Сезонная динамика изменения содержания антиоксидантов фенольного типа в листьях подорожника и одуванчика

Химия растительного сырья. 2010. №3. С. 103-106.

УДК 582.998.2:547.587

СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АНТИОКСИДАНТОВ ФЕНОЛЬНОГО ТИПА В ЛИСТЬЯХ ПОДОРОЖНИКА И ОДУВАНЧИКА

© В.М. Мисин , Н.Н. Сажина, А.Ю. Завьялов

Институт биохимической физики им Н.М. Эмануэля РАН, ул. Косыгина, 4,

Москва, 119334 (Россия) e-mail: misin@sky.chph.ras.ru

Амперометрическим методом измерено суммарное содержание природных антиоксидантов фенольного типа в водных экстрактах листьев подорожника (Plantago major L.) и одуванчика (Taraxacum officinale). Изучена зависимость суммарного содержания полифенолов в указанных экстрактах от времени сбора травы (июнь-ноябрь) для экологически «чистого» и «грязного» районов сбора. Обнаружено, что в течение сезона содержание полифенолов в листьях подорожника и одуванчика изменяется в 2-4 раза, увеличиваясь преимущественно к концу сезона.

Ключевые слова: антиоксиданты, фенолы, лекарственные травы, амперометрический метод.

Введение

Как известно, лекарственные растения содержат сложный комплекс химических соединений, оказывающих различное и многостороннее действие на организм человека. Биологическая активность, в частности противовоспалительное, антимикробное, антилейкемическое и спазмолитическое действие, связана, в том числе, с полифенольным комплексом, содержащимся в растениях. Значительное количество природных антиоксидантов фенольного класса, присутствующих в лекарственных травах, образуется вследствие метаболизма растений [1, 2]. Образование и накопление таких соединений является динамическим процессом, в значительной степени зависящим от многочисленных факторов окружающей среды [2].

В литературе имеются разнообразные публикации, посвященные исследованию содержания и активности фенольных антиоксидантов в лекарственных травах, например [3-11]. В некоторых из них [7-11] исследована динамика накопления флавоноидов и других фенольных соединений в растениях со временем и в зависимости от места их произрастания. Показано, что содержание полифенолов зависит от многих параметров и значительно меняется от времени.

Подорожник и одуванчик - типичные представители лекарственных растений. Они встречаются повсюду: в экологически чистых и грязных местах, начинают расти ранней весной и заканчивают поздней осенью. Поэтому представляет несомненный интерес проследить динамику изменения в них содержания полифе-нольных соединений, чтобы выработать практические рекомендации по оптимальному времени и месту их сбора. С научной точки зрения это важно для изучения биохимической функции полифенолов в жизни и развитии этих растений [2].

Цель настоящей работы - исследование сезонной динамики изменения суммарного содержания антиоксидантов фенольного типа в подорожнике и одуванчике и влияния на содержание фенолов экологических условий их произрастания.

* Автор, с которым следует вести переписку.

Экспериментальная часть

Объектами исследования являлись водные экстракты листьев подорожника (Plantago major L.) и одуванчика (Taraxacum officinale), собранных и высушенных в 2008 г. Образцы листьев этих трав собирали в двух определенных местах, каждый из которых ограничен площадью ~2 м2: экологически «чистое» место - на краю поляны лесного массива Кузьминского лесопарка в Москве; «грязное» - у обочины шоссе МКАД, проходящей через массив Кузьминского лесопарка.

Для проведения исследований высушенные травы измельчали в ступке до размера частиц 1-2 мм. Затем навеску травы 0,8 г заливали дистиллированной водой объемом 100 мл с температурой 95 °С. Экстрагирование проводили в течение 5 мин без термостатирования. Экстракты тщательно отфильтровывали через бумажный фильтр «синяя лента» и при необходимости разбавляли перед введением в прибор. При измерениях суммарного содержания фенольных соединений в экстрактах учитывалась влажность исходной травы. Для этого она определялась для каждой травы, и затем вносилась поправка в результаты измерений суммарного содержания фенолов.

В настоящей работе использовали оперативный амперометрический метод определения суммарного содержания антиоксидантов фенольного типа в исследуемых образцах. Измерения проводили на приборе «Цвет Яуза-01-AA» [12, 13]. Сущность данного метода заключается в измерении электрического тока, возникающего при окислении исследуемого вещества (или смеси веществ) на поверхности рабочего электрода при определенном потенциале. При этом потенциале происходит окисление только групп ОН природных антиоксидантов фенольного типа. Предварительно строили градуировочную зависимость сигнала образца сравнения (кверцетина) от его концентрации и с помощью полученной градуировки рассчитывали содержа -ние фенолов в исследуемых образцах в единицах концентрации кверцетина. Погрешность измерения (относительное среднеквадратичное отклонение) суммарного содержания фенолов составила не более 5% [13]. Более подробное описание амперометрического метода содержится в работе [13].

