. 87-92], [8, с. 239-244]. В Крыму изучение эльсгольции Стаунтона было проведено в различных агроклиматических районах [9, с. 90-94], [10], [11, с. 25-26]. Однако в предгорной зоне Крыма для растений эльсгольции Стаунтона не изучены вопросы накопления биологически активных веществ, в том числе и эфирных масел по фазам вегетации и органам растений. Отсутствуют литературные данные о влиянии условий и сроков хранения высушенного сырья на содержание и качество эфирного мала и других видов БАВ.
Цель исследований - изучить качество сырья E. stauntonii Benth. (выращенного в предгорной зоне Крыма) по содержанию эфирного масла и других видов БАВ для комплексного применения в качестве эфиромасличного, пищевого и лекарственного растения.
Эти районы отличаются как по почвенным условиям, так и по климатическим показателям. Сравнивали растения, в корневой зоне которых поддерживался постоянный режим влажности почвы (70-80 % от наименьшей влаго-емкости) со дня их посадки с контрольными растениями при естественном увлажнении.
Методология и методы исследования (Methods)
Исследования проводились с 2017 по 2019 гг. в отделе переработки и стандартизации эфиромасличного сырья ФГБУН «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма». Материалом исследований служило свежеубранное и воздушно-сухое сырье E. stauntonii сорта Розовое облако [12, с. 260], выращенное на суходоле в с. Крымская Роза Белогорского района Республики Крым. Территория относится к одному из 5 агроклиматических районов Крыма - четвертому, верхнему, предгорному, теплому, недостаточно влажному; подрайон северный с
умеренно мягкой зимой. Климат района исследований умеренно континентальный. Максимальная температура воздуха составляет 37 °С; минимальная - минус 24 °С. Годовая сумма осадков колеблется в пределах от 293 мм до 986 мм, из них 59 % ливневых. В годы исследований количество осадков в период вегетации в среднем составляло 520 мм. Гидротермический коэффициент в среднем был равен 0,90, что свидетельствует об умеренно-засушливом характере агроклиматических условий в период вегетации.
Качественные характеристики свежеубранного и воздушно-сухого сырья (влажность, содержание экстрактивных веществ, эфирного масла, общих фенольных соединений, фенолкарбоновых кислот и флавоноидов, дубильных веществ) определяли по общепринятым методикам.
Компонентный состав эфирного масла эльсгольции Стаунтона определяли методом газовой хроматографии на приборе «Кристалл 2000М» сразу после его извлечения из сырья. Для идентификации и полного разделения основных компонентов эфирного масла были подобраны следующие условия хроматографирования: колонка капиллярная кварцевая длиной 60 м с внутренним диаметром 0,32 мм, неподвижная фаза CR-WAXms (полиэти-ленгликоль в золь-гель матрице). Температура термостата колонки программировалась в следующем режиме: 80 °С продолжительностью 1 мин., далее программирование со скоростью 5 С/мин до 220 °С. Давление на входе в колонку было 100 кПа, далее со скоростью 0,20 кПа/мин до 120,0 кПа, деление потока газа-носителя - 1/70. Газ-носитель - азот.
Идентификацию основных компонентов эфирного масла эльсгольции Стаунтона проводили путем сравнения времени удерживания пиков стандартных веществ, массовую долю которых определяли методом нормализации, основанном на расчете отношения параметра пика данного компонента к сумме параметров всех компонентов. Повторность определения содержания БАВ в сырье трехкратная. Математическую обработку данных исследований проводили с использованием статистических методов.
Результаты (Results)
В настоящее время нет однозначного ответа на ряд вопросов, которые стоят перед учеными и практиками, занимающимися изучением эфиромасличных растений, их выращиванием и переработкой. Это обусловлено, прежде всего, тем, что состав эфирных масел и других БАВ в растениях под влиянием различных факторов может существенно изменяться. На содержание и компонентный состав БАВ влияют различные абиотические и биотические факторы региона выращивания эфироносов (температура воздуха, осадки, освещенность, состав почвы, болезни и вредители растений), а также фаза онтогенеза растений, способ переработки сырья, условия его сушки и хранения.
Одним из вопросов, стоящих при изучении эфиромас-личных растений, является исследование динамики накопления эфирных масел в течение вегетационного периода. Литературные данные по накоплению эфирных масел в растениях подтверждают, что его содержание значительно изменяется в процессе онтогенеза. Для многих видов эфи-ромасличных растений различных семейств установлена
i h-i«
l
CTQ
a
b
h-i«
О
г+
го
0 b ¡3
1
CTQ h-
n>
СЛ
О
P
et k h
о
v p
er et
v
ö
p
i
v
p
Cd
i v
О
to о
s s
и
о к о к
и
<и н о S
VO
s «
s
и
О
к о s
IQ
видоспецифичность по показателю содержания эфирного масла [13, с. 72-75].
