СОДЕРЖАНИЕ КАРОТИНОИДОВ В ПЛОДАХ НЕКОТОРЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РОДА SORBUS L. ПРИ ИНТРОДУКЦИИ

DOI: 10.14258/jcpim.2020015543

УДК 582.734.3: 581.6

СОДЕРЖАНИЕ КАРОТИНОИДОВ В ПЛОДАХ НЕКОТОРЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РОДА SORBUS L. ПРИ ИНТРОДУКЦИИ

© Р.Г. Абдуллина1*, С.Г. Денисова1, К.А. Пупыкина2, З.Х. Шигапов1

Цель настоящего исследования - определение содержания каротиноидов в плодах некоторых представителей рода Sorbus коллекции Южно-Уральского ботанического сада-института. Для количественного анализа плоды рябин собирали в фазу полного созревания и высушивали до воздушно-сухого состояния. В качестве объекта сравнения использовали Sorbus aucuparia L. как официальный фармакопейный вид. Качественное обнаружение каротиноидов проводили методом тонкослойной хроматографии, количественное определение - спектрофотометрически.

Установлено, что наибольшим содержанием каротиноидов характеризуются сорт гибридного происхождения х Crataegosorbus miczurinii «Гранатная» - 46.41 мг/% и естественный гибрид х Sorbocotoneaster pozdnijkovii -42.64 мг/%. Минимальное содержание данной группы веществ отмечено в сырье Sorbus frutescens (0.86 мг/%) с белыми плодами. Этот факт подтверждается присутствием растительных пигментов - каротиноидов, у плодов, имеющих желто-оранжево-красный цвет. У местного Sorbus aucuparia оказалось невысокое содержание каротиноидов (11.24 мг/%).

Проведенное исследование с определенной степенью достоверности предполагает присутствие каротиноидов в плодах изученных видов и сортов и позволяет рекомендовать их, как перспективный источник сырья для получения вита-минно-активных препаратов и пищевых добавок. Изученные таксоны х Crataegosorbus miczurinii и х Sorbocotoneaster pozdnijkovii характеризуются высокой интродукционной устойчивостью в условиях Башкирского Предуралья. В дальнейшем предполагается продолжить изучение других представителей рода Sorbus на наличие фармакопейных свойств. Ключевые слова: рябина, Sorbus, плоды, каротиноиды, витамины, фитохимическое исследование.

Работа выполнена по Программе фундаментальных исследований Президиума РАН «Биоразнообразие природных систем и биологические ресурсы России» и в рамках государственного задания ЮУБСИ УФИЦ РАН по теме АААА-А18-118011990151-7.

Введение

Важная роль в создании «здоровых» продуктов питания принадлежит плодово-ягодному сырью, благодаря входящим в его состав и полезным для здоровья человека микронутриентам и физиологически активным ингредиентам, способным регулировать многочисленные процессы организма [1]. Среди большого разнообразия плодов и ягод, произрастающих на территории Башкирского Предуралья, особого внимания заслуживает рябина [2]. Род Рябина (Sorbus L.) относится к подсемейству Maloideae Weber, семейства Rosaceae Adans., насчитывает более 250 видов произрастающих преимущественно в умеренной зоне северного полушария [3].

Абдуллина Римма Галимзяновна - научный сотрудник лаборатории дендрологии и интродукции древесных растений, e-mail: rimmaabdullina@yandex.ru Денисова Светлана Галимулловна - научный сотрудник лаборатории интродукции и селекции цветочных растений, e-mail: svetik-7808@mail.ru Пупыкина Кира Александровна - профессор кафедры фармакогнозии с курсом ботаники и основ фитотерапии, e-mail: pupykinaka@gmail.com Шигапов Зиннур Хайдарович - директор, e-mail: flowers-ufa@yandex.ru

* Автор, с которым следует вести переписку.

Рябины не требовательны к условиям произрастания, могут мириться с песчаными, глинистыми, каменистыми, известковыми и кислыми почвами [4].

Рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia Ь.) - дерево или многоствольный кустарник высотой 10-12 м. Плоды сочные, ярко оранжево-красные, с мелкими округлыми семенами, сладко-горьковатые, терпкие на вкус, созревают в сентябре-октябре [4]. Рябина обыкновенная декоративна во

время цветения, созревания плодов и осеннего окрашивания листьев. Естественно произрастает в СевероВосточной Азии, южной части Дальнего Востока, Северной Маньчжурии, в Приморье [5].

