Перспективные растительные источники биологически активных веществ в Байкальском регионе

УДК 664.1/7

Т.Ф. Чиркина, А.М. Золотарева, З.А. Пластинина

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАСТИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В БАЙКАЛЬСКОМ РЕГИОНЕ

Работа выполнена с целью оценки содержания биологически активных веществ в травянистых и ягодных растениях байкальского региона. Объектами исследования служили красные и черные листья бадана толстолистного и вторичные продукты переработки дикорастущей облепихи крушиновидной: семена и листья. Получены данные о содержании в изучаемых объектах фенольных соединений, витаминов, которые подтверждают их перспективность в качестве источников пищевого сырья, обладающего антиоксидантными свойствами.

Химический состав, листья бадана толстолистного, листья и семена облепихи крушиновидной.

В настоящее время, в условиях адаптации к рыночной экономике, на первое место выходят проблемы рационального использования сырьевых ресурсов. Поэтому проведение научных исследований, направленных на развитие отечественного агропромышленного комплекса, является важнейшим фактором реализации концепции государственной политики в области рационального природопользования.

Постоянно возрастающие потребности общества в биологически активных веществах, в том числе антиоксидантного характера, широко используемых в различных отраслях пищевой промышленности, обуславливают поиск перспективных источников их получения, к которым относится ежегодно возобновляемое растительное сырье.

Поэтому целью работы явилась оценка новых перспективных растительных источников биологически активных веществ как пищевых компонентов, обладающих антиоксидантными свойствами.

Количество биологически активных веществ даже в одном и том же виде растительного сырья зависит от многих факторов: генетических особенностей, климатических, гидрогеологических условий, места произрастания, возраста, фазы вегетации и др.

Объектами нашего исследования были выбраны черные и красные листья дикорастущего травянистого растения камнеломковых - бадана толстолистного (Bergenia Crassifolia(L) Fritsch) - в свежем и сушеном виде и вторичное сырье переработки дикорастущей облепихи крушиновидной Hippophae rhamnoides L. -семена и листья. Бадан толстолистный растет повсеместно в прибрежной зоне Байкала на затемненных, влажных склонах, в сосновых, кедрово-пихтовых, березово-сосновых горных лесах, поселяется на сухих солнечных склонах, нормально переносит суровые условия каменистых берегов горных рек. Достаточная обеспеченность сырьевыми запасами бадана в республике Бурятия не вызывает сомнения. Общая площадь бадановых зарослей на территории Бурятии занимает 600 тыс. га при средней урожайности сырых листьев 2,5 кг на кв.м, а корневищ - 2,1 кг/м2 [1]. Бадан толстолистный относится к многолетним травянистым растениям. Особый интерес представляет его наземная часть. Благодаря своеобразному циклу развития на этом растении одновременно находятся зеленые листья (первого и второго года), красные (третьего и четвертого года) и черные (четвертого и

пятого года). Черные листья, по-существу, представляют отмершее ферментированное сырье. Их сбор можно начинать весной, сразу после таяния снега. Красные листья бадана ферментируются глубокой осенью, их заготовка в этот срок не причинит вреда растению.

Количество биологически активных веществ в листьях бадана на разных фазах вегетации неодинаково, но их качественный состав сходен и представлен разными группами фенольных соединений, водорастворимыми и жирорастворимыми витаминами, минеральными веществами. Благодаря наличию широкого спектра химических соединений бадан толстолистный с давних пор использовался в качестве лекарственного растения в народной тибетской и монгольской медицине. Противовоспалительные, мощные антимикробные, мочегонные, адаптогенные и др. свойства бадана лежат в основе лечения разных заболеваний. При оценке иммунокорригирующих свойств черных листьев бадана толстолистного установлено их благотворное влияние на все звенья иммунной защиты [2]. Бадан относится к растениям, накапливающим дубильные вещества в значительных количествах. В фенольный комплекс входят полимерные и мономерные соединения, соответственно флавоноиды и простые фенолы: гидрохинон и его гликозид арбутин [3].

