CC BY
68
УДК 547.972
ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА АНТОЦИАНИДИНОВ КОРЫ ЛИСТВЕННИЦЫ
© В.А. Левданский, А.И. Бутылкина, Б.Н. Кузнецов
Институт химии и химической технологии СО РАН, ул. К. Маркса, 42,
Красноярск, 660049 (Россия) E-mail: [email protected]
Методом колоночной хроматографии на полиамидном сорбенте проведено разделение антоцианидиновых соединений коры лиственницы сибирской. С использованием методов тонкослойной хроматографии, ИК- и УФ-спектроскопии, а также хромато-масс-спектрометрии идентифицированы следующие соединения: цианидинхлорид, дельфинидинхло-рид, пеонидинхлорид и пеларгонидинхлорид.
Введение
Известно, что при обработке коры хвойных пород деревьев слабыми растворами кислот образуются ан-тоцианидиновые соединения [1]. Эти соединения интересны тем, что их гликозиды (антоцианы), полученные из кожицы винограда, черной моркови, ягоды бузины и т.д., используются в пищевой промышленности в качестве красителей (Е 163). Антоциановые красители, наряду с красящей функцией, имеют самостоятельное значение как биологические добавки, они обладают Р-витаминной активностью, противосклероти-ческим действием, нормализуют кровяное давление, укрепляют капилляры, блокируют воспалительные процессы [2]. С учетом этого поиск нового дешевого сырья для их производства является актуальной задачей. Состав антоцианидиновых веществ коры хвойных деревьев практически не изучен. В работе [3] нами был исследован состав антоцианидиновых веществ коры пихты.
Целью настоящего исследования являлось изучение состава антоцианидинов коры лиственницы.
Экспериментальная часть
В качестве исходного сырья использовали высушенную и измельченную кору лиственницы (фракцию 1,0-2,0 мм). Перед выделением антоцианидиновых соединений кору лиственницы экстрагировали неполярным растворителем в аппарате Сокслета до удаления всех смолистых веществ. Выделение антоцианидинов осуществляли обработкой коры 3%-ным раствором соляной кислоты в этаноле при гидромодуле 10-12.
Для качественной идентификации полученных антоцианидинхлоридов применяли хроматографию на бумаге (ватман №1) в системе растворителей уксусная кислота : соляная кислота : вода (30 : 3 : 10). По мере продвижения элюента на хроматограммах наблюдались три окрашенных пятна. Для каждого пятна измеряли значение Rf и сравнивали с литературными данными [4]. В качестве свидетеля использовали цианидинхлорид, полученный встречным синтезом из кверцетина.
Для количественного разделения смеси антоцианидинхлоридов, выделенных из коры пихты и лиственницы, использовали колоночную хроматографию на полиамидном сорбенте. Элюирование проводили 96% этиловым спиртом, содержащим 0,01% соляной кислоты. Полиамидный сорбент готовили переосаждением из уксусной кислоты по методике, описанной в работе [5]. Из приготовленного таким образом полиамида набивали колонку (диаметр колонки 20 мм, высота слоя сорбента 500 мм), через которую пропускали смесь антоцианидинхлоридов. Для этого 2 г антоцианидинового красителя растворяли в 20 мл этилового спирта, содержащего 0,01% соляной кислоты, и вносили в колонку, а затем элюировали 96% этиловым спиртом, также содержащим 0,01% соляной кислоты. По ходу движения элюента по колонке наблюдались четко выраженные зоны окрашивания. Дубильные вещества остаются на старте. После отбора фракций и их упари-
* Автор, с которым следует вести переписку.
вания досуха (отгонки этилового спирта) определяли выход полученных веществ. Выделенные соединения представляют собой кристаллы темно-бордового цвета, которые плавятся с разложением.
Для идентификации антоцианидинхлоридов с близкими значениями Rf смесь антоцианидинхлоридов подвергали щелочному гидролизу. Для этого смесь нагревали в 10%-ном растворе гидроксида калия при температуре 100 оС в течение 30 мин, реакционную массу охлаждали, подкисляли соляной кислотой до рН=3 и экстрагировали этилацетатом. После отгонки этилацетата остаток анализируют на газовом хроматографе GCD Plus (Hewlett-Packard, USA) с квадрупольным масс-спектром (HP MSD).
