Зависимость количественного содержания нейтральных липидов, его компонентного и жирнокислотного состава в луке Allium schoenoprasum L. от условий обитания

Одним из таксонов сосудистых растений, характеризующихся богатым набором витаминов, аминокислот, микро- и макроэлементов, стероидных гликозидов, эфирных масел и других биологически активных веществ, является род Allium L. [9-13]. По последним данным он включает 750-800 видов, произрастающих во всех зонах – от полупустынной до альпийской и тундровой [14, 15]. На территории России и сопредельных государств насчитывается 332 вида лука [8]. Многие представители этого рода являются ценными ресурсными растениями и используются в сельском хозяйстве, пищевой и фармацевтической промышленности, ветеринарии. Наиболее ценным в хозяйственном отношении видом является Allium schoenoprasum L. (лук-скорода, резанец, шнитт) [2]. Этот циркумполярный вид широко распространен на европейском северо-востоке России, где встречается на галечниковых бечевниках, каменистых отмелях рек, пойменных задернованных лугах, тундровых сообществах, известняковых обнажениях в долинах рек, изредка на болотах [8].

Химический состав А. schoenoprasum был изучен в последние годы [10-13]. Известно, что по количеству витаминов этот вид является одним из наиболее ценных представителей луков и содержит 0,15 мг% витаминов В 1 и В 2 , 1,6 мг% витамина Е, 6 мг% каротина, а в период цветения в его листьях содержится до 250 мг аскорбиновой кислоты на 100 г свежей зелени [3, 4]. Во время первой срезки в листьях А. schoenoprasum содержится до 9,3% углеводов [6]. Сахара, основную массу которых составляет сахароза, содержатся в количестве 20-30% сухого вещества листьев этого вида, а в луковице их количество колеблется от 40%

до 92% от сухого вещества. Содержание эфирных масел в растениях A. schoenoprasum в 3-4 раза выше, чем в A. fistulosum L., и равно по содержанию с А. сера L. [5, 6]. Характерной особенностью лука-скороды, как и других видов луков, является присутствие необходимых для человека солей, аминокислот и полисахаридов типа инулина – высокомолекулярных соединений из гомологического ряда фруктозанов, содержащих цепь из 3034 D-фруктозановых единиц [4]. Одним из наименее изученных у видов рода Allium являяется такой важный класс биологически активных веществ, как липиды. Являясь основными продуктами биосинтеза растений, они обладают разного рода биологической активностью в зависимости от состава и структуры компонентов [7].

Цель работы: изучение содержания нейтральных липидов (НЛ) в образцах A. Schoeno-prasum и выявление зависимости их количественного содержания, компонентного и жирно-кислотного состава от условий произрастания данного вида.

Материалы и методы. Материал собран в 2009 г. на территории Республики Коми в разных зональных типах растительности: в подзоне северной тайги – на бечевниках разной степени зарастания в долине реки Цильма (табл.: образец 1 – травянистый бечевник, обр. 2 – каменистый мелкогалечниковый бечевник, обр. 3 – выходы известняковых пород у уреза воды, камни – 90-95%), в Большеземельской тундре – на открытом участке в ивняково-можжевеловом сообществе (обр. 4), на травянистом бечевнике в долине реки Уса (обр. 5) и известняковом обнажении (обр. 6). Для сравнения содержания НЛ были использованы интродуцированные растения A. schoe-noprasum, произрастающие в Ботаническом саду Института биологии Коми НЦ УрО РАН (обр. 7). Сбор растительного сырья производили в фазу цветения особей, не менее 100 побегов из каждой ценопопуляции.

Растения разделяли на части – корни, луковицы, покровные чешуи, листья, соцветия, измельчали и сушили при комнатной температуре и постоянном вентилировании.

Для выделения НЛ мелко измельченные части растений подвергали трехкратной экстракции гексаном при комнатной температуре и постоянном перемешивании. Полученные экстракты фильтровали через слой безводного сульфата натрия и упаривали в вакууме на роторном испарителе при температуре не выше 40°С до полного исчезновения запаха растворителя. Тонкослойную хроматографию (ТСХ) липидных фракций проводили на пластинках «Merck» (Германия) в системе растворителей: гексан – диэтиловый эфир – ледяная уксусная кислота 73: 25: 5 (v/v/v). Обнаружение пятен НЛ осуществляли обработкой высушенных после проявления пластинок 10%-ным раствором фосфорно-молибденовой кислоты в этаноле с последующим выдерживанием в сушильном шкафу при температуре 100°С до появления темносиних пятен. В качестве свидетелей для идентификации НЛ использовали стандарты Lipid Standard, Sigma (Швейцария), содержащие: холестерин, олеат холестерина (С 18: 1, cis - 9), олеиновую кис-лоту (С 18: 1, cis - 9), метиловый эфир олеиновой кислоты, триолеин; β-ситостерин, а также стигмастерин (stigmasterol (3β-hydroxyl-24-ethyl-5,22-cholestadiene), Sigma. Разделение НЛ на узкие фракции проводили на колонке с силикагелем. Высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ) осуществляли на оборудовании фирмы Eсom Spol, S.R.O. (Чехия) в изократи-ческом режиме. Анализ липидов проводили на колонке Диасфер 110 – C18, 5 мкм,4*250 мм «БиоХимМак, Россия», петля дозирования объемом 20 мкм, детектор UV DETEKTOR LCD 2082, длина волны 207 нм. Расход подвижной фазы 1,5 мл/мин.

