XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Актуальность. В настоящее время в литературе описано чуть более 8000 различающихся по структуре, свойствам и функциональной активности фенольных соединений. Данная группа веществ многообразна, как правило, даже у одного вида растения: присутствуют простые фенолы, фенолкарбоновые кислоты, их производные, флаваноиды, флавоны, лейкоантоцианы, катехины [3]. Основная форма их в растениях – конъюгаты: гликозиды и эфиры в разных сочетаниях.

Показано, что ключевая роль фенолов и большинства их производных – защита тканей от действия агрессивных факторов окружающей среды. Соединения подобной природы – сильные акцепторы, и, таким образом, проявляют выраженное действие антиоксидантов: это акцепторы свободных радикалов образующихся зачастую в значительном количестве в окислительно-восстановительных процессах. Фенолы в форме хинонов особенно активно и быстро взаимодействуют с белками и пептидами, вызывая их дубление [3]. Активность фенольных соединений показана в антимутагенном эффекте – благодаря способности улавливать свободные радикалы снижают вероятность деградации молекул ДНК и транскрипционных факторов, уменьшая опасность формирования наследственных нарушений в клетках. К подобным группам соединений относятся гидроксикоричные кислоты.

Среди гидроксикоричных кислот следует отметить хлорогеновую кислоту (C₁₆H₁₈О₉) (рис. 1) (ХГК) – сложный моноэфир кофейной (3,4-диоксикоричной) кислоты [6] и одного из стереоизомеров хинной кислоты: 3-кофеоилхинной (3-QCA), 4-кофеоилхинной (4-QCA) или 5-кофеоилхинной (5-QCA) кислот [14, 16, 17, 18].

Рисунок. 1 – Химическая формула хлорогеновой кислоты.

Широко распространена в растительных организмах, наибольшее содержание (около 100 мг/кг сухой массы) отмечено в кофейных зернах, семенах подсолнечника, листьях черники и белого тополя, корне цикория, листьях стевии, артишока [2, 10]. В яблоках, барбарисе, баклажанах, топинамбуре, щавеле, груша – концентрация соединения колеблется от 5 до 35 % в зависимости от сорта растения. Хлорогеновая кислота в концентрациях 50-500 мкг/кг сырой массы обнаружена в абрикосе, вишне [12], в клетках человека не вырабатывается. Вещество синтезируется в растениях из фенилаланина через стадию образования шикимовой кислоты [4].

Соединение обладает достаточным спектром биологической активности. Действие доказано в качестве противовоспалительного, антибактериального, противовирусного, гепатопротекторного, гипогликемического, антимутагенного и гипотензивного биологически активного соединения. Отмечено гипохолестеринемическое, противораковое и гепатопротекторное действие. Установлены свойства пребиотика [9, 15]. Хлорогеновая кислота, а также ее производные проявляют более активный антиоксидантный эффект по сравнению с аскорбиновой кислотой, кофейной и токоферолом (витамин Е); может достаточно эффективно удалить из среды гидроксильный радикал (ꞏOH), супероксид-анион (‧O₂¯), ДФПГ-радикал, подавлять липопротеины низкой плотности окисления [11, 13, 15].

Цель – исследование количественного содержания хлорогеновой кислоты в растительном сырье хмеля въющегося (Húmulus lúpulus).

Задачи: 1) Проанализировать спектр биологической активности кислоты хлорогеновой; 2) Определить содержание хлорогеновой кислоты в хмеле вьющемся (Húmulus lúpulus); 3) Рассмотреть динамику хлорогеновой кислоты в хмеле вьющимся (Húmulus lúpulus) в период вегетации растения.

Материалы исследования – листья и соплодия (без видимых повреждений и дефектов структуры) хмеля вьющегося (Húmulus lúpulus), семейство коноплевые (Cannabaceae) [7], отобранные в период апрель – сентябрь.

Методы исследования. Содержание хлорогеновой кислоты определяли методом спектрофотометрии на приборе ПЭВИ 5300 оптическая плотность опытного раствора фиксировалась при длине волны 327±2,0 нм в кювете с длиной оптического пути 10 мм. Раствор спирта этилового (95 %) служил раствором сравнения.

В пересчете на хлорогеновую кислоту рассчитывали сумму гидроксикоричных кислот в процентах (Х, %) по формуле:

(1)

где:D – оптическая плотность испытуемого раствора

V₁ – объем раствора А, мл

V₂ – аликвота раствора А, мл

V₃ – объем раствора Б, мл

E_cm^1%= 531 – удельный показатель поглощения хлорогеновой кислоты при 327±2,0 нм

m – масса сбора, г

W – потери в массе при высушивании сбора, % [1].

Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета GNU PSPP Statistical Analysis Software Release 1.2.0-g0fb4db, 2016г. Данные анализа обрабатывали посредством методов непараметрической статистики с вычислением медианы (Ме) и интерквартильного размаха (25-й и 75-й процентили).

Результаты. Результаты эксперимента представлены на рисунке 2 и в таблице 1.

Рисунок 2. Значения хлорогеновой кислоты (%) в листьях хмеля вьющегося

(Húmulus lúpulus) по периоду вегетации (средние)

Таблица 1. Хлорогеновая кислота (%) в листьях и соплодиях

хмеля вьющегося (Húmulus lúpulus)

отбор проб	растение	показатель Me [25%; 75%]
апрель	почки (зачаточные листья)	0,0606 [0,0055; 0,1475]
май	листья	0,656 [0,6535; 0,6735 ]
июнь	листья	1,126[1,0933; 1,1514]
июль	листья	0,532[0,5252; 0,5522 ]
июль	соплодия («шишки»)	0,861 [0,7592; 1,0625 ]
август	листья	0,414 [0,411; 0,6245]
август	соплодия («шишки»)	0,613[0,6122; 0,6523]
сентябрь	листья	1,4532 [1,4334; 1,4569]
октябрь	соплодия («шишки»)	0,5923[0,5426; 0,618]

Динамика содержания хлорогеновой кислоты в зафиксирована в листьях растения: минимальное содержание 0,0606 % отмечено в апреле, наибольшее – 1,4532 % в сентябре. Таким образом, в целом наблюдался рост показателя: содержание хлорогеновой кислоты увеличилось к сентябрю в 23,89 раза (рисунок 1).

Диаграмма также показывает, что в значении показателя есть два пика максимума содержания: первый в июне – 0,9352 %, второй (1,3385 %) в сентябре. В июне обычно интенсивный рост и развитие надземных частей растения, наибольшего показателя площади достигают листовые пластинки, активен фотосинтез. В экспериментах показан рост концентрации каротиноидов и содержания хлорофиллов α и β под влиянием смеси гидроксикоричных кислот в концентрации 10^-6-10^-5 М в гречихе [8]. Уменьшение содержания хлорогеновой кислоты в июле и августе в 2,0 раза обусловлено, по-видимому, стрессами: ростом среднесуточных температур воздуха в 1,5 раза в сравнении с климатической нормой рассматриваемого периода и уменьшением влажности воздуха до 22-24 % от нормы, практически полным отсутствием осадков.

В сентябре рост концентрации хлорогеновой кислоты может быть связан с накоплением ксенобиотиков и токсических метаболитов в растении в конце периода вегетации, ростом содержания активный форм кислорода в связи с созреванием и старением тканей растения и, следовательно, необходимостью ускорения ряда клеточных процессов. Работа митохондриального аппарата клеток растений, накопление эргастических веществ, включений, уплотнение клеточных стенок. Отмечено увеличение клеточных слоев дифференцирующейся феллемы (пробки) у растений на 22 % под действием ряда гидроксикоричных кислот. С участием хлорогеновой кислоты активно включаются и защитные реакции, связанные с утилизацией кислородных и иных радикальных частиц [5].

Сезонная динамика содержания хлорогеновой кислоты с максимумом в июле 0,861 % и минимумом в октябре показана в соплодиях хмеля, что обусловлено, по-видимому, цветением растения и, ростом концентрации фитогормонов (гибберилиновая кислота) в тканях, интенсивными обменными процессами, и, следовательно, повышением концентрации свободных радикалов, в снижении содержания которых роль хлорогеновой кислоты на сегодняшний день показана.

Заключение. Таким образом, из результов возможно сделать следующие выводы:

Содержание гидроксикоричных кислот в пересчете на хлорогеновую кислоту установлено во всех пробах тканей хмеля вьющегося с апреля по октябрь;

Показана вариабельность накопления хлорогеновой кислоты в тканях растения с увеличением в июне (листья), в июле (соплодия);

Полученные результаты определения содержания хлорогеновой кислоты в хмеле вьющимся (Húmulus lúpulus) могут быть использованы для выявления видов распространённых растений как дополнительных доступных источников биологически активных веществ.

Литература

Абрамова Я.И. Разработка методики количественного определения фенольных соединений в желчегонном сборе № 2 / Я.И. Абрамова, Г.И. Калинкина, В.С. Чучалин // Химия растительного сырья. – 2011. - № 4. – С. 256–268.

