Оптимизация режимов экстрагирования фенольных веществ из плодов можжевельника обыкновенного ( Juniperus communis L. )

Заключение

Изучен химический состав плодов 10 сортов нектарина селекции НБС - ННЦ, относящихся к 4 группам созревания. Установлены сортовые различия в содержании сухих веществ, аскорбиновой кислоты, органических кислот, моно- и дисахаридов, пектинов, лейкоантоцианов. Рекомендованы сорта для потребления в свежем виде и использования в лечебно - профилактических целях в качестве источников биологически активных веществ.

Список литературы

1. ГОСТ 28561-90. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сухих веществ - С. 2.

2. ГОСТ 255550-82. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения титруемой кислотности - С. 4.

3. Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений. - М: Выс. шк., 1974. - 214 с.

4. Ежов В.Н., Шоферистов Е.П., Рихтер А.А., Полонская А.К., Курбанов З.Г. Химический состав плодов селекционных и интродуцированных в Крым сортов нектарина и перспективы их переработки // Вюник аграрно1 науки Швденного регюну. - Вип. 5. - Одеса: СМИЛ, 2004. - С. 155.

5. Еремин Г.В. Отдаленная гибридизация косточковых плодовых растений - М.: Агропромиздат, 1985. -

280 с.

6. Каталог сортов нектарина коллекции Государственного Никитского ботанического сада. - Ялта. -1988. - 16 с.

7. Красноштан С.К. Пектиновi речовини та 1х значения у профшактичних и лшувальних щлях // Садiвництво. -1998. - № 47. - С. 229-230.

8. Кривенцов В.И. Бескарбазольный метод количественного спектрофотометрического пектиновых веществ // Труды Никит. ботан. сада. -1989. - Т. 109. - С. 128-137.

9. Кривенцов В.И. Методические рекомендации по анализу плодов на биохимический состав. - Ялта, 1982. - 22 с.

10. Максютина Н.П. и др. Растительные лекарственные средства. - К: - Здровя, 1985. - 280 с.

11. Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений. - М.: Колос, - 1980. - 495 с.

12. Рихтер А.А. Использование в селекции взаимосвязей биохимических признаков // Труды Никит. ботан. сада. -1999. - Т. 108. - С. 121-129.

13. Рихтер А.А. Совершенствование качества плодов южных культур -Симферополь: Таврия, 2001. - 426

с.

14. Розмыслова А.Е., Симакина С.В. Биохимическое изучение перспективных сортов персика // Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии. - 1978. - №10. - С. 59- 60.

15. Рульев В.А. Садова продукцiя - складова ринку продовольства // Сад, виноград i вино Украши. - 2006. - № 1-3. - С. 12-13.

16. Szczypka M. Wolne rodniki i obrona antyoksydacyjna udzial czynnikow dietetycznych // Orzem. spoz. -1997. - V. 51. - № 4. - P. 16-18.

Chemical composition features of nectarine fruits varieties bred in Nikitsky Botanical Gardens

Kornilyev G.V., Ezhov V.N., Polonskaya A.K., Rikhter A.A., Shoferistov E.P.

Taking into account varietial differences in the chemical composition of nectarine fruits varieties are recommended for using fresh and as biologically active substances sources.

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ФЕНОЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ПЛОДОВ МОЖЖЕВЕЛЬНИКА ОБЫКНОВЕННОГО

Яворская О.А., Ежов В.Н., доктор технических наук, Полонская А.К., кандидат биологических наук Никитский ботанический сад -Национальный научный центр

Казакова В.В., кандидат биологических наук Крымский государственный медицинский университет им. С.И. Георгиевского

В настоящее время наряду с пищевой ценностью большое значение придаётся лечебно-профилактическим характеристикам пищевых продуктов, в частности напитков типа бальзам. Приоритетным становится использование лекарственного растительного сырья, содержащего в своём составе широкий спектр биологически активных веществ, в том числе и фенольные соединения, которые обладают антигеморрагическим, противовоспалительным, антитоксическим, противоязвенным действием, [6, 8]

оказывают влияние на функции генетического аппарата, на железы внутренней секреции [9] и являются сильными антиоксидантами [2, 4, 5].

