CC BY
9
DOI: 10.14258/jcprm.20230211629
УДК 631.531.01:547.458
ВЫДЕЛЕНИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИСАХАРИДОВ СЕМЯН РЕПЫ BRASSICA RAPA
© М.Ж. Орипова, З.Н. Кузиева, Б.Б. Корабоева, Ю.И. Ощепкова*, Ш.И. Салихов
Институт биоорганической химии им. акад. А.С. Садыкова АН РУз, ул. Мирзо Улугбека, 83, Ташкент, 100125 (Республика Узбекистан), e-mail: [email protected]
Целью настоящих исследований является выделение и физико-химическая характеристика водорастворимых полисахаридов семян репы Brassica rapa семейства Brassicaceae, культивируемой в Узбекистане.
Впервые из семян репы методом последовательной водной экстракции выделены водорастворимые полисахариды. Для получения очищенного полисахарида были использованы анион-обменная хроматография и гель-фильтрация. Полисахариды депротеинизированы и разделены методом ионообменной хроматографии, очищены на колонке Sephadex G-100. Получены две полисахаридные фракции BSP-1-1 и BSP-2-1. Результаты ИК-спектроскопических исследований показали, что выделенные полисахариды состоят в основном из a-связанных пиранозных звеньев. Анализ моносахарид-ного состава показал, что состав нейтрального полисахарида BSP-1-1 представлен моносахаридами в следующем составе: рибоза - 5.05%, арабиноза - 56.38%, манноза - 5.87%, глюкоза - 8.63% и галактоза - 24.05%. Состав анионного полисахарида BSP-2-1 представлен моносахаридами: рибоза - 6.35%, арабиноза - 60.15%, манноза - 7.19%, глюкоза -4.12% и галактоза - 22.16%. Определено, что выделенные полисахариды состоят в основном из остатков арабинозы (BSP-1-1 - 56.3%, BSP-2-1 - 60%) и галактозы (BSP-1-1 - 24%, BSP-2-1 - 22%). На основании полученных данных можно предположить, что изучаемые полисахариды из семян репы Brassica rapa относятся к типу арабиногалактанов.
Ключевые слова: Brassica rapa, полисахариды, ион-обменная хроматография, гель-фильтрация, моносахаридный состав, ИК-спектроскопия.
Введение
Полисахариды играют важную роль в росте и развитии живых организмов [1], которые привлекают большое внимание благодаря их биологическим функциям, таким как антиоксидантная [2], противоопухолевая [3], противомикробная [4] и иммуномодулирующая активность [5, 6]. Растительные полисахариды не обладают токсичностью, аллергенностью и в связи с этим перспективны для их возможного использования в практической медицине [7].
Овощи семейства Brassicaceae считаются частью рациона человека, потребляемые населением всего мира. Многие исследования показали, что существует обратная связь между потреблением овощей Brassicaceae и риском хронических заболеваний, особенно таких как сердечно-сосудистые заболевания, рак, болезнь Альцгеймера, катаракта и возрастное функциональное снижение [8, 9].
Растения Brassicaceae произрастают в Европе, России, Средней Азии, на Ближнем Востоке и в настоящее время широко культивируются в качестве источников овощей и масел во всем мире. Семейство Brassicaceae насчитывает около 3500 видов и включает 350 родов [10]. Brassica rapa -репа один из обычных представителей семейства Brassicaceae. В Узбекистане произрастает несколько сортов репы, такие как Наманган, Самарканд, Муяссар и др. e-mail: [email protected]
Орипова Муножат Жалолидиновна - кандидат химических наук, e-mail: [email protected] Кузиева Зульфизар Неъматжон кизи - младший научный сотрудник, e-mail: [email protected] Корабоева Барно Ботирали Кизи - младший научный сотрудник, e-mail: [email protected] Ощепкова Юлия Игоревна - доктор химических наук, старший научный сотрудник, e-mail: j [email protected]
Салихов Шавкат Исмаилович - доктор биологических наук, академик,
* Автор, с которым следует вести переписку.
Brassica rapa в своем составе содержит биологически активные соединения, такие как витамины, полифенолы, полисахариды, каротиноиды, алкалоиды, изотиоцианаты, индолы, терпеноиды, токоферолы и ан-тиоксиданты, ферменты [11]. Соединения Brassica тра проявляют широкий спектр биологической активности, включая антиоксидантную [12], противоопухолевую [13], антидиабетическую [14], противовоспалительную [15], противомикробную [16], гиполипидемическую [17], гепатопротекторную [18] и нефропротек-торную [19].