Результаты и обсуждение

На рисунке 1 приведены результаты измерения суммарного содержания фенольных антиоксидантов (в кверцетиновом эквиваленте) в экстрактах листьев подорожника, собранного и высушенного в разное время летне-осеннего сезона для экологически «чистого» места (левые столбики) и «грязного» (правые столбики). Видно, что для обоих видов листьев подорожника наблюдается уменьшение содержания полифенолов в июне-августе и достаточно сильный их рост к середине ноября, особенно для «чистого» подорожника (в 3 раза). Минимум же содержания полифенолов в листьях «грязного» подорожника наступает к концу июня, когда у дороги, где много солнечного света и «стрессовых» факторов, происходит его цветение и интенсивное накопление полифенолов в бутонах и цветках, а не в листьях. Но уже к концу августа, когда цветы вянут, содержание фенолов в листовой массе начинает расти вплоть до поздней осени. Для листьев «чистого» подорожника, в условиях леса, цветение и минимум содержания фенолов наблюдаются в августе, в период плодоношения, а далее идет достаточно резкое его повышение. Аналогичные сезонные зависимости содержания фенольных соединений в листьях березы наблюдались авторами работы [11], а в некоторых видах надземной части молочая (Euphorbia L.) - авторами [8]. В работах [14, 15] представлены данные по количественному химическому составу листьев подорожника. Основными действующими соединениями в листьях являются: органические кислоты (порядка 10%), углеводы (9%), фенолокислоты (1,5%), флавонои-ды (3%), аскорбиновая кислота (20%), кальций (6%) и дубильные вещества (4%). Динамика образования биологически активных веществ подчиняется онтогенетическим закономерностям. Онтогенез сопровождается характерными изменениями обмена веществ, причем изменения в обмене белков, углеводов, липидов, ферментов и витаминов влекут за собой изменения в динамике образования продуктов вторичного биосинтеза, в частности, полифенольных соединений [2]. С увеличением биологического возраста подорожника увеличивается общее содержание этих соединений.

Важным фактором метаболизма в растениях является фактор освещенности, так как одной из физиологических функций полифенольных соединений является защита растения от ультрафиолетового излучения солнца. Поэтому на открытом, хорошо освещенном месте накопление антиоксидантов фенольного типа происходит более интенсивно, чем в затененном месте. Для листьев «грязного» подорожника это наблюдается в августе-октябре. Для «чистого» подорожника более благоприятные условия для вторичного метабо-лизма, по-видимому, были в начале лета.

15 нояб.

В июн. 25 июн. 30 авг. 1 окт. 15 нояб.

Рис. 1. Суммарное содержание фенольных антиоксидантов в экстрактах экологически «чистых» (левые столбики) и экологически «грязных» (правые столбики) листьев подорожника

Рис. 2. Суммарное содержание фенольных антиоксидантов в экстрактах экологически «чистых» (левые столбики) и экологически «грязных» (правые столбики) листьев одуванчика

Несколько иная картина наблюдается для листьев одуванчика (рис. 2), в которых содержатся такие по-лифенольные соединения, как тараксантин, флавоксантин, холин, лютеин, каротин, протеин, тритерпеновые спирты, а также аскорбиновая и никотиновая кислоты, минеральные вещества. В течение всего сезона наблюдается значительное превышение содержания полифенолов в «грязных» листьях по сравнению с «чистыми», и эта разница увеличивается к концу сезона. Характерного для подорожника летнего минимума содержания фенолов в листьях одуванчика нет. Это связано, возможно, с более ранним цветением одуванчика, которое заканчивается уже к концу мая и во время которого происходит снижение содержания фенолов в листовой части. Для «чистого» одуванчика, который не испытывает таких «стрессовых» нагрузок, как «грязный» одуванчик, изменения содержания фенольных антиоксидантов в листьях за сезон менее значительные, чем для «грязного». Одним их важных «стрессовых» факторов является постепенное накопление в «грязном» одуванчике тяжелых металлов. По-видимому, «стрессовое» влияние на растения оказывают также всевозможные акустические и механические колебания. Как и для подорожника, для листьев одуванчика влияет и фактор освещенности, который выше у дороги, чем в лесу, и благодаря которому в листьях интенсивнее идет биосинтез полифенольных соединений. Одуванчик, по-видимому, более подвержен «стрессовому» и «световому» факторам, поэтому содержание фенолов в «грязном» одуванчике в 1,5-2 раза больше, чем в «чистом», на протяжении всего сезона.