Из числа реакций, в которых участвуют фенольные соединения, наибольший интерес и практическую ценность представляют реакции окисления, обуславливающие антиоксидантные свойства фенолов. Главным действующим началом, обеспечивающим фенольным антиоксидантам способность тормозить радикальные процессы окисления, являются ароматическое ядро и карбонильные и гидроксильные функциональные группы. Антиоксидантные свойства фенольных соединений и витаминов бадана могут быть использованы не только при создании лекарственных препаратов, но и в пищевой промышленности для замедления окислительных процессов, происходящих в сырье и готовых продуктах на разных стадиях технологического процесса при хранении. В связи с этим мы изучали общий химический состав, содержание фенольных соединений и витаминов. Данные представлены в табл. 1- 4.

Таблица 1

Общий химический состав

Таблица 2

Фенольные соединения

Из данных табл. 1 следует, что черные листья бадана практически не требуют досушивания, тогда как красные листья достаточно влажны, поэтому для их длительного хранения важно выбрать способ консервирования, приводящий к наименьшим потерям в нем биологически активных веществ. Традиционно свежее листовое сырье сушат воздушно-теневым способом (ВТС), не требующим специального оборудования и энергозатрат. Однако этот способ требует много времени и больших площадей. Что касается потерь биологически активных веществ при ВТС, то в нашем случае они составили: у флавоноидов -13,4%, арбутина - 9,8%, рибофлавина - 17,3%. Достоверное снижение содержания дубильных веществ не установлено.

Альтернативными способами обезвоживания растительного сырья служит ИК-сушка и СВЧ-сушка. Эти способы предусматривают более высокие температуры, продолжительность сушки резко уменьшается. Длительность ИК-сушки листьев бадана составляла 1,5 часа при температуре 50°С; СВЧ-сушку проводили при мощности 300W в течение 20 минут.

Результаты эксперимента показали, что к повышению температуры сушки наименее устойчивы фла-воноиды, сумма которых при ИК-сушке уменьшилась на 4,3%, при СВЧ-сушке - на 10,4% против ВТС. Содержание арбутина при ИК-сушке было выше на 2,3%, а при СВЧ-обработке - на 9,6% выше, чем при ВТС. На содержание дубильных веществ способ сушки не оказал существенного влияния.

Таким образом, выбор способа сушки зависит от того, какой биологически активный компонент нужно сохранить в большей степени для его дальнейшего использования.

Анализ результатов табл. 2-4 по содержанию биологически активных веществ показывает, что фенольные соединения в черных листьях бадана подвергаются значительной ферментации, уменьшаясь в среднем в 2 раза против красных листьев, хлорофиллы полностью разрушаются, но идет накопление во-

дорастворимого рибофлавина. Красные листья богаче жирорастворимыми витаминами, особенно токоферолами. Однако содержание токоферолов в черных листьях все же в 30 раз превышает таковое в листовых культурах - укропе, петрушке, сельдерее.

Таблица 3

Содержание витаминов в листьях бадана в мг/100 г

Витамины Черные листья Красные листья

Аскорбиновая кислота Тиамин Рибофлавин Каротиноиды р-каротин Витамин К Витамин Е Сумма хлорофиллов 76,5±0,03 0,0837,82±0,06 0,262±0,01 33,4±0,01 4,19±0,02 1,60±0,02 0,35±0,03 0,0327,82±0,006 7,82±0,06 2,82±0,13 47,90±1,75 45,33±0,10

По содержанию витамина С черные листья бадана превосходят многие овощные культуры, традиционно используемые в рационах питания, такие как лук зеленый, петрушка (30-35 мг%), сельдерей, салат (8 мг %) и многие другие.

Кроме этого, листья бадана богаче аскорбиновой кислотой, чем некоторые травянистые дикоросы, такие как чабер летний, одуванчик лекарственный, шпинат, подорожник большой, женьшень, трава пастушьей сумки и другие.

В черных листьях бадана содержание рибофлавина выше, чем во многих дикорастущих, съедобных травах, где количество витамина В2 колеблется в достаточно широком диапазоне - от 0,06-0,08 мг% в борщевике и более чем 0,1 мг% в колокольчике, дуднике, щавеле, кинзе, крапиве и других. Нужно отметить, что содержание рибофлавина в наиболее употребляемых овощах и фруктах составляет 0,01-0,06 мг%.

Содержание витамина В1 согласуется с имеющимися немногочисленными данными, в которых отмечается, что среднее содержание тиамина в дикоросах составляет 0,12 мг на 100 г сырой массы.

Перспективными растительным сырьем является также дикорастущая облепиха крушиновидная, естественные заросли которой в Бурятии занимают массивы в низовьях реки Темник с ее притоками, вдоль реки Джида, в Тункинской долине. Естественно, дикорастущая облепиха по своей продуктивности уступает селекционным сортам, но все же она является генетическим фондом культуры, сохраняющей и накапливающей признаки, наиболее адаптированные к климатическим изменениям среды обитания. Ягоды облепихи известны как поливитаминное и масличное сырье, но в зависимости от способа их переработки получаемые продукты будут иметь свой химический состав. В этом плане хорошо изучен состав масла, сока, шрота, но ресурсосберегающие технологии предусматривают рациональное использование всей биомассы облепихи, в том числе ее семян и древесной зелени.

В настоящее время при традиционной технологии переработки облепихового сырья семена используются в составе шрота или в качестве посевного материала. Анализ литературных данных показал, что подробный химический состав семян не был изучен, хотя издавна ценилось в Китае так называемое «белое

Показатели Содержание, %

Черные листья Красные листья

Влага Белок Редуцирующие сахара Сырая клетчатка Пектиновые вещества Органические кислоты, в пересчете на яблочную 9,71±0,20 3,97±0,01 9,66±0,02 13,75±0,07 2,16±0,06 1,867±0,05 66,34±1,87 2,89±0,03 9,23±0,11 у 18,16±0,02 1,46±0,05

Показатели Черные листья Красные листья

Г аллотаннины Простые фенолы Сумма флавоноидов 16,88±0,24 8,24±0,03 2,18±0,04 25,60±0,10 17,88±0,21 2,55±0,03

масло», получаемое из семян облепихи в качестве лечебного и профилактического средства.

В эксперименте исследован химический состав семян облепихи Селенгинского экотипа. Состав семян облепихи представлен в табл. 5.

Семена облепихи характеризуются высоким содержанием жиров. Ввиду их значительного количества и лечебной значимости интерес представляло исследование фракционного и жирнокислотного состава.

Таблица 4

Состав семян облепихи

жире, %

Cумма насыщенных кислот, в т.ч. 21,04

Миристиновая C14:0 2,11

Пальмитиновая C16:0 10,26

Отеариновая Cl8:0 8,26

Арахиновая C20:0 0,33

Cумма мононенасыщенных кислот, в т.ч. 22,21

Миристолеиновая C14:1 0,14

Пальмитолеиновая Cl6:l 4,78

Олеиновая C18:1 12,87

Гадолеиновая C20:1 1,01

Cумма полиненасыщенных кислот, в т.ч. 52,90

Линолевая C18:2 28,99

Линоленовая C18:3 21,78

Арахидоновая C20:4 1,62

Показатели Удержание

Жиры, % 15,45±0,75

Белки, % 25,06±1,14

Углеводы, % 23,11±1,12

Клетчатка 14,21±0,58

Пектин 3,46±0,15

Крахмал 2,71±0,11

Моно- и дисахара, в т.ч. редуцирующие 2,29±0,10

Флавоноиды, % 1,54±0,06

Токоферол, мг/100г 50,01±2,13

Каротиноиды, мг/100г 4,25±0,22

Аскорбиновая кислота, мг/100г 6,51±0,32

Тиамин, мг/100г 1,02±0,07

Рибофлавин, мг/100г 0,25±0,01

В системе петролейный эфир : этиловый эфир : уксусная кислота в соотношении 90:10:1 было установлено, что неполярные липиды в облепиховом семени представлены моноацилглицеринами и диацилглицеринами на 24 и 18 % соответственно, на долю триацилглицеринов приходится порядка 58%. Данные исследования жироподобных веществ семян облепихи по фракциям в системе хлороформ : метанол : аммиак (65:25:4) показали преобладание фракции фосфолипидов, наличие сфинголипидов и цероброзидов.

