CC BY
36
а
Экология
УДК 58.056
ВЛИЯНИЕ МЕТЕОУСЛОВИЙ НА НАКОПЛЕНИЕ АНТИОКСИДАНТОВ В ПЛОДАХ VACCINIUM PRAESTANS
Б01: 10.24411/1728-323Х-2019-17006
А. А. Саликова, ФБОУ ВО «Тихоокеанский
государственный медицинский университет»
(ТГМУ), a.salikova1992@bk.ru,
Владивосток, Россия,
Л. В. Устинова, д. фарм. н., доцент,
зав. кафедрой фармации ФБОУ ВО
«Тихоокеанский государственный
медицинский университет» (ТГМУ),
ustinova.lubov@ustinov.com,
Владивосток, Россия,
Н. В. Плаксен, к. м. н, доцент,
ФБОУ ВО «Тихоокеанский государственный
медицинский университет» (ТГМУ),
natalya.plaksen@mail.ru,
Владивосток, Россия,
С. В. Степанов, к. фарм. н, доцент,
ФБОУ ВО «Тихоокеанский государственный
медицинский университет» (ТГМУ),
natalya.plaksen@mail.ru,
Владивосток, Россия
Vaccinium praestans, или красника, — кустарничек, представитель семейства Вересковые (Ericaceae), узкий эндемик Дальнего Востока, представляющий практический интерес как сырьевой источник природных антиоксидантов.
Данное исследование позволило выявить зависимость содержания аскорбиновой кислоты и анто-цианов в соке из плодов красники (Vaccinium praestans) от изменения температуры, количества солнечных дней, количества осадков, собранного на полуострове Камчатка. Определение содержания аскорбиновой кислоты в соках из плодов красники выполнялось методом капиллярного электрофореза со спектрофотометрическим детектированием при \ = 254 нм, а суммы антоцианов — методом рН-диф-ференциальной спектрофотометрии при К = 510 нм. Коэффициент корреляции был рассчитан по методу Пирсона.
В результате исследования была определена высокая корреляционная зависимость между накоплением аскорбиновой кислоты в плодах красники и количеством солнечных дней (г = 0,98), суммой активных температур (г = 0,89), а также между содержанием антоцианов в плодах красники и количеством осадков (г = 0,88). Установлено, что вегетация крас-ники в условиях теплой солнечной погоды способствует высокому накоплению аскорбиновой кислоты, а обильные осадки и облачная погода благоприятствуют синтезу антоцианов в плодах красники.
Введение. В силу высокой распространенности новообразований, заболеваний центральной нервной системы, системы кровообращения, обмена веществ, пусковым механизмом развития которых служит окислительный стресс [1, 2, 15], лекарственные растения, обладающие антиоксидантной активностью, вызывают большой практический интерес [3, 4].
Среди биологически активных веществ растений выраженной антиокислительной активностью обладают витамины (аскорбиновая кислота), фенольные соединения (антоцианы) и д р. [1, 3, 16], сырьевым источником которых являются плоды семейства Вересковые (Ericaceae) [3], в том числе и объект нашего изучения — Vaccinium praestans (красника) [11].
Vaccinium praestans, или красника, — низкорослый кустарничек высотой до 10 см, эндемик Дальнего Востока. Ареал произрастания красники приходится на темно-хвойные леса субальпийского пояса Камчатского, Амурского, Приморского, Сахалинского, Курильского ботанико-географических районов флоры России [12].
В ряде проведенных ранее исследований была доказана зависимость накопления биологически активных веществ в растениях семейства Ericaceae от изменения метеоусловий ареала их произрастания [8, 9, 10]. Так, например, в исследовании Н. Ю. Крыловой [9] была доказана зависимость содержания антоцианов в листьях Vaccinium vitis-ideae L. от количества выпавших осадков, а М. Н. Лютикова в своей работе
Vaccinium praestans or krasnica is a shrub, a member of the family Ericaceae, narrow endemic species of the Far East, which is of practical interest as a raw material source of natural antioxidants. This study revealed the dependence of the content of ascorbic acid and anthocyanins in the juice from the fruit of krasnica (Vaccinium praestans) on the changes in temperature, the number of sunny days, the amount of precipitation collected on the Kamchatka Peninsula.