Жирнокислотный состав устанавливали методом газо-жидкостной хроматографии метиловых эфиров (МЭЖК) на газовом хроматографе «Кристалл 2000 М» (Россия) с плазменноионизационным детектором [1]. МЭЖК разделяли в изотермическом режиме при температуре термостата колонок (200°С) на кварцевой капиллярной колонке 30 м х 0,2 мм (TR-WAX, Thermo). Газ-носитель – гелий, чистота 99,99%. Скорость потока газа-носителя через колонку 0,6 мл/мин, деление потока – 1:50. Расход вспомогательных газов: водород – 20 мл/мин, воздух – 200 мл/мин. Температура испарителя и детектора 250°С. Регистрацию и обработку хроматограмм осуществляли с помощью системы сбора и обработки хроматографии-ческих данных «Хроматэк» (Кристалл, Россия). Идентификацию МЭЖК проводили методом хромато-масс-спектрометрии на приборе TRACE-DSQ (Thermo).

Результаты и обсуждение. Известно, что химический состав растений изменяется в зависимости от фазы развития особей, эколого-ценоти-ческих условий их произрастания и географического положения района исследований [6, 9-11]. Все исследованные природные образцы в той или иной мере различаются по количественному содержанию НЛ. Самым высоким общим содержанием НЛ характеризуются растение обр. 2, в котором отмечено значительное повышение содержания НЛ в корнях (более 1%) и соцветиях (табл.). Все природные образцы отличаются по содержанию НЛ от интродуцированных особей A. schoeno-prasum , как более низким содержанием, так и по распределению их по частям растения. В луке-интродуценте максимальное содержание НЛ, значительно превышающее природные образцы, обнаружено в листьях и покровных чешуях.

Таблица. Количественное содержание нейтральных липидов в разных частях A. schoenoprasum L.

Примечание:"-" определение не проводилось

Согласно данным ТСХ-анализа нейтральные липиды всех изученных образцов имеют одинаковый качественный состав. Основными компонентами липидных фракций всех образцов являя-ются стерины (R f =1,18), свободные жирные кислоты (R_f=0,36), эфиры жирных кислот (R_f=0,48), триацилглицериды (R f =0,57) и эфиры стеринов (R f =0,8). Структурное многообразие липидов, их физико-химические свойства, биологическая активность в основном обусловлены наличием в их cоcтавe жирных кислот различного строения.

Анализ полученных результатов показал, что в нейтральные липиды входят молекулы кислот с длиной цепи С16–С20 и четным числом углеродных атомов. Основными по содержанию являются полиненасыщенные высшие жирные кислоты (ПНВЖК) линолевая и линоленовая. Во всех образцах преобладает линолевая кислота (С18:2), содержание которой в корнях, луковицах и соцветиях достигает 60% от общего содержания кислот, в листьях оно несколько ниже, но тоже достигает 30-35%. Линоленовая кислота (С18:3), продуктами перекисного окисления которой являя-ются фитогормоны – жасмоновая кислота и ее многочисленные производные, в максимальных количествах обнаружена в листьях всех образцов, где ее содержание достигает 30%. Линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты являются незаменимыми (эссенциальными) высшими жирными кислотами, которые иногда называют витамином F. Полученная с пищей линолевая кислота в организме человека образует весь набор ω-6 эссенциальных ПНЖК, которые включаются в липидный бислой клеточных мембран, регулируя их микровязкость, проницаемость, электрические свойства, снижая возбудимость, формируя соответствующее липидное окружение мембранных белков и ферментов. ПНЖК как антиатеросклероти-ческий фактор способствуют метаболизму холестерина в печени и его элиминированию из организма, а также выступают как ингибиторы фермента (ГМГ-редуктаза), контролирующего биосинтез холестерина. Для всех изученных нами образцов характерно высокое содержание насыщенной пальмитиновой кислоты (С16:0) – от 25 до 40%, которая в растениях совместно со стеариновой кислотой (С18:0) участвует в биосинтезе ненасыщенных высших жирных кислот.

Выводы: было показано, что количественное содержание нейтральных липидов и их распределение по частям растения зависит от эколого-ценотических условий произрастания. Компонентный и количественный состав высших жирных кислот стабилен и не зависит от типа местообитания.

Работа выполнена при финансовой поддержке конкурсного проекта "Состояние ресурсов полезных растений европейского Северо-Востока России, мониторинг и разработка биотехнологических подходов по рациональному использованию и воспроизводству" Программы Отделения биологических наук РАН "Биологические ресурсы России: оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга".