Состав и антиоксидантная активность аминокислот в листьях Amaranthus tricolor L. сорта Early splendor

Received: 04.06.2019

Accepted: 25.06.2019

Материалом служили свежие листья овощного амаранта (Amaranthus tricolor L.) сорта Early Splendor, который выращивали в пленочной теплице (ФНЦО, Московская обл.). С использованием ГХ-МС в экстрактах гетеро- и автотрофных листьев было идентифицировано 8 и 11 аминокислот. Одним из механизмов, обеспечивающих устойчивость к стрессам различной природы, является накопление свободных аминокислот, поэтому величина суммарного содержания антиоксидантов может служить индикатором устойчивости растений. Обнаруженные в листьях амаранта аминокислоты обладают выраженной функциональной активностью в организме человека. Например, тирозин является важнейшим нейромедиатором, стимулирует работу мозга, участвует в контроле за стрессом. В организме человека предшественником тирозина является незаменимая аминокислота фенилаланин, при этом тирозин образуется путем гидроксилирования фенильной группы фенилаланина. Отсутствие последнего в пище ведет к дефициту тирозина в организме. Триптофан контролирует защитно-приспособительные функции организма. Аминокислоты валин, лейцин, глутамин, пролин – стимулируют рост полезной кишечной флоры и накопление биомассы. Таким образом, аминокислотный состав определяет пищевую и фармакологическую ценность листовой биомассы амаранта. Это указывает на то, что листья амаранта являются перспективным сырьем для создания функциональных продуктов и фитопрепаратов.

COMPOSITION AND ANTIOXIDANT

ACTIVITY OF AMINO ACIDS IN

LEAVES OF AMARANTHUS TRICOLOR L.

CV. EARLY SPLENDOR

Material for research was fresh leaves of Amaranthus tricolor L. varieties Early Splendor. They were grown in a greenhouse (Federal Scientific Vegetable Center, Moscow region). Using GC-MS, 8 and 11 amino acids were identified in extracts of hetero- and autotrophic leaves. One of the mechanisms that provide resistance to stresses of various natures is the accumulation of free amino acids; therefore, the total content of antioxidants can serve as an indicator of plant resistance. The amino acids found in amaranth leaves have pronounced functional activity in the human body. For example, tyrosine is the most important neurotransmitter, stimulates the brain, is involved in the control of stress. In humans, the precursor of tyrosine is the essential amino acid phenylalanine, while tyrosine is formed by hydroxylation of the phenyl group of phenylalanine. In this case, the lack of the latter in food leads to a deficiency of tyrosine in the body. Tryptophan controls the body's protective and adaptive functions. Amino acids valine, leucine, glutamine, proline - stimulate the growth of beneficial intestinal flora and biomass accumulation. Thus, the amino acid composition determines the nutritional and pharmacological value of amaranth leaf biomass. This indicates that amaranth leaves are a promising raw material for creating functional products and herbal remedies.

Введение

В жизнедеятельности живых организмов свободные аминокислоты выполняют важные функции, являясь структурными элементами вновь синтезируемых белковых молекул и участвуя в разнообразных реакциях обмена веществ, формировании устойчивости растений к стрессам различной природы и в процессах детоксикации ксенобиотиков [1-2].

Ранее нами было показано, что в листьях овощного амаранта вида Amaranthus tricolor L. сорта Валентина содержится полный набор свободных и связанных с белком незаменимых аминокислот, а также большое количество пищевых и биологически активных метаболитов с антиоксидантной активностью, определяющих фармакологическое свойство биологически активной добавки к пище «Фиточая «Амарантил» [3].

Листья амаранта сорта Early Splendor, который также является представителем вида Amaranthus tricolor L., различаются между собой по типу питания – автотрофному и гетеротрофному. Изучение состава и антиоксидантных свойств в разнородных листьях является актуальным для оценки их пищевой ценности.

Объекты и методы исследований

Материалом служили свежие листья овощного амаранта ( Amaranthus tricolor L.) сорта Early Splendor, который выращивали в пленочной теплице (Федеральный научный центр овощеводства, Московская обл.).

Качественный анализ метаболитов выполняли методом газовой хромато-масс- спектрометрии (ГХ/МС) на хроматографе JMS-Q1050GC («JEOL Ltd», Япония). Идентификацию веществ осуществляли по параметрам удерживания и масс-спектрам библиотеки NIST-5 National Institute of Standards and Technology (США) [4]. Все измерения проводили в трех повторностях.

