Фруктозаны и фенольные соединения растений Якона

Автор: Гинс М.С., Гинс В.К., Кононков П.Ф., Дунич А.А., Дащенко А.В., Мищенко Л.Т.

Журнал: Овощи России @vegetables

Рубрика: Физиология и биохимия растений

Статья в выпуске: 3-4 (28-29), 2015 года.

Бесплатный доступ

С помощью ВЭЖХ изучены фенольные соединения якона (Polymnia sonchifolia), интродуцированного на Украине. Анализ спиртовых экстрактов из листьев и корнеклубней якона показал наличие в составе фенольных соединений, доминирующего количества производных гидроксикоричных кислот. Показано различие в составе спиртовых экстрактов из свежих и сухих корнеклубней. УФ-спектры спиртовых экстрактов листьев якона имеют спектр, характерный для производных кофейной кислоты. Методом прямой спектрофотометрии спиртовых экстрактов в пересчете на хлорогеновую кислоту и абсолютно сухой вес установлено содержание от 2,8 % до 4,3 % суммы гидроксикоричных кислот в листьях различных ярусов растения. Установлено, что в корневых клубнях содержится от 36% до 45% фруктозанов в пересчете на фруктозу и сухое вещество.

Еще

Якон, фенольные соединения, инулин, фруктозаны, диетическое питание

Короткий адрес: https://sciup.org/14025152

IDR: 14025152

Текст научной статьи Фруктозаны и фенольные соединения растений Якона

В настоящее время достигнуто четкое понимание того, что во многом здоровье человека и продолжительность жизни определяет характер его питания. Такое внимание мировой общественности к проблемам питания связано с пониманием тех негативных последствий для здоровья, к которым приводит нарушение структуры питания и крайне низкий уровень энергозатрат.

Кроме того, оно обусловлено успехами биохимии, физиологии и других наук в изучении роли биологически активных веществ (БАВ), в жизнедеятельности человека как факторов регуляции функциональной активности организма, а также снижения риска развития ряда заболеваний. Помимо основных компонентов пищи – белков, жиров и углеводов, а также витаминов и химических элементов – жизненно необходимой для человека является большая группа химических соединений, обладающих антиоксидантной активностью [1]. В настоящее время не вызывает сомнения то, что дефицит антиоксидантов приводит к резкому снижению устойчивости живого организма к неблагоприятным факторам среды за счет нарушения функционирования систем анти-

оксидантной защиты, как человека, так и растений. Именно растительная пища является для человека основным и самым доступным источником экзогенных антиоксидантов, эффективно функционирующих в его организме.

Проблема интродукции овощных растений с высоким содержанием БАВ актуальна во всем мире и связана с недостатком этих соединений в рационе питания населения многих стран. В связи с этим оценка и отбор овощных растений с повышенным содержанием антиоксидантов, изучение их состава являются актуальными и необходимыми для последующего использования знаний при создании функциональных пищевых продуктов – продуктов, обогащенных разнообразными дефицитными микронутриентами и пищевыми нутриентами.

К растениям, являющимся богатым источником антиоксидантов, фруктозана, инулина, полисахаридов, относится якон или полимния осотолистая. Якон ( Polymnia sonchifolia Poepp. & Endl. – синоним Smallanthus sonchifolia ) – многолетнее растение из семейства Asteraceae . Основной ареал распро-

кет

зано, что кроме корневых клубней применение экстрактов из листьев растений якона также снижает уровень сахара в крови [9-12]. Благодаря содержанию хлорогеновой, кофейной кислот и других фенольных соединений, листья якона обладают также антиоксиданты-ми свойствами [13-16].

Растения якона сорта Юдинка селекции ВНИИССОК (авторы П.Ф. Кононков, Гинс В.К. и Гинс М.С.) были интродуцированы на Украине [17-19]. Содержание биологически активных веществ (БАВ) при перенесении растения из мест водили на приборе Agilent 1100, оснащенном диодматричным детектором и колонкой Zorbax Eclipse XDB-C18 раз-чя мером 150 х 4,6 мм, с размером частиц сорбента 5 мкм. Элюирование – градиентное в системе ацетонитрил: раствор фосфорной кислоты. Определение суммы гидроксикоричных кислот (ГОКК) проводили методом прямой спектрофотометрии спиртовых экстрактов листьев в пересчете на хлороге-новую кислоту [24]. Статистическую обработку данных проводили по параметрическим критериям нормального странения якона – средние широты Южной Америки. К настоящему времени якон интродуцирован в США, Новой Зеландии, южной Европе, Иране, Японии, Молдавии, Чехии и Узбекистане. Исследования по интродукции якона были начаты во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур РФ и продолжены в Центральной части России и странах СНГ [2-4].