The determination of ascorbic acid content in the juices from the fruit of krasnica is performed by capillary electrophoresis with spectrophotometry detection at ft = 254 nm, and the amount of anthocyanins by pH-differential spectrophotometry at ft = 510 nm. The correlation coefficient was calculated with Pearson's method.
As a result of the study, a high correlation between the accumulation of ascorbic acid in the fruit of krasnica and the number of sunny days (r = 0.98), the sum of active temperatures (r = 0.89), as well as between the content of anthocyanins in the fruit of krasnika and the amount of precipitation (r = 0.88) was determined. It was found that the vegetation of krasnica in the conditions of warm, sunny weather contributes to the high accumulation of ascorbic acid, and heavy rainfall and cloudy weather favor the synthesis of anthocyanin in the fruit of krasnica.
Ключевые слова: антиоксиданты, красника (Vaccinium praestans), влияние метеоусловий, Камчатка.
Keywords: antioxidants, krasnica (Vaccinium praestans), influence of weather conditions, the Kamchatka Peninsula.
утверждает, что накоплению аскорбиновой кислоты в ягодах способствует ясная погода и непродолжительные осадки [10]. Поэтому актуальным является вопрос о влиянии изменений погодных условий в вегетационный период на содержание антиоксидантов, таких как аскорбиновая кислота и антоциа-ны, в плодах Vaccinium praestans с точки зрения определения условий для заготовки наиболее высококачественного сырья.
Цель нашего исследования — выявить зависимость со дер -жания аскорбиновой кислоты и антоцианов в соке из плодов красники от климатических условий периода вегетации.
Модели и методы. Объектами исследования являлись соки из плодов Vaccinium praestans, собранных близ села Сокочи Камчатского края в 2016, 2017 и 2018 годах.
Метеорологические данные были получены с ближайшей метеостанции Начики, по которым рассчитывались сумма активных температур (+5 °С и выше) и количество осадков за вегетационный период красники с мая по август в 2016, 2017 и 2018 годах [7].
Количественное определение аскорбиновой кислоты в соках из плодов красники было выполнено методом капиллярного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель» и спектрофотометрическим детектированием при X = 254 нм [6].
Суммарное содержание антоцианов определяли методом рН-дифференциальной спектрофотометрии при X = 510 нм [13], рекомендованным ГОСТ 32709—2014 [5] для определения антоцианинов в окрашенных соках.
Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Microsoft Excel 2010. Корреляционный анализ выполняли по методу Пирсона [14].
Результаты и обсуждение. На полуострове Камчатка, где происходил сбор Vaccinium praestans, преобладает муссонный климат, c умеренно теплым летом и большим количеством осадков [8]. Начало вегетационного периода для красники приходится на время перехода средней суточной температуры воздуха через границу +5 °С [8].
За исследуемый период прослеживается вариабельность климатических условий ареала красники, так, наиболее жарким и солнечным годом был 2016 год (сумма активных температур составила 1227 °С), наиболее влагообеспеченным — 2017 год (сумма осадков за вегетационный период — 367 мм), а наиболее холодным и сухим — 2018 год (табл. 1).
Как показало данное исследование, обильные осадки в период вегетации положительно влияют на накопление антоцианов в плодах Vaccinium praestans (рис. 1), что подтверждается высоким коэффициентом корреляции (r = 0,88).
Показатели осадков, температур и освещения за период с мая по август 2016—2018 гг.
Год Сумма осадков, мм Сумма активных температур (выше +5 °С) Количество солнечных дней
2016 339 1227 24
2017 367 1075 16
2018 215 977 18
При исследовании влияния осадков на накопление аскорбиновой кислоты в плодах красники (рис. 2) была выявлена слабая корреляционная зависимость данных величин (г = 0,26).
Слабая корреляционная зависимость (г = 0,25) прослеживается и между суммой активных температур и содержанием антоцианов в плодах Уае-ешшт ргав8(ат (рис. 3).
