Разновидности абсорбционных спектров этанольных извлечений из листьев растений

Автор: Колдаев Владимир Михайлович

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 5-5 т.16, 2014 года.

Бесплатный доступ

В данной статье рассмотрены закономерности соотношений содержания в зеленых листьях хлорофиллов и других пигментов. Зарегистрированы спектры поглощения экстрактов из листьев 45 видов растений 21 семейства. Эти спектры подразделяются на три основных группы по расположению наиболее высоких максимумом в средневолновом, длинноволновом ультрафиолете и в видимой части оптического диапазона. Относительное содержание хлорофилла и других пигментов оценивали по коэффициенту, равному отношению оптической плотности на длине волны 664 нм и оптической плотности на длине волны наибольшего максимума. Первая группа характеризуется низким, вторая средним и третья высоким содержанием хлорофилла в зеленых листьях по сравнению с другими пигментами.

Еще

Хлорофилл, пигмент, экстракт, спектрофотометрия

Короткий адрес: https://sciup.org/148203471

IDR: 148203471

Текст научной статьи Разновидности абсорбционных спектров этанольных извлечений из листьев растений

В процессах утилизации энергии света в зеленых листьях кроме хлорофиллов в какой-то мере участвуют также пигменты не хлорофилловой природы каротины, ксантофиллы и др. [3]. Для характеристики и анализа фотосинтетического аппарата представляет интерес относительное соотношение хлорофиллов по сравнению с другими пигментами, для определения которого широко используется абсорбционная спектроскопия спиртовых извлечений из листьев [1]. Однако фотометрические показатели экстрактов из листьев растений Приморья изучены недостаточно полно.

Цель работы – определение на основе спектрофотометрического анализа спиртовых экстрактов из зеленых листьев относительного содержания хлорофиллов по сравнению с другими хромофорами, что имеет практическое значение, например, при оценке состояния растительных ресурсов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для исследований использовали листья 45 видов растений из 21 семейства (см. табл.) во время цветения. При заборе материал рандомизировали двойной слепой пробой с использованием набора случайных чисел. Из каждого отобранного листа вида растения вырезали в средней трети по два квадрата 5×5 мм симметрично осевой линии. Вырезанные квадраты из трех листьев немедленно растирали в ступке с кварцевым песком и 10 мл 95% этилового спирта, добавляя углекислый магний, затем фильтровали во флаконы темного стекла. Все манипуляции выполняли в затененном помещении. Спектры регистрировали на цифровом спектрофотометре UV-2051PC (Shimadzu, Япония), нормировали по наибольшему мак-

симуму и обрабатывали по описанной ранее авторской методике [2]. Соотношение содержания хлорофиллов и других пигментов оценивали по относительному коэффициенту K = D (664)/ D ( λ max ), где D (664) – нормированная оптическая плотность на аналитической длине волны 664 нм и D ( λ max ) – нормированная оптическая плотность на длине волны наибольшего максимума спектра поглощения.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Зарегистрированные спектры поглощения экстрактов из листьев зеленых растений имеют вид многогорбых кривых с 6 - 8 максимумами разной высоты в ультрафиолетовом (УФ) и видимом диапазонах, расположение максимумов в синей, красной, а минимумов в зеленой областях согласуется с литературными данными [3]. Судя по полученным результатам, наиболее высокие максимумы (НВМ) в спектрах экстрактов из листьев разных растений попадают как в УФ, так и синий диапазон. В зависимости от длины волны НВМ зарегистрированные спектры можно подразделить на несколько групп. В первую группу включены спектры с НВМ в коротковолновой 235 – 290 нм (диапазон А ), а во вторую - спектры с НВМ в длинноволновой 315 – 370 нм (диапазон B на рис.) УФ области.

Третья группа представлена спектрами с НВМ в видимой синей области 405 – 455 нм, или в диапазоне C . Наибольшая часть, или 42% исследованных спектров относится к первой группе, ко второй и третьей группам 35 и 23% соответственно (см. табл.). Характерным представителем 1-й группы является спектр экстракта из листьев купальницы Лидебура с НВМ на волне 267 нм, 2-й группы – спектр экстракта из листьев чабера садового, 330 нм и 3-й группы – спектр экстракта из листьев клевера ползучего, 434 нм (см. рис.).