Антиоксидантное действие водных растворов аминокислот характеризовали показателем галловый эквивалент, который определяли амперометрическим методом. Стандарт – галловая кислота. Измерение проводили на приборе «Цвет – Яуза -01-АА» в постоянно токовом режиме при потенциале +1,3 В [5].

Результаты и обсуждение

Для получения информации о составе аминокислот в автотрофных и гетеротрофных листьях амаранта был проведен ГХ-МС анализ экстрактов из вышеуказанных листьев.

В результате анализа состава азотсодержащих соединений в этиловом экстракте гетеротрофных листьев было идентифицированы: аланин, валин, гомосерин, лейцин, пироглутаминовая кислота, пролин, треонин и цистатион. Среди них обнаружено три незаменимых аминокислоты: валин, лейцин, треонин, а также цистатион, который является промежуточным продуктом при биосинтезе метионина.

В составе этилового экстракта автотрофных листьев амаранта по библиотечным масс-спектрам было идентифицировано 11 аминокислот. Были обнаружены следующие незаменимые аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, а также стресс-потекторные аминокислоты, такие как серин, пролин, аспарагиновая кислота, аспарагин, аланин, тирозин.

В ходе эксперимента были получены данные по антиоксидантным свойствам

Таблица. 1 Антиоксидантное действие аминокислот в эквиваленте галловой кислоты Table. 1 Antioxidant effect of amino acids in the equivalent of gallic acid

№	Вещество	Х, мг / г
1.	L-аргинин гидрохлорид	0,69±0,03
2.	DL-алфа-аланин	0,29±0,01
3.	L-аспарагин	0,36±0,02
4.	L-пролин	0,41±0,02
5.	DL-орнитин моногидрохлорид	1,98±0,10
6.	DL-тирозин	420±20
7.	DL-лейцин	1,42±0,07
8.	DL-валин	0,22±0,01
9.	L-глутамин	1,18±0,06
10.	DL-лизин моногидрохлорид	2,65±0,13
11.	L-гистидин гидрохлорид 1 водный	0,27±0,01
12.	L-глутаминовая кислота	1,68±0,08
13.	DL-серин	0,12±0,01
14.	DL-треонин	2,05±0,10
15.	DL-триптофан	370±20
16.	L-цистеин солянокислый	215±10
17.	DL-метионин	21±1
18.	DL-бета-фенил-альфа-аланин	0,59±0,03
19.	DL-аспарагиновая кислота	0,20±0,01
20.	L-изо-лейцин	0,41±0,02

индивидуальных аминокислот, наличие которых в экстракте из листьев амаранта было подтверждено методом газовой хромато-масс-спектрометрии, указывающее на способность этих соединений окисляться при заданном потенциале. Показано, что все исследованные аминокислоты проявляют антиоксидантную активность, которая зависит от числа и расположения электроактивных групп (-OH, -NH2, -SH), наличия сопряженных двойных связей, а также от пространственной структуры молекул. Для каждой аминокислоты был определен ее галловый эквивалент, показывающий сколько мг галловой кислоты оказывает такое же действие в модельной системе, как и 1 г исследуемой аминокислоты. Полученные результаты оценки антиоксидантного действия отдельных

Рис.1.Растение амаранта сорта Early Splendor.

Fig.1. Amaranth plant variety Early Splendor.

аминокислот по электроокислению на стеклоуглеродном электроде в сравнении с галловой кислотой представлены в таблице 1. Высокой величиной галлового галлового эквивалента отличался DL-тирозин, тогда как значение данного показателя для L-глутамина, L-глутаминовой кислоты, DL-лейцина, DL-треонина было выше по сравнению с пролином и изолейцином (табл. 1). Самой низкой величиной галлового эквивалента отличались аминокислоты аланин, аспарагиновая кислота, валин, серин.

Амперометрический метод определения суммарного содержания антиоксидантов может использоваться при исследовании влияния накопления свободных аминокислот на устойчивость к стресс-факторам овощных сортов амаранта [6-7].

Заключение

Полный набор незаменимых аминокислот в листьях амаранта, определяющий высокую пищевую ценность растительного белка, а также фармакологическая ценность идентифицированных кислот – антиоксидантов обуславливает перспективность создания пищевых белковых добавок на основе листовой биомассы и функциональных продуктов – чайных напитков, кондитерских начинок.

Об авторах:

Гинс Е.М. – магистр, Аграрно-технологический институт

Королева А.К. – магистр, Аграрно-технологический институт

Gins M.S. – Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Biological Sciences, Head of the Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry, Introduction and Functional Products

Gins E.M. – Master of Science, Agrarian and Technological Institute

Koroleva A.K. – Master of Science, Agrarian and Technological Institute