Зависимость количественного содержания нейтральных липидов, его компонентного и жирнокислотного состава в луке Allium schoenoprasum L. от условий обитания Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 581.192; 577.115

ЗАВИСИМОСТЬ КОЛИЧЕСТВЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ ЛИПИДОВ, ЕГО КОМПОНЕНТНОГО И ЖИРНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА В ЛУКЕ ALLIUM SCHOENOPRASUM L. ОТ УСЛОВИЙ

ОБИТАНИЯ

© 2010 Н.В. Матистов, О.Е. Валуйских

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар

Поступила в редакцию 12.05.2010

В работе приведены сведения о количественном содержании нейтральных липидов в растениях Allium schoenoprasum L. в зависимости от условий произрастания. Показано, что количественное содержание нейтральных липидов и их распределение по частям растения зависит от эколого-ценотических условий. Компонентный и количественный состав высших жирных кислот стабилен и не зависит от типа местообитания.

Ключевые слова: Allium schoenoprasum L., нейтральные липиды, полиненасыщенные высшие жирные кислоты

Одним из таксонов сосудистых растений, характеризующихся богатым набором витаминов, аминокислот, микро- и макроэлементов, стероидных гликозидов, эфирных масел и других биологически активных веществ, является род Allium L. [9-13]. По последним данным он включает 750-800 видов, произрастающих во всех зонах - от полупустынной до альпийской и тундровой [14, 15]. На территории России и сопредельных государств насчитывается 332 вида лука [8]. Многие представители этого рода являются ценными ресурсными растениями и используются в сельском хозяйстве, пищевой и фармацевтической промышленности, ветеринарии. Наиболее ценным в хозяйственном отношении видом является Allium schoenoprasum L. (лук-скорода, резанец, шнитт) [2]. Этот циркумполярный вид широко распространен на европейском северо-востоке России, где встречается на галечниковых бечевниках, каменистых отмелях рек, пойменных задернованных лугах, тундровых сообществах, известняковых обнажениях в долинах рек, изредка на болотах [8].

Химический состав А. schoenoprasum был изучен в последние годы [10-13]. Известно, что по количеству витаминов этот вид является одним из наиболее ценных представителей луков и содержит 0,15 мг% витаминов В] и В2, 1,6 мг% витамина Е, 6 мг% каротина, а в период цветения в его листьях содержится до 250 мг аскорбиновой кислоты на 100 г свежей зелени [3, 4]. Во время первой срезки в листьях А . schoenoprasum содержится до 9,3% углеводов [6]. Сахара, основную массу которых составляет сахароза, содержатся в количестве 20-30% сухого вещества листьев этого вида, а в луковице их количество колеблется от 40%

Матистов Николай Вячеславович, аспирант. Е-mail: matistov@ib.komisc.ru

Валуйских Ольга Евгеньевна, кандидат биологических наук, инженер. Е-mail: valuyskikh@ib.komisc.ru

до 92% от сухого вещества. Содержание эфирных масел в растениях A. schoenoprasum в 3-4 раза выше, чем в A. fistulosum L., и равно по содержанию с А. сера L. [5, 6]. Характерной особенностью лука-скороды, как и других видов луков, является присутствие необходимых для человека солей, аминокислот и полисахаридов типа инулина -высокомолекулярных соединений из гомологического ряда фруктозанов, содержащих цепь из 3034 D-фруктозановых единиц [4]. Одним из наименее изученных у видов рода Allium являяется такой важный класс биологически активных веществ, как липиды. Являясь основными продуктами биосинтеза растений, они обладают разного рода биологической активностью в зависимости от состава и структуры компонентов [7].

Цель работы: изучение содержания нейтральных липидов (НЛ) в образцах A. Schoeno-prasum и выявление зависимости их количественного содержания, компонентного и жирно-кислотного состава от условий произрастания данного вида.