Хотя репа является важной культурой с пищевыми и лекарственными свойствами, очень немногие исследования систематически характеризуют ее химические характеристики и биологическую активность. Рядом ученых выделены водорастворимые полисахариды и изучены их физико-химическая характеристика, биологическая активность в корнях репы [12, 20, 21], однако полисахаридный состав семян не изучен.
В связи с этим цель настоящего исследования - выделение и изучение физико-химических свойств водорастворимых полисахаридов семян репы, культивируемой в Узбекистане.
Экспериментальная часть
Объект исследования. Для выделения полисахаридов использовали семена репы, собранные в июле 2020 г. на территории Республики Узбекистан (Наманганская область, Мингбулакский район). Семена предварительно очищали и измельчали в лабораторном измельчителе.
Обезжиривание и удаление низкомолекулярных примесей. Для обезжиривания сырье экстрагировали петролейным эфиром в аппарате Сокслета в течение 72 ч. Обезжиренные семена высушивали при комнатной температуре на воздухе. Для удаления низкомолекулярных примесей и красящих веществ сырье экстрагировали в аппарате Сокслета смесью хлороформ - этиловый спирт 96% (1 : 2). Сырье высушивали на воздухе до удаления запаха растворителей.
Экстракция водорастворимых полисахаридов. Для выделения водорастворимых полисахаридов обез-жиренные семена экстрагировали трижды водой на водяной бане при 95 °С с обратным холодильником (соотношение сырья и экстрагента 1 : 20, 1 : 15, 1 : 15). Продолжительность каждой экстракции - 2 ч. Полученные водные экстракты объединяли и упаривали на роторном испарителе при температуре 50 °С до 1/5 объема. Из полученного концентрата водорастворимые полисахариды осаждали добавлением четырехкратного объема 96% этилового спирта и оставляли при 4 °С на ночь. Осадок отделяли с помощью центрифугирования, промывали этиловым спиртом и лиофильно высушили.
Депротеинизация полисахаридов. Депротеинизацию суммы полисахаридов проводили по методу Savage [22]. К водному раствору суммы полисахаридов добавляли 3-кратный объем CHCl3-n-BuOH (соотношение 4 : 1) и переносили в делительную воронку. Воронку энергично встряхивали в течение 5 мин и смесь выдерживали 3 часа для достижения равновесия двух фаз. Органическую фазу с остаточными белками (нижний слой) удаляли. Эту процедуру повторяли 6 раза. Полисахариды семян репы осаждали тремя объемами этилового спирта из водной фазы. После фильтрации осадок промывали абсолютным этанолом и высушивали на воздухе.
Определение содержания полисахаридов. Количественное содержание полисахаридов определяли фенол-сернокислотным методом [23] по калибровочному графику для глюкозы. Оптическую плотность измеряли на спектрофотометре METASH UV-5100 (Шанхай, Китай).
Ионообменная хроматография. Для выделения полисахарида использовали анионообменную хроматографию. 100 мг образца полисахарида растворяли в 5 мл дистиллированной воды и наносили на колонку (16^3.5 см) с БЕАЕ-650С TOYOPEARL (TOSOH, Япония), уравновешенную дистиллированной водой. После загрузки образца колонку элюировали дистиллированной водой, а затем последовательно 0-1.0 М градиентным раствором NaCl со скоростью 1.0 мл/мин. Фракции объемом по 10.0 мл собирали коллектором фракций. Содержание углеводов во фракциях определяли фенол-сернокислотным методом, используя глюкозу в качестве стандарта. Фракцию, соответствующую отдельным пикам, объединяли, концентрировали, диализовали и лиофильно высушивали.
Гель-фильтрация полисахаридов. Нейтральные и элюированные при 0.1 М NaCl полисахариды (по 20 мг) растворяли в 2 мл воды и наносили на колонку (70*1.8 см) с Sephadex G-100. Колонку элюировали дистиллированной водой со скоростью потока 40 мл/ч. Содержание углеводов в образцах определяли фенол -сернокислотным методом, используя глюкозу в качестве стандарта. Отбирали фракции объемом 13 мл.
Фракции, соответствующие отдельным пикам, объединяли, концентрировали до минимального объема, диа-лизовали и лиофильно высушивали.