Рябина обыкновенная является рекордсменом по содержанию полезных для здоровья веществ. Фармакологическая активность плодов рябины обусловлена наличием комплекса биологически активных веществ: витаминов (С, Р, В2, Е), каротиноидов, ценных макро- и микроэлементов, флавоноидов (кверцетин, изокверцетин, рутин), пектиновых веществ, тритерпеновых сапонинов, органических кислот, дубильных и горьких веществ, сорбиновой кислоты и сорбита [6-9]. Качество плодов рябины обыкновенной в России регламентируется в Государственной фармакопее Российской Федерации (ГФ XIV изд., Т. IV, ФС.2.5.0093.18), согласно которой стандартизацию сырья рябины проводят по содержанию органических кислот в пересчете на яблочную кислоту (не менее 3.2%) [10].

Плоды рябины применяют как в свежем, так и в высушенном виде в качестве лечебного и профилактического средства при состояниях, сопровождающихся витаминной недостаточностью. Сок из свежих ягод рекомендуется при пониженной кислотности желудочного сока, из сухих плодов готовят настой, который содержит натуральный мультивитаминный комплекс и применяется при недостатке витаминов - сезонный дефицит, погрешности в питании, плохая усвояемость отдельных микроэлементов, а также восстановительный период после болезни [11, 12]. Плоды рябины обыкновенной входят в состав поливитаминных сборов. В научной и народной медицине плоды рябины применяют как диуретическое, легкое слабительное, гемо-статическое, антиоксидантное, общеукрепляющее средство. Желчегонные и холеретические свойства рябины связаны с сорбиновой кислотой, сорбитом, органическими кислотами. Антимикробную активность связывают с содержанием в плодах рябины парасорбиновой и сорбиновой кислоты. Пектиновые вещества обладают антитоксическим действием, препятствуют избыточному брожению углеводов, что проявляется подавлением газообразования в кишечнике. Наличие каротиноидов в плодах рябины обыкновенной обусловливает противовоспалительные, ранозаживляющие, иммуномодулирующие, антиканцерогенные свойства. Благодаря этому плоды рябин могут применяться в качестве основного или вспомогательного средства при лечении самых различных заболеваний, таких как рак, сердечно-сосудистые заболевания, диабет и осте-опороз. Кроме того, действующие вещества плодов рябины снижают содержание холестерина в крови, повышают устойчивость сосудов к неблагоприятным воздействиям, нормализуют обмен веществ, умеренно повышают кислотность желудочного сока. Плоды, цветки и листья используют в производстве растительных продуктов и пищевых добавок [13-15].

Целью настоящего исследования является сравнительное изучение содержания каротиноидов в плодах некоторых представителей рода Sorbus и выявление наиболее перспективных видов и сортов.

Экспериментальная часть

Для фитохимического анализа были взяты плоды 10 таксонов рябин коллекции Южно-Уральского ботанического сада-института - обособленного структурного подразделения Федерального государственного бюджетного научного учреждения Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук (далее - ЮУБСИ УФИЦ РАН) в фазу полного созревания. Из них пять видов (табл. 1) из различных географических мест обитания: европейско-югозападноазиатский - Sorbus aucuparia L.; североамериканский - S. scopulina Greene; восточноазиатский - S. frutescens McAll., сибирский - S. sibirica Hedl.; кавказский - S. caucasica Zinserl.; четыре сорта: S. aucuparia L. &Крупноплодная&, S. aucuparia L. &Невежинская&, S. aucuparia L. var. moravica Zenderl., x Crataegosorbus miczurinii Pojark. &Гранатная& (Crataegus sanguinea Pall. x S. aucuparia) и один естественный межродовой гибрид x Sorbocotoneaster pozdnijkovii Pojark. (Cotoneaster melanocarpus x S. sibirica). В результате многолетних наблюдений выявлена высокая устойчивость этих рябин к условиям Башкирского Предуралья [4].

Объектами исследований служили плоды указанных таксонов, собранные в период полного созревания (1 и 2 декада сентября) в 2018 году.

