04 декабря 2016г.
Истощение природных источников сырья, неблагоприятные изменения климата, рост народонаселения, загрязнение окружающей среды и другие факторы диктуют необходимость обеспечения механизмов устойчивого развития и являются основными стимулами развития биоэкономики, основанной на использовании возобновляемых источников сырья и технологиях их переработки (Комплексная программа развития биотехнологии в Российской Федерации на период до 2020 года). Культивирование тканей и органов растений является эффективным способом производства растительной биомассы, с целью накопления биологически активных веществ(Khan et al., 2009; Tasheva, Kosturkova, 2012; Решетников и др., 2014; Зарипова, 2016; Тихомирова и др., 2016).
Цель данного исследования - сравнить содержание биологически активных веществ в растительном сырье Iris sibirica L. сорт Cambridge , выращенного в полевых условиях и в лабораторных условиях методами биотехнологии.
В исследованиях использовали растения-регенеранты Iris sibirica (Тихомирова, 2013) из коллекции Отдела биотехнологии растений Южно-Сибирского ботанического сада Алтайского государственного университета (АлтГУ). На кафедре органической химии химического факультета АлтГУ проведено комплексное исследование химического состава лекарственного сырья полученного методами биотехнологии в сравнении с выращенным в полевых условиях (интактных растений) (Базарнова и др., 2016).
Воздушно-сухие образцы биомассы растений-регенерантов I. sibirica сорт Cambridge анализировали на содержание золы, влаги и высокомолекулярных компонентов в сравнении с интактными растениями (табл. 1).
Таблица 1 - Анализ сырья I. sibirica сорт Cambridge, полученного разным способом
|
Растительное сырье
|
Влажность,
% на а.с.в.
|
Зольность,
% на а.с.в.
|
Лигнин,
% на а.с.в.
|
Целлюло
а, % на а.с.в.
|
|
Интакт ные растения
|
листья
|
4,6±0,5
|
11,4
|
20,6
|
20,4
|
|
корневи ща с корнями
|
5,3±0,5
|
16,2
|
28,8
|
24,4
|
|
Растения-регенеранты
|
5,5±0,5
|
7,62
|
23,1
|
18,1
|
Содержание целлюлозы в листьях интактного растения составлял 20,4% , а в корневищах с корнями - 24,4%, в биомассе растений-регенерантов содержание незначительно ниже – 18,1%. Вероятно, биомасса интактных растений до заготовки растительного сырья состояла из большего количества мертвых тканей, состоящих из прозенхимных клеток, которые содержат, прежде всего, целлюлозное волокно. Содержание лигнина (как сумма веществ конденсированных фенольных соединений) в образцах отличалось не значительно: в листьях интактных растений оно составляло 20,6%, в корневищах с корнями – 28,8%, а у растений-регенерантов - 23,1%, что, скорее всего, свидетельствует о завершении процесса биосинтеза лигнина.
Содержание экстрактивных веществ в лекарственном сырье – важный числовой показатель, определяющий его доброкачественность. В зависимости от химического состава лекарственного сырья и используемого растворителя в извлечение переходят те или иные действующие и сопутствующие вещества (табл. 2).
Таблица 2 - Содержание экстрактивных веществ в растительном сырье интактных растений и растений-регенерантов I. sibirica сорт Cambridge при последовательной экстракции, % на а.с.в
|
Растворитель
|
Интактные
растения (листья), %
|
Интактные растения
(корневища с корнями), %
|
Растения-
регенеранты, %
|
|
Гексан
|
2,9
|
1,9
|
5,7
|
|
Хлороформ
|
1,2
|
1,0
|
2,3
|
|
96% - й р-р этанола
|
7,5
|
3,0
|
4,7
|
|
вода
|
6,0
|
13,8
|
8,9
|
|
Общее содержание
|
17,6
|
19,7
|
21,6
|
В результате последовательной непрерывной обработки образцов растворителями достигается более полное извлечение экстрактивных веществ. Фракция, извлекаемая гексаном у регенерантов в 2 раза больше чем в листьях и в 3 раза больше чем в корнях интактных растений. Минимальную фракцию, извлекали хлороформом (агликоны сердечных гликозидов, основания большинства алкалоидов, сапогенины, флавоны, эфирные масла, жиры, воски, смолы). При этом количество экстрактивных веществ данной фракции у регенерантов в 2 раза больше. Содержание экстрактивных веществ, извлеченных 96%-м этанолом составляло от 3,01% до 7,51%. Спиртовые экстракты имеют зеленую окраску в листьях и темно-желтую в корневищах с корнями. Этанолом извлекают полифенольные соединения, фенольные кислоты, флавоноиды, антоцианидины. Доля веществ, извлеченных водой (полисахариды, аминокислоты и дубильные вещества), составляла от 6,00% до 13,8%.
