АГРОХИМИЯ, 2015, № 4, с. 54-61
== Регуляторы роста растений
УДК 582.998.2:581.192.7
ПРЕДСТАВИТЕЛИ РОДА Dahlia КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
© 2015 г. К.А. Пупыкина1, Л.Н. Миронова2, С.Г. Денисова2
башкирский государственный медицинский университет
450000 Уфа, ул. Ленина, 3, Россия 2Ботанический сад-институт Уфимского научного центра 450080 Уфа, ул. Менделеева, 195, к. 3, Россия E-mail: svetik-7808@mail.ru
Поступила в редакцию 24.12.2014 r.
Изучено накопление биологически активных веществ в корнеклубнях некоторых представителей рода Dahlia, как перспективных источников инулинсодержащего сырья. Впервые изучен химический состав Dahlia merckii и 6 сортов D. variabilis в сравнении с основным фруктозосодержащим растением семейства сложноцветных - топинамбуром Helianthus tuberosum.
Ключевые слова: род Dahlia, Dahlia merckii, Dahlia variabilis, Helianthus tuberosum, биологически активные вещества.
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы возрос интерес к проблеме интродукции растений, содержащих ценные биологически активные вещества (эфирные масла, полисахариды, аминокислоты, витамины и др.) необходимые организму человека. Известно, что в США и странах Европы клубни георгины являются основным сырьем для получения инулина, обладающего широким спектром фармакологического действия [1]. В России в качестве ину-линсодержащего сырья используют клубни топинамбура, однако себестоимость такого инулина достаточно высока. Клубни топинамбура, в отличие от корнеклубней георгин, содержат карамеле-образующие фруктозаны и высокоактивные энзимы, способствующие осмолению полисахаридов, из-за чего возникает ряд проблем с технологией выделения и очистки инулина [2].
В связи с вышесказанным, целью работы было экспериментальное обоснование применения клубней георгины в качестве инулинсодержащего источника, альтернативного топинамбуру, а также исследование химического состава растений на присутствие основных групп биологически активных веществ в зависимости от сортовых и видовых особенностей интродуцентов. В ранее опубликованных работах [3-6] уже сообщалось о некоторых результатах изучения химического
состава корнеклубней 4-х представителей рода Dahlia Cav. В данной работе приведен полный анализ результатов фитохимических исследований подземных органов семи таксонов георгины. В задачу работы не входило изучение влияния условий выращивания данной культуры на исследованные показатели.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Ботанический сад-институт находится в юго-восточной части г. Уфа в междуречье р. Уфа и р. Сутолока. Территория ботанического сада ограничена с севера лесопарком Уфимского спец-леспаркхоза, с запада - р. Сутолока, с востока и юга - шоссейной магистралью. Высшая точка -177 м над уровнем моря. В ландшафтном отношении территория ботанического сада представляет собой склон западной экспозиции с крутизной от 3 до 6° [7].
В геологическом строении принимают участие пермские известняки [8]; почвообразующими породами служат элювий и делювиальные желто-бурые суглинки, перекрывающие коренные породы пермской системы. Их разнообразие обусловливает контрастность почвенного покрова в пределах серых лесных и темно-серых лесных почв с различной мощностью всего почвенного профиля.
Почвенный профиль характеризуется большой уплотненностью. Содержание гумуса в перегной-но-аккумулятивном горизонте серых лесных почв равно 3.0-5.5%. Реакция среды - слабокислая и близкая к нейтральной. Направление современных почвообразовательных процессов в ботаническом саду связано с ухудшением гумусного состояния и водно-физических свойств почвы вследствие ее уплотненности [9].
В период 2007-2010 гг. для фитохимического исследования были взяты корнеклубни Dahlia merckii Lehm. и 6 сортов D. variabilis Desf. (Color Spectacle, Канзас, Винни Пух, Зной, Лебедушка, Черемушки), выращенных на базе Ботанического сада-института Уфимского научного центра. Эти образцы были выбраны в результате проведенных интродукционных исследований, на основе которых выявлено, что они хорошо переносят условия Башкирского Предуралья. За вегетационный период изученные таксоны образуют гнездо корнеклубней разной массы: 0.8 кг (D. merckii, D. variabilis сорт Лебедушка), 1.0-1.5 кг (D. variabilis сорт Зной, сорт Канзас), 2.2-2.7 кг (D. variabilis сорт Color Spectacle, сорт Черемушки). Для сравнения использовали основной источник получения инулина в России -топинамбур (Helianthus tuberosum L.), который за период вегетации формировал массу подземных органов 0.6-0.9 кг.
Во 2-й декаде июня подрощенные растения георгины и топинамбура (по 10 растений каждого вида и сорта) высаживали в открытый грунт в подготовленные ямы глубиной 60 см и шириной 50 см. В ямы вносили по 2 кг перегноя, 50 г Рс и 50 г Кх. Схема посадки - 80*80 см. Полив производили с таким расчетом, чтобы почва под георгинами всегда оставалась влажной. Таким образом, условия выращивания разных видов и сортов были идентичными.
