Антиоксидантные комплексы облепихи крушиновидной (Hippopha rhamnoides L.) северо-запада России

Облепиха крушиновидная (Hippophaë rhamnoides L.) является самым распространенным видом облепихи, произрастающим в РФ. Общеизвестны лечебные свойства облепихи, причем не только плодов, но и листьев, семян, коры, которые связывают с содержанием в них комплекса водо- и жирорастворимых антиоксидантов [1–3]. Именно благодаря комплексу антиоксидантов облепиху используют в профилактических и лечебных целях для поддержания сердечно-сосудистой и иммунной систем, липидного обмена, как противовоспалительные, заживляющие и антирадиационные средства [4, 5].

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

В зависимости от видов, подвидов, разновидностей и эколого-географического происхождения облепиха сильно различается биохимическим составом. Содержание антиоксидантов может варьировать от десятков до тысяч мг/ 100 г., особенно витамина С и антиоксидантов фенольного типа. Наибольшее количество антиоксидантов содержит облепиха, произрастающая в Китае, но которое может сильно варьировать. Так, среди четырех подвидов Hippophaë rhamnoides L. subsp ., подвид Sinеnsis показал наибольшее общее содержание фенольных соединений (38,7 г/кг СВ), с преобладанием их в свободном состоянии [6]. В европейской облепихе антиоксидантов содержится меньше. В разных сортах одного вида облепихи, произрастающих в Чехии, общее содержание фенольных соединений варьирует от 0,70 до 3,62 г/кг, а флавоноидов – от 0,55– 4,11 мг/г [7, 8]. Четыре сорта облепихи из Румынии имеют меньшие вариации в составе фенольных антиоксидантов. Общее содержание полифенолов в ягодах колеблется в пределах, мг/г, 10,12–18,66, флавоноидов – 6,57–9,01, что коррелирует со значениями антиоксидантной активности [9]. Содержание фенольных соединений облепихи, произрастающей в Алтайском крае, в зависимости от сортов и гидридов отличается еще большей вариабельностью на уровне 42%. Такой разброс данных связывают не только с ботаническими признаками, но и сроками сбора плодов [10]. Общую антиоксидантную активность в значительной степени связывают с общими фенольными соединениями, в частности с изорам-нетин-3-рутинозидом и изорамнетин-3- глюкозид. Клеточную антиоксидантную активность и ан-типролиферативную активность биохимических веществ связывают с фенольными кислотами и флавоноидными агликонами [6, 11].

Наибольшая изменчивость от различных внешних и внутренних факторов в облепихе установлена для витамина С – от 28 до 2500 мг/100 г. [7, 12]. При этом значительное влияние оказывают сроки сбора плодов с преобладанием витамина С в начальной стадии и дальнейшим его расходованием при созревании плодов [1].

Комплекс жирорастворимых антиоксидантов в облепихе представлен токоферолами, токотриенолами, каротиноидами, фитостеролами [3, 12, 13]. Среди токоферолов преобладает α-токоферол 80–85%. Доля остальных изомеров в десятки раз меньше и приблизительно в равном соотношении [12, 12]. Количество токотриенолов варьирует в пределах 1,5– 8,1 мг/100г почти с равным соотношением всех изомеров, за исключением ó-токоферола, который не обнаружен [3].

Изменчивость в содержании каротиноидов связана не только с общим их содержанием, но и преобладанием отдельных представителей каротинов или ксантофиллов. В мякоти плодов облепихи могут преобладать каротины, в частности β-каротин, но и его количество также может сильно варьировать от 4,6 до 26 мг/100 г. [3, 14]. Из 9 исследованных сортов облепихи в восьми случаях преобладали каротины [14]. В алтайской облепихе содержание α- и β-каротинов в среднем было почти одинаковым, но вариативность результатов в зависимости от сорта доходила до 80%. При этом сумма лютеина и ликопина была больше, чем сумма α- и β-каротинов. Колебания в общем содержании фитостеролов не так выражены и находятся в пределах 20–30 г./кг с преобладанием β-ситостерола [3]. При исследовании влияния срока сбора плодов облепихи на содержание β-ситостерола установлено максимальное его накопление в средний период.