Моносахаридный состав полисахаридов. Полисахарид после гель-фильтрации (3 мг) растворяли в 2.5 мл 2 М трифторуксусной кислоты в 5 мл ампуле, гидролизовали при 110 °С в течение 6 ч, охлажденную реакционную смесь центрифугировали при 3000 об/мин в течение 5 мин. Для удаления трифторуксусной кислоты из гидролизата добавляли трижды по 5 мл раствора сухого метанола и метанол упаривали на роторном испарителе. В сухой гидролизат добавляли 5 мг гидроксиламин гидрохлорид, 1 мг изонитола и растворяли в 0.5 мл пиридине. Раствор нагревали при 90 °C в течение 30 мин, охлаждали до комнатной температуры, добавляли 0.5 мл уксусный ангидрид и ацетилировали в течение 30 мин при 90 °C. Реакционную смесь сушили в потоке азота. Альдитолацетатные производные моносахаридных стандартов (L-Fruc, L-Rib, L-Rha, L-Ara, L-Xyl, D-Man, D-Glc и D-Gal) были получены, как описано выше. Синтезированные альдитолацетатные производные проанализированы методом газ-хроматография/масс-спектрометрия ГХ/МС (колонка Thermo Finnigan TRACE 2000/MS, DB-5MS (30 м x 0.25 мм x 0.25 мм), температурная программа - от 180 до 270 °C при 20 °С/мин, с удержанием 270 °С в течение 25 мин). Пики, соответствующие альдитол ацетатам и их фрагментам, определялись их масс-спектрами и временем разделения ГХ. Отношение моносахаридов в полисахаридах определяли путем сравнения площадей пика.
ИК-спектроскопия. ИК-спектры образцов снимали на ИК-Фурье спектрометре IRTracer-100 SHIMADZU (Япония), системы 2000 в диапазоне частот 400-4000 см-1. Для съемки спектров изучаемых образцов снимали методом спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения (ATR) в инфракрасной области с преобразованием Фурье-спектроскопии.
Обсуждение результатов
Для выделения полисахаридов использовали экстракцию водой. Полисахариды осаждали из водных растворов с добавлением этанола в соотношении 1 : 4 (по объему). Выход полисахаридов составил 1.6%. Общее количество углеводов составило 30.3%, что свидетельствует о наличии примесей в составе выделенного полисахарида. Далее выделенные полисахариды депротеинизировали методом Savage. После депроте-инизации количество белка в образцах определяли по методу Лоури. Результаты показали, что выделенный полисахарид содержит в следовых количествах белки и пептиды.
Образец полисахарида пропускали через DEAE-650C. Сначала промывали водой и последующим градиентным раствором NaCl (0-1 М). Как показано на рисунке 1, нейтральные полисахариды были получены при промывке дистиллированной водой с получением одной полисахаридной фракции (BSP-1), анионные полисахариды элюированы 0.1 (BSP-2), 0.3, 0.5, 0.8 М растворами NaCl. Это указывает на то, что данный образец состоит из нейтрального и анионного полисахарида.
Мажорные полисахаридные фракции BSP-1 и BSP-2 дополнительно были разделены и последовательно очищены на колонке Sephadex G-100 (рис. 2). В результате разделения было определено, что образцы полисахаридов состоят из однородных полисахаридов. Два основных пика полисахаридов, BSP-1-1 и BSP-2-1, были собраны и лиофильно высушены.
Затем были проведены исследования по определению моносахаридного состава выделенных полиса -харидов. Моносахаридный состав BSP-1-1 и BSP-2-1 определяли гидролизом трифторуксусной кислоты и ГХ/МС методом (рис. 3). Полученные результаты представлены в таблице 1. Из полученных результатов видно, что полисахариды состоят в основном из остатков арабинозы и галактозы. Другие моносахариды присутствуют в их составе в следовых количествах. Сравнение с моносахаридным составом ранее выделенных полисахаридов из корней репы показало, что в корнях присутствуют полисахариды другого состава, содержащего в BRP-1-1 арабинозу и глюкозу в молярном соотношении 1.66 : 98.34; в BRP-2-1 - арабинозу, галактозу и глюкозу в молярном соотношении 9.3 : 14.63 : 76.07 и в BRP-3-1 - арабинозу, рамнозу, галактозу и глюкозу в молярном соотношении 24.98 : 24.10 : 44.09 : 6.83 [19].
Для выделенных полисахаридов были проведены ИК-спектроскопические исследования (рис. 4). В ИК-спектре наблюдались полосы поглощения, соответствующие полисахаридам. Полоса между 32003400 см-1 представляет валентные колебания О-Н. Характерные сигналы для симметричных растяжений H-C-H связей наблюдались при 2935 см-1 [24]. В области 2360 см-1 наблюдались характерные сигналы, соответствующие С=О связи адсорбированного СО2. В области 1637 см-1 наблюдались полосы поглощения, харак-
терные для О-Н связанной молекулы воды в образцах и белковые С=О связи [25]. Асимметрические валентные колебания при 1521 см-1, соответствующие С=О (специфичные для белков и пептидов), наблюдались только у неочищенного и депротеинизированного экстракта. У депротеинизированного экстракта интенсивность пиков намного уменьшилось. Это показывает, что после депротеинизации количество белков и пептидов значительно уменьшилось. В этом участке у BSP-1-1 и BSP-2-1 пики не наблюдались, это свидетельствует о том, что образцы после разделения полностью очищены от белков и пептидов.