Известно, что якон является ценной лекарственной культурой, так как его корневые клубни содержат высокий процент инулина – полисахарида, который легко усваивается организмом и служит заменителем сахарозы в диетическом питании больных сахарным диабетом. В последнее время учеными многих стран доказаны гипогликемические свойства якона [5-8]. На сегодняшний день основное количество работ по изучению лекарственных свойств якона направлено на исследование его подземной части, хотя рядом авторов пока- естественного произрастания в другие климатические условия может изменяться. Ряд работ посвящен изучению содержания фенолов, олигофруктанов и других БАВ в яконе [20], а также условий выращивания и хранения этих растений, выращенных в разных регионах [13, 20, 21]. Поэтому актуальным было изучить биохимический состав растений якона украинской интродукции. Целью данной работы было изучить количественное содержание в яконе украинской интродукции основных биологически активных веществ, а именно: фенольных соединений и фруктозанов.

Материалы и методы

Определение суммы фруктозанов в пересчете на сухое вещество и фруктозу в корневых клубнях якона проводили спектрофотометрически при длине волны 285 нм по стандартной методике [22]. Жидкостную хроматографию про- разделения вариант, стандартное отклонение – по общепринятой методике, используя пакет MS Excel. Достоверность различий между группами оценивали по критерию Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Растения якона выращивали в нескольких областях Украины: Киевской, Полтавской и Черниговской. На рис. 1. представлена динамика роста и развития якона.

Спектрофотометрический анализ спиртовых экстрактов из листьев и кор-неклубней якона показал наличие в составе фенольных соединений доминирующего количества производных гидроксикоричных кислот (ГОКК). УФ-спектры этих соединений имеют характерные максимум при 325-330 нм и «плечо» при 300-305 нм (рис.2).

На хроматограмме спиртового экстракта сухого корнеклубня производные ГОКК представлены основным

ис. 1. Растения Polymnia sonchifolia Poepp.& Endl, сорт Юдинка, интродуциро-анные на территории Украины: а – растения в возрасте 2,5 мес.; б – 4,5 мес.; в 8 мес.; г – лист якона, 26 октября 2012 года.

неидентифицированным пиком (Х1) с временем удерживания 11,45 мин, обнаружены также хлорогеновая и кофейная кислоты (рис.3а).

Основным фенольным компонентом спиртового экстракта свежего корневого клубня является вещество со временем удерживания 12,21 мин. (Х2), которое отсутствует на хроматограммах сухого корневого клубня, и также представляющее собой производное кофейной кислоты (Рис. 3б).

Относительное содержание кофейной и хлорогеновой кислот в экстрактах сырого корневого клубня больше, чем в экстрактах сухого корнеклубня, что также свидетельствует о наличии лабильных производных ГОКК, изменяющихся при сушке. Аналогичные результаты были получены и другими авторами, которые показали, что в корневых клубнях якона содержится хлорогеновая, кофейная и другие кислоты, а также квертицин и еще 2 флавоноида [25-28].

Были проанализированы также хроматограммы спиртовых экстрактов цельного корневого клубня и его корки. Качественных и количественных отличий в содержании ГОКК в этих частях растения нами не обнаружено.

В листьях якона производные ГОКК как качественно, так и количественно представлены в гораздо большем количестве. На хроматограммах спиртового экстракта листьев якона подавляющее большинство (не менее 18) пиков имеют характерный для ГОКК УФ-спектр. Три компонента (время удерживания 7,1-7,6) по характеру УФ-спектра можно отнести к флавонолам (рис. 3в).

Наши данные согласуются с результатами чешских ученых, которые помимо производных ГОКК, выявили в листьях якона также неизвестный дериват хлорогеновой кислоты (Mr=562) и 1 неиденти-фицированный флавоноид [24].

УФ-спектры спиртовых экстрактов листьев якона имеют спектр, совпадающий со спектром хлорогеновой кислоты, исходя из чего нами было произведено определение суммы ГОКК методом прямой спектрофотометрии спиртовых экстрактов в пересчете на хлоро-

в) сухих листьев якона.

геновую кислоту и абсолютно сухой вес. Для сравнения были проанализированы фенольные соединения спиртовых экстрактов листьев других представителей семейства Asteraceae, а именно: эхина- цеи пурпурной (Echinacea purpurea), лопуха большого (Arctium lappa), томи-намбура (Helianthus tuberosus), одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale) (табл.1).

Результаты таблицы 1 пок что в листьях 2-го яруса всех исследуемых образцов содержание ГОКК выше, чем в 4-ом ярусе (р<0,01). Также наши исследования показали, что в листьях якона содержится от 2,78% до 4,32% ГОКК (в зависимости от региона вы щивания), что говорит о перспекти использования не только корневых клубней, но и надземной части этого расте-

ния в качестве лекарственного сырья.

