CC BY
4
ПРОБИОТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ ПОЧКИ КАШТАНА КОНСКОГО ОБЫКНОВЕННОГО
Исакова Шахноза Холтура кизи
аспирант кафедры биотехнологии, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Бобаев Исомиддин Давронович
д-р хим. наук, проф. кафедры биотехнологии, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: b obaev- [email protected]
Норматов Анвар Мирзаевич
PhD в техн. науках, зав. кафедрой биотехнологии, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Нурмухамедова Вазира Захиритдиновна
доц. кафедры биотехнологии, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Элова Нилуфар Арашовна
ст. науч. сотр. лаборатории Микробиология и биотехнология пробиотиков, Института микробиологии АНРУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент
PROBIOTIC ACTIVITY OF WATER-SOLUBLE POLYSACCHARIDES OF HORSE CHESTNUT KIDNEY
Shakhnoza Isakova
Postgraduate student of the Department of Biotechnology, Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic Uzbekistan, Tashkent
Isomiddin Bobaev
Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of Biotechnology, Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic Uzbekistan, Tashkent
Anvar Normatov
PhD in technical sciences, head of the department of biotechnology, Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic Uzbekistan, Tashkent
Vazira Nurmuxamedova
Associate Professor, Department of Biotechnology, Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic Uzbekistan, Tashkent
Библиографическое описание: ПРОБИОТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ ПОЧКИ КАШТАНА КОНСКОГО ОБЫКНОВЕННОГО // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Исакова Ш.Х. [и др.]. 2023. 12(114). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/16403
№ 12(114)_химия и биология_декабрь, 2023 г.
Nilufar Elova
Senior researcher
at the Laboratory of Microbiology and Biotechnology of Probiotics,
Institute of Microbiology of the AS RUz, Republic Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Почки каштана конского обыкновенного (Aesculus hippocastanum L., сем. Конскокаштановые -Hippocastanaceae) - новый перспективный вид лекарственного растительного сырья. Из почки каштана конского обыкновенного были выделены пектиновые вещества и полисахаридные компоненты, включающие в себя водорастворимые полисахариды, полученные из кислой среды пектиновые вещества с выходом 22.0% и нейтральной среды водорастворимые полисахариды с выходом 9,5 %. Мономерный состав пектиновые вещества, состоящие из L-арабинозы и D-галактуроновой кислоты, доминируют в полимерном составе растения. Установлено качественное и количественное содержание полисахаридов, пектиновых веществ, гемицеллюлозы в водном и спиртовом извлечении из почки каштана конского обыкновенного и изучена их пробиотическая активность.
ABSTRACT
Horse chestnut buds (Aesculus hippocastanum L., horse chestnut family - Hippocastanaceae) are a new promising type of medicinal plant raw material. Pectin substances and polysaccharide components were isolated from the horse chestnut bud, including water-soluble polysaccharides, pectin substances obtained from an acidic environment with a yield of 22.0% and water-soluble polysaccharides with a yield of 9.5% from a neutral environment, Monomeric composition pectin substances consisting of L-arabinose and D -galacturonic acid dominate the polymer composition of the plant. The qualitative and quantitative content of polysaccharides, pectin substances, hemicellulose in aqueous and alcoholic extracts from horse chestnut buds was established and their probiotic activity was studied.
Ключевые слова: почки каштана конского обыкновенного, пектиновые вещества, водорастворимые полисахариды, глюкоза, галактоза, арабиноза, ксилоза, уроновая кислота, пробиотическая активность.
Keywords: horse chestnut buds, pectin substances, water-soluble polysaccharides, glucose, galactose, arabinose, xylose, uronic acid, probiotic activity.
Сокращения: ПВ - пектиновые вещества, ВРПС - водорастворимые полисахариды; ВРПС-х и ВРПС-г - холодный и горячий экстракты водо -растворимых полисахаридов; ПС - полисахариды; Gal - галактоза; Ara - арабиноза; Glc - глюкоза, xyl -ксилоза, Rham - раменаза, UAс - уроновая кислота.
Abbreviations: PS - pectic substances, WSPS -water-soluble polysaccharides; EWSP-c and EWSP-h -cold and hot extracts of water-soluble polysaccharides; PS - polysaccharides; Gal - galactose; Ara - arabinose; Glc - glucose, xyl - xylose, Rhm - ramenase, UAc - uronic acid.