Поглощение при 1418 см-1 представляет собой асимметрические валентные колебания С-Н связи (СН2 групп), соответствующие полисахаридам. Характерные пики для С-О-С связи в пиранозном кольце моноса-харидной единицы полисахаридов наблюдались при 1140 см-1. Полосы поглощения валентных колебаний, соответствующие гликозидным связям С-О-С между моносахаридными остатками, наблюдались в области 1072 см-1 [26, 27]. Поглощение при 1039 см-1 представляет собой валентные колебания С-О от боковых кар-бинольных групп (С-ОН). Характерные сигналы деформационных колебаний а-гликозидных связей между пиранозными формами полисахаридов обнаружены при 862 см-1. ИК-спектроскопические исследования показали, что выделенные полисахариды из семян репы Brassica гара состоят в основном из а-связанных остатков пиранозы.
1,00
0,75
0,50
0,00
200 400 600
Объем элюирования, мл
800
Рис. 1. Ионообменная хроматография выделенного полисахарида на БЕАЕ-650С (элюент-0-1 М градиент №С1, скорость элюция-1 мл/мин)
0,25 о.
0
0,25
0,20-
0,05
0,00
100
200
300
400
500
0,35
's 0,30-
S 0,25
о 0,20
0,15-
(в 0,10 т
Ё
О 0,05
0,00
100
200
300
400
500
Объем элюирования, мл
Объем элюирования, мл
0
0
Рис. 2. Гель-хроматография нейтральных полисахаридов (BSP-1-1) (а) и анионных полисахаридов (BSP-2-1) (б), выделенных из семян Brassica rapa (на Sephadex G-100, элюент-дистиллированная вода, скорость элюции - 0.65 мл/мин)
Таблица 1. Моносахаридный состав выделенных полисахаридов
№ Полисахаридные фракции Рибоза, % Арабиноза, % Манноза, % Глюкоза, % Галактоза, %
1 BSP-1-1 5.05 56.38 5.87 8.63 24.05
2 BSP-2-1 6.35 60.15 7.19 4.12 22.16
(1) (2) -
Рис. 3. Спектры ГХ/МС производных ацетатов альдитола стандартных моносахаридов (1), моносахаридов в (3) _
составе выделенного полисахарида BSP-1-1 5,0 (2) и BSP-2-1 (3) семян Brassica rapa
cm-1
Рис. 4. ИК-спектры неочищенного (1), депротеинизированного (2) полисахарида, BSP-1-1 (3) и BSP-2-1 (4) выделенного из Brassica rapa
Rha Fruc . м ib Xyl Ara Man 1 _____ G al
J _jJ_
J . л Л 1
—i-1-1-1-1-1
7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0
RT, min
Выводы
Впервые из семян репы Brassica rapa, произрастающий на территории Узбекистана, выделены водорастворимые полисахариды. Для получения очищенного полисахарида были использованы анион-обменная хроматография и гель-фильтрация. В результате получены две полисахаридные фракции BSP-1-1 и BSP-2-1. ИК-спектроскопические исследования показали, что выделенные полисахариды из семян репы Brassica тра состоят в основном из a-связанных остатков пиранозы. Установлен моносахаридный состав выделенных полисахаридов. Полученные результаты показали, что состав нейтрального полисахарида BSP-1-1 представлен моносахаридами в следующем составе: рибоза - 5.05%, арабиноза - 56.38%, манноза - 5.87%, глюкоза - 8.63% и галактоза - 24.05%. Состав анионного полисахарида BSP-2-1 представлен моносахаридами: рибоза - 6.35%, арабиноза - 60.15%, манноза - 7.19%, глюкоза - 4.12% и галактоза - 22.16%. Из полученных результатов видно, что полисахариды состоят в основном из остатков арабинозы и галактозы. Другие моносахариды в их составе обнаруживаются в следовых количествах. На основании полученных данных можно предположить, что выделенные полисахариды из семян репы Brassica тра относятся к типу арабиногалак-танов.