Можжевельник обыкновенный (Juniperus communis L.), как источник фенольных веществ, является одним из перспективных в данном отношении лекарственным растением. В Никитском ботаническом саду на основе экстракта из плодов можжевельника обыкновенного планируется получить лечебно-профилактический напиток типа бальзам.

В настоящей работе приводятся данные по изучению содержания фенольных веществ в экстрактах из плодов можжевельника, полученных путём варьирования пятью параметрами экстрагирования: температурой, временем настаивания, гидромодулем, концентрацией спирта, степенью измельчённости плодов. Данные исследования позволили установить оптимальные режимы экстрагирования, при которых в экстракт из плодов можжевельника обыкновенного переходит максимальное количество фенольных веществ. При этом по сравнению со всеми имеющимися образцами в экстракте, полученном при оптимальных режимах экстрагирования, в наибольшем количестве обнаруживаются фенольные вещества различных групп.

Цель работы

Целью данной работы явилось установление оптимальных режимов экстрагирования для получения экстрактов из плодов можжевельника обыкновенного с максимальным содержанием фенольных веществ; дифференцированное изучение фенольных веществ трёх контрастных экстрактов из плодов можжевельника обыкновенного.

Объекты и методы

Объектом исследования явились экстракты, полученные при разных режимах экстрагирования из плодов можжевельника обыкновенного (J. communis), собранных в 2005 году в Карпатах. Для получения данных экстрактов был составлен многофакторный многоуровневый план (ДФЭ54), который предполагал получение 16 водно-спиртовых экстрактов из плодов можжевельника обыкновенного путём варьирования пятью параметрами экстрагирования на 4 уровнях значений, а именно:

• температура - 20°С, 35°С, 50°С, 65°С;

• продолжительность настаивания - 1 сут., 3 сут., 5 сут., 7 сут.;

• гидромодуль - 3,0; 5,0; 7,0; 9,0;

• концентрация этанола - 40% об., 50% об., 60% об., 70% об.;

• степень измельчённости плода - мелкий помол, У плода, У плода, целый плод.

При составлении ортогональной матрицы планирования выбор номеров уровней значений параметров производился по таблице случайных чисел [1, 3].

Полученные экстракты исследованы на содержание суммы фенольных веществ [7]. Также проанализированы три контрастных по данному показателю экстракта из плодов можжевельника обыкновенного на содержание фенольных веществ разных групп [7].

Результаты и обсуждение

На первом этапе эксперимента устанавливались оптимальные режимы получения экстрактов из плодов можжевельника обыкновенного с максимальным содержанием фенольных веществ. В результате, полученные путём варьирования пятью параметрами экстрагирования 16 водно-спиртовых экстрактов, были проанализированы на содержание суммы фенольных веществ. Полученные результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

Содержание общих фенольных веществ в экстрактах из плодов можжевельника обыкновенного в зависимости от режимов экстрагирования

Уровни режимов экстрагирования Сумма фенольных

Вариант t, С гидромодуль концентр ация этанола, % об. ' степень

опыта сут. измельчения плодов веществ

1 20 1 9,0 60 У плода 437

2 20 3 9,0 50 У плода 1039

3 20 5 3,0 70 У плода 2642

4 20 7 3,0 40 У плода 2782

5 35 1 5,0 50 мелкий помол 2206

6 35 3 5,0 60 мелкий помол 2748

7 35 5 7,0 40 мелкий помол 1847

8 35 7 7,0 70 мелкий помол 1710

9 50 1 3,0 60 целый плод 3785

Уровни режимов экстрагирования Сумма фенольных

Вариант С гидромодуль концентр ация этанола % об. ' степень

опыта т, сут. измельчения плодов веществ

10 50 3 3,0 50 целый плод 4246

11 50 5 9,0 70 целый плод 1678

12 50 7 9,0 40 целый плод 1540

13 65 1 7,0 50 У плода 2919

14 65 3 7,0 60 У плода 2597

15 65 5 5,0 40 У плода 3788

16 65 7 5,0 70 У плода 3776

*- t - температура, С; т - продолжительность настаивания, сут.

На основании данных таблицы 1 расчётным путём определён эффект каждого фактора, то есть его вклад в накопление суммы фенольных веществ в экстракте (табл. 2).

Таблица 2

Эффект каждого фактора на всех уровнях

Фактор и его значение Среднее значение суммы фенольных веществ (мг/ дм3) Эффект выхода

Фактор 1 - температура

50 °С 2812,25 +328,5

65°С 3270 +786,25

20°С 1725 -758,75

35°С 2127,75 -356

Фактор 2 - продолжительность настаивания

1 сут. 2336,75 -147

5 сут. 2488,75 +5

3 сут. 2657,5 +173,75

7сут. 2452 -31,75

Фактор 3 - гидромодуль

3,0 3363,75 +880

5,0 3129,5 +645,75

9,0 1173,5 -1310,25

7,0 2268,25 -215,5

Фактор 4 - концентрация этанола

60% об. 2391,75 -92

40% об. 2489,25 +5,5

50% об. 2602,5 +118,75

70% об. 2451,5 -32,25

Фактор 5 - степень измельчённости плодов

целый плод 2812,25 +328,5

У плода 3270 +786,25

У плода 1725 -758,75

мелкий помол 2127,75 -356

Исходя из полученных расчётных данных, можно предположить, что наилучшее сочетание режимов экстрагирования для получения экстракта из плодов можжевельника обыкновенного с максимальным содержанием фенольных веществ следующее:

Таблица 3

Наилучшее сочетание режимов экстрагирования для получения экстракта из плодов можжевельника обыкновенного с максимальным содержанием фенольных веществ

Фактор Уровень фактора Значение

№1 - температура 3 65°С

№2 - продолжительность настаивания 2 3 сут.

№3 - гидромодуль 4 3,0

№4 - концентрация этанола 2 50 % об.

№5 - степень измельчённости плода 3 У плода

Для подтверждения расчётных показателей был получен и проанализирован на содержание суммы

фенольных веществ экстракт из плодов можжевельника обыкновенного с использованием установленных режимов экстрагирования (табл. 4).

Таблица 4

Сумма фенольных веществ в экстракте из плодов можжевельника обыкновенного, полученного при

оптимальных режимах экстрагирования

Вариант опыта Уровни режимов экстрагирования Сумма фенольных веществ

1, °С т, сут. гидромодуль концентрация этанола, % об. степень измельчения плодов

17 65 3 3,0 50 У плода 4312

Полученный результат свидетельствует о том, что построенная модель подтвердилась и установленные режимы экстрагирования являются оптимальными для получения экстракта из можжевельника обыкновенного с наибольшим содержанием фенольных веществ.

На втором этапе эксперимента проводилось более подробное исследование трёх контрастных по значению суммы фенольных веществ экстрактов из плодов можжевельника обыкновенного (№1, 6, 17) на содержание различных групп фенольных веществ. Полученные результаты представлены в табл. 5 и на рисунке 1.

Таблица 5

Содержание различных групп фенольных веществ в контрастных по значению суммы фенольных веществ экстрактах из плодов можжевельника обыкновенного

№ п/п Нетаниновые фенолы

1 138 437 58 80

6 189 2559 136 53

17 359 3953 267 92

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

/ ж

^ 1 I

У £ I

] ^^

Рис. 1. Содержание различных групп фенольных веществ в контрастных по значению суммы фенольных веществ экстрактах из плодов можжевельника обыкновенного

В - экстракт № 1, СИ - экстракт № 6 НИ - экстракт № 17

1 - нетаниновые фенолы;

2 - полимерные флаваноиды;

3 - мономерные флаваноиды;

4 - нефлаваноидные фенолы.