Знание динамики накопления эфирного масла, изменения его химического состава в процессе развития растения дает возможность установить оптимальные сроки уборки сырья с наибольшим выходом и характерным качеством эфирного масла.
Структурный анализ растений E. stauntonii, выращенных в предгорной зоне Крыма, показал, что над-
земная часть растений состоит из следующих фракций: листья (26,1-55,6 %), стебли (23,1-44,4 %) и соцветия (19,8-45,6 %). Соотношение фракций по фазам вегетации меняется. Так, фракция «листья» уменьшается к концу фазы цветения в 2,1 раза от 55,6 % в фазу отрастания до 26,1 % в фазу окончания цветения вследствие их засыхания и опадания (таблица 1).
Таблица1
Динамика накопления эфирного масла в различных органах растений E. stauntonii по фазам вегетации,
2017-2019 гг.
Фаза вегетации растений Органы растений Фракционный состав,% Массовая доля, % m/m
Влаги Эфирного масла (на а. с. м.)
Отрастание Листья 55,6 ± 3,8 74,3 ± 0,5 0,73 ± 0,03
Стебли 44,4 ± 2,6 72,0 ± 0,5 Следы
Целое 100,0 ± 0,0 74,1 ± 0,5 0,59 ± 0,03
Бутонизация Листья 51,9 ± 3,5 67,3 ± 0,4 0,86 ± 0,04
Стебли 28,3 ± 2,3 60,5 ± 0,3 Следы
Соцветия 19,8 ± 0,8 68,8 ± 0,4 1,19 ± 0,05
Целое 100,0 ± 0,0 65,9 ± 0,4 0,87 ± 0,04
Начало цветения Листья 48,8 ± 3,6 65,4 ± 0,4 0,99 ± 0,05
Стебли 24,5 ± 2,5 54,8 ± 0,3 Следы
Соцветия 26,7 ± 2,0 66,5 ± 0,4 1,38 ± 0,06
Целое 100,0 ± 0,0 65,3 ± 0,4 1,05 ± 0,06
Массовое цветение Листья 31,3 ± 3,0 61,8 ± 0,4 1,11 ± 0,06
Стебли 23,1 ± 2,2 52,5 ± 0,3 Следы
Соцветия 45,6 ± 4,0 70,5 ± 0,5 1,82 ± 0,07
Целое 100,0 ± 0,0 65,0 ± 0,4 1,48 ± 0,06
Окончание цветения Листья 26,1 ± 2,5 60,0 ± 0,4 0,55 ± 0,04
Стебли 29,0 ± 3,0 46,2 ± 0,3 Следы
Соцветия 44,9 ± 3,4 65,7 ± 0,4 1,16 ± 0,05
Целое 100,0 ± 0,0 56,8 ± 0,4 1,09 ± 0,04
НСР„,, . 05 (целое растение) 0,20
НСР„,, . 05 (листья) 0,09
НСР05 (соцветия) 0,15
Table 1
The dynamics of the accumulation of essential oil in various organs of E. stauntonii depending on the growth stage,
2017-2019
Plant growth stage Plant organs Fractional composition, % Mass fraction, % m/m
Moisture Essential oil (in terms of absolutely dry weight)
Regrowth Leaves 55.6 ± 3.8 74.3 ± 0.5 0.73 ± 0.03
Stems 44.4 ± 2.6 72.0 ± 0.5 Traces
Whole plant 100.0 ± 0.0 74.1 ± 0.5 0.59 ± 0.03
Bud formation Leaves 51.9 ± 3.5 67.3 ± 0.4 0.86 ± 0.04
Stems 28.3 ± 2.3 60.5 ± 0.3 Traces
Inflorescences 19.8 ± 0.8 68.8 ± 0.4 1.19 ± 0.05
Whole plant 100.0 ± 0.0 65.9 ± 0.4 0.87± 0.04
Early flowering Leaves 48,8 ± 3,6 65.4 ± 0.4 0.99 ± 0.05
Stems 24.5 ± 2.5 54.8 ± 0.3 Traces
Inflorescences 26.7 ± 2.0 66.5 ± 0.4 1.38 ± 0.06
Whole plant 100.0 ± 0.0 65.3 ± 0.4 1.05 ± 0.06
Mass flowering Leaves 31.3 ± 3.0 61.8 ± 0.4 1.11 ± 0.06
Stems 23.1 ± 2.2 52.5 ± 0.3 Traces
Inflorescences 45.6± 4.0 70.5 ± 0.5 1.82 ± 0.07
Whole plant 100.0 ± 0.0 65.0 ± 0.4 1.48 ± 0.06
End of flowering Leaves 26.1 ± 2.5 6.0 ± 0.4 0.55 ± 0.04
Stems 29.0 ± 3.0 46.2 ± 0.3 Traces
Inflorescences 44.9 ± 3.4 65.7± 0.4 1.16± 0.05
Whole plant 100.0 ± 0.0 56.8 ± 0.4 1.09 ± 0.04
0.20
LSD.. „ ) 0.09
LSD05 (inflorescences) 0.15
Исследованиями установлено, что содержание эфирного масла в растениях колебалось в течение вегетационного периода в среднем от 0,59 % до 1,48 % на абсолютно сухую массу (на а. с. м.).