Список литературы
1. Zhu Q., Jiang Y., Lin S., Wen L., Wu D., Zhao M., Chen F., Jia Y., Yang B. Structural Identification of (1^6)-a-D-Glucan, a Key Responsible for the Health Benefits of Longan, and Evaluation of Anticancer Activity // Biomacromolecules. 2013. Vol. 14. Рр. 1999-2003. DOI: 10.1021/bm400349y.
2. Wang Y., Liu Y., Hu Y. Optimization of polysaccharides extraction from Trametes robiniophila and its antioxidant activities // Carbohydrate Polymers. 2014. Vol. 111. Pp. 324-332. DOI: 10.1016/j.carbpol.2014.03.083.
3. Gan D., Zeng X., Liu R.H., Ye H. Potential mechanism of mycelium polysaccharide from Pholiota dinghuensis Bi in regulating the proliferation and apoptosis of human breast cancer MCF-7 cells through p38/MAPK pathway // Journal of Functional Foods. 2015. Vol. 12. Pp. 375-388. DOI: 10.1016/j.jff.2014.12.008.
4. Tahmouzi S., Ghodsi M. Optimum extraction of polysaccharides from motherwort leaf and its antioxidant and antimicrobial activities // Carbohydrate Polymers. 2014. Vol. 112. Pp. 396-403. DOI: 10.1016/j.carbpol.2014.06.024.
5. Jafarian-Dehkordi A., Zolfaghari B., Mirdamadi M. The effects of chloroform, ethyl acetate and methanolic extracts of Brassica rapa L. on cell-mediated immune response in mice // Res. Pharm. Sci. 2013. Vol. 8. Pp. 159-165.
6. Li J.-E., Nie S.-P., Xie M.-Y., Li C. Isolation and partial characterization of a neutral polysaccharide from Mosla chinensis Maxim. cv. Jiangxiangru and its antioxidant and immunomodulatory activities // J. Funct. Foods. 2014. Vol. 6. N1. Pp. 410-418.
7. Сычев И.А., Калинкина О.В., Лаксаева Е.А. Биологическая активность растительных полисахаридов // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2009. Т. 17. №4. C. 143-148. DOI: 10.17816/PAVLOVJ20094143-148.
8. Jahangir M., Kim H.K., Choi Y.H., Verpoorte R. Health-Affecting Compounds inBrassicaceae // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2009. Vol. 8. N2. Pp. 31-43. DOI: 10.1111/j.1541-4337.2008.00065.x.
9. Knekt P., Kumpulainen J., Jarvinen R., Rissanen H., Heliovaara M., Reunanen A., Hakulinen T., Aromaa A. Flavonoid intake and risk of chronic diseases // The American Journal of Clinical Nutrition. 2002. Vol. 76. N3. Pp. 560-568. DOI: 10.1093/ajcn/76.3.560.
10. Sasaki K., Takahashi T. A flavonoid from Brassica rapa flower as the UV-absorbing nectar guide // Phytochemistry. 2002. Vol. 61. N3. Pp. 339-343. DOI: 10.1016/s0031-9422(02)00237-6.
11. Paul S., Geng C.-A., Yang T.-H., Yang Y.-P., Chen J.-J. Phytochemical and Health-Beneficial Progress of Turnip (Brassica rapa) // Journal of Food Sciences. 2019. Vol. 84. N1. Pp. 19-30. DOI: 10.1111/1750-3841.14417.
12. Wang W., Wang X., Ye H., Hu B., Zhou L., Jabbar S., Zeng X., Shen W. Optimization of extraction, characterization and antioxidant activity of polysaccharides from Brassica rapa L. // International Journal of Biological Macromolecules. 2016. Vol. 82. Pp. 979-988. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2015.10.051
13. Hong E., Kim G.-H. Anticancer and Antimicrobial Activities of P-Phenylethyl Isothiocyanate in Brassica rapa L. // Food Science and Technology Research. Japanese Society for Food Science and Technology. 2008. Vol. 14. N4. Pp. 377-382. DOI: 10.1002/ptr.7048.
14. Jung U.J., Baek N.-I., Chung H.-G., Bang M.-H., Jeong T.-S., Tae Lee K., Kang Y.-J., Lee M.-K., Kim H.-J., Yeo J., Choi M.-S. Effects of the ethanol extract of the roots of Brassica rapa on glucose and lipid metabolism in C57BL/KsJ-db/db mice // Clinical. Nutrition. 2008. Vol. 27. N1. Pp. 158-167.