Растительные экстракты всегда играли очень важную роль в жизни человека. Только последние несколько десятилетий обширного исследования ресурсы, позволили человечеству разработать недорогие и эффективные синтетические заменители природных соединений, особенно в лекарства, пищевые и косметические средства [8, с. 101486; 7, с. 193].
Почки каштана конского обыкновенного - новый перспективный вид лекарственного растительного сырья. Перспективность изучения почек данного растения обусловлена содержанием в них флавоно-идов, которые, как известно, обладают широким спектром фармакологических эффектов. Кроме того, для флавоноидов, как для класса биологически активных соединений, характерна также антиоксидантная, противовоспалительная, противомикробная и противогрибковая активность [2, с. 123; 4, с. 358].
В мировой практике для получения лекарственных и косметических средств с ангиопротекторным действием используются также листья каштана
конского. Фармакологические свойства листьев обусловлены флавоноидами - производными кемпфе-рола и кверцетина. Так, в листьях содержатся 3-арабинозид кемпферола, 3-глюкозид кемпферола, 3-рамноглюкозид кемпферола, рутин, кверцитрин, изокверцитрин, спиреозид [3, с. 12; 1, с. 36].
В Узбекистане в настоящее время для производства лекарственных препаратов используются только семена каштана конского [6, с. 200; 5, с. 774].
Следует отметить факт возрастающего интереса к изучению в контексте медицинского применения почки каштана конского, не используемых в данный момент.
Таким образом, изучение полисахаридов из почки каштана конского обыкновенного как биологически активных веществ, обусловливающих её антимикробную, противовоспалительную и другую активность является актуальным.
Цель работы - исследование качественного состава и количественного содержания полисахаридов и пектинов в почки каштана конского обыкновенного и изучение их пробиотической активности.
Материалом для исследования служили высушенные почки каштана конского обыкновенного, собранные в сентябре 2022 г. в Ташкентской области.
Воздушно-сухие почки каштана конского обыкновенного последовательно обрабатывали системами хлoроформ-метанольной смеси (1:1) при комнатной температуре для удаления балластных веществ (хло-рофиллы, липиды и т.д.), затем спирторастворимые сахара (СРС) выделяли экстракцией из почки 80 % этанолом, и в спиртовом экстракте выявили глюкозу и арабинозу.
Водорастворимые полисахариды (ВРПС) экстрагировали водой при комнатной температуре, их моносахаридный состав представлен галактозой, глюкозой, арабинозой, ксилозой, раминозой и уро-новыми кислотами, которые идентифицировали бумажные хроматографии (БХ). Фракция водорастворимых полисахаридов представляла собой блестящий аморфный порошок кремового цвета.
Пектиновые вещества (ПВ) из шрота выделяли по известной методике [6], выход которых составил 13%, и детально исследовали.
Далее были выделены из почки каштана конского обыкновенного (холодной и горячей экстракцией) водорастворимые полисахариды (ВРПС-х и ВРПС-г), пектиновые вещества (ПВ) и гемицеллюлозы (ГМЦ-А и ГМЦ-Б) (табл. 1).
Таблица 1.
Содержание и моносахаридный состав полисахаридов из почки каштана конского обыкновенного
Тип ПС Тип ПС Выход, % Моносахаридный состав, ВЭЖХ UAc., %
Gal. Glu. Ara. Xyl. Rham.
ВРПС-х 3,3 1,6 - 2,0 2,2 1,0 +
ВРПС-г 4,6 2,5 - 1,9 1,0 1,6 +
ПВ 3,0 2,3 - 1,0 1,3 2,0 +
ГМЦ-А 1,5 1,0 2,3 2,0 1,3 - -
ГМЦ-Б 5,5 2,0 3,5 1,5 2,0 1,0 +
Примечание. Gal - галактоза, Glu - глюкоза, Ат - арабиноза, Xyl - ксилоза, Rham - раминоза. Glu, glucose; Gal, galactose; Xyl, xylose; Ara, arabinose; Rha, rhamnose;
Как видно из таблицы 1, наибольшее накопление характерно для ВРПС-г, ПВ и ГМЦ-Б. Все выделенные полисахариды по своей природе являются кислыми, нейтральные сахара находятся в различных соотношениях, но доминирующими моносахаридами являются галактоза, арабиноза, ксилоза.
