CC BY
75
УДК 66.061.34:615.322
ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА ИЗВЛЕЧЕНИЕ АНТОЦИАНОВ И ДУБИЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ПЛОДОВ
БОЯРЫШНИКА
З.Н. Щеколдина, Н.Ф. Кизим
Изучено влияние внешних факторов на экстрагирование антоциановых пигментов из плодов Crataegus monoguna. Установлено, что максимальный выход анто-цианов достигается при измельчении плодов боярышника до частиц размером 0,2 - 0,4 мм, использовании в качестве экстрагента абсолютного этанола, содержащего 1 % хлористоводородной кислоты, продолжительности процесса экстрагирования 30 мин. Изучено влияние климатических условий на содержание дубильных веществ в плодах Crataegus monoguna и Crataegus submolis. Установлено, что плоды боярышника одно-пестичного отличаются более высоким содержанием танина, однако при понижении среднесуточной температуры количество дубильных веществ уменьшается симбатно в обоих видах.
Ключевые слова: антоцианы; вещества биологически активные; вещества дубильные; боярышника плоды; условия климатические; экстрагирование.
Введение
Болезни системы кровообращения - наиболее распространенная неинфекционная патология во всех странах мира [1]. Среди сердечнососудистых средств растительного происхождения препараты боярышника занимают около 10 % [2]. Основным технологическим процессом, позволяющим извлекать биологически активные компоненты из природного сырья, является экстрагирование.
Понимание основных физико-химических закономерностей межфазного распределения биологически активных веществ (БАВ) растительного происхождения является основой для оптимизации технологий их экстракционного выделения [3].
Экстрагирование растительного материала, имеющего клеточную структуру, является сложным физико-химическим процессом, на протекание которого оказывают влияние ряд факторов, таких как анатомическое (гистологическое) строение сырья, степень и характер его измельчения, природа экстрагента, разность концентраций веществ в системе, температурный режим, гидродинамические условия и продолжительность экстракции. Содержание определенных групп БАВ в растительном материале в значительной степени зависит от абиотических факторов - прежде всего от климатических условий места произрастания.
Цель работы - изучение влияния внешних факторов на экстрагирование антоцианов и дубильных веществ из плодов боярышника.
Антоцианы - пигментные вещества из группы гликозидов, обладают выраженной капилляроукрепляющей активностью, антибактериальными и антиоксидантными свойствами. Основными компонентами антоцианов плодов боярышника являются производные цианидина (рис. 1), при этом количество и соотношение компонентов зависят от видовой особенности плодов [4].
Рис. 1. Схема кислотного расщепления конденсированных процианидинов до антоцианидинов [5]
Дубильные вещества - высокомолекулярные фенольные соединения, обладающие вяжущим, противовоспалительным и антибактериальным действием. Они служат противоядием при отравлении алкалоидами и солями тяжелых металлов.
В качестве объектов исследования были выбраны плоды боярышника однопестичного (Crataegus monoguna) и мягковатого (Crataegus submolis), произрастающих на территории Узловского района (Тульская область), собранные в период октября - декабря 2016 года (рис. 2).
Рис. 2. Зрелые плоды боярышника однопестичного (слева)
и мягковатого (справа)
Видовую принадлежность растений рода Crataegus определяли по морфологическому описанию [6]. Плоды отбирали с разных ярусов кроны, следуя рекомендациям [7]. Свежие плоды боярышника хранили в защищенном от воздействия прямых солнечных лучей месте при температуре 5 ... 7 °C.
Экспериментальная часть
Определение влажности лекарственного растительного сырья проводили согласно рекомендациям ГФ XI [8].
Качественный анализ танидов плодов исследуемых видов боярышника проводили по общепринятым методикам [9]. Количественное определение дубильных веществ проводили перманганатометрически по методике ГФ XI [8].
Количественный анализ антоцианов плодов боярышника однопестичного, в пересчете на цианидин-3-глюкозид проводили по методике [10], рекомендованной для стандартизации по содержанию антоцианинов сырья и препаратов черники обыкновенной. Воспроизводимость данной методики, отличающейся простотой, экспрессностью и доступностью реактивов, проверяли по выходу антоциановых пигментов из свежезамороженных плодов черники.
Оптическую плотность растворов измеряли на фотоэлектроколориметре КФК-2 при длине волны 540 нм.
Для оценки влияния степени измельченности плодов боярышника на выход антоцианов проводили анализ с тремя фракциями растительного сырья при времени экстрагирования 30 мин, используя в качестве экстрагента 95 %-ный раствор этанола, содержащий 1 % хлористоводородной кислоты. Измельчение проводили с помощью блендера. Фракции разделяли с использованием сит.
При изучении кинетики экстрагирования антоцианов проводили анализ раствора после экстрагирования в течение 10, 20, 30 и 40 мин, используя в качестве экстрагента 95 %-ный раствор этанола, содержащий 1 % хлористоводородной кислоты.
Для оценки влияния природы (полярности) экстрагента на выход антоцианов проводили анализ при выбранных условиях экстрагирования, используя в качестве экстрагента водно-этанольные растворы, содержащие 1% хлористоводородной кислоты.
Результаты и их обсуждение
Зависимость выхода антоцианов от степени измельчённости плодов боярышника имеет экстремальный характер (рис. 3).
Рис. 3. Выход антоцианов в зависимости от степени измельчённости
сырья
Установлено, что наибольший выход антоцианов характерен для плодов боярышника, измельченных до частиц размером от 0,2 до 0,4 мм. По-видимому, это вызвано тем, что при больших размерах частиц площадь межфазной поверхности меньше, чем при средних, а в случае очень
мелких частиц происходит вымывание из разрушенных клеток балластных веществ и дальнейшее набухание последних.