Сушку исследуемых образцов проводили в сушильном шкафу при температуре 60-80 °С согласно инструкции по заготовке и сушке лекарственного растительного сырья. Высушенное сырье помещали в бумажные пакеты и хранили в соответствии с требованиями общей фармакопейной статьи ГФ XVI издания «Хранение лекарственного растительного сырья» в сухом, чистом, хорошо вентилируемом помещении» [10]. Изучение химического состава плодов рябины обыкновенной проводили на кафедре фармакогнозии с курсом ботаники и основ фитотерапии Башкирского государственного медицинского университета. Определение влажности сырья осуществляли по фармакопейной методике, в соответствии с требованиями

ОФС. 1.5.3.0007.15 [10]. Для качественного обнаружения каротиноидов в гексановом извлечении плодов рябины использовали метод тонкослойной хроматографии (ТСХ) на пластинках «Silufol UV -254» в системе растворителей «гексан-диэтиловый эфир (80 : 20)». Детектирование вели в УФ-свете до и после обработки 10% спиртовым раствором кислоты фосфорномолибденовой (нагревание при Т=60-80 °С). При наличии каротиноидов наблюдается появление пятен синего цвета на желто-зеленом фоне [16, 17]. Количественное определение каротиноидов проводили спектрофотометрическим методом при длине волны 450 нм в пересчете на ß-каротин по следующей методике [8]: 1.0 г измельченного лекарственного растительного сырья, просеивали сквозь сито с диаметром отверстий 3 мм, помещали в коническую колбу вместимостью 50 мл, заливали 25 мл гексана и нагревали на кипящей водяной бане в течение 30 мин (температура 60 °С). Затем охлаждали до комнатной температуры и фильтровали в мерную колбу вместимостью 50 мл через бумажный фильтр, так, чтобы частицы сырья не попали на него. Экстракцию повторяли еще раз, добавляя 25 мл гексана, кипятили еще 30 мин. Извлечение фильтровали в ту же мерную колбу на 50 мл. После охлаждения объем извлечения доводили до метки гексаном и перемешивали. Оптическую плотность раствора измеряли на спектрофотометре при длине волны 450 нм в кювете с толщиной слоя 1 см. В качестве раствора сравнения использовали гексан. Параллельно определяли оптическую плотность раствора стандартного образца бихро-мата калия [18]. Содержание суммы каротиноидов (Х) в пересчете на ß-каротин и абсолютно сухое сырье в % вычисляли по формуле [8].

В качестве объекта для сравнения использовали S. aucuparia. Статистическую обработку экспериментальных данных фитохимических исследований проводили в соответствии с требованиями ГФ-XIII издания «Статистическая обработка результатов химического эксперимента и биологических испытаний», с использованием критерия Стьюдента [19].

Таблица 1. Краткая характеристика видов

Вид Русское название Синонимы Ареал

S. aucuparia Рябина обыкновенная S. aucuparia Michx., S. aucuparia Европа, Кавказ, Малая

subsp. aucuparia Азия, Северная Африка

S. scopulina Рябина горная Pyrus scopulina (Greene) Longyear, Северная Америка

S. alaskana G. N. Jones, S. dumosa

Greene, S. angustifolia Rydb.

S. frutescens Рябина кустарниковая S. fruticose Grants Китай, Гималаи

S. caucasica Рябина кавказская S. caucasidena Kom Кавказ

S. sibirica Рябина сибирская S. aucuparia subsp. sibirica (Hedl.) Северо-восточная

Krylov Европа, Сибирь

x Sorbocotoneaster Рябинокизильник Позднякова Якутская область

pozdnijkovii

Обсуждение результатов

Анализ каротиноидов, согласно данным литературных источников [16, 17], осуществляют в основном хроматографическими методами. Значительное внимание уделяется методу ТСХ для разделения и идентификации сложных соединений, таких как каротиноиды.

При хроматографировании гексанового извлечения в тонком слое сорбента удалось обнаружить три зоны адсорбции со следующими значениями Rf: Rf~0.25; Rf~0.61; Rf~0.82, две из которых были идентифицированы в виде пятен синего цвета на желто-зеленом фоне, предположительно отнесенные к каротиноидам, одна - не идентифицирована (рис. 1).