Экспериментальная часть
Измельченные почки каштана конского обыкновенного 100 г экстрагировали водой, очищенной в соотношения 1:3 при нагревании на водяной бане при 80 °С в течение 0,5 ч соответственно. Экстракт упаривали на роторном испарителе до густого остатка и получили сумму водорастворимых полисахаридов (ВРПС-г), осаждали четырехкратным количеством 96 %-го этанола. Полученный хлопьевидный осадок отделяли декантацией, очищали 96 %-м этанолом. Выход водорастворимых полисахаридов (ВРПС-г) составил соответственно 4,6 % массы воздушно -сухого сырья.
Сырьё экстрагировали холодной водой в соотношении 1:10 в течение 1 часа при постоянном перемешивании при комнатной температуре. После экстракции и отделения частиц сырья путем фильтрования через фильтр фильтрат упаривали на роторном испарителе при температуре не более 49 °С досуха и получили сумму водорастворимых полисахаридов (ВРПС-х) 3,3 % сухой массы.
Выделение пектиновых веществ (ПВ) проводили из остатка сырья после выделения фракции водорастворимых полисахаридов (ВРПС-г и ВРПС-х). Остаток сырья обрабатывали 0,5 % раствором оксалата аммония в соотношении 1:20 при 70 °С в течение 4 часов. Повторное извлечение проводили дважды в соотношении 1:10. Извлечения фильтровали, пектиновые вещества диализовали и осаждали. Осадок ПВ отделяли декантацией, центрифугировали, промывали спиртом этиловым 70 %, высушивали и взвешивали
(3% от сухого сырья), получили пектиновые вещества - аморфный бежево-серый порошок, хорошо растворим в воде. Для выделения гемицеллюлозы (ГМЦ) остаток сырья после выделения ПВ заливали пятикратным объемом 5 % водного раствора калия гидроксида при комнатной температуре, оставляли на 5 часов, затем отфильтровывали через фильтр. К полученному фильтрату прибавляли двойной объем 50 % кислоты уксусной. Образовавшийся осадок отфильтровывали через фильтр. На фильтре получили осадок гемицеллюлозы А (1,5 % от сухого сырья). К фильтрату добавляли двукратный объем 96 % спирта этилового для осаждения гемицеллюлозы В, раствор декантировали, фильтровали. Полученный на фильтре осадок несколько раз промывали порциями по 20 мл 96 % спиртом этиловым, высушивали до постоянной массы и взвешивали (5,3 % от сухого сырья). Фракция гемицеллюлозы представляла собой желто-коричневый аморфный порошок.
Моносахариды определяли в гидролизатах методом хроматографии на бумаге в системах растворителей: н-бутанол-пиридин-вода (6:4:3) и этилацетат-уксусная кислота-муравьиная кислота-вода (18:3:1:4) параллельно с достоверными образцами моносахаридов. Хроматограммы после высушивания на воздухе обрабатывали анилинфталатным реактивом и нагревали в сушильном шкафу при 100-105 °С: моносахариды проявлялись в виде красновато-коричневых пятен.
Таким образом, показано, что почки каштана конского обыкновенного содержат углеводный комплекс: водорастворимые полисахариды, пектиновые вещества и гемицеллюлозы, количественно преобладают последние. По моносахаридному составу все полисахариды относятся к кислым и нейтральным полисахаридам.
Изучение пробиотической активности водорастворимых полисахаридов, полученных из почки каштана конского обыкновенного
Материалы и методы: Исследование пребиоти-ческих свойств 2-х образцов (ВРПС-г и ВРПС-х) водорастворимых полисахаридов, полученных из почки каштана конского обыкновенного, проводили in vitro путем оценки их влияния на рост и размножение лактобактерий. В качестве пробиотической культуры использовали Lactobacillus casei K7, хранившейся в коллекции культур Института микробиологии АН РУз. Перед опытом культуру восстановили из лиофильно высушенного состояния 2-3 пересевами в МРС-бульоне (Манн-Рогоза-Шарп-бульон).