При проведении дальнейших исследований использовали фракцию растительного сырья с размером частиц от 0,2 до 0,4 мм.
Также экстремальной является зависимость выхода антоцианов от времени экстрагирования (рис. 4).
8
......
Т ?
с'
£
6
ее С X с;
г н
I Я
I2
С2
10
20 30
Время, мин
40
Рис. 4. Выход антоцианов в зависимости от продолжительности
экстрагирования
Снижение выхода антоцианов при времени выше 30 мин. обусловлено тем, что антоциановые пигменты - нестабильные и реакционно-способные соединения, поэтому длительное кипячение экстракта приводит к их термическому разрушению.
Полярность экстрагента оказывает существенное влияние на экстрагирование антоцианинов из плодов боярышника. Выход антоцианов увеличивается при повышении содержания спирта в растворе экстрагента. На рис. 5 представлен график зависимости выхода антоцианов от концентрации этанола, используемого для приготовления раствора экстрагента.
04
А 6
0
1 fS Я
5 4
н =
«
I2
л CS
О
65
70
95
100
75 80 85 90
Концентрация этанола. %
Рис. 5. Выход антоцианов в зависимости от концентрации этилового
спирта
На рис. 6 отражена зависимость содержания танина в исследуемых плодах от климатических условий места произрастания.
Рис. 6. Содержание танина в зависимости от даты сбора плодов
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что наибольший выход антоцианов (6,09±0,37 % в пересчете на абсолютно сухое сырье) достигается при измельчении плодов Crataegus monoguna до частиц размером 0,2 ... 0,4 мм, использовании в качестве экстрагента 1 %-ного раствора хлористоводородной кислоты в абсолютном этиловом спирте и продолжительности процесса экстрагирования 30 мин.
Плоды боярышника однопестичного отличаются более высоким содержанием танина (5,92±0,77 % в пересчете на абсолютно сухое сырье),
однако при понижении среднесуточной температуры места произрастания количество дубильных веществ уменьшается симбатно в обоих видах.
Список литературы
1. Аббасова Т.Ю., Новрузов Э.Н., Мамедов Э.И. Антоцианы плодов некоторых видов Crataegus L. // Химия растительного сырья. №3. 2012. С. 177 - 180.
2. Бокерия Л.А., Гудкова Р.Г. Болезни системы кровообращения и сердечно-сосудистая хирургия в Российской Федерации. Состояние и проблемы // Аналитический вестник. Об актуальных проблемах борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями. № 44 (597), 2015. С. 10 - 18.
3. Егуткин Н.Л. Физико-химические основы технологии экстракционного выделения биологически активных веществ растительного происхождения // Химия и технология растительных веществ: тезисы докладов V Всероссийской научной конференции. Уфа, 2008. С. 8.
4. Методы биохимического исследования растений / под ред. А.И. Ермакова. Л.: Колос, 1972. 456 с.
5. Куркин В.А., Рязанова Т.К. Новые подходы к стандартизации плодов черники обыкновенной // Химия растительного сырья. № 4. 2012.С. 167 - 173.
6. Химический анализ лекарственных растений: учеб. пособие для фармацевтических вузов / Е.Я. Ладыгина [и др.]; под ред. Н.И. Гринкевич, Л.Н. Сафронич М.: Высш. школа, 1983. 176 с.
7. Омариева Л.В. Накопление биологически активных веществ в плодах представителей семейства Rosaceae (на примере рода Crataegus) республики Дагестан в зависимости от экологических факторов: дис. ... канд. биол. наук. Махачкала, 2016. 127 с.
8. Хишова О.М., Бузук Г.Н. Количественное определение процианидинов плодов боярышника // Химико-фармацевтический журнал. № 2. 2006, С. 20 - 21.
9. Цвелев Н.Н. Флора Восточной Европы. Т. Х. СПб.: Мир и семья; СПХФА, 2001. С. 557-586.
Государственная фармакопея СССР. М.: Медицина, 1987. Изд. Х1, Вып. 2. 400 с.
Щеколдина Зинаида Николаевна, магистрант, zina-shch@,yandex. ru, Россия, Москва, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева,
Кизим Николай Федорович, д-р хим. наук, проф., зав. кафедрой, nphk a mail.ru, Россия, Новомосковск, Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева
INFLUENCE OF THE EXTERNAL FACTORS ON THE EXTRACTION OF ANTHOCYANS
AND TANNINS FROM HAWTHORN FRUITS
Z. N. Shchekoldina, N. F. Kizim 48
Influence of the external factors on the extraction of antotsianic pigments from Cra-taegus monoguna fruits is studied. It is established that the maximum exit of anthocyans is reached when crushing fruits of hawthorn to particles in size from0.2 to 0.4 mm, using as extragent of the absolute ethyl alcohol containing 1% of hydrochloric acid. Duration of process of extraction continued 30 min. The influence of climatic conditions on the content of tanning agents in fruits of Crataegus monoguna and Crataegus submolis is studied. It is established that fruits of monoguna hawthorn differ in higher content of tannin, however at decrease in average daily temperature the amount of tannins decreases symbatically in both types.
Keywords: anthocyans; biologically active substances; climatic conditions; extraction; hawthorn fruits; tannins.
Shchekoldina Zinaida Nikolaevna, undergraduate, zina-shch@,yandex. ru, Russia, Moscow, Mendeleyev University of Chemical Technology,
Kizim Nicolay Fedorovich, doctor of chemical sciences, professor, head of chair, nphk@,mail.ru, Russia, Novomoskovsk, Novomoskovsk Institute of Mendeleev University of Chemical Technology