В целых растениях максимальное содержание эфирного масла было отмечено в фазу массового цветения и составило 1,48 % на а. с. м. В эту же фазу в соцветиях и листьях также был отмечен максимум содержания эфирного масла: 1,82 % и 1,11 % соответственно. В сырье E. stauntonii стебли являлись балластом, так как не содержали эфирного масла.
Методом газожидкостной хроматографии был определен компонентный состав эфирного масла E. stauntonii по органам растений и фазам вегетации. Результаты исследований представлены в таблице 2.
Эфирное масло E. stauntonii содержало 43 компонента, из них идентифицирован 31. По массовой доле в эфирном масле эльсгольции Стаунтона преобладали монотерпено-вые производные фурана (розфуран и его оксид - розфу-ранэпоксид), которые являются кислородсодержащими гетероциклическими соединениями. Сумма их в целом растении в течение вегетации варьировала незначительно от 65,61 % до 72,08 %. Благодаря высокой доле этих компонентов эфирное масло E. stauntonii проявляет антибактериальную активность по отношению к патогенным микроорганизмам: Staphelococcus aureus, Bactericum mes-entericus, Escherichia coli, Proteus vulgaris и Pseudomonas auruginosa [6, с. 553-554], [4, с. 806-813]. Антибактериальная активность эфирного масла приобретает особое значение в связи с использованием его в качестве ароматизатора для пищевых продуктов.
Таблица 2
Химический состав эфирного масла E. stauntonii в различных органах
растений по фазам вегетации (%), 2017-2019 гг.
Фаза вегетации растений Органы растений Терпеновые углеводороды (моно/ сескви) Монотерпеновые производные фурана Терпеновые спирты
Всего Розфуран/розфуранэпоксид
Отрастание Листья 2,48/5,13 74,91 38,48/36,43 3,23
Целое 0,97/4,26 65,61 35,47/30,14 0,98
Бутонизация Листья 1,68/4,56 73,50 40,00/33,50 5,61
Соцветия 2,18/6,20 66,76 40,31/26,45 7,59
Целое 2,13/4,57 72,06 42,12/29,94 6,59
Начало цветения Листья 3,15/8,02 70,43 57,00/13,43 4,86
Соцветия 1,71/7,76 75,92 51,20/24,72 3,17
Целое 3,04/7,18 72,08 48,82/23,26 3,44
Массовое цветение Листья 2,58/6,80 68,87 54,49/14,38 2,69
Соцветия 3,12/2,44 75,16 47,88/27,28 4,25
Целое 2,67/2,89 70,95 47,42/23,23 3,24
Окончание цветения Листья 3,50/6,01 60,26 47,72/12,54 3,01
Соцветия 2,65/5,68 71,66 44,89/26,77 2,31
Целое 3,10/5,93 68,73 49,17/19,56 2,86
Table 2
Chemical composition of E. stauntonii essential oil obtained from various organs
depending on the growth stage (%), 2017-2019
Plant growth stage Plant organs Terpene hydrocarbons (monoterpenes/ sesquiterpenes) Furan monoterpene derivatives Terpene alcohols
Total Rosefuran/rosefuranepoxide
Regrowth Leaves 2.48/5.13 74.91 38.48/36.43 3.23
Whole plant 0.97/4.26 65.61 35.47/30.14 0.98
Bud formation Leaves 1.68/4.56 73.50 40.00/33.50 5.61
Inflorescences 2.18/6.20 66.76 40.31/26.45 7.59
Whole plant 2.13/4.57 72.06 42.12/29.94 6.59
Early flowering Leaves 3.15/8.02 70.43 57.00/13.43 4.86
Inflorescences 1.71/7.76 75.92 51.20/24.72 3.17
Whole plant 3.04/7.18 72.08 48.82/23.26 3.44
Mass flowering Leaves 2.58/6.80 68.87 54.49/14.38 2.69
Inflorescences 3.12/2.44 75.16 47.88/27.28 4.25
Whole plant 2.67/2.89 70.95 47.42/23.23 3.24
End of flowering Leaves 3.50/6.01 60.26 47.72/12.54 3.01
Inflorescences 2.65/5.68 71.66 44.89/26.77 2.31
Whole plant 3.10/5.93 68.73 49.17/19.56 2.86
Рис. 2. Хроматограмма эфирного масла E. stauntonii на полярной капиллярной колонке в фазу массового цветения, 2018 г. 1 - октен-3-ол; 2 - октанон-3; 3 - пара-цимен; 4 - сабинен; 5 - розфуран; 6 - камфен; 7 - линалоол; 8 - у-терпинен; 9 - камфора; 10 - ацетофенон; 11 - артемизиякетон; 12 - fi-кариофиллен; 13 - розфуранэпоксид; 14 - а-хумулен; 15 - пиран; 16 - терпинен 1-ол; 18 - эвгенол; 19 - а-гумулен; 26 - гермакрен D; 28 - кариофилленоксид; 29 - спатуленол;