Антиоксидантный комплекс облепихи позволяет использовать ее плоды и продукты переработки в производстве нутрицевтиков, пищевых продуктов, косметологии [16–18].

Цель работы – проведение сравнительного анализа состава антиоксидантов и антиоксидантной активности плодов облепихи крушиновидной ( Hippophaë rhamnoides L .) разных ботанических сортов, произрастающей в северозападном регионе России.

Материалы и методы

Объектами исследований явились три ботанических сорта плодов облепихи, различающихся органолептическими показателями (вкусом и крупностью плодов), произрастающие в Ленинградской области. Плоды облепихи сорта «Оранжевая» были темно-оранжевого цвета, овальной формы, кислого с легкой терпкостью вкуса, средняя масса плода 0,67 г. Плоды сорта «Витаминная» были овально-округлые выраженного оранжевого цвета, умеренно кислые, средняя масса плода 0,56 г. Плоды сорта «Великан» были цилиндрической формы, крупные со средней массой плода 0,88 г., оранжево-желтые, сладковато-кисловатого вкуса. Сбор плодов облепихи осуществляли в первой половине сентября, замораживали при температуре минус 18 °С, хранили при этой температуре до проведения исследований.

Исследования проводили в целых плодах в трехкратной повторности, растирая плоды в экстрагентах согласно методам исследований, при этом семена облепихи не участвовали в исследовании. Содержание сахаров определяли методом Бертрана по ГОСТ 13192, общую кислотность – визуальным методом прямого титрования гидроксидом натрия с пересчетом на яблочную кислоту.

Из индивидуальных антиоксидантов определяли аскорбиновую кислоту титриметрическим методом с визуальным определением конца титрования по ГОСТ 24556; общие фенольные соединения определяли спектрофотометрически при 725 нм с использованием реактива Фолина-Чокальтеу в пересчете на галловую кислоту; общее содержание флавоноидов определяли спектрофотометрически при 510 нм с хлоридом алюминия в пересчете на рутин [19]. Общее содержание фенольных кислот в пересчете на хлорогеновую кислоту определяли на спектрофотометре при длине волны 327 нм после предварительного экстрагирования 95%-ным этанолом [20]. Определение суммы каротиноидов проводили спектрофотометрически при длине волны 450 нм после предварительного экстрагирования гексаном по IОСТ 8756.22. Витамин Е определяли методом Эммери-Энгеля с о -фенантролином спектрофотометрически при длине волны 520 нм.

Антиоксидантные свойства определяли с использованием методов FRAP, DPPH и кулонометрического титрования. Определение FRAP c хлоридом железа и о -фенантролином и DPPH со стабильным свободным радикалом дифенил-пикрилгидразилом в пересчете на аскорбиновую кислоту определяли на спектрофотометре при длинах волн 593 нм и 517 нм, соответственно. Кулонометрическое титрование осуществляли в водных и этанольных экстрактах плодов облепихи на кулонометре «Эксперт-006» в пересчете на рутин.

Результаты

Исследуемые образцы плодов облепихи различались содержанием сахаров и титруемых кислот (рисунок 1), что соответствовало их вкусовым характеристикам. Но вкусовые характеристики формировало соотношение сахаров и кислот. Так, по содержанию сахаров сорта плодов облепихи распределились: Великан> Витаминная> Оранжевая, а по содержанию кислот ряд имел другой вид: Оранжевая> Великан> Витаминная. В результате образцы сортов «Витаминная» и «Великан» имели практически одинаковый сахарокислотный индекс, а образцы сорта «Оранжевая» в 1,67 раз меньше. Более выраженный сладковатый вкус у образцов плодов сорта «Великан» по сравнению с сортом «Витаминная» мог быть связан с вариациями моносахаридов – преобладанием фруктозы с более сладким вкусом, а возможно, и присутствием многоатомных спиртов [3, 9].