Элементный анализ антоцианидинхлоридов на содержание углерода, водорода и кислорода проведен на элементном анализаторе FlashEA™ - 1112 (Thermo Quest Italia), содержание хлора определяли колбовым методом Шенигера [6]. Цианидинхлорид (Ci5HnClO6) - найдено: углерода - 55,73, 55,90%; водорода - 3,36, 3,51%; кислорода - 29,68; 29,84%; хлора - 10,89; 11,13%; вычислено: углерода - 55,83%; водорода - 3,44%; хлора - 10,99%; кислорода - 29,75%. Дельфинидинхлорид (C15H11ClO7) - найдено: углерода - 53,23, 53,15%; водорода - 3,36, 3,22%; хлора - 10,55; 10,33%; кислорода - 33,26; 33,02%; вычислено: углерода - 53,19%; водорода - 3,27%; хлора - 10,47%; кислорода - 33,07%.
Уф-спектры антоцианидиновых соединений, полученных после их разделения на колонке с полиамидным сорбентом на индивидуальные вещества, снимали в этиловом спирте, содержащем 0,01% соляной кислоты, в 1 см кюветах на приборе «UV-30 Simadzu», концентрация антоцианидинхлоридов составляла для ультрафиолетовой области спектра 0,2х10-4 моль/л, для видимой области спектра - 1,0х10-4 моль/л. Регистрацию ИК-спектров, выделенных из коры пихты антоцианидинхлоридов осуществляли на спектрофотометре «Spekord 75 IR» в области 400-4000 см-1 в матрице бромистого калия. Концентрация исследуемого вещества матрицы составляла 0,4%.
Результаты и обсуждение
При обработке коры лиственницы спиртовым раствором соляной кислоты происходят окисление лейко-антоцианидинов и гидролиз связанных с лигноуглеводным комплексом коры антоцианидинов, в результате получается смесь антоцианидиновых соединений.
При хроматографическом разделении смеси антоцианидинов, полученной из коры лиственницы, наблюдали три окрашенных пятна: первое с Rf = 0,70; второе - Rf = 0,52 и третье - Rf = 0,34. Изучение выделенных после колоночной хроматографии фракций методом УФ и ИК-спектроскопии, а также элементным анализом показало, что второе вещество с Rf = 0,52 является цианидинхлоридом, третье с - Rf = 0,34 - соответствует дельфинидинхлориду.
В таблице приведены спектральные и хроматографические характеристики антоцианидинхлоридов, которые удалось выделить из коры лиственницы в индивидуальном состоянии. Полученные результаты хорошо согласуются с литературными данными [4].
Вещество с Rf = 0,70 представляет собой смесь нескольких соединений, на что указывал размытый максимум поглощения в видимой области электронного спектра при 530-535 нм. При прибавлении спиртового раствора хлорида алюминия к этой смеси изменение окраски раствора не происходит и смещение максимума поглощения в видимой области электронного спектра не наблюдается.
Было предположено, что эта смесь может содержать антоцианидины, в кольце Б которых отсутствуют орто-расположенные гидроксильные группы. Это могут быть пеларгонидинхлорид, пеонидинхлорид или мальвидинхлорид.
В работе [4] показано, что антоцианидиновые пищевые красители, полученные из плодов и овощей, с высокой точностью идентифицируют по продуктам щелочного распада. При растворении антоцианидинхлоридов в 10-15%-ном растворе гидроксида калия или натрия и нагревании до 100 оС получаются продукты распада, позволяющие идентифицировать агликон. На рисунке 1 приведена схема щелочного распада пеларгонидина, пеонидина и мальвидина.
Спектральные и хроматографические характеристики антоцианидинхлоридов коры лиственницы
Вещество Окраска Коэффициент экстинкции, x104 Значения Rf,* Видимая область электронного спектра, Х max, нм
(x100) этанол этанол +AlCl3 АХ, нм
Цианидинхлорид Ярко-малиновая 4,03 52 547 570 23
Дельфинидин-хлорид Розовато-сиреневая 3,64 34 553 581 28
* Уксусная кислота : соляная кислота : вода (30 : 3 : 10)
Мальвидин
OCH3
сиреневая кислота
Рис. 1. Схема щелочного распада антоцианидинов
Дальнейшее изучение первой фракции (Rf =0,70), выделенной при хроматографическом разделении красителя, полученного из коры лиственницы, проводили методом хромато-масс-спектрометрии по продуктам щелочного распада.
В продуктах распада обнаружен флороглюцин, а также п-оксибензойная кислота - основной продукт распада пеларгонидина и ванилиновая кислота - продукт распада пеонидина. Масс-спектры п-оксибензойной и ванилиновой кислот (рис. 2 и 3) с вероятностью 97 и 96% соответствуют эталонным спектрам.