15. Shin J.-S., Noh Y.-S., Lee Y.S., Cho Y.-W., Baek N.-I., Choi M.-S., Jeong T.-S., Kang E., Chung H.-G., Lee K.-T. Arvelexin from Brassica rapa suppresses NF-KB-regulated pro-inflammatory gene expression by inhibiting activation of IkB kinase // British Journal of Pharmacology. 2011. Vol. 164. N1. Pp. 145-158. DOI: 10.1111/j.1476-5381.2011.01351.x
16. Alotaibi B., Mokhtar F.A., El-Masry T.A., Elekhnawy E., Mostafa S.A., Abdelkader D.H., Elharty M.E., Saleh A., Negm W.A. Antimicrobial Activity of Brassica rapa L. Flowers Extract on Gastrointestinal Tract Infections and Antiulcer Potential Against Indomethacin-Induced Gastric Ulcer in Rats Supported by Metabolomics Profiling // Journal of Inflammation Research. 2021. Vol. 14. Pp. 7411-7430. DOI: 10.2147/JIR.S345780.
17. Assad T., Khan R.A., Feroz Z. Evaluation of hypoglycemic and hypolipidemic activity of methanol extract of Brassica oleracea // Chinese Journal of National Medicines. 2014. Vol. 12. N9. Pp. 648-653. DOI: 10.1016/S1875-5364(14)60099-6.
18. Igarashi K., Mikami T., Takahashi Y., Sato H. Comparison of the Preventive Activity of Isorhamnetin Glycosides from Atsumi-kabu (Red Turnip, Brassica, campestris L.) Leaves on Carbon Tetrachloride-Induced Liver Injury in Mice // Bioscience Biotechnology and Biochemistry. 2008. Vol. 72. N3. Pp. 856-860. DOI: 10.1271/bbb.70558.
19. Kim Y.-H., Kim Y.-W., Oh Y.-J., Back N.-I., Chung S.-A., Chung H.-G., Jeong T.-S., Choi M.-S., Lee K.-T. Protective Effect of the Ethanol Extract of the Roots of Brassica rapa on Cisplatin-Induced Nephrotoxicity in LLC-PK1 Cells and Rats // Biological Pharmaceutical Bulletin. 2006. Vol. 29. N12. Pp. 2436-2441. DOI: 10.1248/bpb.29.2436.
20. Xie Y., Jiang S., Su D., Pi N., Ma C., Gao P. Composition analysis and anti-hypoxia activity of polysaccharide from Brassica rapa L. // International Journal of Biological Macromolecules. 2010. Vol. 47. N4. Pp. 528-533. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2010.07.008.
21. Cao W., Wang C., Mayhesumu X., Pan L., Dang Y., Yili A., Abuduwaili A., Mansur S. Isolation, Structural Elucidation, Antioxidant and Hypoglycemic Activity of Polysaccharides of Brassica rapa L. // Molecules. 2022. Vol. 27. N9. P. 3002. DOI: 10.3390/molecules27093002.
22. Staub A.M. Removal of Protein-Sevag Method // Methods in Carbohydrate. Chemistry. 1965. Vol. 5. Pp. 5-6.
23. DuBois M., Gilles K.A., Hamilton J.K., Rebers P.A., Smith F. Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances // Analitical. Chemistry. 1956. Vol. 28. N3. Pp. 350-356. DOI: 10.1021/ac60111a017.
24. Muhitdinov B., Heinze T., Turaev A., Koschella A., Normakhamatov N. Homogenous synthesis of sodium cellulose sulfates with regulable low and high degree of substitutions with SO3/Py in N,N-dimethylacetamide/LiCl // European Polymer Journal. 2019. Vol. 119. Pp. 181-188. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2019.07.030.
25. Muhitdinov B., Heinze T., Normakhamatov N., Turaev A. Preparation of sodium cellulose sulfate oligomers by free-radical depolymerization // Carbohydrate Polymers. 2017. Vol. 173. Pp. 631-637. DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.06.033.
26. Azimova L.B., Normakhamatov N.S., Khaytmetova S.B., Mukhitdinov B.I., Amonova D.M., Filatova A.V., Khalilova G.A., Kirgizbaev H.H., Turaev A.S. Isolation and Study of the Physicochemical Properties of Galactomannans from Plant Materials // Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2020. Vol. 46. N7. Pp. 1317-1322. DOI: 10. 1134/s 106816202007002x.
27. Khalilova G.A., Turaev A.S., Muhitdinov B.I., Filatova A.V., Haytmetova S.B., Normakhamatov N.S. Isolation, physico-chemical characteristics of polysaccharide isolated from the fruit body of Inonotus Hispidus // Chemistry of plant raw material. 2021. N3. Pp. 99-106. DOI: 10.14258/jcprm.2021039028.
Поступила в редакцию 1 июля 2022 г.
После переработки 24 августа 2022 г.
Принята к публикации 19 декабря 2022 г.