Исследуемые образцы плодов облепихи различались составом антиоксидантов (таблица 1). В целом фенольные соединения преобладали в плодах сорта «Витаминная», включая флавоноиды и фенолокислоты. В образцах плодов сорта «Оранжевая» фенольных соединений было больше, чем в сорте Великан на 13%, но меньше по сравнение с сортом Витаминная на 14,5%. И хотя флавоноидов в этих плодах было меньше всего, но фенолокислот больше, чем в сорте «Великан». По общему содержанию фенольных соединений плоды облепихи северо-запада РФ приближаются к европейским сортам облепихи, но превышают значения, полученные в алтайских сортообразцах облепихи, возможно, из-за исследования плодов на поздних сроках созревания [7, 8, 10]. Доля флавоноидов в составе фенольных соединений составляет от 35 до 49%, а фенольных кислот – 17–21%.

Титруемые кислоты, %

Titratable acids, %

Сахаро-кислотный индекс Sugar acid index

Рисунок 1. Содержание и соотношение общих сахаров и титруемых кислот в различных ботанических сортах плодов облепихи

Figure 1. Content and ratio of total sugars and titratable acids in various botanical varieties of sea buckthorn fruits

Общий сахар, г/100 г. Total sugars, g 100 g ^-1

Таблица 1.

Содержание индивидуальных антиоксидантов в различных ботанических сортах плодов облепихи, мг/100 г

Table 1.

Content of individual antioxidants in various botanical varieties of sea buckthorn

Антиоксиданты Antioxidants	Плоды облепихи крушиновидной сортов Sea buckthorn fruits of varieties
	Оранжевая Orange	Витаминная Vitamin	Великан Velikan
Фенольные соединения Total fenolic content	680 ± 20	795 ± 22	600 ± 21
Флавоноиды Total flavonoids	265 ± 5	346 ± 2	291 ± 2
Фенольные кислоты Total phenolic acids	145 ± 6	170 ± 4	105 ± 5
Витамин С Vitamin C	297,0 ± 5,9	136,0 ± 4,1	82,0 ± 2,5
Витамин Е Vitamin E	8,3 ± 0,3	8,0 ± 0,3	6,9 ± 0,3
Сумма каротиноидов Саrоtеnоid content	12,5 ± 0,2	14,9 ± 0,2	10,7 ± 0,2

Наибольшие отличия у исследуемых образцов облепихи были установлены в содержании витамина С: Оранжевая> Витаминная> Великан (таблица 1). Разница между максимальным и минимальным значениями составила 262%. По данным [1, 21] у плодов облепихи, произрастающих в России, содержание витамина С может колебаться от 80 до 280 мг/100 г. с уменьшением его содержания в плодах полной степени зрелости. Сорт «Оранжевая» по содержанию витамина С был приближен для плодов этого сорта, произрастающих в Красноярском крае, который был лидером среди нескольких изученных сортов [21]. Содержание витамина С в плодах облепихи может быть еще больше и доходить до 350 мг/100 г., что было установлено у четырех сортов облепихи из девяти изученных в Чехии [7].

Содержание витамина Е в исследуемых образцах плодов облепихи отличалось в меньшей степени, но наименьшие значения были у плодов сорта «Великан». Сорта «Оранжевая» и «Витаминная» не имели статистически значимых отклонений. Можно сказать, что исследуемые плоды имели среднее содержание витамина Е, так как по данным [7] содержание витамина Е у девяти сортов плодов облепихи колеблется от 6,98 до 29,91 мг/100г. У сорта облепихи «Иня» из Алтайского края содержание витамина Е всего лишь 5,2 мг/100г, а у сорта «Новость Алтая» – 2,87 мг/100г [13, 21].