Для подтверждения полученных данных, дополнительно снимали спектральные характеристики извлечений из сырья рябины [8, 16]. Для этого к 10.0 г измельченного сырья плодов рябины прибавляли 50 мл гексана, присоединяли к обратному холодильнику и нагревали на кипящей водяной бане в течение 20 мин. Смесь охлаждали и экстракцию гексаном проводили до получения бесцветного извлечения. Гексановые извлечения объединяли, гексан отгоняли на роторном испарителе, остаток растворяли в 2.0 мл гексана и переносили в один прием на колонку, заполненную окисью алюминия для хроматографии 2-ой степени активности (ТУ 6-093916-75, ч.д.а.), высотой 10 см, предварительно промытую смесью гексан-ацетон (98 : 2). Остаток в стакане обрабатывали повторно 2 мл гексана и вносили на ту же колонку. Элюирование проводили смесью гексан-ацетон (98 : 2). Каротиноиды по колонке распределялись в виде зон желто-оранжевого цвета. Фракции собирали в объеме по 10 мл. Спектр поглощения полученных фракций снимали на спектрофотометре «Shimadzu» UV - 1800 в кювете толщиной слоя 10 мм, в интервале волн 300-600 нм. Спектры полученных растворов приведены на рисунке 2, результаты в таблице 2.

Рис. 1. ТСХ гексановых извлечений плодов рябин

Рис. 2. УФ-спектры гексановых извлечений из плодов рябин

Таблица 2. Идентификация каротиноидов в плодах рябин

Значение Rf Максимумы поглощений X мах Идентификация фракций

экспериментально литературные данные

Таблица 3. Показатели содержания каротиноидов в плодах рябины

Следует отметить, что на всех графиках четко выражены три максимума поглощения при длине волны 423±2, 448±2, 475±2 нм, что соответствует максимумам поглощения ß-каротина [8, 16, 17].

В результате количественного определения спектрофотометрическим методом в плодах изученных видов и сортов рябин установлено, что среди анализируемых образцов максимальное содержание каротиноидов отмечено в плодах Cratae-gosorbus miczurinii «Гранатная» (Crataegus sanguinea x S. aucuparia) - 46.41 мг/% (табл. 3). Возможно, это объясняется тем, что одной из его родительских форм является Crataegus sanguinea, вид евро-сибирского ареала, в плодах которого содержится комплекс биологически активных веществ, флавоны, дубильные вещества, каротиноиды, тритерпеновые сапонины, сахар, органические кислоты, пектины, жирное масло [20], а другой - хорошо известная S. aucuparia. Плоды Crataegosorbus miczurinii «Гранатная» шаровидные, бордово-гранатовые, с сизым налетом, кисло-сладкие, с легкой приятной терпкостью, без горечи, массой 1.6-1.8 г.

Исследуемый образец Содержание

каротиноидов, мг/%

х Crataegosorbus miczurinii 46.41±2.14

«Гранатная»

x Sorbocotoneaster pozdnijkovii 42.64±2.01

S. aucuparia var. moravica 38.25±1.76

S.aucuparia «Невежинская» 33.76±1.26

S. aucuparia «Крупноплодная» 25.86±1.23

S. caucasica 20.57±0.73

S. scopulina 18.92±1.08

S.sibirica 15.08±0.62

S. aucuparia 11.24±0.46

S. frutescens 0.86±0.04

В других образцах содержание каротиноидов было на 8.12-98.14 мг/% меньше (х Sorbocotoneaster pozdnijkovii и Sorbus frutescens соответственно). Вторым по максимальному содержанию каротиноидов оказался - х Sorbocotoneaster pozdnijkovii - 42.64 мг/% - это уникальный высокозимостойкий гибрид между Cotoneaster melanocarpus x S. sibirica найденный в Якутской области в долине реки Алдана [21]. Плод -шаровидное яблоко, 8-12 мм в диаметре, винно-красный, с сизым налетом, кисло-сладкий, лишенный горечи, с каменистым эндокарпием. Также близким к высоким показателям содержания каротиноидов является S. aucuparia var. moravica - 38.25 мг/%. Плод шаровидный, оранжево-красный, без горечи, с кисло-сладким вкусом, массой до 1.4 г.