Бандюкова В.А. Фенолокислоты растений, их эфиры и гликозиды / В.А. Бандюкова // Химия природных соединений. – 1983. – № 3. – С. 263–272.

Волынец А.П. Ароматические оксисоединения – продукты и регуляторы фотосинтеза // Биохимия растений. – 1983. – Т. 2. – №2. – С. 157.

Исаева Н.В. Биологически активные вещества плодов и настойки барбариса / Н.В. Исаева, И.А. Самылина // Фармация. – 2006. - №1. – С. 22–23.

Загоскина Н.В. Полифенолы высших растений: структура, биосинтез, экологическая роль / Н.В Загоскина // Сборник материалов V международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биологической и химической экологии». – М.: МГУ, 2016. – С. 228–230.

Левицкий А.П. Хлорогеновая кислота: биохимия и физиология / А.П. Левицкий, Е.К. Вертикова, И.А. Селиванская // Мікробіологія і біотехнологія. – 2010. – № 2. – С. 6–20.

Медведев Ю.В. Определение гидроксикоричных кислот в лекарственном растительном сырье и объектах растительного происхождения / Ю.В. Медведев, О.И. Передеряев, А.П. Арзамасцев, К.И. Эллер, В.И. Прокофьева // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. – 2010. - №3. – С. 25–31.

Мишина О.С. Влияние карвитола и циркона на морфофизиологические показатели и продуктивность различных генотипов растений гречихи: автореф. дис. … канд. с/х. наук: 03.01.05. – М., 2011. – 22 с.

Самылина И.А. Пути использования лекарственного растительного сырья и его стандартизация / И.А. Самылина, И.А. Баландина // Фармация. – 2004. – № 2. – С. 39–41.

Тутельян В.А. Биологически активные вещества растительного происхождения. Фенольные кислоты: распространенность, пищевые источники, биодоступность / В.А. Тутельян, Н.В. Лашнева // Вопросы питания. – 2008. – Т. 77, №1. – С. 4–19.

Хлорогеновая кислота плодов и листьев некоторых растений семейства Berberidaceae / В.И. Дейнека // Химия растительного сырья. – 2008. – № 1. – С. 57–61.

Храмов В.А. Хлорогеновая кислота в листьях и лиофилизированных экстрактах стевии / В.А. Храмов, Н.В. Дмитренко // Хим.-фарм. журн. – 2000. – № 11.– С. 34–35.

Шаповалова И.Е. Хлорогеновая кислота – антиоксидантный потенциал семян подсолнечника / И.Е. Шаповалова, З.П. Федякина [Электронный ресурс] 2013. – Режим доступа: http://www.sworld.com.ua/index.php/ru/conference/the-content-ofconferences/archives-of-individual-conferences/june-2013. – Загл. с экрана.

Ames R.N. Dietary carcinogens and mutagens from plants / R.N. Ames, M. Profet, L.S. Gold // Mutagens in Food: Detection and Prevention. – FL.: CRe Press, 1991. – Р. 29–50.

Antihypertensive effects and mechanisms of chlorogenic acids / Zhao Y. [et al.] // Hypertens Rec. – 2012. – Vol. 35, № 4. – Р. 370-374.

Cliffford M.N. Hierarchical Scheme for LC-MSn Identification of Chlorogenic Acids / M.N. Cliffford, K.L. Johnston, S Knight, N. Kuhnert // J. Agric. Food Chem. 2003. – V. – 51. – P. 2900–2911.

Cliffford M.N., Knight S., Surucu B., Kuhnert N. Characterization by LC-MSn of Four New Classes of Chlorogenic Acids in Green Coffee Beans: Dimethoxycinnamoylquinic Acids, Diferuloylquinic Acids, Caffeoyldimethoxycinnamoylquinic Acids, and Feruloyl-dimethoxycinnamoylquinic Acids / M.N. Cliffford, S Knight, B. Surucu, N. Kuhnert // J. Agric. Food Chem. – 2006. – V. 54. – P. 1957–1969.

Farah A., Dodadgelo C.M. Phenolic compounds in coffee / A. Farah, C.M. Dodadgelo // Braz. J. Plant Physiol. – 2006. – V. 18(1). – P. 23–26.

*За помощь в подготовки работы выражаю благодарность к.б.н., преподавателю кафедры биологии ОрГМУ Осинкиной Т.В.

Код для цитирования: Скопировать