Безусловно, что обязательным при интродукции новых растений, особенно, лекарственных, является изучение содержания в них состава и содержания основных БАВ. Поэтому определение количественного содержания высокомолекулярного полисахарида инулина было следующим этапом наших исследований. Анализ по определению содержания фруктозанов в яконе украинской интродукции показал, что в корневых клубнях растений содержится от 36% до 45% указанных полисахаридов (табл. 2).

Ранее было показано, что корневые клубни якона содержат большое количество углеводов – от 25% до 83% в

  • 1.    Содержание суммы гидроксикоричных кислот в пересчете на хлорогеновую кислоту и абсолютно сухой вес в листьях якона разных ярусов и других представителей семейства Астровые, %

    Образец

    Регион выращивания

    Ярус

    Содержание ГОКК

    Якон

    Киевская обл.

    1-4

    3,92

    Якон

    Полтавская обл.

    1-4

    2,78

    Топинамбур

    Киевская обл.

    1-4

    4,97

    Топинамбур

    Полтавская обл.

    1-4

    5,29

    Якон

    Киевская обл.

    2-ой сверху

    4,30

    Якон

    Полтавская обл.

    2-ой сверху

    3,36

    Топинамбур

    Киевская обл.

    2-ой сверху

    8,84

    Топинамбур

    Полтавская обл.

    2-ой сверху

    7,47

    Лопух

    Полтавская обл.

    все

    3,78

    Одуванчик

    Полтавская обл.

    все

    4,75

    FRUCTOSANS AND PHENOLIC

    COMPOUNDS OF YACON


  • 2.    Содержание суммы фруктозанов в пересчете на фруктозу и сухое вещество в корневых клубнях якона, %

Gins M.S., 1 Gins V.K., 1

Kononkov P.F., 1 Dunich A.A.,2

Daschenko A.V., 3 Mischenko L.T. 2

  • 1    Federal State Budgetary Scientific Research Institution

«All-Russian Scientific Research Institute of vegetable breeding and seed production»