35

30

В июн

1 окт.

Выводы

Проведенные в настоящей работе исследования сезонной динамики содержания фенольных антиоксидантов в водных экстрактах листьев подорожника и одуванчика свидетельствуют о том, что накопление полифенольных соединений в них является динамическим процессом, зависящим от многих факторов, главными из которых являются «стрессовый» и возрастной факторы и фактор освещенности. Зависимость этого процесса от указанных факторов объясняется значимостью функций, которые выполняют в растениях эти соединения. Для листьев подорожника и одуванчика сезонные колебания содержания фенольных антиокси-дантов составили 2-4 раза, причем они сильнее для экологически более неблагоприятных мест произрастания. Сбор листьев этих растений для экстрагирования из них полифенолов и витаминов следует производить лучше осенью.

Список литературы

1. Dillard C.J., German J.B. Phytochemicals: nutraceuticals and human health // J. Sci. Food Agric. 2000. V. 80. Pp. 1744-1756.

2. Запрометов M.H. Фенольные соединения: Распространение, метаболизм и функции в растениях. М., 1993. 272 c.

3. Proestos C., Chorianopoulos N., Nychas G.-J.E., Komaitis M. RP-HPLC analysis of the phenolic compounds of plant extracts. Investigation of their antioxidant capacity and antimicrobial activity // J. Agric. Food Chem. 2005. V. 53. N4. Pp. 1190-1195.

4. Autoui Ali K., Mansouri A., Boskou G., Refalas P. Tea and herbal infusions: Their antioxidant activity and phenolic profile // Food Chem. 2005. V. 89. N1. Pp. 27-36.

5. Skerget M., Kotnik P., Hadolin M., Hras A.R., Simonic M., Knez Z. Phenols, proanthocyanidins, flavones and fla-vonols in some plant materials and their antioxidant acnivities // Food Chem. 2005. V. 89. N2. Pp. 191-198.

6. Katalinic V., Vilos M., Kulisic T., Jukic M. Screening of 70 medicinal plant extracts for antioxidant capacity and total phenols // Food Chem. 2006. V. 94. N4. Pp. 550-557.

7. Ломбоева С.С., Танхаева Л.М., Олейников Д.Н. Динамика накопления флавоноидов в надземной части ортилии однобокой // Химия растительного сырья. 2008. №3. С. 83-88.

8. Карпова Е.А., Храмова Е.П., Высочина Г.И. Содержание флавоноидов в некоторых видах рода Euphorbia L. // Химия растительного сырья. 2008. №3. С. 75-81.

9. Ларькина М.С., Кадырова Т.В., Ермилова Е.В. Изучение динамики накопления фенолкарбоновых кислот в надземной части василька шероховатого // Химия растительного сырья. 2008. №3. С. 71-74.

10. Ушанова В.М., Лебедева О.И., Репях С.М. Исследование влияния условий произрастания на химический состав крапивы двудомной (Urtica Dioica L.) // Химия растительного сырья. 2001. №3. С. 97-104.

11. Кавеленова Л.М., Лищинская С.Н., Карандаева Л.Н. Особенности сезонной динамики водорастворимых фенольных соединений в листьях березы повислой в условиях урбосреды в лесостепи (на примере Самары) // Химия растительного сырья. 2001. №3. С. 91-96.

12. Яшин А.Я., Яшин Я.И., Черноусова Н.И., Пахомов В.П. Экспрессный электрохимический метод определения антиоксидантной активности пищевых продуктов // Пиво и напитки. 2004. №6. С. 44-46.

13. Яшин А.Я. Инжекционно-проточная система с амперометрическим детектором для селективного определения ан-тиоксидантовв пищевых продуктах и напитках // Российскийхимическийжурнал. 2008. Т. LII. №2. С. 130-135.

14. Олейников Д.Н., Samuelsen A.B., Танхаева Л.М. Подорожник большой (Plantago Major L.). Химический состав и применение // Химия растительного сырья. 2007. №2. С. 37-50.

15. Олейников Д.Н., Танхаева Л.М. Разработка технологии получения экстракта подорожника большого сухого // Химия растительного сырья. 2006. №1. С. 49-54.

Поступило в редакцию 25 июня 2009 г.