30 - артемизия кетон; 31 - гумуленэпоксид
Fig. 2. Chromatogram of E. stauntonii essential oil on a polar capillary column in the stage of mass flowering, 2018 1 - okten-3-ol; 2 - oktanon-3; 3 - para-cymene; 4 - sabinene; 5 - rosefuran; 6 - camphene; 7 - linalool; 8 - y-terpinene; 9 - camphora; 10 - acetophenone; 11 - artemisia ketone; 12 - ji-caryophyllene; 13 - rosefuran epoxide; 14 - a- humulene; 15 - pyran; 16 - terpinen 1-ol; 18 - eugenol; 19 - a-humulene; 26 - germacrene D; 28 - caryophyllene oxide; 29 - spathulenol; 30 - artemisia ketone;
31 - humulene epoxide
В эфирном масле также содержатся терпеновые спирты (Р-спатуленол, кариофилленол и линалоол), массовая доля которых колебалась в пределах от 0,98 % до 6,59 %, а также терпеновые углеводороды: монотерпены (а-пинен, Р-пинен, камфен, сабинен, у-терпинен) и сесквитерпены (Р-кариофиллен, а-гумулен и гермакрен D) содержание которых составило соответственно 0,97-3,10 % и 2,44-8,02 %.
Типичная хроматограмма эфирного масла E. stauntonii полученного из свежеубранного сырья в фазу массового цветения представлена на рис. 2.
Отмечено, что в предгорной зоне Крыма все органы растений E. stauntonii синтезировали одинаковый набор терпеновых соединений, однако в различном количественном соотношении. Так, например, в листьях в фазы начала и массового цветения синтезируется розфуран на уровне 54,49-57,00 %, а розфуранэпоксида - на уровне 80
13,43-14,38 % а у соцветий в эти фазы соответственно 47,88-51,20 % и 24,72-27,28 %. Наблюдается увеличение содержания в эфирном масле E. stauntonii основного компонента розфурана и уменьшение его производного роз-фуранэпоксида в фазу цветения по сравнению с фазами отрастания и бутонизации. Про этом улучшаются органо-лептические показатели качества эфирного масла. Неодинаковый компонентный состав эфирного масла, полученного из различных органов растений, отмечен и у других видов рода эльсгольция [14, с. 625, с. 629-633].
Данные по компонентному составу эфирного масла E. stauntonii согласуются с литературными данными и характеристиками сорта Розовое облако, выращиваемого в разных агроклиматических районах Крыма [11, с. 25-26], [15, с. 172-176], [16, с. 36-38].
отрастание бутонизация начало массовое окончание
цветения цветение цветения
Фаза вегетации
Рис. 3. Биохимические показатели качества воздушно-сухого сырья E. stauntonii по фазам вегетации растений,
среднее за 2017-2019 гг.
7.0 6.0
1.0 0.0
regrowth bud formation
early flowering
mass flowering
■ common phenolic compounds
- sum of flavonoids and phenol carboxylic acids
end of flowering
Plant growth stage
Fig. 3. Biochemical indicators of the quality of air-dry raw materials of E. stauntonii depending on the growth stage, average for 2017-2019
Эфирное масло E. stauntonii, полученное способом гидродистилляции, представляло собой легкоподвижную прозрачную жидкость желто-оранжевого цвета. По запаху эфирное масло относится к фруктово-бальзамическо-му типу с нотами сухофруктов. Относительная плотность эфирного масла была на уровне 0,901-0,906, а показатель преломления - 1,4980-1,4985. Эфирное масло после 2 месяцев хранения при температуре от + 3 °С до +7 °С загустело и приобрело коричневатую окраску, что объясняется большим содержанием в эфирном масле производных фурана, склонных к полимеризации и осмолению.
С целью оценки сырья E. stauntonii в качестве лекарственного было проведено определение содержания биологически активных веществ в воздушно-сухом сырье, убранном в разные фазы вегетации в 2017-2019 гг. Установлено, что количество экстрактивных веществ, извлекаемых 70 % водно-спиртовым раствором из воздушно-сухого сырья, находилось в пределах от 28,40 до 33,87 % на а. с. м.
