Группа фенольного метаболизма растений
Cайт института
ИФР РАН
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН
  Коллектив     Наши публикации     Симпозиумы     Литература     Анонсы     Фотографии     Полезные сайты    

АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА СОКОВ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КАЛАНХОЕ

Сажина Н.Н.1, Лапшин П.В.2, Загоскина Н.В.2
1Институт биохимической физики им Н.М. Эмануэля РАН, Москва, Россия, 8(495)9397318, e-mail: Natnik48s () yandex.ru 1Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия, 8(499)9779433, e-mail: phenolic()ippras.ru

Род Каланхое (Kalanchoe Adans.) насчитывает около 130 различных видов. Эти растения широко культивируются по всему миру. Представители рода Каланхое - суккулентные растения с сочными водозапасающими листьями разнообразной формы. Широко используются как декоративные, но некоторые виды применяются и в лечебных целях, т.к. в их листьях содержатся полезные минеральные соли, органические кислоты и различные полифенольные соединения [1, 2]. Образование и накопление этих соединений в процессе вторичного метаболизма зависит от многочисленных факторов окружающей среды и от генетических особенностей растений. Фенольные соединения и обуславливают, главным образом, биологическую, в том числе и антиоксидантную, активность (АОА) того или иного вида растения, то есть способность его компонентов ингибировать окислительные свободнорадикальные процессы. Особенно хорошо изучены в настоящее время биохимический состав и целебные свойства соков и экстрактов двух видов: Каланхое перистое (Kalanchoe pinnata) и Каланхое дегремона (Kalanchoe daigremontiana) [1-3]. Однако результатов целенаправленных научных исследований антиоксидантных свойств этих и других видов каланхоэ практически нет [4,5].

В настоящей работе проведен сравнительный анализ результатов измерений АОА соков различных видов каланхоэ тремя методами: амперометрическим, вольтамперометрическим и хемилюминесцентным с целью выявления среди них наиболее активных продуцентов биологически активных соединений. Объектами исследования явились 34 представителя рода Каланхое (Kalanchoe L.), выращиваемые в коллекции суккулентов в Институте физиологии растений им. К.А.Тимирязева РАН в Москве в условиях оранжереи при естественном освещении. Соки были выжаты из листьев этих растений, хранились в холодильнике при температуре -120С, а для измерений размораживались до комнатной температуры.

Амперометрический метод, реализованный в приборе «Цвет-Яуза-01-АА», позволяет определить суммарную активность АО фенольной природы [6]. Сущность его заключается в измерении электрического тока, возникающего при окислении исследуемого вещества на поверхности рабочего электрода при величине электрического потенциала 0 – 1,3 В. При таких значениях потенциала происходит окисление –ОН групп природных фенольных АО (R–OH). Электрохимическое окисление, протекающее по схеме R–ОН > R–О• + e– + H+, может быть использовано, по предположению авторов [7], как модельное при измерении активности поглощения свободных радикалов. Захват свободных радикалов осуществляется в соответствии с реакцией R–ОН > R–О• + Н•. В этом случае способность к захвату свободных радикалов фенольными соединениями может измеряться величиной их окисляемости на рабочем электроде амперометрической ячейки [6, 7]. При прохождении пробы через ячейку регистрируется ток электрохимического окисления АО, который сравнивается с током, полученным в тех же условиях для эталонного образца с известной концентрацией (галловой кислотой ГК). Суммарная активность фенольных АО, степенью которой служит площадь под кривой тока окисления, определяется по калибровочной зависимости окисляемости ГК от ее концентрации, т.е. в единицах содержания ГК. Погрешность измерения величины АОА (или суммарного содержания АО в мг/л ГК) с учетом воспроизводимости результатов составила 10%.