143080, Russia, Moscow region,

Odintsovo district, p. VNIISSOK,

Selectionnaya street, 14

  • 2    Educational-scientific Center

«Institute of biology», T. Shevchenko

Kiev National University,

01601, Ukraine, Kiev, Vladimirskaya street, 64/13

Список литературы Фруктозаны и фенольные соединения растений Якона

  • Гинс М.С., Гинс В.К. Физиолого-биохимические основы интродукции и селекции овощных культур. М., РУДН, 2011.
  • Интродукция якона в России: науч. издание. -М.: ФГНУ «Росинформаготех», 2011. -140 с.
  • Слётова Е.В. Интродукция и разработка технологии возделывания якона в условиях нечерноземья в индивидуальном секторе. -Автореф. канд. дис. Москва, 2004.
  • Томаева З.Р. Биолого-хозяйственные особенности якона в условиях РСО-Алания и перспективы его использования. -Автореф канд. дис. Владикавказ, 2006.
  • Miura T. Antidiabetic activity of Fuscoporia oblique and Smallanthus sonchifolius in genetically type 2 diabetic mice. Journal of Traditional Medicines. (Japan). 2007, 24(2): 47-50.
  • Мищенко Л.Т., Остапченко Л.И., Ховака В.В., Весельский С.П., Тороп В.В. Апробация лекарственных растений в качестве антидиабетических препаратов В сб: Современная фармацевтическая наука и практика: традиции, инновации, приоритеты. Самара, 2011: 76-77.
  • Мищенко Л.Т., Дунич А.А., Весельский С.П., Середа А.В. Сахаропонижающее действие экстрактов лекарственных растений и их зависимости от условии и региона выращивания . Биологические науки. 2012, 17(252): 109-115.
  • Ojansivu I., Ferreira C. L., Salminen S. Yacon, a new source of prebiotic oligosaccharides with a history of safe use. Trends in Food Science & Technology, 2011,22: 40-46.
  • Baroni S. Suzuki-Kemmelmeier F., Caparroz-Assef S. M., Cuman R.K.N., Bersani-Amado C.A. Effect of crude extracts of leaves of Smallanthus sonchifolius (yacon) on glycemia in diabetic rats. Revista Brasileira de Ciencias Farmaceuticas, 2008, 44(3): 521-530.
  • Volpato G.T., Vieira F.L., Almeida F.C.G., Camara F., Lemonica I.P. Study of the hypoglycemic effects of Polymnia sonchifolia leaf extracts in rats//Abstracts of the second WOCMAP. Pt 2: Pharmacognosy, pharmacology, phytomedicine, toxicology. Wageningen (Netherlands). 1999: 319.
  • Genta S.B., Cabrera W.M., Mercado M.I., Grau A., Catalбn C.A, Sбnchez S.S. Hypoglycemic activity of leaf organic extracts from Smallanthus sonchifolius: Constituents of the most active fractions. Chem. Biol. Interact, 1999, 185(2): 143152.
  • Dou D.Q., Kang T.G., Qiu Y.K., Tian F. Studies on the Anti-diabetic Constituents of the Leaves of Smallantus sonchifolius (Yacon). Planta Med, 2008, 74: 71.
  • Lachman J., Fernandez E. C., Viehmannova I., Sulc M., Eepkova P. Total phenolic content of yacon (Smallanthus sonchifolius) rhizomes, leaves, and roots affected by genotype. New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, 2007, 35(1): 117-123.
  • Valentova K., Moncion A., de Waziers I., Ulrichova J. The effect of Smallanthus sonchifolius leaf extracts on rat hepatic metabolism. Cell Biol. Toxicol, 2005, 20: 109-120.
  • Чекмарев П.А., Кононков П.Ф., Гинс В.К., Горюнова Ю.Д. Антиоксидантная активность листьев якона В сб. Роль физиологии и биохимии в интродукции и селекции овощных, плодово-ягодных и лекарственных растений. М. 2011: 350-352.
  • Lebeda A., Dolezalova I., Fernandez E., Viehmannova I. Yacon (Asteraceae: Smallanthus sonchifolia). In: Genetic resources, chromosome, engineering and crop improvement. Medicinal plants, 2012, 6: 641-702.
  • Дунич А.А., Дащенко А.В., Ляшук Н.И., Крысько И.В., Мищенко Л.Т. Влияние вирусов на содержание биологически активных соединений в растениях, обладающих сахароснижающими свойствами В сб. Молодежь и наука: модернизация и инновационное развитие страны Пенза, 2011,1:321-323.
  • Мiщенко Л.Т., Дунiч А.А. Iнтродукцiя нової лiкарської рослини в Українi. Вiсник аграрної науки, 2012, 8: 45-48.
  • Мiщенко Л.Т., Дунiч А.А., Дащенко А.В. Ляшук Н.I., Янiшевська Г.С. (за ред. Л.I Остапченко). Якон: технологiя вирощування збирання та зберiгання посадкового матерiалу (Polimnia sonchifolia Poepp.&Endl.). К. Видавничо-полiграфiчний центр «Київський унiверситет», 2012: 27.
  • Valentova K., Lebeda A., Dolezalova I., Jirovsky D., Simonovska B., Vovk I., Kosina P., Gasmanova N., Dzierchciarkova M., Ulrichova J. The biological and chemical variability of yacon. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006, 54:1347-1352.
  • Milella L., Salava J., Martelli G., Greco I., Fernandez C.E., Viehmannova I. Genetic diversity between yacon landraces from different countries based on random amplified polymorphic DNAs. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 2005, 41: 73-78.
  • Методика анализа фенольных соединений в овщных культурах: инструкт.-метод. Издание -М.: ФГНУ «Росинформагорех», 2010. -48с.
  • Мiжнародний контроль якостi лiкарських засобiв «Антидiабетичний збiр». Реєстр. посвiдчення № UA/12981/01/01, видане наказом МОЗ України вiд 21.06.13 № 533.
  • Ехiнацея пурпурова трава. Державна Фармакопея України. Харкiв: Український науковий фармакопейний центр якостi лiкарських засобiв 2009. 1(3): 184-185.
  • Valentova K., Ulricnova J. Smallanthus sonchifolius and Lepidium meyenii -prospective andrean crops for the prevention of chronic disease. Biomed Papers, 2003, 147(2): 119130.
  • Castro A., Caballero M., Herbas A., Carballo S. Antioxidants in yacon products and effect of long term storage. Cknc. Tecnol. Aliment., Campinas, 2012, 32(3): 432-435.
  • Yan X., Suzuki M., Ohnishi-Kameyama M., Sada Y., Nakanishi T., Nagata T. Extraction and Identification of Antioxidants in the Roots of Yacon (Smallanthus sonchifolius).J. Agric. Food Chem, 1999, 47(11): 4711-4713.
  • Campos D., Betalleluz-Pallardel I., Chirinos R., Aguilar-Galvez A., Noratto G., Pedreschi R. Prebiotic effects of yacon (Smallanthus sonchifolius Poepp. & Endl), a source of fructooligo-saccharides and phenolic compounds with antioxidant activity. Food Chemistry, 2012, 135:1592-1599.
  • Bostid N.R.C. Yacon//Lost crops of the Incas: Little-known plants of the Andes with promise for worldwide cultivation, Washington: National Akademy Press, 1989: 115-123.
Еще
Статья научная