Массовая доля общих фенольных соединений в течение вегетационного периода колебалась от 6,13 до 7,55 %, в т. ч. суммы флавоноидов и фенолкарбоновых кислот 4,27-6,35 %, дубильных веществ 0,69-2,41 % (рис. 3). Отмечено, что наибольшее количество фенольных соединений синтезировалось в период активного роста растений и формирования генеративных органов, а экстрактивных веществ - в фазу отрастания. Максимальное содержание дубильных веществ также отмечено в фазу отрастания (2,41 %).
При изучении влияния продолжительности хранения воздушно сухого сырья E. stauntonii в течение двух лет на содержание и химический состав эфирного масла установлено, что за этот период произошла потеря эфирного масла от 33,9 (сырье, убранное в фазу отрастания) до 53,7 % (сырье, убранное в фазу окончания цветения). Изменился и качественный состав эфирного масла: уменьшилось содержание терпеновых спиртов на 1,6-4,1 %, се-сквитерпеновых углеводородов - на 17,4-23,5 %, увеличилось содержание монотерпеновых производных фурана на 9,3-26,6 %.
s s
и
о к о к
и
<и н о S ю
s «
s
и о к о s т
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
Проведенные исследования показали, что предгорная зона Крыма наряду с Центральным равнинно-степным и Центральным южнобережным районами Крыма является благоприятной для выращивания растений эльсгольции. Растения проходят все фазы вегетации - с апреля по октябрь. Продуктивность растений сорта Розовое облако составляла в среднем за годы исследований 1,53 кг/м2.
В результате проведенных исследований определены особенности накопления эфирного масла в различных органах растения E. stauntonii в разные фазы вегетации, показана вариабельность массовой доли эфирного масла, его компонентного состава и БАВ (экстрактивные вещества, общие фенольные соединения, сумма флавоноидов и фе-нолкарбоновых кислот, дубильные вещества).
Установлено, что основными маслосинтезирующими органами растений эльсгольции являются листья и соцветия. Наибольшее количество эфирного масла было получено из соцветий E. stauntonii - 1,82 %, которые во фракционном составе сырья составили 45,6 %. Максимальное количество эфирного масла характерного качества накапливалось в растениях в фазу массового цветения (1,48 % на а. с. м.). Доминантными компонентами эфирного масла являлись монотерпеновые производные фурана: розфуран и розфуранэпоксид.
В качестве технического сырья следует использовать верхнюю облиственную часть годичного прироста растений с соцветиями, убранную в фазу массового цветения.
Самый высокий уровень содержания фенольных соединений отмечен в фазы активного роста вегетативных и формирования генеративных органов растений (отрастание и бутонизация); экстрактивных и дубильных веществ - в фазу отрастания.
Определено, что в процессе хранения воздушно-сухого сырья эльсгольции Стаунтона в течение двух лет происходят потери эфирного масла в результате его испарения (54,0 %) и изменение его компонентного состава (увеличение монотерпеновых производных фурана на 26,6 % и уменьшение сесквитерпеновых углеводородов на 23,5 %). Следовательно, хранить воздушно-сухое сырье данной культуры более двух лет нецелесообразно из-за существенных потерь эфирного масла.
Таким образом, сырье и эфирное масло Е. stauntonii, выращиваемой в предгорной зоне Крыма, обладают широким спектром биологической активности и могут применяться в эфиромасличном и пищевом производствах, в медицине. Исследования предполагается продолжить с целью изучения практического применения различных групп БАВ Е. stauntonii в виде биодобавок в пищевой индустрии, медицине, фармации и ветеринарии.
Библиографический список
1. Марко Н. В., Логвиненко Л. А., Шевчук О. М., Феськов С. А. Аннотированный каталог ароматических и лекарственных растений коллекции Никитского ботанического сада. Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2018. С. 170-171.
2. Зоценко Л. О., Цуркан О. О. Амшокислотний склад надземних оргашв Elsholtzia Stauntonii Benth. // Збiрник науко-вих праць сшвробггнишв НМАПО iм. П. Л. Шупика. 2017. Вип. 28. С. 51-57.
3. Паштецкий В. С., Невкрытая Н. В., Мишнев А. В., Назаренко Л. Г. Эфиромасличная отрасль Крыма. Вчера, сегодня, завтра: 2-е изд., доп. Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2018. С. 233-235.
4. Barua C. C., Yasmin N., Buragohain L. Elsholtzia communis: A Review of its Traditional Uses, Pharmacological Activity and Phytochemical Compounds // EC Pharmacology and Toxicology, 2018. Vol. 6. Iss. 9. Рр. 806-813.
5. Kuzmin O., Kucherenko V., Sylka I., Isaienko V., Furmanova Yu., Pavliuchenko O., Hubenia V. Antioxidant capacity of alcoholic beverages based on infusions from non-traditional spicy-aromatic vegetable raw materials // Ukrainian Food Journal. 2020. Vol. 9. Iss. 2. Pp. 407-412.
