Республика Саха (Якутия), являясь крупнейшим субъектом РФ, занимает более 3,1*106 км2. Возобновляемые лесные ресурсы занимают 2,48*106 км2, эксплуатационные запасы леса оцениваются в 10,3*109 м3 [1]. Для Республики Саха (Якутия) характерен резко континентальный климат с жесткими внешними условиями среды: градиент температур от -64,4 °С до 38,4 °С, небольшое количество осадков во время вегетации, среднегодовая скорость ветра до 4,7 м/с, близкое залегание к поверхности активного слоя многолетней мерзлоты.
Исследования пищевых традиций народов, населяющих Республику Саха (Якутия), показали, что семьи из Южной Якутии в среднем потребляли до 80 кг дикорастущих ягод ежегодно [2]. Ягоды и в настоящее время входят в состав рациона питания у 50,15 % населения Якутии в виде морсов, сиропов, варенья [3], употребляются в замороженном и свежем виде. Популярными среди населения ягодными культурами являются черная смородина, красная смородина, голубика, брусника обыкновенная [4].
Голубика (Vaccinium uliginosum L.) – полукустарник высотой до 1 м. Ягоды темно-синие, преимущественно продолговатой формы. Биологический запас голубики в РФ оценен в 400 тыс. т в год., а в Якутии запасы оцениваются в 40,38 тыс. т. Ежегодный возможный объем заготовок в Центральной Якутии составляет от 0,3 до 0,6 ц/га в зависимости от условий произрастания [5]. Средний вес одного сырого плода в Якутии составляет 0,7 г [6]. Голубика широко распространена по территории Республики Саха (Якутия) (рис. 1).
Рис. 1. Ареал произрастания Vaccinium uliginosum [7]
Химический состав ягод голубики: кислоты бензойная, лимонная, яблочная, щавелевая, хинная, салициловая, никотиновая, аскорбиновая до 119 мг %, дубильные вещества, мальвидин, дельфининдин, цианидин, 3-галактозид мальвидин, гликозиды: эпикатехин, эпигаллокатехин. Ягоды применяют как иммуноподдерживающее средство при простудных заболеваниях и авитаминозе. Местное население широко использует ягоды при заболеваниях ЖКТ как слабительное, при отравлениях, диарее, дизентерии, колите, энтерите, гастритах и язве. Ягоды рекомендуют также при инфекционных, сердечно-сосудистых заболеваниях [7].
Брусника обыкновенная (Vaccinium vitis-idaea L.) – кустарник до 30 см. Ареал распространения брусники охватывает практически всю Республику Саха (Якутия) (рис. 2).
Рис. 2. Ареал произрастания Vaccinium vitis-idaea [7]
Рис. 3. Ареал произрастания Ribes rubrum [7]
Биологический запас брусники в РФ составляет 3,3 млн т, в то время как в Якутии запасы оценены в 23,61 тыс. т. Средний вес одного сырого плода составляет 0,4 г. Ежегодный возможный объем заготовок в Центральной Якутии составляет от 0,9 до 2,3 ц/га в зависимости от условий произрастания (рис. 2) [7]. Химический состав ягод: до 11,8 % сахаров, каротин, вакцинин, антоцианы, эфирное масло, кислоты ароматические (бензойная, салициловая), кислоты пиридинового ряда (никотиновая), одно- и более основные насыщенные гидроксикарбоновые кислоты (лимонная, яблочная, хинная), двухосновные кислоты (щавелевая), гамма-лактоны (аскорбиновая),. Плоды брусники якуты используют при простудных заболеваниях, авитаминозе, а также применяют как противовоспалительное средство.
Смородина красная (Ribes rubrum L.) – кустарник до 1,5–1,7 м высотой, распространенный в Южной, Центральной и частично Западной Якутии (рис. 3).
Средний вес одного сырого плода в Якутии составляет 0,5 г. Химический состав плодов: сахара (до 4–10 %), органические кислоты (до 4,2 %), 30,6 мг % каротина, аскорбиновая кислота до 45 мг %, кверцетин, рутин [4]. Ягоды обладают потогонным действием, это хорошее средство против простуды. Местное население применяет ягоды красной смородины для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.