В вольтамперометрическом методе [8] в качестве модельной реакции используется процесс электровосстановления кислорода (ЭВ О2) на ртутно-пленочном электроде, идущий по механизму, аналогичному восстановлению кислорода в живых клетках, а за критерий АОА исследуемых образцов принимается величина А, отражающая концентрацию кислорода и его активных радикалов (О2•(, HO2•), прореагировавших с АО в процессе ЭВ О2 : А=С0(1 – I/I0), где I, I0 – максимальные токи ЭВ О2 в присутствии I и в отсутствии I0 АО в растворе, С0 — исходная концентрация кислорода (мкмоль/л) [8]. Для каждого образца было проведено 3-4 замера, и результаты усреднялись. Среднеквадратичное отклонение А от среднего значения для всех исследованных образцов составило не более 30%.

В хемилюминесцентном (ХЛ) методе измерения АОА использовалась схема окисления системы «гемоглобин - пероксид водорода - люминол» [9]. Отличительной особенностью этой системы от других окислительных систем является то, что образующиеся в ней радикалы могут инициировать свободнорадикальные реакции in vivo. Взаимодействие H2O2 с метHb сопровождается разрушением гема и выходом из него ионов железа, которое участвует в образовании ОН(. Кроме того, в результате этого взаимодействия образуются еще феррил-радикалы (Hb((()(Fe4+=O). Образующиеся радикалы инициируют окисление люминола, в процессе которого образуется эндопероксид люминола LO22(, а далее 3-аминофталат дианион в возбужденном состоянии (АР2()*, при переходе которого в основное состояние высвечивается квант света с длиной волны 425 нм.

Введение в систему Hb-H2O2-люминол антиоксиданта приводило к изменению кинетики ее ХЛ и увеличению латентного периода t, который увеличивался прямо пропорционально концентрации добавляемого АО [9]. Для реализации данного метода в настоящей работе был использован прибор «Lum-5773». За критерий АОА исследуемых образцов принималось значение тангенса угла наклона прямой (k, мкг-1), описывающей зависимость относительного латентного периода (t/t0) ХЛ свечения от массы образца (m, мкг), вводимой в ХЛ ячейку: t/t0 = km+1, t0 - латентный период в отсутствие образца. Погрешность измерения АОА данным методом с учетом повторяемости результатов составила 15%.

В таблице 1 представлены результаты измерений суммарной АОА фенольных антиоксидантов амперометрическим методом для 34 образцов соков Каланхое. Наибольшей активностью обладают соки таких видов Каланхое, как K.scapigera -№11 и K.rhombopilosa -№21 (1981 и 1911 мг/л ГК, соответственно), наименьшей – соки K.blossfeldiana и K.laetivirens (205 и 186 мг/л ГК). Наиболее распространенные и изученные виды Каланхое, такие как K.pinnata и K.daigremontiana показали относительно низкие относительно других видов уровни накопления и активности фенольных АО (294 и 550 мг/л ГК, соответственно).

Таблица 1

Суммарная АОА проб соков Каланхое, измеренная амперометрическим методом

№ пробы

Видовое название

Каланхое

Ампером.

С, мг/л ГК

№ пробы

Видовое название Каланхое

Ампером.

С, мг/л ГК

1

K.pinnata

294

17

K.gastonis-bonnieri

403

2

K.beauverdii

730

18

K.millotii

1070

3

K.orgyalis

393

19

K.fedtschenkoi

604

4

K.imperialis

878

20

K.serrata

383

5

K.tomentosa

593

21

K.rhombopilosa

1911

6

K.daigremontiana

550

22

K.kalandiva

505

7

K.thyrsiflora

220

23

K.laciniata

358

8

K.hildebrandtii

1265

24

K.tubiflora

423

9

K.velutina

545

25

K.longiflora

330

10

K.beharensis v.aureo-aeneus

368

26

K.bracteata

265

11

K.scapigera

1981

27

K.crenata

380

12

K.citrina

328

28

K.nyikae

514

13

K.X kewensis

301

29

K.sedoides

342

14

K.serratifolia

355

30

K.blossfeldiana

205

15

K.germanae

321

31

K.blossfeldiana mini

278

16

K.syncepala

247

32

K.laetivirens

186

17

K.gastonis-bonnieri

403

33

K.figuereidoi

505

 

 

 