6. Phetsang S., Panyakaew Ju., Wangkarn S., Chandet N., Inta A., Kittiwachana S., Pyne S. G, Mungkornasawakul P.Chemical diversity and anti-acne inducing bacterial potentials of essential oils from selected Elsholtzia species // Natural Product Research. 2019. No. 33 (4). Рр. 553-554.
7. Савченко О. М., Бабенко Л. В. Аспекты выращивания эльсгольции Стаунтона (Elsholtzia Stauntonii Benth.) в условиях Подмосковья // Современные тенденции развития технологий здоровьесбережения: сборник трудов Седьмой научной конференции с международным участием. Москва, 2019. С. 87-92
8. Гагиева Л. Ч., Зубарева Н. Н. Биохимический состав эльсгольции реснитчатой (Elsholtzia ciliata L.) с учетом высотной дифференциации // Известия Горского государственного аграрного университета. 2016. Т. 53. Ч. 4. С. 239-244.
9. Орел Т. И. Культивирование эльсгольции Стаунтона в разных агроклиматических районах Крыма при орошении // Сборник научных трудов ГНБС. 2018. Т. 146. С. 90-94.
10. Орел Т. И., Хлыпенко Л. А. Котовник лимонный и эльсгольция Стаунтона в условиях Крыма при орошении [Электронный ресурс] // Universum: химия и биология: электрон. научный журнал, 2015. N° 9-10 (17). URL: https://7universum. com/ru/nature/archive/item/2619 (дата обращения: 16.10.2020).
11. Хлыпенко Л. А., Орел Т. И. Компонентный состав эфирного масла Elsholtzia Stauntonii сорта Розовое облако // Бюллетень ГНБС. 2016. Вып. 118. С. 25-26.
12. Плугатарь Ю. В., Шевчук О. М., Хлыпенко Л. А., Логвиненко Л. А. Виды и сорта эфиромасличных и лекарственных растений для развития агропромышленного комплекса Крыма // Проблемы и перспективы инновационного развития экономики. Инновационные направления отраслевого и территориального развития АПК: материалы XXII международной научно-практической конференции. Ялта, 2017. С. 260.
13. Невкрытая Н. В., Мишнев А. В. Актуальные направления биохимических исследований эфиромасличных растений (обзор). Ч. 2. Анализ содержания и компонентного состава эфирного масла в растениях для целей селекции и семеноводства // Таврический вестник аграрной науки. 2019. № 1 (17). С. 72-75.
14. Wang X., Gong L., Jiang H. Study on the Difference between Volatile Constituents of the Different Parts from Elsholtzia ciliata by SHS-GC-MS // American Journal of Analytical Chemistry. 2017. Vol. 8. No. 10. Рр. 625-635.
15. Хлыпенко Л. А., Дунаевская Е. В., Орел Т. И. Эльсгольция - ценное лекарственное растение // Биологические особенности лекарственных и ароматических растений и их роль в медицине: сборник научных трудов международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию ВИЛАР. Москва, 2016. С. 172-176.
16. Логвиненко Л. А., Хлыпенко Л. А., Марко Н. В. Ароматические растения семейства Lamiaceae для фитотерапии // Фармация и фармакология. 2016. № 4 (4). С. 36-38.
Об авторах:
Ольга Антоновна Пехова1, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, ORCID 0000-0003-1725-9046, AuthorlD 840978; +7 978 810-05-31
Лидия Алексеевна Тимашева1, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, ORCID 0000-0001-9230-7664, AuthorlD 450590; +7 9 78 810-05-71
Ирина Львовна Данилова1, научный сотрудник, ORCID 0000-0001-9311-1479, AuthorlD 857747; +7 978 810-51-99 Ирина Викторовна Белова1, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник, ORCID 0000-0002-2036-3701, AuthorlD 848829; +7 978 745-66-13
1 Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма, Симферополь, Россия
Accumulation of biologically active substances in plants of Elsholtzia stauntonii Benth. grown in the foothill zone of the Crimea
O. A. Pekhova1*, L. A. Timasheva1, I. L. Danilova1, I. V. Belova1 1 Research Institute of Agriculture of Crimea, Simferopol, Russia
*E-mail: [email protected]
Abstract. The purpose of the research was to study the quality of Elsholtzia stauntonii Benth. raw materials grown in the foothill zone of the Crimea. In the course of the research, we studied such indicators as the content of essential oil and other types of biologically active substances (BAS), which allow using elsholtzia as an essential oil, food, or medicinal raw materials. Research methods. Determination of the quality of E. stauntonii raw materials was carried out according to generally accepted methods. Results. Peculiarities of the accumulation of essential oil in various organs of E. stauntonii were determined. The variability of the mass fraction of essential oil, its component composition and BAS depending on the plant's growth stage is shown. We found that the main oil-synthesizing organs of E. stauntonii are leaves and inflorescences. The largest amount of essential oil (1.82 %) was obtained from inflorescences. In the fractional composition of raw materials, they amounted to 45.6 %. The maximum amount of essential oil with the dominant components (rosefuran and rosefuran epoxide) accumulated in plants during the phase of mass flowering (1.48 % in terms of absolutely dry weight). The highest content of BAS, namely phenolic compounds, accumulated in the stage of active growth of vegetative and the formation of generative organs of plants (regrowth and bud formation); extractives - in the stage of regrowth. During two years of storage of air-dry raw materials, there is a loss of essential oil as a result of its evaporation (54.0 %) and a change in its component composition (an increase in monoterpene derivatives of furan by 26.6 % and a decrease in sesquiterpene hydrocarbons by 23.5 %). To store air-dry raw materials of E. stauntonii for more than two years is not, however, reasonable because of significant losses of essential oil. Scientific novelty. The quality of raw materials of E. stauntonii variety Rozovoe oblako, which was grown in the foothill zone of the Crimea, was studied for the first time. Raw materials and essential oil of E. stauntonii have a broad spectrum of biological activity and can be used in medicine, as well as in essential oil and food industries.