Рис. Нормированные абсорбционные спектры этанольных экстрактов из листьев купальницы Лидебу-ра (1), чабера садового (2) и клевера ползучего (3). A , B , C – диапазоны длин волн наибольших максимумов. По вертикали – оптическая плотность ( D ) в относительных единицах, по горизонтали – длина волны ( λ ) в нм.

Таблица . Диапазон (Д, в нм) наибольших максимумов, их длина волны ( λ m ), коэффициент K и его репрезентативный интервал (РИ) для абсорбционных спектров извлечений из листьев разных растений

Д	Растение	Семейство	λ m	K	РИ
o' 04 (N	Береза маньчжурская ( Betula mandshurica Nakai)	Betulaceae	267	0,14	(N o' О о
	Бобы черные ( Vicia faba L.)	Fabaceae	266	0,13
	Дайкон ( Raphanus sativus Stank.)	Brassicaceae	264	0,25
	Гречиха ( Fagopyrum esculentum Moench)	Polygonaceae	259	0,23
	Дицентра ( Dicentra spectabilis Bernh.)	Fumariaceae	262	0,19
	Душица обыкновенная ( Origanum vulgare L.)	Lamiaceae	286	0,10
	Жимолость Маака ( Lonicera maackii Maxim)	Caprifoliaceae	286	0,18
	Купальница Ледебура ( Trollius ledebourii Rchb.)	Ranunculaceae	267	0,20
	Лимонник китайский ( Schisandra chinensis Baill.)	Schisandraceae	268	0,16
	Люпин многолистный ( Lupinus polyphyllus Lindl.)	Fabaceae	264	0,37
	Майоран садовый ( Majorana hortensis Moench.)	Lamiaceae	287	0,31
	Недотрога обыкновенная ( Impatiens noli-tangere L.)	Balsaminaceae	237	0,25
	Недотрога Ройля ( Impatiens roylei Walp.)	- “ -	268	0,21
	Ревень пальчатый ( Rheum rhabarbarum L.)	Polygonaceae	271	0,18
	Сирень амурская ( Syringa amurensis Rupr.)	Oleaceae	281	0,26
	Сирень венгерская ( Syringa josikaea J.Jacq.)	- “ -	282	0,31
	Сирень персидская ( Syringa ^xpersica L.)	- “ -	251	0,19
	Черемуха азиатская ( Padus asiatica Kom.)	Rosaceae	282	0,23
	Яблоня лесная ( Malus sylvestris P. Mill.)	- “ -	285	0,13
О ^	Анис обыкновенный ( Anisum vulgare Gaerth.)	Apiaceae	332	0,22	о ОО гч o'
	Брокколи ( Brassica oleracea Plenck)	Brassicaceae	331	0,31
	Горец раскидистый ( Persicaria lapathifolium т Gray)	Polygonaceae	342	0,24
	Горчица сарепская ( Brassica juncea (L.) Czern.)	Brassicaceae	341	0,38
	Иссоп лекарственный ( Hyssopus officinalis L.)	Lamiaceae	327	0,32
	Крапива двудомная ( Urtica dioica L.)	Urticaceae	331	0,42
	Лапчатка гусиная ( Potentilla anserina L.)	Rosaceae	329	0,39
	Лопух большой ( Arctium lappa L.)	Compositae	331	0,38
	Овсяница даурская ( Festuca dahurica Krecz.)	Poaceae	335	0,46
	Патриния ( Patrinia scabiosifolia Fisch. ex Link.)	Valerianaceae	337	0,54
	Рапс «Карамбоза» ( Brassica napus L.)	Brassicaceae	332	0,50
	Расторопша пятнистая ( Silybum marianum Gaertn)	Asteraceae	332	0,23
	Тысячелистник азиатский ( Achillea asiatica Serg.)	Compositae	330	0,23
	Чабер садовый ( Satureja hortensis L.)	Lamiaceae	330	0,32
	Череда трехраздельная ( Bidens tripartite L.)	Asteraceae	326	0,27
	Щавель кислый ( Rumex acetosa L.)	Polygonaceae	333	0,41
о	Галинзога ( Galinsoga parviflora Cav.)	Compositae	434	0,58	3 о чо o'
	Горох посевной ( Pisum sativum L.)	Fabaceae	434	0,59
	Клевер ползучий ( Trifolium repen s L.)	- “ -	434	0,61
	Лук скорода ( Allium schoenoprasum L.)	Alliaceae	434	0,63
	Лук слизун ( Allium nutans L.)	- “ -	435	0,56
	Настурция большая ( Tropaeolum maju s L.)	Tropaeolaceae	434	0,60
	Пырей ползучий ( Elytrigia repens (L.) Nevski)	Poaceae	434	0,58
	Редька посевная ( Raphanus sativus L.)	Brassicaceae	434	0,60
	Фасоль обыкновенная ( Phaseolus vulgaris L.)	Fabaceae	434	0,59
	Цуккини ( Cucurbita pepo L.)	Cucurbitaceae	434	0,59