34

K.pubescens

388

Для сопоставления результатов измерений АОА образцов соков Каланхое, представленных в таблице, с результатами других методов были выбраны 14 образцов, имеющих разный спектр значений С (в таблице они выделены). На рис. 1а приведена диаграмма значений АОА для выделенных образцов соков, построенная в порядке убывания С. Рис. 1б представляет результаты измерений активности этих образцов по отношению к кислороду и его радикалам в процессе ЭВ О2 (А, мкмоль/л), полученные вольтамперометрическим методом. Монотонность убывания АОА нарушают образцы №18, №2, №19, №6, демонстрируя достаточно высокие значения АОА. Коэффициент корреляции результатов, полученных этими методами, составил r=0,83. На рис.1в приведены результаты измерений степени ингибирования окисления системы «Hb-H2O2-люминол» указанными соками Каланхое ХЛ методом (k, мкг-1). Видно, что монотонность уменьшения активности на этой диаграмме несколько лучше, чем на рис.1б, а корреляция с амперометрическим методом выше и составила r=0,89. Меньшее значение имеет коэффициент корреляции между результатами вольтамперометрического и ХЛ методов (r=0,81).

Выводом из настоящей работы является тот факт, что все три метода демонстрируют значительно более высокую активность не двух популярными и широко используемыми в лечебных целях представителей рода Каланхое: K.pinnata и K.daigremontiana (№1, 6):, а двух других видов, которые до сих пор имели только декоративную ценность: это K.scapigera и K.rhombopilosa. Первое это довольно крупное и выносливое растение, быстро формирующее большую биомассу. Для расширения возможности использования указанных видов Каланхое как источников биологически активных соединений необходимо проведение дополнительных исследований соков этих растений на предмет изучения их биохимического состава, а также антибактериальных, противомикробных, фиторегулирующих и других свойств компонентов этих растений. Возможно, они окажутся более перспективными и для использования их в медицине.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Волжанова М.И. и др. // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии, 2010, N7, с. 14-20.
  2. Волжанова М.И., Суслина С.Н., Быков В.А. // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии, 2011, N8, с3-6.
  3. Анисимов М.М., Герасименко Н.И., Чайкина Е.Л., Серебряков Ю.М. // Известия РАН. Серия биологическая, 2009, №6, с.669-676
  4. Мисин В.М., Сажина Н.Н., Вандышев В.В. и др. // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии, 2010, №12, с. 1-5
  5. Оленников Д.Н., Зилфикаров И.Н. и др. // Химия растительного сырья, 2008, №4, с. 95-100
  6. Яшин А.Я. Рос. хим. журн. – 2008. – Т. LII, № 2. – С. 130-135.
  7. Peyrat-Maillard M.N, Bonnely S., Berset C. // Talanta. 2000. V. 51. P. 709-715.
  8. Korotkova E.I., Karbainov Y.A., Avramchik O.A. // Anal. and Bioanal. Chem. 2003. V. 375. №. 1-3. P. 465-468
  9. Теселкин Ю.О., Бабенкова И.В., Любицкий О.Б. и др. // Вопр. мед. химии, 1998. Т. 44, №1. С. 70-76.
Внимание! Эта статья опубликована, на нее можно ссылаться при написании научных работ. Ссылка на эту публикацию выглядит так:

Сажина Н.Н., Лапшин П.В., Загоскина Н.В. Антиоксидантные свойства различных видов каланхое // Фенольные соединения: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы докладов VIII Международного симпозиума. Москва, 2-5 октября 2012 г. /отв. ред. Н.В. Загоскина – М.: ИФР РАН; РУДН, 2012. С. 646-651. (ISBN 978-5-209-04571-7).


Иллюстрации к этой статье:

Рис.1: 1а – суммарная активность (С) фенольных АО в соках Каланхое (амперометрический метод), 1б – суммарная активность (А) соков к кислороду и его радикалам (вольтамперометрический метод), 1в – АОА соков (k) - (ХЛ метод)


(с) Авторские права: перепечатка и копирование материалов разрешена без ограничений с простановкой ссылок на авторов и издание, где опубликован материал.
Copyrights: Non commercial using of these materials is permitted with obligatory informing of the authors and linking to the source.