Черная смородина (Ribes nigrum L.) – кустарник до 1,5 м высотой. Ribes nigrum распространен на большей части территории Якутии, кроме арктических районов (рис. 4) [7].
Рис. 4. Ареал произрастания Ribes nigrum [7]
Рис. 5. Ареал произрастания Empetrum nigrum [7]
Плоды до 1 см в диаметре. Средний вес одного сырого плода в Якутии составляет 0,5 г. Химический состав ягод: аскорбиновая кислота до 4000 мг %, сахара, окисляемых веществ до 0,43 %, органических кислот до 4,5 %, фенолкарбоновые кислоты (кофейная, хлорогеновая, протокатехиновая, кумаровая, неохлорогеновая, хинная), до 1 % пектиновых веществ, эфирные масла, флавонолы (кемпферол, кверцетин, мирицетин, изокверцетин, цианидин, пеларгонин). Применяют ягоды черной смородины при простудных заболеваниях, гипо- и авитаминозе, кашле, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта [7].
Шикша черная (Empetrum nigrum) – кустарник высотой до 20 см. Ареал Empetrum nigrum крайне широко распространен по территории Республики Саха (Якутия) (рис. 5).
Средний вес одного сырого плода составляет в Якутии 0,2 г. Химический состав плодов: гамма-лактоны (аскорбиновая кислота), антоцианы, углеводы (глюкоза, арабиноза, фруктоза и сахароза), тритерпеновые сапонины, дубильные вещества, кумарины (эллаголовая кислота), флавоноиды (кверцетин, кемпферол, рутин), эфирные масла [8]. Ягоды шикши используют при заболеваниях нервной системы: головная боль, усталость, переутомление и бессонница. Также ягоды рекомендуют при нарушении обменных процессов организма и при болезнях желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы [9]. Экстракт шикши в исследованиях in vivo продемонстрировал нейропротективные свойства при холодовом стрессе [10].
Цель исследования: исследование суммарного содержания фенольных соединений и органических кислот в водных экстрактах ягод Центральной Якутии.
Материалы и методы исследования
Сбор материала. Материал собран в Центральной Якутии в июле – августе 2019 г. В качестве экстрагента была выбрана дистиллированная вода как наиболее распространенный и подходящий растворитель. Ягоды подвергались сушке до воздушно-сухого состояния в ИК-сушилке. Сухая масса ягод измельчалась в ступке до размера фракции, проходящей через 1 мм сито. Точная навеска (d = 0,001) вносится в колбу для дальнейшей экстракции дистиллированной водой.
Определение содержания суммы фенольных соединений проводилось спектрофотометрически по методике с реактивом Фолина – Чокальтеу при 720 нм [11].
Определение содержания суммы органических кислот проводилось по стандартной методике с фенолфталеином [12].
Определение количества экстрактивных веществ проводилось по стандартной методике, описанной в ГОСТ 24027.2-80 «Сырье лекарственное растительное» с заменой этанола на дистиллированную воду.
Результаты исследования и их обсуждение
Сравнительный анализ ягодных культур показал схожесть содержания фенольных соединений у представителей рода Vaccinium (таблица).
Экстрактивность и количественное содержание органических соединений в ягодах Якутии⃰
|
Вид |
Содержание фенольных соединений, мг/г |
Содержание органических кислот, мг/г |
Экстрактивность, % |
|
Ribes nigrum |
235,55 ± 0,76 |
1,82 ± 0,03 |
16,02 |
|
Ribes rubrum |
111,10 ± 0,54 |
2,47 ± 0,05 |
25,31 |
|
Vaccinium vitis-idaea |
388,08 ± 0,58 |
0,06 ± 0,02 |
19,28 |
|
Vaccinium uliginosum |
346,66 ± 0,21 |
0,80 ± 0,03 |
8,05 |
|
Empetrum nigrum |
595,18 ± 0,81 |
0,03 ± 0,01 |
11,64 |
⃰ – на абсолютно сухое сырье.