Присутствие сфингомиелинов и цереброризидов, которые играют значительную роль в реализации важнейших функций клеток, усиливает биологическую значимость липидов семян облепихи. Жирнокислотный состав семян облепихи представлен в табл. 5.

Значительное количество липидов обуславливает наличие жирорастворимых биологически активных веществ, в том числе токоферолов, проявляющих ан-тиокислительные свойства.

По содержанию тиамина и рибофлавина семена облепихи на порядок превосходят многие виды растительного сырья.

Таким образом, состав семян облепихи характеризует их как сырье с высоким содержанием таких биологически активных веществ, как флавоноиды, токоферолы, тиамин и рибофлавин.

В эксперименте исследован состав древесной зелени биомассы облепихи, состоящей из листьев и неодревесневших побегов. Химический и витаминный состав листьев облепихи представлен в табл. 6.

Таблица 5

Жирнокислотный состав липидов семян облепихи

В листьях облепихи усвояемые углеводы составляют порядка 50% всех углеводов. Причем установлено, что дисахара представлены сахарозой в количестве 2,55% и редуцирующими сахарами - 4,95%. Кроме того, содержание пищевых волокон составляет 9,26%, из которых 3% приходится на долю протопектина.

Таблица 6

Єостав листьев облепихи

Показатель Cодержание , %

Белки 1,40±0,067

Зола 5,96±0,21

Моно- и дисахара 9,50±0,13

Клетчатка 9,07±0,35

Cумма флавоноидов 2,45±0,07

Дубильные вещества 13,27±0,71

Аскорбиновая кислота 97,52±3,10 мг%

Тиамин 0,034±0,001 мг%

Рибофлавин 0,029±0,001 мг%

Каротиноиды, 8,83±3,18 мг%

в.т.ч. р-каротин 4,11±0,18 мг%

Хлорофилл 23,45±1,14 мг%

В листьях облепихи значительное количество аскорбиновой кислоты, а по содержанию флавоноидов они сопоставимы с листьями бадана.

Побеги уступают по содержанию витаминов листьям, за исключением Р-каротина, но является наряду с листьями источниками макро- и микроэлементов.

В эксперименте доказано, что данное сырье не токсично и не аллергенно. Содержание тяжелых металлов в древесной зелени облепихи не превышает санитарных норм, предъявляемых к растительному сырью. Поэтому древесная зелень облепихи может быть вовлечена в сферу промышленного производства.

Таким образом, все изученные виды растительного сырья содержат как водорастворимые, так и ли-пофильные химические соединения, обладающие антиоксидантными свойствами. Однако для использования их в разных областях пищевой промышленности нужно учитывать некоторые особенности химического состава. Так, в семенах облепихи много клетчатки, в красных листьях бадана много дубильных веществ, обладающих горьким вкусом, поэтому требуются технологические способы коррекции химического состава указанного сырья.

Жирные кислоты

Массовая доля в

^исок литературы

1. Лубсандоржиева П.Б. Серия: Лекарственные растения тибетской медицины. Бадан толстолистный. -Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2002. - 90с.

2. Седунова Е.Г. Возможность использования черных листьев бадана толстолистного в качестве природного иммуномодулятора / Лебедева С.Н., Жамсаранова С.Д. Новые научные технологии в Дальневосточном регионе. - Благовещенск, 1999. - С.51-52.

3. Федосеева А.М. Выделение некоторых фенольных соединений и идентификация арбутина из листьев бадана // Химия растительного сырья. - 2003. - № 2. - С. 110-111.

ГОУ ВПО «Восточно-сибирский государственный технологический университет», 670013, Республика Бурятия, г. Улан-Удэ

SUMMARY

The perspective herbal sources of bioactive substance in Baikal region T.F. Chirkina, A.M. Zolotareva, Z.A. Plastinina.

GOU VPO East-Siberian State University of Technology, Zolotareva am@mail.ru

It established that red and black Bergenia Crassifolia Fritsch leaves, seeds and leaves of Hippophae rhamnoides are perspective sources of antioxidants.