Материалы и методы. Материал собран в 2009 г. на территории Республики Коми в разных зональных типах растительности: в подзоне северной тайги - на бечевниках разной степени зарастания в долине реки Цильма (табл.: образец 1 -травянистый бечевник, обр. 2 - каменистый мелко-галечниковый бечевник, обр. 3 - выходы известняковых пород у уреза воды, камни - 90-95%), в Большеземельской тундре - на открытом участке в ивняково-можжевеловом сообществе (обр. 4), на травянистом бечевнике в долине реки Уса (обр. 5) и известняковом обнажении (обр. 6). Для сравнения содержания НЛ были использованы интроду-цированные растения A. schoe-noprasum, произрастающие в Ботаническом саду Института биологии Коми НЦ УрО РАН (обр. 7). Сбор растительного сырья производили в фазу цветения особей, не менее 100 побегов из каждой ценопопуляции.

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 12, №1(3), 2010

Растения разделяли на части - корни, луковицы, покровные чешуи, листья, соцветия, измельчали и сушили при комнатной температуре и постоянном вентилировании.

Для выделения НЛ мелко измельченные части растений подвергали трехкратной экстракции гексаном при комнатной температуре и постоянном перемешивании. Полученные экстракты фильтровали через слой безводного сульфата натрия и упаривали в вакууме на роторном испарителе при температуре не выше 40°С до полного исчезновения запаха растворителя. Тонкослойную хроматографию (ТСХ) липидных фракций проводили на пластинках «Merck» (Германия) в системе растворителей: гексан - диэтиловый эфир - ледяная уксусная кислота 73: 25: 5 (v/v/v). Обнаружение пятен НЛ осуществляли обработкой высушенных после проявления пластинок 10%-ным раствором фосфорно-молибденовой кислоты в этаноле с последующим выдерживанием в сушильном шкафу при температуре 100°С до появления темно-синих пятен. В качестве свидетелей для идентификации НЛ использовали стандарты Lipid Standard, Sigma (Швейцария), содержащие: холестерин, олеат холестерина (С 18: 1, cis - 9), олеиновую кис-лоту (С 18: 1, cis - 9), метиловый эфир олеиновой кислоты, триолеин; ß-ситостерин, а также стигмастерин (stigmasterol (3ß-hydroxyl-24-ethyl-5,22-cholestadiene), Sigma. Разделение НЛ на узкие фракции проводили на колонке с силика-гелем. Высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ) осуществляли на оборудовании фирмы Есот Spol, S.R.O. (Чехия) в изократи-ческом режиме. Анализ липидов проводили на колонке Диасфер 110 - C18, 5 мкм,4*250 мм «БиоХимМак, Россия», петля дозирования объемом 20 мкм, детектор UV DETEKTOR LCD 2082, длина волны 207 нм. Расход подвижной фазы 1,5 мл/мин.

Жирнокислотный состав устанавливали методом газо-жидкостной хроматографии метиловых эфиров (МЭЖК) на газовом хроматографе «Кристалл 2000 М» (Россия) с плазменно-ионизационным детектором [1]. МЭЖК разделяли в изотермическом режиме при температуре термостата колонок (200 С) на кварцевой капиллярной колонке 30 м х 0,2 мм (TR-WAX, Thermo). Газ-носитель - гелий, чистота 99,99%. Скорость потока газа-носителя через колонку 0,6 мл/мин, деление потока - 1:50. Расход вспомогательных газов: водород - 20 мл/мин, воздух - 200 мл/мин. Температура испарителя и детектора 250 С. Регистрацию и обработку хроматограмм осуществляли с помощью системы сбора и обработки хроматографии-ческих данных «Хроматэк» (Кристалл, Россия). Идентификацию МЭЖК проводили методом хромато-масс-спектрометрии на приборе TRACE-DSQ (Thermo).

Результаты и обсуждение. Известно, что химический состав растений изменяется в зависимости от фазы развития особей, эколого-ценоти-ческих условий их произрастания и географического положения района исследований [6, 9-11]. Все исследованные природные образцы в той или иной мере различаются по количественному содержанию НЛ. Самым высоким общим содержанием НЛ характеризуются растение обр. 2, в котором отмечено значительное повышение содержания НЛ в корнях (более 1%) и соцветиях (табл.). Все природные образцы отличаются по содержанию НЛ от интродуцированных особей A. schoeno-prasum, как более низким содержанием, так и по распределению их по частям растения. В луке-интродуценте максимальное содержание НЛ, значительно превышающее природные образцы, обнаружено в листьях и покровных чешуях.