Приготовление среды культивирования L. casei K7. Соответствующие водорастворимые полисахариды в объеме 2 % внесли в 100 мл стандартного
МРС-бульона (HiMedia, India), приготовленного по указаниям фирмы-производителя. Готовые среды с соответствующими полисахаридами стерилизовали при 0,5 атм. в течение 15 минут. Контролем служила стандартная среда МРС-бульона [5].
Определение пробиотической активности: 9 мл среды засеяли 1 мл суточной культуры L. casei K7 и инкубировали при 37 оС в течение 24 часов. Титр живых клеток определяли методом десятикратных разведений в полужидкой МРС-среде.
Результаты. Титр живых клеток в МРС-среде, использованной в качестве контроля, составил 9 х 109 КОЕ/мл. В среде с добавлением ВРПС-Г наблюдался титр, равный 3х1010 КОЕ/мл, который мало отличается от контроля. В среде с добавлением ВРПС-х титр клеток L. casei K7 увеличился на один порядок и составил 7 х 1010 КОЕ/мл (табл. 2).
Таблица 2.
Пробиотической активности водорастворимых полисахаридов, полученных из почки каштана конского обыкновенного
№ Среды Титр живых клеток, КОЕ/мл
1 МРС-бульон 9 х 109
2 ВРПС-г 3 х 1010
3 ВРПС-х 7 х 1010
Таким образам, из почки каштана конского обыкновенного выделены пектиновые вещества и полисахаридные компоненты, включающие водорастворимые полисахариды, полученные из кислой среды пектиновые вещества с выходом 22,0 % и нейтральной среды водорастворимые полисахариды с выходом 9,5 %. Мономерный состав пектиновых веществ, состоящих из L-арабинозы и D-
галактуроновой кислоты, доминируют в полимерном составе растения. Определение пробиотической активности, в среде с добавлением ВРПС-г наблюдался титр, равный 3х1010 КОЕ/мл, который мало отличается от контроля. В среде с добавлением ВРПС-х титр клеток L. casei Ю увеличился на один порядок и составил 7 х 1010 КОЕ/мл.
Список литературы:
1. Вандышев В.В. Старинное лекарственное растение - конский каштан обыкновенный - источник современных эффективных лекарственных средств // Медицинская помощь. - 2002. - №5. - С. 36-38.
2. Куркин В.А., Белов П.В. Флавоноиды почек каштана конского обыкновенного (Aesculus hippocastanum L.) // Химия растительного сырья. 2020. №3. С. 123-129. DOI: 10.14258/jcprm.2020036330.
3. Куцик Р.В., Зузук Б.М., Дьячок В.В. Каштан конский (Aesculus hippocastanum L.). Аналитический обзор // Провизор. - 2002. - №4. - С. 12-18.
4. Bobaev I.D., Iskhakova Sh.Kh., Normatov A.M., Khujamshukurov N.A. Component Composition of Essential Oil of Common Horse Chestnut Flowers (Hippocastanum) Growing in Tashkent Region. Analytical journal of education and development. Scince box. - 2021. - Vol. 01. - Issue. 06. - P. 358-365.
5. Bobaev I.D., Otajonov A.Sh. Xo'jamshukurov N.A., Normatov A.M. Kashtan daraxti pektindan biotеxnologik maqsadlarda foydalanish. "Ekologiya va atrof-muhitni muhofaza qilish hamda biotexnologiyaning zamonaviy muammolari" Xalqaro ilmiy-amaliy anjuman. - Toshkent. 2022. - B. 774.
6. Hamdamova N.B. Bobaev I.D., Normatov A.M., Yusupov N.O'., Isxaqova Sh.X. Kashtan mеvasining ichki po'stidan те^пт olish biotexnologiyasi Международной научной недели «Зелёная химия и устойчивое развитие» -Ташкент. - 2023. - С. 200.
7. Isakova Sh.X., Bobayev I.D., Normatov A.M. Kashtan mevasidan biofaol oziq-ovqat qo'shimchasini olish va uning kimyoviy tahlili. // Международной научной недели «Зелёная химия и устойчивое развитие». - Ташкент. 24-27 мая - 2023. - С. 193.
8. Wojciechowski K, Jurek I., G'oral I., Campana M., Geue T., Gutberlet T. Surface-active extracts from plants rich in saponins - effect on lipid mono-and bilayers. Surfaces and Interfaces. - 2021. - Vol. 27. - P. 101486.