У местных видов Sorbus aucuparia и Sorbus sibirica оказалось невысокое содержание каротиноидов 11.24 и 15.08 мг/% соответственно, что подтверждают опыты, проведенные ранее [22]. Минимальное содержание каротиноидов отмечено в плодах китайского Sorbus frutescens - 0.86 мг/%, имеющих белую окраску. Этот факт подтверждает присутствие растительных пигментов - каротиноидов, у плодов, имеющих красный, оранжевый или желтый цвет. По литературным данным, химический состав плодов рябин зависит не только от особенности сорта или вида, но и от условий произрастания в конкретный год исследования [22].

Таким образом, наибольшее содержание каротиноидов в условиях Башкирского Предуралья отмечено в плодах сорта гибридного происхождения x Crataegosorbus «Гранатная» (46.41 мг/%) и уникального спонтанного гибрида х Sorbocotoneaster pozdnijkovii (42.64 мг/%) характеризующиеся высокой интродукционной устойчивостью. Наименьшее количество каротиноидов выявлено в плодах Sorbus frutescens (0.86 мг/%). Также установлено, что содержание каротиноидов возрастало при изменении окраски плодов от белых до оранжево-красных оттенков. Данные исследования позволяют рекомендовать анализируемые таксоны рябин, как лекарственное растительное сырье для дальнейшего изучения и получения на их основе эффективных витаминно-активных препаратов и пищевых добавок. Таксоны рябин, показавшие максимальное содержание каротиноидов будут рекомендованы для более детального изучения их химического состава, биологической активности с целью выделения наиболее перспективных видов и сортов для дальнейшего использования в медицинской и пищевой промышленности.

Список литературы

Поступила в редакцию 16 мая 2019 г. После переработки 6 июня 2019 г. Принята к публикации 29 ноября 2019 г.

Для цитирования: Абдуллина Р.Г., Денисова С.Г, Пупыкина К.А., Шигапов З.Х. Содержание каротиноидов в плодах некоторых представителей рода Sorbus L. при интродукции // Химия растительного сырья. 2020. №1. С. 229-235. DOI: 10.14258/jcprm.2020015543.

Abdullina R.G.1*, Denisova S.G.1, Pupykina K.A.2, Shigapov Z.Kh.1 THE CONTENT OF CAROTINOIDS IN FRUITS OF SOME REPRESENTATIVES OF THE SORBUS L. GENUS AT THE INTRODUCTION

The purpose of this study was to determine the content of carotenoids in the fruits of some representatives of Sorbus genus from the collection of the South Ural Botanical Garden-Institute. For the quantitative analysis, the fruits of the rowan trees were collected in the phase of full ripening and dried to an air-dry state. Sorbus aucuparia L. was used as an object of comparison as the official pharmacopoeias species. Qualitative detection of carotenoids was performed by thin layer chromatography, quantitative determination - spectrophotometrically.It was found that the highest content of carotenoids is characterized by a sort of hybrid origin x Crataegosorbus miczurinii "Garnet" - 46.41 mg/% and a natural hybrid Sorbocotoneaster pozdnijkovii - 42.64 mg /%. The minimum content of this group of substances is noted in the raw material of Sorbus frutescens (0.86 mg/%) with white fruits. This fact is confirmed by the presence of plant pigments - carotenoids, in fruits that have a yellow-orange-red color. The local Sorbus aucuparia had a low carotenoid content (11.24 mg/%).The study, with a certain degree of reliability, suggests the presence of carotenoids in the fruits of the rowan trees studied and allows us to recommend them as a promising source of raw materials for the production of vitamin-active drugs and food additives. The studied taxons x Crataegosorbus miczurinii and x Sorbocotoneaster pozdnijkovii are characterized by high introduction resistance under the conditions of the Bashkir Cis-Urals. In the future, it is intended to continue the study of other members of the Sorbus genus for the presence of pharmacopoeias properties.

* Corresponding author.

References

Received May 16, 2019 Revised June 6, 2019 Accepted November 29, 2019

For citing: Abdullina R.G., Denisova S.G., Pupykina K.A., Shigapov Z.Kh. Khimiya Rastitel&nogo Syr&ya, 2020, no. 1, pp. 229-235. (in Russ.). DOI: 10.14258/jcprm.2020015543.