Накопление же аскорбиновой кислоты находится в высокой корреляционной зависимости (г = 0,89) от температуры: при максимальной за исследуемый период сумме активных температур
наблюдается наибольшее накопление аскорбиновой кислоты в плодах красники (рис. 4).
Между накоплением антоцианов в плодах УаееМыт ргав8(ат и количеством солнечных дней была выявлена обратная корреляционная зависимость (г = —0,38): прослеживается повышение накопления антоцианов в плодах красники в год с самым низким количеством солнечных дней.
Ясная погода лучше всего способствует накоплению аскорбиновой кислоты в исследуемых плодах (рис. 6), о чем свидетельствует высокий положительный коэффициент корреляции (г = 0,98).
200
111
400
350 |
300 §
250 §
200 §
150 I
100 $ 50
е30
I 25
1 20 й
8 15
§
§ 10
я «
Я 5
о
2016
2017
2018
§
Сумма антоцианов -В- Сумма осадков
Рис. 1. Влияние количества выпавших осадков на содержание антоцианов в плодах Уаеетшт pгaestans
ш
2016 2017 2018
* Аскорбиновая кислота -и- Сумма осадков
Рис. 2. Содержание аскорбиновой кислоты в плодах Уаеетшт pгaestans в зависимости от количества выпавших осадков
400 350 300 250 200 150 100 50
Рис. 3. Влияние температуры на накопление антоцианов в плодах Уаеетшт pгaestans
Рис. 4. Содержание аскорбиновой кислоты в плодах Уаеетшт pгaestans в зависимости от температуры
2016 2017 2018
Сумма антоцианов ---Количество солнечных дней
Рис. 5. Влияние количества солнечных дней на содержание антоцианов в плодах Уаеешшт pгaestans
2016 2017 2018
■Ч,
■ Аскорбиновая кислота Количество солнечных дней
Рис. 6. Влияние количества солнечных дней на содержание аскорбиновой кислоты в плодах УаееШыт pгaestans
Заключение. Таким образом, проведенное исследование впервые доказывает влияние климатических условий периода вегетации на содержание аскорбиновой кислоты и антоцианов в плодах Vaccinium praestans.
Было установлено, что вегетация Vaccinium praestans в условиях теплой солнечной погоды способствует высокому накоплению аскорбиновой кислоты, что подтверждает проведенные ранее исследования зависимости накопления ас-
корбиновой кислоты от климатических условий в других растениях семейства Ericaceae [12]. Напротив, синтезу антоцианов в плодах Vaccinium praestans благоприятствуют обильные осадки и облачная погода, что было впервые выявлено в результате настоящего исследования.
Результаты исследования могут быть полезны в производстве напитков из плодов красники для принятия решений о коррекции химического состава исходного сырья.
Библиографический список
1. Дейнека Л. А., Шапошников А. А., Дейнека В. И., Сорокопудов В. Н. Антоцианы: природные антиоксиданты и не только // Научные ведомости БелГУ. Сер. Медицина. Фармация. — 2006. — № 2 — С. 92—100.
2. Баринов А. Н. Роль окислительного стресса в заболеваниях нервной системы — пути коррекции // Трудный пациент. — 2012. — Т. 10. — № 1. — С. 10—14.
3. Бубнова А. М., Рупасова Ж. А. Антиоксидантная активность плодов таксонов родов Vaccinium и Oxycoccus // Лекарственные растения: биоразнообразие, технологии, применение: сб. науч. ст. / Гродненский государственный аграрный университет. — Гродно, 2014. — С. 93—96.
4. Вяткин А. В., Чугунова О. В. Напитки антиоксидантной направленности как метод борьбы с окислительным стрессом // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. — 2016. — № 4 (19). — С. 119—127.
5. ГОСТ 32709—2014. «Продукция соковая. Методы определения антоцианинов».
6. ГОСТ Р 53193—2008. «Напитки алкогольные и безалкогольные. Определение кофеина, аскорбиновой кислоты и ее солей, консервантов и подсластителей методом капиллярного электрофореза».
7. Дужников А. П., Павликова Е. В. Агрометеорология: учебное пособие. — Пенза: РИО ПГСХА, 2015. — 117 с.
8. Красикова В. И. Биология и рациональное использование красники ( Vaccinium praestans Lamb.) на Сахалине. — Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1987. — 108 с.
9. Крылова Н. Ю. Зависимость содержания фенольных соединений в листьях Vaccinium vitis-idaea от флуктуаций погодных условий // Наука-2012: сб. науч. ст. / ГрГУ им. Я. Купалы — Гродно, 2012. — С. 15—18.
10. Лютикова М. Н., Ботиров Э. Х. Химический состав и практическое применение ягод брусники и клюквы // Химия растительного сырья. — 2015. — № 2. — С. 5—27.
11. Плаксен Н. В., Устинова Л. В., Степанов С. В., Трофимова А. А., Горовая Н. Я. Гепатопротекторный эффект композиции энтеросорбента и природного антиоксиданта // Тихоокеанский медицинский журнал. — 2015. — № 2 (60). — С. 72—75.
12. Растительные ресурсы России. Дикорастущие цветковые растения, их компонентный состав и биологическая активность. Т. 2. Семейства Actinidiaceae — Malvaceae, Euphorbiaceae — Haloragaceae / Отв. ред. А. Л. Буданцев. — СПб; М.: Товарищество научных изданий КМК, 2009. — 513 с.
13. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. — М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. — 240 с.
14. Уланова Е. С. Применение математической статистики в агрометеорологии для нахождения уравнений связей. — М.: Гидрометеоиздат, 1964. — 112 с.
15. Яшин Я. И., Веденин А. Н., Яшин А. Я. Лекарственные препараты, лекарственные растения и БАДы с антиоксидантной активностью // Сорбционные и хроматографические процессы. — 2017. — Т. 17. — № 3. — С. 496—505.
16. Yuan W., Zhou L., Deng G., Wang P., Creech D., Li Sh. Anthocyanins, phenolics and antioxidant capacity of Vaccinium L. in Texas, USA. // Pharmaceutical Crops. — 2011. — No. 2. — P. 11—23.
INFLUENCE OF WEATHER CONDITIONS ON THE ACCUMULATION OF ANTIOXIDANTS IN THE FRUITS OF VACCINIUM PRAESTANS
A. A. Salikova, Pacific State Medical University (PSMU), a.salikova1992@bk.ru, Vladivostok, Russia, L. V. Ustinova, Ph. D. (Pharmacy), Dr. Habil, Associate Professor, Pacific State Medical University (PSMU), ustinova.lubov@ustinov.com, Vladivostok, Russia,
N. V. Plaksen, Ph. D. (Medicine), Associate Professor, Pacific State Medical University (PSMU), natalya.plaksen@mail.ru, Vladivostok, Russia,
S. V. Stepanov, Ph. D. (Medicine), Associate Professor, Pacific State Medical University (PSMU), natalya.plaksen@mail.ru, Vladivostok, Russia
References
1. Deyneka L. A., Shaposhnikov A. A., Deyneka V. I., Sorokopudov V. N. Antotsianyi: prirodnyie antioksidanty i ne tol'ko. [Anthocyanins: natural antioxidants and something else]. Scientific statement BSU. Series. Medicine. Pharmacy, 2006. P. 92—100 [in Russian].
2. Barinov A. N. Rol' okislitel'nogo stressa v zabolevaniyah nervnoy sistemy-puti korrektsii. [The role of oxidative stress in diseases of the nervous system — ways of correction]. Difficult patient, 2012. Vol. 10. No. 1. P. 10—14 [in Russian].
3. Bubnova A. M., Rupasova Zh. A. Antioksidantnaya aktivnost' plodov taksonov rodov Vaccinium i Oxycoccus. [Antioxidant activity of taxon fruits of the genera Vaccinium and Oxycoccus]. Medicinal plants: biodiversity, technologies, application: Collected papers. Grodno State Agrarian University. Grodno, 2014. P. 93—96 [in Russian].