Для проведения анализа брали по 10 растений каждого сорта и вида в фазе плодоношения. Клубни выкапывали после первых осенних заморозков (конец сентября - начало октября), в результате которых надземная масса полностью погибала. Для макро- и микроскопического анализов использовали свежие корнеклубни георгины в период зимнего хранения (февраль). Для количественного и качественного анализов корнеклубни высушивали до воздушно-сухого состояния, измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с диаметром отверстий 1 мм, затем брали средний образец.
Макроскопический и микроскопический анализы сырья проводили по общепринятым методикам [10, 11]. Для исследования применяли мик-
роскоп Мини-Мед 501 (Россия) с увеличением 4x0.10x37.5, 10x0.25x7.63, 40x0.65x0.63, а также фотосъемку с использованием фотонасадки и цифрового фотоаппарата Canon PC 1106 (Япония).
Определение качественных и количественных характеристик образцов проводили на базе Башкирского государственного медицинского университета в аналитических пробах сырья по методикам Государственной Фармокопеи XI издания [10] в трехкратной повторности. Во всех образцах определяли показатель влажности сырья, который учитывали при расчетах количественного содержания биологически активных веществ. Макро- и микроскопические анализы корнеклубней, качественное и количественное определение отдельных групп биологически активных веществ проводили в соответствии с методиками, описанными в [11]. Количественное определение высокомолекулярных фруктозанов (инулин), низкомолекулярных фруктозанов (инулоиды) и фруктозы осуществляли по методикам [12].
Определение аминокислот в исследованных образцах проводили на аминокислотном анализаторе ААА-339 (ЧССР) в стандартных условиях, используемых для разделения белковых гидроли-затов. Элементный состав определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии [13].
Статистическую обработку данных проводили в соответствии с требованиями [10] с использованием í-критерия Стьюдента, с вычислением граничных величин доверительного интервала среднего результата и определением арифметической ошибки среднего.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для практического здравоохранения наибольший интерес представляют растения, содержащие ценные биологически активные вещества и являющиеся перспективными источниками их получения. В этом плане, актуально изучение представителей семейства Asteraceae, а именно растений рода Георгина (Dahlia Cav.).
Родина георгин - Мексика и Гватемала, где использовали их клубни в питании и приготовлении лечебных настоек [14]. Интерес к георгинам первоначально был вызван их способностью развивать крупные питательные корнеклубни. Поэтому и в Европу они попали в 1789 г. в качестве пищевых растений [15].
Биологически активные вещества в изученных образцах георгин представлены веществами раз-
Таблица 1. Содержание фруктозанов в сырье Dahlia и Helianthus
Объект
инулин
Фруктозаны, % (х ±Еа)
инулоиды
фруктоза
H. tuberosum D. merckii L. D. variabilis, сорта Винни Пух Зной Канзас
Color Spectacle
Лебедушка
Черемушки
56.1±1.4 16.6±0.5
11.8±0.3 66.6±2.0 60.0±1.7 18.7±0.5 49.4±1.5 50.3 ±1.4
13.8±0.5 9.52±0.34
1.75±0.03 2.04±0.01 6.31±0.18 12.4±0.3 4.29±0.09 7.20±0.22
29.1±0.8 5.25±0.25
4.53±0.13 5.75±0.17 9.11±0.26 9.44±0.27 3.51±0.08 10.3±0.3
Примечание. х - среднее арифметическое, Еа - половина доверительного интервала. То же в табл. 2.
нообразной химической природы. В результате качественных реакций и хроматографического анализа в сырье георгин были обнаружены полисахариды, дубильные вещества, аскорбиновая кислота.
Роль полисахаридов в растительном мире велика. Они участвуют в обмене веществ в растениях, являются исходным продуктом для вторичного синтеза, выполняют запасающую функцию, благодаря чему могут накапливаться в больших количествах, а затем мобилизоваться и переноситься в другие органы. Некоторые полисахариды используют в медицине и фармацевтической промышленности. Растения, содержащие инулин, являются источниками получения фруктозы и находят применения при лечении сахарного диабета [16].
Рис. 1. Паренхима коры корнеклубня D. variabilis сорта Черемушки: 1 - сферокристаллы инулина.
Наши исследования показали [17, 18], что в образцах корнеклубней георгины одновременно присутствуют фруктоза, инулин (высокомолекулярные фруктозаны) и инулоиды (низкомолекулярные фруктозаны) (табл. 1). При количественном определении каждой группы углеводов установлено, что максимальное накопление высокомолекулярных фруктозанов было характерно для D. variabilis сорта Зной (66.6±2.0%) и сорта Канзас (60.0±1.7%), в растениях H. tuberosum его содержание было в 1.2 раза меньше. В кор-неклубнях D. variabilis сортов Color Spectacle, Винни Пух и D. merckii количество инулина было в 3.0-4.7 раза меньше, чем в H. tuberosum. По содержанию низкомолекулярных фруктозанов и фруктозы лидирующее положение занимали растения H. tuberosum.
По результатам микроскопических исследований поперечного среза корнеклубней георгины (после обработки реактивом Молиша) выявлено, что инулин сосредоточен в клетках паренхимы коры и образует сферокристаллы, сос
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.