0

1

2

3

4

Как видно из таблицы и рисунка, экстракт 17, полученный при использовании установленных оптимальных режимов экстрагирования, отличается от других анализируемых экстрактов по содержанию различных групп фенольных веществ, которое в данном экстракте является наибольшим.

Заключение

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что оптимальными режимами для получения экстракта из плодов можжевельника обыкновенного являются следующие:

- температура - 65°С;

- продолжительность настаивания - 3 сут.;

- гидромодуль - 3,0;

- концентрация этанола - 50 % об.;

- степень измельчённости плода - У плода.

Экстракт из плодов можжевельника обыкновенного, полученный при использовании данных режимов экстрагирования, отличается высоким содержанием различных групп фенольных веществ. Это позволяет предположить, что данный экстракт будет обладать высокой биологической активностью и может быть использован для получения на его основе лечебно-профилактического напитка типа бальзам.

Список литературы

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. Барабой В.А. Биологическое действие растительных фенольных соединений. - К.: Наукова думка, 1976. - 260 с.

3. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. - М.: Пищевая промышленность, 1979. - 118 с.

4. Ежов В.Н., Полонская А.К., Биохимическое обоснование направлений переработки растений для получения лечебно-профилактических продуктов // Бюл. Главн. ,ботан. сада, РАН. - 2003. - Вып. 186. - С. 214226.

5. Ежов В.Н., Полонская А.К., Виноградов Б.А. и др. Биологические свойства крымских можжевельников // Бюл. Ник. Ботан. сада. - 2003. - Вып.87. - С.71-76.

6. Мамбетсадыков М.Б., Матыев Э.С., Орозов М.А. и др. Химический состав и фармакологические свойства эфирного масла можжевельника обыкновенного // Химико-фармацевтический журнал. - 1990. - Т. 24, № 9, - С. 59-60.

7. Методы технохимического контроля в виноделии / В.Г. Гержикова. - Симферополь: Таврида. - 2002. - 259 с.

8. Рощин Ю.В. Химическое и биологическое изучение полифенольных соединений и химический состав тритерпеноидов некоторых видов молочая. Автореф. дис... канд. биол. наук: 03.00.04 / Хабаровск, 1972. - 20 с.

9. Фенольные соединения и их физиологические свойства / Л.К. Клышев, Т.К. Чумбалов, Л.С. Алюкина и др. М.: Наука, 1973. - 238 с.

Optimalization of phenol substances extracting regimes from juniper fruits (Juniperus communis L.).

Yavorskaya O.A., Ezhov V.N., Polonskaya A.K., Kazakova V.V.

Polyfactor multilevel experiment was carried out and it was determined optimal regimes of extracting at which maximum content of phenol substances is founded from Juniperus communis L. fruits. Three contrasting on its meaning sums of phenol substances in extract from Juniperus communis L. fruits were examined on the content of different groups in studied compounds. It was determined that extract received at optimal regimes of extracting is differed by maximaum content of phenol substances belonging to different groups.

ИСТОРИЯ НАУКИ

НИКОЛАЙ ФОН ГАРТВИС — ИССЛЕДОВАТЕЛЬ ВРЕДИТЕЛЕЙ И БОЛЕЗНЕЙ РАСТЕНИЙ В КРЫМУ

В.И. Митрофанов, доктор биологических наук, З.К. Клименко, доктор биологических наук, Никитский ботанический сад - Национальный научный центр;

Е.Л. Рубцова, кандидат биологических наук, Национальный ботанический сад им. Н.Н. Гришко НАН Украины

Николай Эрнст Бартоломей Ангорн фон Гартвис был вторым (после ухода с этого поста Х.Х. Стевена) директором Никитского ботанического сада, которым он руководил и весьма успешно на протяжении 33 лет, приехав сюда по рекомендации генерал-губернатора графа М.С. Воронцова в качестве садовника-смотрителя в 1824 году.