Для цитирования: Орипова М.Ж., Кузиева З.Н., Корабоева Б.Б., Ощепкова Ю.И., Салихов Ш.И. Выделение и физико-химическая характеристика полисахаридов семян репы Brassica rapа // Химия растительного сырья. 2023. №2. С. 79-86. DOI: 10.14258/jcprm.20230211629.
Oripova M.Zh, Kuzieva Z.N., Koraboeva B.B., Oshchepkova Yu.I.*, Salikhov Sh.I. ISOLATION AND PHYSICO-CHEMICAL CHARACTERISTICS OF POLYSACCHARIDES IN THE SEEDS OF TURNIP BRASSICA RAPA
Institute of Bioorganic Chemistry acad. A.S. Sadykov Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, ul. Mirzo Ulugbeka, 83, Tashkent, 100125 (Republic of Uzbekistan), e-mail: [email protected]
The aim of this research is the isolation and physicochemical characterization of water-soluble polysaccharides in the seeds of the turnip Brassica rapa of the family Brassicaceae cultivated in Uzbekistan.
For the first time, water-soluble polysaccharides were isolated from turnip seeds by sequential water extraction. Polysaccharides are deproteinized and separated by ion exchange chromatography, purified on a Sephadex G-100 column. Two polysaccharide fractions BSP-1-1 and BSP-2-1 were obtained. The results of IR spectroscopic studies showed that the isolated polysaccharides consist mainly of a-linked pyranose units. Analysis of the monosaccharide composition showed that the composition of the neutral polysaccharide BSP-1-1 is represented by monosaccharides in the following composition: ribose - 5.05%, arabinose - 56.38%, mannose - 5.87%, glucose - 8.63% and galactose - 24.05%. The composition of the anionic polysaccharide BSP-2-1 is represented by monosaccharides: ribose - 6.35%, arabinose - 60.15%, mannose - 7.19%, glucose - 4.12% and galactose -22.16%. It was determined that the isolated polysaccharides consist mainly of arabinose (BSP-1-1 - 56.3%, BSP-2-1 - 60%) and galactose (BSP-1-1 - 24%, BSP-2-1 - 22%). Based on the data obtained, it can be assumed that the studied polysaccharides from the seeds of the turnip Brassica rapa belong to the type of arabinogalactans.
Keywords: Brassica rapa, polysaccharides, ion-exchange chromatography, gel filtration, monosaccharide composition, IR spectroscopy.
* Corresponding author.
References
1. Zhu Q., Jiang Y., Lin S., Wen L., Wu D., Zhao M., Chen F., Jia Y., Yang B. Biomacromolecules, 2013, vol. 14, pp. 1999-2003. DOI: 10.1021/bm400349y.
2. Wang Y., Liu Y., Hu Y. Carbohydrate Polymers, 2014, vol. 111, pp. 324-332. DOI: 10.1016/j.carbpol.2014.03.083.
3. Gan D., Zeng X., Liu R.H., Ye H. Journal of Functional Foods, 2015, vol. 12, pp. 375-388. DOI: 10.1016/j.jff.2014.12.008.
4. Tahmouzi S., Ghodsi M. Carbohydrate Polymers, 2014, vol. 112, pp. 396-403. DOI: 10.1016/j.carbpol.2014.06.024.
5. Jafarian-Dehkordi A., Zolfaghari B., Mirdamadi M. Res. Pharm. Sci., 2013, vol. 8, pp. 159-165.
6. Li J.-E., Nie S.-P., Xie M.-Y., Li C. J. Funct. Foods, 2014, vol. 6, no. 1, pp. 410-418.
7. Sychev I.A., Kalinkina O.V., Laksayeva Ye.A. Rossiyskiy mediko-biologicheskiy vestnik im. akademika I.P. Pavlova, 2009, vol. 17, no. 4, pp. 143-148. DOI: 10.17816/PAVLOVJ20094143-148. (in Russ.).
8. Jahangir M., Kim H.K., Choi Y.H., Verpoorte R. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2009, vol. 8, no. 2, pp. 31-43. DOI: 10.1111/j.1541-4337.2008.00065.x.
9. Knekt P., Kumpulainen J., Järvinen R., Rissanen H., Heliövaara M., Reunanen A., Hakulinen T., Aromaa A. The American Journal of Clinical Nutrition, 2002, vol. 76, no. 3, pp. 560-568. DOI: 10.1093/ajcn/76.3.560.