Экстрактивность водных экстрактов ягод Ribes nigrum и Ribes rubrum из Центральной Якутии больше, чем у видов из Румынии, на 9,12 % и 13,81 % соответственно, причем авторами было установлено, что экстрактивность (т.е. количество твердых растворимых соединений) коррелирует с общим содержанием сахаров [13]. Отсюда можно предположить, что Ribes rubrum – вид, лидирующий по общему содержанию сахаров среди исследуемых видов, однако эту гипотезу следует проверить практически. Также вклад в экстрактивность вносят антоцианы, которые обладают противоопухолевым действием.
В ходе многих исследований показано, что уровень накопления северными растениями биологически активных веществ, в том числе водорастворимых фенольных соединений, выше, чем у растений, произрастающих в умеренных климатических условиях. Фенольные соединения, такие как флавоноиды, фенолкарбоновые кислоты, простые фенолы, производные фенилпропана, фенолоспирты, полифенолы и таннины, накапливаемые растениями, играют важную роль в адаптации к климатическим условиям [14]. В числе 37 фенольных соединений, идентифицированных методом ВЭЖХ в ягодах Vaccinium vitis-idaea, отмечаются проантоцианидины (24,6 % от общего содержания фенолов) и флавонолы (20,6 % от общего содержания фенолов) со значительным (p < 0,05) содержанием процианидинов A1, B2 (цианидин-3-O-арабинозид,цианидин-3-O-гликозид, процианидин B1) и кверцитрина (флавон-диуретик, понижающий артериальное давление) из этих групп [15]. Флавонолы являются мажорными соединениями флавоноидов – преобладающего класса фенольных соединений вида Empetrum nigrum.
В состав фенольных соединений Ribes rubrum входят антоцианы: цианидин-3-глюкозид, цианидин-3-рутинозид, дельфи- нидин-3-глюкозид, дельфинидин-3-рути- нозид, мальвинидин-3- глюкозид, пеонидин-3-рутинозид. В состав Ribes nigrum входят антоцианы: цианидин-3-глюкозид, цианидин-3-рутинозид, циани- дин-3-софорозид, цианидин-3-ксилозил- рутинозид, цианидин-3-гликозилрутинозид. Главными компонентами антоцианов Empetrum nigrum являются дельфинидины. Относительное содержание фенольных соединений у исследуемых видов растений повышается в ряду: Ribes rubrum (1): Ribes nigrum (2,12): Vaccinium uliginosum (3,12) : Vaccinium vitis-idaea (3,49) : Empetrum nigrum (5,36). Таким образом, Empetrum nigrum можно рекомендовать как источник антоцианов, не вырабатываемых в организме человека, укрепляющих клеточную стенку сосудов и благотворно влияющих на глазную систему.
Компонентами органических кислот в видах Vaccinium vitis-idaea, Ribes rubrum и Ribes nigrum являются гидроксикарбоновые, одно- и двухосновные карбоновые кислоты: бензойная, аскорбиновая, лимонная, щавелевая, яблочная, винная, фумаровая, шикимовая [16]. Органические кислоты вовлечены в цикл трикарбоновых кислот, гликолиз, глиоксилатный цикл [17], проявляют сигнальные, транспортные функции через биологические мембраны, приспособление к холодовому стрессу, ацетилирование. Относительное содержание органических кислот повышается в ряду: Empetrum nigrum (1) : Vaccinium vitis-idaea (2,03) : Vaccinium uliginosum (2,43) : Ribes nigrum(5,51) : Ribes rubrum (7,51). Вероятно, что относительно высокое содержание органических кислот в водных экстрактах ягод Ribes rubrum связано с фактом термической устойчивости кислот, в частности аскорбиновой.
Заключение
Исследовано суммарное содержание фенольных соединений и органических кислот пяти видов ягод, произрастающих на территории Республики Саха (Якутия). Наибольшее содержание суммы органических кислот в водных экстрактах ягод отмечено у вида Ribes rubrum. Наибольшее содержание фенольных соединений в водных экстрактах ягод отмечено у вида Empetrum nigrum. Экстрактивность водных экстрактов ягод варьировала от 8,05 % у Vaccinium uliginosum до 25,31 % у Ribes rubrum.
Результаты были получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки России (FSRG-2020-0019), исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-09-00361.