Незначительные отличия между сортами облепихи были установлены в содержании каротиноидов. Они преобладали в сорте «Витаминная», где их количество составило 14,9 мг/100г. В сорте «Оранжевая» их было меньше на 18%, но больше на 14,4%, чем в сорте «Великан». Похожие результаты были получены в содержании каротиноидов при исследовании четырех сортов плодов облепихи, произрастающих в Румынии, и четырех сортов, произрастающих в Польше [9, 14]. В целом содержание каротиноидов в исследованных образцах не очень высокое, но количество каротиноидов уменьшается с достижением полной зрелости плодов. В Алтайской облепихе с середины августа до середины сентября содержание каротиноидов может снизиться на 25% [1]. Некоторые сорта облепихи в Китае и Пакистане могут содержать до 800 мг/100г каротиноидов [12].

Комплекс антиоксидантов плодов облепихи сформировал их антиоксидантные свойства, которые были изучены разными методами (таблица 2). FRAP тест охарактеризовал антиоксидантную активность различных ботанических сортов облепихи как ряд: Витаминная > Оранжевая > Великан, что повторило ряд фенольных антиоксидантов. DPPH тест, характеризующий анти-радикальную активность, выстроил другой ряд: Оранжевая > Витаминная > Великан, повторяющий ряд витамина С в зависимости от ботанических сортов. Полученные значения DPPH были приближены к данным, полученных другими авторами, которые колебались в зависимости от сортов облепихи от 8,73–42,25 мг/г СВ [9, 11]. Сильную зависимость антиоксидантной активности от содержания витамина С установили в различных сортах облепихи, произрастающей в Китае [6]. При этом авторы не установили влияния содержания жирорастворимых антиоксидантов (каротиноидов и витамина Е) на антиоксидантные свойства из-за изменчивости их содержания в процессе созревания плодов.

При использовании кулонометрического титрования спиртовые фракции имели более высокие значения антиоксидантной активности, связанной с переходом агликонов флавоноидов. Наибольшие отличия были зафиксированы в плодах сорта «Оранжевая»: антиоксидантная активность спиртовых фракций была выше в 1,7 раза, чем водных фракций. Причем между сортами «Оранжевая» и «Витаминная» статистически значимых различий антиоксидантной активности спиртовых фракций не установлено.

Таблица 2.

Антиоксидантная активность различных ботанических сортов плодов облепихи

Antioxidant activity of various botanical varieties of sea buckthorn fruits

Table 2.

Плоды облепихи Sea buckthorn	Антиоксидантная активность, мг аскорбиновой кислоты/г сухих веществ Antioxidant activity, mg ascorbic acid/g dry matter		Кулонометрическое титрование, мг рутина/г сухих веществ Coulometric titration, mg rutin/g dry matter
	FRAP	DPPH	водные фракции aqueous fractions	спиртовые фракции alcohol fractions
Оранжевая | Orange	6,15 ± 0,25	11,20 ± 0,40	17,74 ± 0,25	29,85 ± 1,20
Витаминная | Vitamin	6,90 ± 0,22	9,52 ± 0,40	17,48 ± 0,20	27,64 ± 1,10
Великан | Giant	4,85 ± 0,22	6,35 ± 0,30	16,87 ± 0,20	21,76 ± 1,00

Заключение

Плоды облепихи крушиновидной (Hippophaë rhamnoides L.), произрастающей в Ленинградской области, содержат комплекс водо- и жирорастворимых антиоксидантов, приближенный по составу к плодам, произрастающим в Европе. В зависимости от ботанических сортов плоды могут содержать, мг/100г: фенольные соединения – 600–795; флавоноиды – 265–346; фенолокислоты – 105–170; витамин С – 82–297; витамин Е – 6,9–8,3; каротиноиды – 10,7–14,9. Антиоксидантная активность плодов облепихи зависит, в первую очередь, от количества витамина С и антиоксидантов фенольного типа. На значения FRAP теста оказывают влияние антиоксиданты фенольного типа, формируя ряд сортов облепихи: Витаминная> Оранжевая> Великан. На значения DPPH теста оказывает влияние содержание витамина С, формируя ряд сортов облепихи: Оранжевая> Витаминная> Великан. Антиоксидантная активность спиртовых фракций выше, чем водных в 1,3–1,7 раза в зависимости от ботанического сорта плодов облепихи.