Содержание и состав желтых пигментов в плодах морошки и черники в условиях среднетаежной зоны Европейской части России

Биологическое действие каротиноидов зависит от их химической структуры. Например, лютеин, относящийся к группе ксантофиллов (оксигенированные производные каротинов), более активен по сравнению с β-каротином. Каротины являются предшественниками витамина А, дефицит которого вызывает множество нарушений, включая подавление иммунных реакций. Рекомендуемое для человека потребление каротиноидов составляет примерно 700-900 мкг/сутки. Однако несмотря на важность включения в диету человека растительной продукции, обеспечивающей поступление необходимого количества каротиноидов, их состав и содержание во многих продуктах и, особенно в дикорастущих ягодах, остаются мало исследованными.

Цель работы: изучить содержание и состав каротиноидов в ягодах двух дикорастущих видов – морошки и черники, чтобы дополнить их ресурсную характеристику данными о пищевой ценности.

Морошка приземистая (Rubus chamae-morus L.) – многолетнее травянистое длиннокорневищное растение сем. Розоцветные (Rosaceae). Ее ареал охватывает северную часть Евразии и Северной Америки. На территории Республики Коми находится центральная часть ареала [3]. Здесь морошка произрастает в основном на сфагновых верховых болотах. В подзоне средней тайги рост надземных побегов начинается в первой половине мая, цветение – в середине июня, плодоношение – в середине июля. Плод морошки – костянка. По имеющимся в литературе данным [4] биологические запасы ягод морошки в таежной зоне Республики Коми составляют около 27,5 тыс. т. Ягоды и листья морошки широко используются в народной медицине [5]. Они обладают жаропонижающим, мочегонным, витаминным и общеукрепляющим действием. Ягоды употребляют в пищу свежими, готовят из них соки, настойки, джемы. Большим плюсом является то, что морошка долго хранится в моченом виде.

Черника обыкновенная ( Vaccinium myrtil-lus L.) – листопадный кустарничек из семейства Вересковые (Ericaceae). Черника – бореальный, арктический циркумполярный вид. Произрастает в темнохвойных и светлохвойных лесах. Предпочитает осветленные места, но может расти и в затененных. Цветет в конце мая – июне, период плодоношения растянут, ягоды созревают в конце июля – августе. Плод черники – круглая многосемянная синкарпная ягода с сизоватым налетом [1, 2]. По данным [4] биологические запасы ягод черники в таежной зоне Республики Коми составляют около 112,9 тыс. т. Региональные ресурсы черники используются в меньшей степени по сравнению с ресурсами других дикорастущих ягод, так как они не хранятся и требуют быстрой переработки.

Зрелые ягоды морошки и черники собирали в августе. До анализа образцы хранили при –76оС. Для выделения и последующего ВЭЖХ анализа пигментов из ягод морошки и черники нами была модифицирована методика, разработанная [6] для определения каротиноидов в соке облепихи. Плоды высушивали лиофильно. Образцы массой 0,5 г заливали ацетоном и сутки выдерживали в темноте для прохождения экстракции, затем растирали в ступке и центрифугировали 10 мин. при 4500 rpm. Надосадочную жидкость переносили в чистую пробирку и высушивали, пропуская через нее газообразный азот. Высушенную пробу снова растворяли в ацетоне и центрифугировали 5 мин. Разделение каротиноидов проводили методом ВЭЖХ с обращенной фазой («KNAUER», Германия) при длине волны 440 нм (рис. 1). Отфильтрованный экстракт пигментов (100 мкл) с помощью микрошприца наносили на колонку 4,0x250 мм Диасфер-110-C18NT с размером частиц 5 мкм. Пигменты элюировали при градиентом режиме в течение 34 мин в системе растворителей А (ацетонитрил : метанол : вода в соотношении 75:12:4) и В (метанол : этилацетат в соотношении 68:32) со скоростью потока элюента 2 см3/мин. Температура хроматографирования составляла 25° С. Каротиноиды идентифицировали, используя стандарты и времена удержания. Анализ содержания каротиноидов в чашелистиках морошки осуществляли по упрощенной схеме. Пигменты извлекали ацетоном из сухих образцов, и отфильтрованный экстракт анализировали на хроматографе. Обработку хроматографических данных выполняли с помощью компьютерной программы «EuroChrom for Windows».

Рис. 1. ВЭЖХ профиль каротиноидов плодов черники: 1 – неоксантин, 2 – виолаксантин, 3 – антераксантин, 4 – лютеин, 5 – зеаксантин, 6 – β-каротин

При анализе хроматограмм пигментов, извлеченных из плодов морошки, были идентифицированы β-каротин и ксантофиллы: не-оксантин, виолаксантин, антераксантин, лютеин и зеаксантин (рис. 2, таблица). Основная часть пигментов зрелых плодов была представлена β-каротином и зеаксантином. Содержание других каротиноидов было на 1-2 порядка ниже. β-каротин и ксантофиллы были идентифицированы и в чашелистиках морошки. В отличие от плодов, в чашелистиках морошки было больше ксантофиллов, а именно лютеина (60%), чем β-каротина.

В плодах черники превалировали ксантофиллы. На их долю приходилось около 80% от суммы каротиноидов. Среди ксантофиллов доминировал лютеин, его доля составляла свыше 70%. В заметных количествах были представлены неоксантин (3,5%) и виолаксан-тин (4,5%). По сравнению с другими каротиноидами, относительное содержание зеаксан-тина (1%) было значительно меньше.

Как видно из таблицы, плоды морошки накапливали β-каротина около 2300 мкг/100 г сухой массы, зеаксантина – в 5 раз меньше. Концентрация остальных каротиноидов в сумме составляла примерно 100 мкг/100 г. В чашелистиках суммарное содержание каротиноидов немногим превышало 500 мкг/100 г. Ягоды черники существенно отличались от ягод морошки по накоплению β-каротина, но содержали гораздо больше лютеина. В сумме концентрация каротиноидов в ягодах черники была несколько ниже, чем у морошки, и составляла около 2140 мкг/100 г сухой массы. По имеющимся в литературе данным [12] среди плодово-ягодных растений повышенным содержанием каротиноидов, преимущественно β-каротина, характеризуются плоды облепихи. Наши результаты показывают, что плоды морошки ненамного уступают облепихе по концентрации каротиноидов. По нашим подсчетам рекомендуемое для населения суточное потребление каротиноидов содержится в 200 г сырых ягод морошки. Как уже отмечалось ксантофиллы, и в частности лютеин, проявляют более высокую биологическую активность. По содержанию лютеина черника в 30 раз превосходит морошку.

Рис. 2. Относительное содержание желтых пигментов в плодах (А) и чашелистиках морошки (Б), плодах черники (В). Обозначения как на рис. 1.

Таблица. Накопление каротина и ксантофиллов в плодах морошки и черники

Выводы: нами установлены содержание и состав каротиноидов в дикорастущих ягодах морошки и черники. В плодах и чашелистиках морошки обнаружены β-каротин и ксантофиллы. Среди каротиноидов в плодах превалировал β-каротин, в чашелистиках – лютеин. Ягоды черники содержали существенно меньше β-каротина, но накапливали гораздо больше лютеина, чем ягоды морошки. Полученные результаты могут быть использованы для создания региональной базы данных по биологической оценке пищевых ресурсов.

Исследования поддержаны грантом УрО РАН (№ 09-Т-4-1002) по проекту "Состояние ресурсов полезных растений европейского северо-востока России, мониторинг и разработка биотехнологических подходов по рациональному использованию и воспроизводству" (научный руководитель – д.б.н., проф. В.В. Володин).