4. Vyatkin A. V., Chugunova O. V. Napitki antioksidantnoy napravlennosti kak metod borby s okislitelnym stressom. [Antioxidant drinks as a method of combating oxidative stress]. Newsletters of universities. Applied chemistry and biotechnology, 2016. № 4 (19). P. 119—127 [in Russian].
5. GOST 32709—2014. "Juice Products. Methods of determination of anthocyanins" [in Russian].
6. GOST R 53193—2008. "Alcoholic and non-alcoholic beverages. Determination of caffeine, ascorbic acid and its salts, preservatives and sweeteners by capillary electrophoresis" [in Russian].
7. Duzhnikov A. P., Pavlikova E. V. Agrometeorologiya: uchebnoe posobie. [The agrometeorology: a tutorial]. Penza, RIO PGSHA, 2015. 117 p. [in Russian].
8. Krasikova V. I. Biologiya i ratsionalnoe ispolzovanie krasniki (Vaccinium praestans Lamb.) na Sahaline. [Biology and rational use of krasnica (Vaccinium praestans Lamb.) on Sakhalin]. Vladivostok, DVNTs AN SSSR, 1987. 108 p. [in Russian].
9. Krylova N. Yu. Zavisimost soderzhaniya fenolnyih soedineniy v listyah Vaccinium vitis-idaea ot fluktuatsiy pogodnyih usloviy. [The dependence of the content of phenolic compounds in the leaves of Vaccinium vitis-idaea from the fluctuations of weather conditions]. Science — 2012: Collected papers. Grodno, 2012. P. 15—18 [in Russian].
10. Lyutikova M. N., Botirov E. H. Himicheskiy sostav i prakticheskoe primenenie yagod brusniki i klyukvyi. [Chemical composition and practical application of cowberries and cranberries]. Chemistry of vegetable raw materials. 2015. No. 2. P. 5—27 [in Russian].
11. Plaksen N. V., Ustinova L. V., Stepanov S. V., Trofimova A. A., Gorovaya N. Ya. Gepatoprotektornyiy effekt kompozitsii enterosorbenta i prirodnogo antioksidanta. [Hepatoprotective effect of the composition of enterosorbent and natural antioxidant]. Pacific Medical Yournal. 2015. No. 2 (60). P. 72—75 [in Russian].
12. Rastitelnyie resursyi Rossii. Dikorastuschie tsvetkovyie rasteniya, ih komponentnyiy sostav i biologicheskaya aktivnost. T. 2. Semeystva Actinidiaceae — Malvaceae, Euphorbiaceae — Haloragaceae. [Plant resources of Russia. Wild flowering plants, their component composition and biological activity. Vol. 2. Families Actinidiaceae — Malvaceae, Euphorbiaceae — Haloragaceae]. SPb-Moscow, Tovarischestvo nauchnyih izdaniy KMK, 2009. 513 p. [in Russian].
13. Rukovodstvo po metodam kontrolya kachestva i bezopasnosti biologicheski aktivnyih dobavok k pische. [Guidelines for quality control and safety of dietary supplements]. Moscow, Federalnyiy tsentr Gossanepidnadzora Minzdrava Rossii, 2004. 240 p. [in Russian].
14. Ulanova E. S. Primenenie matematicheskoy statistiki v agrometeorologii dlya nahozhdeniya uravneniy svyazey. [Application of mathematical statistics in agrometeorology for finding the equations of relations]. Moscow, Gidrometeoizdat, 1964. 112 p. [in Russian].
15. Yashin Ya. I., Vedenin A. N., Yashin A. Ya. Lekarstvennyie preparatyi, lekarstvennyie rasteniya i BADyi s antioksidantnoy aktivnostyu. [Drugs, herbs and dietary supplements with antioxidant activity. Sorption and chromatographic processes]. Sorption and chromatographic processes, 2017. Vol. 17. No. 3. P. 496—505 [in Russian].
16. Yuan W., Zhou L., Deng G., Wang P., Creech D., Li Sh. Anthocyanins, phenolics and antioxidant capacity of Vaccinium L. in Texas, USA. Pharmaceutical Crops. 2011. No. 2. P. 11—23.