Таблица. Количественное содержание нейтральных липидов в разных частях A. schoenoprasum L.

№ Часть растения Массовая доля нейтральных липидов, %

обр.1 обр.2 обр.3 обр.4 обр.5 обр.6 обр.7

1 корни 0,481 1,064 - 0,317 0,155 - 0,296

2 луковица 0,362 0,332 0,324 0,227 0,285 - 0,182

3 покровные чешуи 0,662 0,377 0,791 0,383 0,323 - 1,132

4 лист 0,747 0,640 0,793 0,890 0,954 0,988 1,450

5 соцветия 2,071 2,473 1,676 1,678 1,472 1,818 1,296

Общее содержание нейтральных липидов, %

4,323 4,886 - 3,495 3,189 - 4,356

Примечание:"-" определение не проводилось

Согласно данным ТСХ-анализа нейтральные липиды всех изученных образцов имеют одинаковый качественный состав. Основными компо -нентами липидных фракций всех образцов являя-ются стерины (Д^=1Д8), свободные жирные кислоты ^^0,36), эфиры жирных кислот ^^0,48), триацилглицериды (Я^=0,57) и эфиры стеринов ^{=0,8). Структурное многообразие липидов, их физико-химические свойства, биологическая активность в основном обусловлены наличием в их составе жирных кислот различного строения.

Анализ полученных результатов показал, что в нейтральные липиды входят молекулы кислот с длиной цепи С16—С20 и четным числом углеродных атомов. Основными по содержанию являются полиненасыщенные высшие жирные кислоты (ПНВЖК) линолевая и линоленовая. Во всех образцах преобладает линолевая кислота (С 18:2), содержание которой в корнях, луковицах и соцветиях достигает 60% от общего содержания кислот, в листьях оно несколько ниже, но тоже достигает 30-35%. Линоленовая кислота (С18:3),

продуктами перекисного окисления которой являя-ются фитогормоны - жасмоновая кислота и ее многочисленные производные, в максимальных количествах обнаружена в листьях всех образцов, где ее содержание достигает 30%. Линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты являются незаменимыми (эссенциальными) высшими жирными кислотами, которые иногда называют витамином Е Полученная с пищей линолевая кислота в организме человека образует весь набор ю-6 эссенциальных ПНЖК, которые включаются в липидный бислой клеточных мембран, регулируя их микровязкость, проницаемость, электрические свойства, снижая возбудимость, формируя соответствующее липидное окружение мембранных белков и ферментов. ПНЖК как антиатеросклероти-ческий фактор способствуют метаболизму холестерина в печени и его элиминированию из организма, а также выступают как ингибиторы фермента (ГМГ-редуктаза), контролирующего биосинтез холестерина. Для всех изученных нами образцов характерно высокое содержание насыщенной пальмитиновой кислоты (С 16:0) - от 25 до 40%, которая в растениях совместно со стеариновой кислотой (С18:0) участвует в биосинтезе ненасыщенных высших жирных кислот.

Выводы: было показано, что количественное содержание нейтральных липидов и их распределение по частям растения зависит от эколого-ценотических условий произрастания. Компонентный и количественный состав высших жирных кислот стабилен и не зависит от типа местообитания.

Работа выполнена при финансовой поддержке конкурсного проекта "Состояние ресурсов полезных растений европейского Северо-Востока России, мониторинг и разработка биотехнологических подходов по рациональному использованию и воспроизводству" Программы Отделения биологических наук РАН "Биологические ресурсы России: оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга".

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. А.с. 542932, СССР, в 01 N 1/28. Способ приготовления проб липидов / К.М. Синяк, И. И. Даниленко, З.П. Васюренко и др.; Киевский НИИ эпидемиологии, микробиологии и паразитологии; № 2138675; заявл. 26.05.75; опубл. 15.01.77. Бюл. № 2.

2. Алексеева, М.В. Культурные луки. - М.: Изд-во «Колос», 1960. - 204 с.

3. Булох, И.В. Влияние возраста многолетних луков на урожайность и биохимические показатели // Научн. Тр. Зап.-Сиб. Овоще-картофельной селекц. опытной станции НИИ овощного хозяйства. - Барнаул, 1986, вып. 5. - С. 138-144.

4. Дайнеко, Г.И. Липиды, жирные кислоты и углеводы видов Allium L. // Раст. ресурсы. - 1985.

- Т. 21, вып. 2. - С. 221-227.

5. Казакова, А.А. Влияние условий выращивания на химический состав и хозяйственные признаки некоторых видов лука / А. А. Казакова, Г. А. Луковникова // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 1959. - Т. 32, вып. 3. - С. 16-133.

6. Комарова, Р.А. Биохимический состав луков в зависимости от условий их выращивания // Сб. трудов аспирантов и молодых научных сотрудников ВИР. - 1966. - № 7 (11). - С. 257-261.

7. Левачев, М.М. Жиры, полиненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды: биологическая роль, применение в профилактической и клинической медицине. - М.: Наука, 1992. - 124 с.

8. Флора северо-востока европейской части СССР.

- Л.: Наука, 1976. - Т. 2. - С. 112-114.

9. Черемушкина, В.А. Корневищные луки Север-ной Азии: биология, экология, интродукция / В.А. Черемушкина, Ю.М. Днепровский, В.П. Гранкина, В.П. Судобина. - Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма, 1992. - 159 с.

10. Ширшова, Т.И. Содержание азота и протеи-ногенных аминокислот в луке Allium schoenoprasum L. (АШасеае) / Т.И. Ширшова, И.В. Бешлей // Раст. рес. - 2008. - Т. 44, вып. 2. - С.82-87.

11. Ширшова, Т.И. Содержание макро- и микроэлементов в луке Allium schoenoprasum L. (АШасеае) / Т.И. Ширшова, И.В. Бешлей // Раст. рес. - 2009. - Т.45, вып. 2. - С. 97-105.

12. Ширшова, Т.И. Липиды и высшие жирные кислоты в луке Allium schoenoprasum L. / Т.И. Ширшова, И.В. Бешлей, И.В. Груздев // Раст. рес.

- 2008. - Т.44, вып. 1. - С. 75-81.

13. Ширшова, Т.И. Биологически активные вещества некоторых видов рода Allium L. / Т.И. Ширшова, Г. А. Волкова // Раст. ресурсы. - 2006. - Т. 42, вып. 3. - С. 59-66.

14. Hanelt, P. Notes on some infragenetic taxa in Allium L. / P. Hanelt, R. Fritsch // Kew Bulletin. - 1994. -Vol. 49, № 3. - P. 559-564.

15. Stearn, W.G. Haw many species of Allium are known? // The Kew bot. magazine. - 1992. - Vol. 9, Р1 4. - P. 180-182.

DEPENDENCE OF QUANTITATIVE CONTENTS OF NEUTRAL LIPIDS, ITS COMPONENTAL AND FATTY ACIDS COMPOUND IN ONION ALLIUM SCHOENOPRASUM L. FROM CONDITIONS OF HABITATION

© 2010 N.V. Matistov, O.E. Valuyskih Institute of Biology of Komi SC UB RAS, Syktyvkar

In work data on the quantitative contents of neutral lipids in plants Allium schoenoprasum L. depending on conditions of growth are brought. It is shown, that the quantitative contents of neutral lipids and their distribution in parts of plants depends on ecological-coenotic conditions. The componental and quantitative compound of the highest fat acids is stable and does not depend on type of a habitation place.

Key words: Allium schoenoprasum L., neutral lipids, polynonsaturated highest fat acids

Nikolay Matistov, Post-graduate Student. Е-mail: matistov@ib.komisc.ru Olga Valuyskih, Candidate of Biology, Engineer. Е-mail: valuyskikh@ib.komisc.ru