Других производных бензойной кислоты в продуктах щелочного разложения нами не обнаружено. Из изложенного выше можно заключить, что антоцианидиновые вещества, выделяемые из коры лиственницы, представлены следующими индивидуальными соединениями: дельфинидинхлоридом (43,7%), цианидин-хлоридом (34,2%), и около 10% приходится на пеонидинхлорид и пеларгонидинхлорид.
Полученные данные о химическом составе антоцианидинхлоридов, выделяемых из коры лиственницы, согласуются с литературными данными [7-10]. Так, в работах [8-10], посвященных изучению флавонолов коры лиственницы, идентифицированы следующие флаван-3-олы: (-)-эпиафцелехин, (+)-катехин, (-)-эпикатехин, (+)-галлокатехин (рис. 4).
Рис. 2. Масс-спектр ванилиновой кислоты
Рис. 3 Масс-спектр и-оксибензойной кислоты
При нагревании указанных соединений в присутствии соляной кислоты происходит их окисление: (-)-эпиафцелехин образует пеларгонидинхлорид, (+)-катехин и (-)-эпикатехин - цианидинхлорид. Углеводные производные: 7-О-Р-глюкопиранозид (-)-эпикатехина, 7-О-Р-глюкопиранозид (+)-эпикатехина и рамнозид (+)-катехин [9] в присутствии соляной кислоты образуют сахара и цианидинхлорид. В коре лиственницы присутствует антоцианидин, названный авторами работы [8] листвинидином.
Листвинидин представляет собой пеларгонидин, ацилированный двумя ароматическими кислотами: и-гидроксибензойной по положению 3 и феруловой по положению 7 (рис. 5). При нагревании в присутствии соляной кислоты листвинидин деацилируется с образованием пеларгонидинхлорида.
OH
HC=C—C—Ov ■ H
OCH3
OH
OH
> ©
'Г '''O
OH C
II O
OH
Рис. 4. Структура флаван-3-олов коры лиственницы: R=R1=H - (-)-эпиафцелехин; R=OH, R1=H - (+)-катехин; (-)-эпикатехин; R=R1=OH - (+)-галлокатехин
Рис. 5. Листвинидин
O
Выводы
1. Из обессмоленной коры лиственницы сибирской (Larix Sibirica Ledeb) экстракцией спиртовым раствором соляной кислоты выделена смесь антоцианидинов с выходом 20%.
2. С использованием методов тонкослойной хроматографии, ИК- и УФ-спектроскопии, а также хромато-масс-спектрометрии установлен химический состав антоцианидиновых соединений, выделенных из коры лиственницы: дельфинидинхлорид (43,7%), цианидинхлорид (34,2%), а также пеонидинхлорид и пеларго-нидинхлорид, на которые приходится 10%.
Авторы выражают благодарность кандидату биологических наук Г. С. Калачевой за помощь в проведении хромато-масс-спектрометрических анализов.
Список литературы
1. Фенгел Д., Вегнер Г. Древесина: химия, ультраструктура, реакции. М., 19ВВ. 512 с.
2. Bohm H., Boeing H., Hempel J., Raab B., Kroke A. Flavonols, flavones and anthocyanins as native antioxidants and their possible role in the prevention of chronic diseases // European Journal of Nutrition. 199В. V. 37. №2. P. 147-163.
3. Левданский B.A., Полежаева Н.И., Макиевская А.И., Кузнецов Б.Н. Выделение и изучение состава антоциани-динов коры пихты // Химия в интересах устойчивого развития. 2000. Т. В. №6. С. В23-В27.
4. Танчев С.С. Антоцианы в плодах и овощах. М., 19В0. 304 с.
5. Литвиненко В.И., Максютина Н.П., Колесников Д.Г. Получение полиамидного сорбента // Журнал мед. пром. СССР. 1962. №3. C. 40-43.
6. Гельман Н.Э., Терентьева Е.А., Шалина Т.М. и др. Методы количественного органического элементного микроанализа. М., 19В7. 296 с.
7. Пашинина Л.Т., Чумбалов Т.К., Лейман З.А. Катехины коры Larix sibirica // Химия природных соединений. 1970. №3. C. 47В.
В. Черняева Г.Н., Пермякова Г.В. Фенолкарбоновые кислоты и мономерные флаваны коры Larix sibirica Ledeb //
Растительные ресурсы. 2000. Т. 36. №3. С. 47-51.
9. Чумбалов Т.К., Пашинина Л.Т. Флавонолы коры Larix sibirica // Химия природных соединений. 1967. №3. С. 216.
10. Чумбалов Т.К., Пашинина Л.Т., Лейман З.А. Флавоноиды коры Larix sibirica // Химия природных соединений. 1970. №6. С. 763-764.
Поступило в редакцию 27 октября 2006 г.