Keywords: Elsholtzia stauntonii Benth., raw materials, essential oil, biologically active substances, shelf life.
For citation: Pekhova O. A., Timasheva L. A., Danilova I. L., Belova I. V Osobennosti nakopleniya biologicheski aktivnykh veshchestv v rasteniyakh Elsholtzia stauntonii Benth., vyrashchivaemykh v predgornoy zone Kryma [Accumulation of biologically active substances in plants of Elsholtzia stauntonii Benth. grown in the foothill zone of the Crimea] // Agrarian Bulletin of the Urals. 2020. No. 11 (202). Pp. 76-88. DOI: 10.32417/1997-4868-2020-202-11-76-84. (In Russian.)
Paper submitted: 23.09.2020.
References
1. Marko N. V., Logvinenko L. A., Shevchuk O. M., Fes'kov S. A. Annotirovannyy katalog aromaticheskikh i lekarstvennykh rasteniy kollektsii Nikitskogo botanicheskogo sada [Annotated catalog of aromatic and medicinal plants from the collection of the Nikitsky Botanical Garden]. Simferopol: Izdatel'stvo tipografiya "ARIAL", 2018. Pp. 170-171. (In Russian.)
2. Zotsenko L. O., Tsurkan O. O. Aminokislotniy sklad nadzemnih organiv Elsholtzia Stauntonii Benth. [Aminoacid composition in aboveground organs of Elsholtzia Stauntonii Benth.] // Zbirnik naukovikh prats' spivrobitnikiv NMAPO im. P. L. Shupi-| ka. 2017. Vol. 28. Pp. 51-57. (In Ukrainian.)
q 3. Pashtetskii V. S., Nevkrytaya N. V, Mishnev A. V., L. G. Nazarenko. Efiromaslichnaya otrasl' Kryma. Vchera, segodnya, ^ zavtra: 2-e izd., dop. [Essential oil industry in the Crimea. Yesterday, today, tomorrow: 2nd edition, enlarged]. Simferopol: К Izdatel'stvo tipografiya "ARIAL", 2018. Pp. 233-235. (In Russian.)
* 4. Barua C. C., Yasmin N., Buragohain L. Elsholtzia communis: A Review of its Traditional Uses, Pharmacological Activity О and Phytochemical Compounds // EC Pharmacology and Toxicology, 2018. Vol. 6. Iss. 9. Рр. 806-813. ^ 5. Kuzmin O., Kucherenko V., Sylka I., Isaienko V., Furmanova Yu., Pavliuchenko O., Hubenia V. Antioxidant capacity of g alcoholic beverages based on infusions from non-traditional spicy-aromatic vegetable raw materials // Ukrainian Food Journal. ^ 2020. Vol. 9. Iss. 2. Pp. 407-412.
S 6. Phetsang S., Panyakaew Ju., Wangkarn S., Chandet N., Inta A., Kittiwachana S., Pyne S. G, Mungkornasawakul P.Chemical О diversity and anti-acne inducing bacterial potentials of essential oils from selected Elsholtzia species // Natural Product ReO search. 2019. No. 33 (4). Рр. 553-554.
щ 7. Savchenko O. M., Babenko L. V. Aspekty vyrashchivaniya el'sgol'tsii Stauntona (Elsholtzia Stauntonii Benth.) v usloviyakh Podmoskov'ya [Aspects of growing Elsholzia Staunton (Elsholzia Stauntonii Benth.) in the Moscow region] // Sovremennye tendentsii razvitiya tekhnologii zdorov'esberezheniya: sbornik trudov Sed'moy nauchnoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem. Moscow, 2019. Рр. 87-92. (In Russian.)