Как известно, для спектров спиртовых извлечений из зеленых листьев максимум поглощения в районе 660 – 665 нм является обобщенным при- знаком хлорофиллов, а его высота, или оптическая плотность отображает их суммарное содержание [1]. Наиболее высокие максимумы погло- щения в диапазонах, характерных для спектров 1й и 2-й групп показывают соответственно наличие и суммарное содержание не хлорофилловых пигментов листа. Отношение высот максимумов на аналитической длине волны 664 нм и на длинах волн НВМ, или коэффициент K дает представление о сравнительном с другими пигментами содержании хлорофиллов в листе. Полученные данные показывают, что коэффициент K для исследованных видов растений принимает индивидуальные значения (см. табл.).

В 1-й группе для 84,2%, т.е большинства спектров коэффициенты K имеют низкие значения в, так называемом, репрезентативном интервале от 0,10 до 0,27. Однако следует заметить, что для спектров экстрактов из листьев немногих (15,8%) растений значения K выходят за верхнюю границу указанного интервала. Так, для спектров поглощения экстрактов из листьев люпина многолистного, майорана садового и сирени венгерской K превышает ее в 1,15 – 1,3 раза.

Для более половины (62,5%) спектров 2-й группы коэффициент K принимает значения в репрезентативном интервале от 0,28 до 0,45, т.е. в среднем имеет более высокие значения по сравнению с коэффициентами для спектров 1-й группы. Но указанная тенденция выполняется не строго, для части спектров (25%), экстрактов из листьев аниса обыкновенного, горца раскидистого, расторопши пятнистой и тысячелистника азиатского K в 1,16 – 1,27 раза меньше нижней границы, а для спектров экстрактов из листьев патринии скабиозолистной и рапса превышает в 1,1 – 1,2 раза верхнюю границу.

Для всех спектров 3-й группы коэффициент K имеет наибольшие значения, в интервале 0,46 – 0,64, т .е. в среднем превосходит коэффициенты K первой и второй групп в 2,97 и 1,51 раза соответственно.

Таким образом, растения первой группы ( A ) характеризуются низким, второй ( B ) средним и третьей ( C ) относительно высоким содержанием хлорофиллов в зеленых листьях по сравнению с другими пигментами. Можно заметить, что коэффициент линейной корреляции между длиной волны НВМ и значениями K достигает 0,88 ± 0,07 (p < 0,001), т.е. чем короче длина волны НВМ тем меньше значения K , и, по-видимому, или, другими словами, меньше доля хлорофилловой фракции среди хромофоров зеленого листа.

ВЫВОДЫ

1. Абсорбционные спектры экстрактов из зеленых листьев подразделяются на три группы по положению наиболее высоких максимумов в коротковолновом, длинноволновом ультрафиолете и в синей области оптического диапазона.
2. Листья с НВМ спектров поглощения в средневолновом УФ в основном имеют низкое, в длинноволновом УФ среднее и в видимой области наибольшее относительное содержание хлорофиллов по сравнению с другими пигментами зеленого листа.
3. Отношение оптической плотности на длине волны, соответствующей красному пику хлорофилла (664 нм), к оптической плотности на длине волны НВМ в спектрах поглощения экстрактов из листьев, или коэффициент K может служить видовым признаком.

Список литературы Разновидности абсорбционных спектров этанольных извлечений из листьев растений

Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Большой практикум по фотосинтезу. М.: Издательский центр «Академия», 2003. 256 с.
Колдаев В.М. Спектры поглощения экстрактов из лекарственных растений Приморья. М.: «Спутник+», 2013. 128 с.
Хелдт Г. В. Биохимия растений. М.: БИНОМ, 2011. 471 с.

Статья научная