Суммарное содержание экстрактивных веществ в листьях интактных растений составляло 17,59%, в корневищах с корнями – 19,76%. В растениях-регенерантах доля экстрактивных веществ была выше и составляла 21,63%.
Идентификацию экстрактивных веществ осуществляли с использование физико- химического метода: УФ-спектроскопии. Регистрация УФ-спектров проводилась на спектрофотометре UV-Vis Cary 60.
В состав экстрактивных веществ I. sibirica входили такие соединения как флавонолы (положение полосы в области 271-280 нм), флавоны и флаванолы (333 нм) (табл. 3). Положение полосы 266 нм свидетельствует о наличии фенольных соединений. Полоса поглощения 270 нм может соответствовать дубильным веществам катехиновой группы, оксикоричным кислотам и фенольным веществам. 666 нм соответствует хлорофиллу.
Таблица 3 – Анализ экстрактивных веществ, полученных последовательной обработкой серией растворителей, методом УФ-спектроскопии.
|
Экстракт (растворитель)
|
Длина волны
|
|
Интактные растения
|
Растения-регенеранты
|
|
листья
|
корни
|
|
96% этанол
|
271 нм
|
271 нм
|
272 нм
333 нм
665 нм
|
|
вода
|
271 нм
|
271 нм
|
266 нм
|
Экстрактивные вещества, выделяемые из интактных растений и растений- регенерантов I. sibirica “Cambridge” имеют идентичное происхождение. Данные полосы поглощения в 96%-ных этанольных и водных экстрактах соответствуют веществам фенольного происхождения.
Качественный анализ, проведенный нами для интактных растений и растений- регенерантов I. sibirica сорт “Cambridge” (Музычкина др., 2011) показал присутствие полифенолов, флованоидов, сапанинов, танинов, кумаринов, в листьях и корневищах с корнями интактных растений и регенерантов (табл. 4).
Таблица 4 - Качественное определение биологически активных веществ извлеченных из надземной и подземной частей I. sibirica сорт Cambridge
|
Группы веществ
|
Интактные растения (листья)
|
Интактные
растения (корневища с корнями)
|
Растения- регенеранты
|
|
Флавоноиды
|
+
|
+
|
+
|
|
Терпены
|
+
|
+
|
+
|
|
Фенолокислоты
|
+
|
+
|
+
|
|
Дубильные вещества
|
+
|
+
|
+
|
|
Кумарины
|
+
|
+
|
+
|
|
Сапонины
|
+
|
+
|
+
|
Установлена идентичность группового состава биологически активных веществ интактных растений и растений-регенерантов I. sibirica сорт “Cambridge”.
Список литературы
1. Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года. (утв. Правительством РФ от 24 апреля 2012 г. № 1853п-П8). Гарант.ру:http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/70068244
2. Khan Mohamed Yassen, Saleh Aliabbas, Vimal Kumar, Shalini Rajkumar. Resent advances in medcinal plant biotehology // Indian Journal of Biotechnology, 2009. Vol. 8. P. 9–22.
3. Tasheva K., Kosturkova G. Bulgarian golden root in vitro cultures for micropropagation and reintroduction // Central European Journal of Biology, 2010. Vol. 5. № 6. P. 853–863.
4. Зарипова А.А. Введение в культуру in vitro шлемника байкальского // Бюллетень Ботанического сада Саратовского государственного университета. 2016. Т. 14.№1. С. 94-98.
5. Тихомирова Л.И., Ильичёва Т.Н., Базарнова Н.Г., Сысоева А.В. Способ получения лекарственного растительного сырья лапчатки белой (Potentilla alba L.) в условиях гидропоники // Химия растительного сырья. 2016. № 3. C. 59-66.
6. Тихомирова Л.И. Биотехнологические аспекты сохранения редких видов на примере Iris sibirica L. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013 Т. 15 № 3(5) С. 1686-1689.
7. Базарнова Н.Г., Ильичёва Т.Н., Тихомирова Л.И., Синицина А.А. Скрининг химического состава и биологической активности Iris sibirica L. сорт Cambridge// Химия растительного сырья. 2016. № 3. C. 49-57.
8. Музычкина Р.А. Корулькин Д.Ю., Абилов Ж.А. Технология производства и анализ фитопрепаратов / Алматы, 2011, с.360