8. Gagieva L. Ch., Zubareva N. N. Biokhimicheskiy sostav el'sgol'tsii resnitchatoy (Elsholtzia ciliata L.) s uchetom vysotnoi differentsiatsii [Biochemical composition Elsholtzia ciliate l. based on altitude differentiation] // Journal of Proceedings of Gorsky State Agrarian University. 2016. Vol. 53. Part. 4. Pp. 239-244. (In Russian.)
9. Oryol T. I. Kul'tivirovanie el'sgol'tsii Stauntona v raznykh agroklimaticheskikh raionakh Kryma pri oroshenii [Cultivation of Elsholtzia stauntonii Benth. in various agro-climatic regions of the Crimea under irrigation conditions] // Sbornik nauchnykh trudov Gosudarstvennogo Nikitskogo botanicheskogo sada. 2018. Vol. 146. Pp. 90-94. (In Russian.)
10. Oryol T. I., Khlypenko L.A. Kotovnik limonnyi i el'sgol'tsiya Stauntona v usloviyakh Kryma pri oroshenii [Nepeta cataria and Elsholtzia stauntonii under conditions of the Crimea under irrigation] [e-resource] // Universum: Himiya i Biologiya. 2015. No. 9-10 (17). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/2619 (appeal date: 16.10.2020). (In Russian.)
11. Khlypenko L. A., Oryol T. I. Komponentnyi sostav efirnogo masla Elsholtzia Stauntonii sorta Rozovoe oblako [Component composition of Elsholtzia stauntonii essential oil, Rozovoye oblako cultivar] // Bulletin of the State Nikitsky Botanical Gardens. 2016. No. 118. Рp. 25-26. (In Russian.)
12. Plugatar Yu. V., Shevchuk O. M., Khlypenko L. A., Logvinenko L. A. Vidy i sorta efiromaslichnykh i lekarstvennykh ras-teniy dlya razvitiya agropro-myshlennogo kompleksa Kryma [Types and varieties of essential oil and medicinal plants for the development of the agricultural complex of the Crimea] // Problemy i perspektivy innovatsionnogo razvitiya ekonomiki. Inno-vatsionnye napravleniya otraslevogo i territorial'nogo razvitiya APK: materialy XXII mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Yalta, 2017. P. 260. (In Russian.)
13. Nevkrytaya N. V., Mishnev A. V Aktual'nye napravleniya biokhimicheskikh issledovanii efiromaslichnykh rastenii (obzor). Ch. 2. Analiz soderzhaniya i komponentnogo sostava efirnogo masla v rasteniyakh dlya tselei selektsii i semenovodstva [Actual and contemporary directions of biochemical research of oil-bearing aromatic plants (review). Part 2. Analysis of the content and component composition of the essential oil in plants for breeding and seed growing] // Taurida Herald of the Agrarian Sciences. 2019. No. 1 (17). Pp. 72-75. (In Russian.)
14. Wang X., Gong L., Jiang H. Study on the Difference between Volatile Constituents of the Different Parts from Elsholtzia ciliata by SHS-GC-MS // American Journal of Analytical Chemistry. 2017. Vol. 8. No. 10. Рр. 625-635.
15. Khlypenko L. A., Dunaevskaya E. V., Oryol T. I. El'sgol'tsiya - tsennoe lekarstvennoe rastenie [Elsholtzia - valuable medicinal plant] // Biologicheskie osobennosti lekarstvennykh i aromaticheskikh rastenii i ikh rol' v meditsine: sbornik nauchnykh trudov mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, posvyashchennoi 85-letiyu VILAR. Moscow, 2016. Pp. 172-176. (In Russian.)
16. Logvinenko L. A., Khlypenko L. A., Marko N. V. Aromaticheskie rasteniya semeistva Lamiaceae dlya fitoterapii. [Aromatic plant of Lamiaceae family for use in phytoterapy] // Pharmacy & Pharmakology. 2016. No. 4 (4). Pp. 36-38. (In Russian.)
Authors' information:
Olga A. Pekhova1, candidate of agricultural sciences, leading researcher, ORCID 0000-0003-1725-9046, Author ID 840978; + 7 9 78 810-05-31
Lidia A. Timasheva1, candidate of agricultural sciences, leading researcher, ORCID 0000-0001-9230-7664, Author ID 450590; + 7 9 78 810-05-71
Irina L. Danilova1, researcher, ORCID 0000-0001-9311-1479, Author ID 857747; +7 978 810-51-99
Irina V. Belova1, candidate of agricultural sciences, researcher, ORCID 0000-0002-2036-3701, Author ID 848829;
+ 7 978 745-66-13
1 Research Institute of Agriculture of Crimea, Simferopol, Russia