10. Sasaki K., Takahashi T. Phytochemistry, 2002, vol. 61, no. 3, pp. 339-343. DOI: 10.1016/s0031-9422(02)00237-6.
11. Paul S., Geng C.-A., Yang T.-H., Yang Y.-P., Chen J.-J. Journal of Food Sciences, 2019, vol. 84, no. 1, pp. 19-30. DOI: 10.1111/1750-3841.14417.
12. Wang W., Wang X., Ye H., Hu B., Zhou L., Jabbar S., Zeng X., Shen W. International Journal of Biological Macromolecules, 2016, vol. 82, pp. 979-988. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2015.10.051
13. Hong E., Kim G.-H. Food Science and Technology Research. Japanese Society for Food Science and Technology, 2008, vol. 14, no. 4, pp. 377-382. DOI: 10.1002/ptr.7048.
14. Jung U.J., Baek N.-I., Chung H.-G., Bang M.-H., Jeong T.-S., Tae Lee K., Kang Y.-J., Lee M.-K., Kim H.-J., Yeo J., Choi M.-S. Clinical. Nutrition, 2008, vol. 27, no. 1, pp. 158-167.
15. Shin J.-S., Noh Y.-S., Lee Y.S., Cho Y.-W., Baek N.-I., Choi M.-S., Jeong T.-S., Kang E., Chung H.-G., Lee K.-T. British Journal of Pharmacology, 2011, vol. 164, no. 1, pp. 145-158. DOI: 10.1111/j.1476-5381.2011.01351.x
16. Alotaibi B., Mokhtar F.A., El-Masry T.A., Elekhnawy E., Mostafa S.A., Abdelkader D.H., Elharty M.E., Saleh A., Negm W.A. Journal of Inflammation Research, 2021, vol. 14, pp. 7411-7430. DOI: 10.2147/JIR.S345780.
17. Assad T., Khan R.A., Feroz Z. Chinese Journal of National Medicines, 2014, vol. 12, no. 9, pp. 648-653. DOI: 10.1016/S1875-5364( 14)60099-6.
18. Igarashi K., Mikami T., Takahashi Y., Sato H. Bioscience Biotechnology and Biochemistry, 2008, vol. 72, no. 3, pp. 856-860. DOI: 10.1271/bbb.70558.
19. Kim Y.-H., Kim Y.-W., Oh Y.-J., Back N.-I., Chung S.-A., Chung H.-G., Jeong T.-S., Choi M.-S., Lee K.-T. Biological Pharmaceutical Bulletin, 2006, vol. 29, no. 12, pp. 2436-2441. DOI: 10.1248/bpb.29.2436.
20. Xie Y., Jiang S., Su D., Pi N., Ma C., Gao P. International Journal of Biological Macromolecules, 2010, vol. 47, no. 4, pp. 528-533. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2010.07.008.
21. Cao W., Wang C., Mayhesumu X., Pan L., Dang Y., Yili A., Abuduwaili A., Mansur S. Molecules, 2022, vol. 27, no. 9, p. 3002. DOI: 10.3390/molecules27093002.
22. Staub A.M. Methods in Carbohydrate. Chemistry, 1965, vol. 5, pp. 5-6.
23. DuBois M., Gilles K.A., Hamilton J.K., Rebers P.A., Smith F. Analitical. Chemistry, 1956, vol. 28, no. 3, pp. 350-356. DOI: 10.1021/ac60111a017.
24. Muhitdinov B., Heinze T., Turaev A., Koschella A., Normakhamatov N. European Polymer Journal, 2019, vol. 119, pp. 181-188. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2019.07.030.
25. Muhitdinov B., Heinze T., Normakhamatov N., Turaev A. Carbohydrate Polymers, 2017, vol. 173, pp. 631-637. DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.06.033.
26. Azimova L.B., Normakhamatov N.S., Khaytmetova S.B., Mukhitdinov B.I., Amonova D.M., Filatova A.V., Khalilova G.A., Kirgizbaev H.H., Turaev A.S. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 2020, vol. 46, no. 7, pp. 1317-1322. DOI: 10.1134/s106816202007002x.
27. Khalilova G.A., Turaev A.S., Muhitdinov B.I., Filatova A.V., Haytmetova S.B., Normakhamatov N.S. Chemistry of plant raw material, 2021, no. 3, pp. 99-106. DOI: 10.14258/jcprm.2021039028.
Received July 1, 2022 Revised August 24, 2022 Accepted December 19, 2022
For citing: Oripova M.Zh., Kuzieva Z.N., Koraboeva B.B., Oshchepkova Yu.I., Salikhov Sh.I. Khimiya Rastitel'nogo Syr'ya, 2023, no. 2, pp. 79-86. (in Russ.). DOI: 10.14258/jcprm.20230211629.
